DE112017003465B4 - Schaltregler und integrierte schaltungsbaugruppe - Google Patents

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Abstract

Integrierte Schaltungsbaugruppe (MP1), die Folgendes aufweist:einen ersten externen Stift (P1), an dem eine Eingangsspannung angelegt wird;einen zweiten externen Stift (P2), an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird;einen dritten externen Stift (P3), an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird;einen ersten Schalter (Q1), wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift (P1) verbunden ist;einen zweiten Schalter (Q2),wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (Q1) verbunden ist undwobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift (P2) verbunden ist;einen vierten externen Stift (P4), der mit einem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Schalter (Q1) und dem zweiten Schalter (Q2) verbunden ist;eine erste Steuerschaltung (1), die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters (Q1,Q2) gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen;eine zweite Steuerschaltung (2,3), die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei ein Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist;einen fünften externen Stift (P5), von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird; undeine Unterscheidungsschaltung (61), die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz einer externen Komponente, die mit dem fünften externen Stift (P5) verbunden ist, zu bestimmen und basierend auf der bestimmten Impedanz zu bestimmen, ob die externe Komponente ein dritter Schalter (Q3) ist;wobei die Unterscheidungsschaltung (61) eine Maskensignalerzeugungsschaltung aufweist, die dazu konfiguriert ist, ein Maskensignal auszugeben, wobeidie Maskensignalerzeugungsschaltungdas Maskensignal ausgibt, wobei sich ein Niveau des Maskensignals auf einem ersten Niveau befindet, und zwar während einer Maskenzeitspanne, bei der es sich um eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt, wenn die integrierte Schaltungsbaugruppe (MP1) von einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand wechselt, bis zu einem Zeitpunkt danach handelt, bei dem eine vorbestimmte Zeitspanne abläuft, unddas Maskensignal ausgibt, wobei sich ein Niveau des Maskensignals auf einem zweiten Niveau befindet, und zwar nach dem Ablauf der Maskenzeitspanne,wobei während der Maskenzeitspanne die Unterscheidungsschaltung (61) bestimmt, ob die externe Komponente der dritte Schalter (Q3) ist, undwobei nach dem Ablauf der Maskenzeitspanne die erste Steuerschaltung (1) damit anfängt, das Abwärts-Steuersignal zu erzeugen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Aufwärts/Abwärts-Schaltregler und integrierte Schaltungsbaugruppen, die als eine Komponente von Aufwärts/Abwärts-Schaltreglern verwendet werden können.
  • Stand der Technik
  • Bei Leerlaufstopp-Fahrzeugen, bei denen der Motor häufig neu gestartet wird, fahren am Fahrzeug befestigte Geräte, wie etwa audiovisuelle Geräte und Klimaanlagengeräte, in Perioden, in denen der Motor temporär angehalten wird, damit fort, elektrische Leistung von der Batterie zu verbrauchen; somit ist der Abfall in der Batteriespannung zu der Zeit des Anlassens (Startens des Motors) schwerwiegender als zuvor. Das Verwenden eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers, der die Ausgangsspannung gegenüber einem Abfall in der Eingangsspannung (Batteriespannung) hält, macht es möglich, am Fahrzeug befestigte Geräte selbst bei einem großen Abfall in der Batteriespannung zu der Zeit des Anlassens normal zu betreiben.
  • Dementsprechend sieht der Markt für am Fahrzeug befestigte Geräte einen erhöhten Bedarf für Aufwärts/Abwärts-Schaltregler.
  • Jetzt wird die Konfiguration und der Betrieb eines üblichen Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers beschrieben. 23 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines üblichen Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers darstellt.
  • Der in 23 dargestellte Aufwärts/Abwärts-Schaltregler weist MOS-Transistoren Q11 und Q12, die als Abwärts-Schalter agieren, eine Induktivität L11, MOS-Transistoren Q13 und Q14, die als Aufwärts-Schalter agieren, einen Ausgangskondensator C11, Widerstände R11 bis R14 und eine Steuerung CNT11 auf.
  • Die Steuerung CNT11 überwacht eine Ausgangsspannung VOUT basierend auf dem Ausgang einer Spannungsteilungsschaltung, die aus den Widerständen R11 und R12 zusammengesetzt ist, und überwacht eine Batteriespannung VBAT, das heißt eine Eingangsspannung, basierend auf dem Ausgang einer Spannungsteilungsschaltung, die aus den Widerständen R13 und R14 zusammengesetzt ist.
  • Wenn die Batteriespannung VBAT höher ist als ein erster vorbestimmter Wert A1, wählt die Steuerung CNT11 einen Abwärts-Modus aus (siehe 24). Im Abwärts-Modus schaltet die Steuerung CNT11 die MOS-Transistoren Q11 und Q12 gemäß der Ausgangsspannung VOUT ein und aus, hält den MOS-Transistor Q13 ausgeschaltet und hält den MOS-Transistor Q14 eingeschaltet. Somit verhalten sich eine erste Schaltspannung VSW1, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q11 und Q12 ist, und eine zweite Schaltspannung VSW2, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q13 und Q14 ist, wie in 25A dargestellt.
  • Wenn die Batteriespannung VBAT gleich oder niedriger als der erste vorbestimmte Wert A1, aber höher als ein zweiter vorbestimmter Wert A2 ist, wählt die Steuerung CNT11 einen Aufwärts/Abwärts-Modus aus (siehe 24). Im Aufwärts/Abwärts-Modus schaltet die Steuerung CNT11 die MOS-Transistoren Q11 und Q12 gemäß der Ausgangsspannung VOUT ein und aus und schaltet die MOS-Transistoren Q13 und Q14 gemäß der Ausgangsspannung VOUT ein und aus. Somit verhalten sich die erste Schaltspannung VSW1, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q11 und Q12 ist, und die zweite Schaltspannung VSW2, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q13 und Q14 ist, wie in 25B dargestellt.
  • Wenn die Batteriespannung VBAT gleich oder niedriger ist als der zweite vorbestimmte Wert A2, wählt die Steuerung CNT11 einen Aufwärts-Modus aus (siehe 24). Im Aufwärts-Modus hält die Steuerung CNT11 den MOS-Transistor Q11 eingeschaltet, hält den MOS-Transistor Q12 ausgeschaltet und schaltet die Transistoren Q13 und Q14 gemäß der Ausgangsspannung VOUT ein und aus. Somit verhalten sich die erste Schaltspannung VSW1, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q11 und Q12 ist, und die zweite Schaltspannung VSW2, die die Spannung am Verbindungsknoten zwischen den Transistoren Q13 und Q14 ist, wie in 25C dargestellt.
  • Das Dokument US 10 218 269 B2 bildet einen Stand der Technik gemäß §3 (2) PatG und betrifft einen Schaltregler und eine integrierte Schaltungsbaugruppe.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentdokument 1: Japanisches Patent, registriert als Nr. JP 3 556 652 B2 (Anspruch 7, 11)
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In den Aufwärts/Abwärts- und Aufwärts-Modi, in denen ein Aufwärts-Betrieb durch Schalten der Transistoren Q13 und Q14 durchgeführt wird, weist die Transferfunktion H(s) des PWM-Modulators (PWM - Pulsweitenmodulation), der aus den Transistoren Q13 und Q14 in dem in 23 dargestellten Aufwärts/Abwärts-Schaltregler zusammengesetzt ist, einen Ausdruck T(s) auf, der durch die untenstehende Formel (1) gegeben ist.
    [Formel 1] T ( s ) = 1 − α L I ¯ L ( 1 − D ) V ¯ O U T s
    Figure DE112017003465B4_0001
    wobei
    • I̅L
    den durchschnittlichen Strom in der Drosselspule L11 repräsentiert;
    L
    den Induktionswert der Induktivität L11 repräsentiert;
    V̅OUT
    den Durchschnittswert der Ausgangsspannung VOUT repräsentiert;
    D
    den Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q13 repräsentiert; und
    α
    die Proportionalitätskonstante repräsentiert.
  • Der durch die obenstehende Formel (1) gegebene T(s) repräsentiert Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken (Charakteristiken mit einem Nullpunkt auf der rechten Halbebene) und der in 23 dargestellte Aufwärts/Abwärts-Schaltregler verspricht eine zufriedenstellende Antwort nur in einem Bereich niedriger als die Frequenz f, die durch die untenstehende Formel (2) gegeben ist. Die untenstehende Formel (2) resultiert aus dem Ersetzen von s = jω = j · 2πf in die obenstehende Formel (1).
    [Formel 2] ƒ = 1 2 π ⋅ ( 1 − D ) V ¯ O U T α L I ¯ L
    Figure DE112017003465B4_0002
  • Eine mögliche Maßnahme, um die Antwort zu verbessern, besteht darin, die Kapazität des Ausgangskondensators C11 in dem in 23 dargestellten Aufwärts/Abwärts-Schaltregler zu erhöhen. Eine andere mögliche Maßnahme besteht darin, einen Abwärts-Schaltreglerabschnitt in einer Stufe bereitzustellen, die einem Aufwärts-Schaltreglerabschnitt folgt.
  • Die erstgenannte Maßnahme bringt jedoch unpraktischerweise erhöhte Kosten des Ausgangskondensators C11 mit sich; die letztgenannte Maßnahme erfordert separate Drosselspulen in den Aufwärts- bzw. Abwärts-Schaltreglerabschnitten und bringt erhöhte Kosten der Drosselspulen mit sich.
  • Der im Patentdokument 1 offenbarte DC-DC-Wandler kann das obenstehende Problem allerdings lösen; da er jedoch so konfiguriert ist, dass der Tastgrad des ersten Steuersignals, das durch die Vorwärtskopplungssteuerschaltung erzeugt wird, von der Eingangsspannung abhängt, falls die Transferfunktion des DC-DC-Wandlers aufgrund des Tastgrades linear variiert, ist dies unpraktischerweise schwierig zu kompensieren.
  • Andererseits, wenn ein Aufwärts/Abwärts-Schaltregler in einer einzigen integrierten Schaltungsbaugruppe implementiert wird, ist ein Abwärts-Schalter allgemein innerhalb der integrierten Schaltungsbaugruppe bereitgestellt, und eine Drosselspule und ein Paar von Aufwärts-Schaltern sind extern in einer Stufe, die der integrierten Schaltungsbaugruppe folgt, montiert. Das heißt im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein Abwärts-Schaltregler in einer einzigen integrierten Schaltungsbaugruppe implementiert wird, müssen mehr Komponenten extern montiert werden.
  • Eine mögliche Maßnahme, um die Anzahl von extern montierten Komponenten zu reduzieren, besteht darin, Aufwärts-Schalter wegzulassen und eine Konfiguration als einen Abwärts-Schaltregler anzunehmen, in welchem Fall einem Eingangskondensator eine höhere Kapazität gegeben werden muss, um einen Abfall in der Eingangsspannung in die integrierte Schaltungsbaugruppe im Fall eines Abfalls der Batteriespannung VBAT zu unterdrücken.
  • Vor dem oben besprochenen Hintergrund soll ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung einen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler bereitstellen, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet und eine Variation der Ausgangsspannung aufgrund einer Variation der Eingangsspannung unterdrücken kann.
  • Vor dem oben besprochenen Hintergrund soll ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung einen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler bereitstellen, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet und Abwärts- und Aufwärts-Steuersignale mit äquivalenten Frequenzen aufweist.
  • Vor dem oben besprochenen Hintergrund soll ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung eine integrierte Schaltungsbaugruppe bereitstellen, die als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet werden kann, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, und der Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet, wobei die integrierte Schaltungsbaugruppe zusätzlich dazu eine Bestimmung darüber gestattet, ob sie als eine Komponente des Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet wird.
  • Vor dem oben besprochenen Hintergrund soll ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung eine integrierte Schaltungsbaugruppe bereitstellen, die als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet werden kann, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, und der Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet, wobei die integrierte Schaltungsbaugruppe zusätzlich dazu in der Lage ist, eine zusätzliche Funktion des Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers zu unterstützen.
  • Es sollte angemerkt werden, dass das erste bis vierte Ziel in dem Sinne einander überlappen, dass sie alle darauf ausgerichtet sind, einen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler bereitzustellen, der daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, und der Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet, oder eine integrierte Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, die als eine Komponente eines derartigen Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet werden kann. Es wird beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung mindestens eines des ersten bis vierten Ziels erfüllen soll.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Die obige Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 7, 12 und 13 gelöst.
  • <Erstes technisches Merkmal>
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern ist ein Schaltregler, der ein erstes technisches Merkmal einschließt, einer, der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist:
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist;
    • eine Induktivität, wobei ein erster Anschluss von dieser mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • einen dritten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist;
    • einen vierten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter verbunden ist; und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters zu erzeugen, während der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) des dritten Schalters in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert bleibt, wobei
    • die erste Steuerschaltung einen Rampenspannungsgenerator aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend der Eingangsspannung zu erzeugen und das Abwärts-Steuersignal gemäß der Rampenspannung zu erzeugen (Konfiguration 1-1).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-1, vorzugsweise, erzeugt der Rampenspannungsgenerator die Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend dem festen Wert D' im Aufwärts/Abwärts-Modus (Konfiguration 1-2).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-1 oder 1-2, vorzugsweise,
    weist die erste Steuerschaltung Folgendes auf: einen Fehlerverstärker, der ein Fehlersignal entsprechend einer Differenz zwischen einer Spannung entsprechend der Ausgangsspannung und einer Referenzspannung erzeugt; einen Komparator, der die Rampenspannung mit dem Fehlersignal vergleicht, um ein Rücksetzsignal als ein Vergleichssignal zu erzeugen; einen Oszillator, der ein Einstellsignal erzeugt, das ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Frequenz ist; und eine Timing-Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, das Abwärts-Steuersignal gemäß dem Einstellsignal und dem Rücksetzsignal zu erzeugen (Konfiguration 1-3).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-3, vorzugsweise, wendet der Komparator einen Offset entsprechend einem Strom in der Induktivität bei entweder der Rampenspannung oder dem Fehlersignal an (Konfiguration 1-4).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-3 oder 1-4, vorzugsweise, hängt die vorbestimmte Frequenz nicht von der Eingangsspannung ab, und
    die Frequenz der Rampenspannung ist gleich der vorbestimmten Frequenz (Konfiguration 1-5).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-5, vorzugsweise, weist die erste Steuerschaltung einen Detektor auf, der dazu ausgebildet ist, zu detektieren, ob ein externes Taktsignal in einen Eingangsanschluss für ein externes Taktsignal eingespeist wird, und
    wenn der Detektor detektiert, dass ein externes Taktsignal in den Eingangsanschluss für das externe Taktsignal eingespeist wird, variiert der Oszillator die vorbestimmte Frequenz gemäß der Frequenz des externen Taktsignals (Konfiguration 1-6).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler einer der Konfigurationen 1-1 bis 1-6, vorzugsweise,
    weist der Rampenspannungsgenerator Folgendes auf:
    • einen Stromgenerator, der dazu ausgebildet ist, einen Strom entsprechend der Eingangsspannung zu erzeugen; und
    • einen Kondensator, der durch den Ausgangsstrom des Stromgenerators geladen wird (Konfiguration 1-7).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-7, vorzugsweise, weist der Rampenspannungsgenerator ferner einen Ladeschalter auf, der den Strompfad vom Ausgangsanschluss des Stromgenerators zum Kondensator zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet (Konfiguration 1-8).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 1-7 oder 1-8, vorzugsweise,
    weist der Rampenspannungsgenerator einen Rücksteller auf, der dazu ausgebildet ist, den Kondensator zu entladen, um die Ladespannung über den Kondensator zurückzusetzen (Konfiguration 1-9).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern ist ein anderer Schaltregler, der das erste technische Merkmal einschließt, einer, der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist:
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist;
    • eine Induktivität, wobei ein erster Anschluss von dieser mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • einen dritten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist;
    • einen vierten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter verbunden ist; und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters zu erzeugen, während der Ein-Tastgrad des dritten Schalters unabhängig von sowohl der Ausgangsspannung als auch der Eingangsspannung in einem Aufwärts/Abwärts-Modus eingestellt wird, wobei
    • die erste Steuerschaltung einen Rampenspannungsgenerator aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend der Eingangsspannung zu erzeugen und das Abwärts-Steuersignal gemäß der Rampenspannung zu erzeugen (Konfiguration 1-10).
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen weist eine integrierte Schaltungsbaugruppe, die das erste technische Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • einen ersten externen Stift, an dem eine Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen zweiten externen Stift, an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen dritten externen Stift, an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird;
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift verbunden ist;
    • einen vierten externen Stift, der mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen;
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus bei einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist; und
    • einen fünften externen Stift, von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird, wobei
    • die erste Steuerschaltung einen Rampenspannungsgenerator aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend der Eingangsspannung zu erzeugen und das Abwärts-Steuersignal gemäß der Rampenspannung zu erzeugen (Konfiguration 1-11).
  • Von den hierin offenbarten Fahrzeugen weist ein Fahrzeug, das das erste technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: den Schaltregler nach einer der oben beschriebenen Konfigurationen 1-1 bis 1-10; und eine Batterie, die den Schaltregler mit elektrischer Leistung versorgt (Konfiguration 1-12).
  • <Zweites technisches Merkmal>
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern ist ein Schaltregler, der ein zweites technisches Merkmal einschließt, einer, der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist:
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist;
    • eine Induktivität, wobei ein erster Anschluss von dieser mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • einen dritten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist;
    • einen vierten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter verbunden ist; und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters zu erzeugen, während der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) des dritten Schalters in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert bleibt, wobei
    • die erste und zweite Steuerschaltung jeweils einen Rampenspannungsgenerator aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen,
    • die erste Steuerschaltung einen ersten Komparator aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die zweite Steuerschaltung einen zweiten Komparator aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die erste Steuerschaltung das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich der Frequenz des Ausgangssignals des ersten Komparators erzeugt; und
    • die zweite Steuerschaltung das Ausgangssignal des zweiten Komparators als das Aufwärts-Steuersignal annimmt (Konfiguration 2-1).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 2-1, vorzugsweise, weist der zweite Komparator mehrere zweite Komparatoren auf, und
    weisen zweite Teilungsspannungen der internen Versorgungsspannung, die in die mehreren zweiten Komparatoren eingespeist werden, jeweils voneinander unterschiedliche Werte auf (Konfiguration 2-2).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 2-1 oder 2-2, vorzugsweise,
    weist der Rampenspannungsgenerator Folgendes auf:
    • einen Stromgenerator, der dazu ausgebildet ist, einen Strom entsprechend der internen Versorgungsspannung zu erzeugen; und
    • einen Kondensator, der durch den Ausgangsstrom des Stromgenerators geladen wird (Konfiguration 2-3).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 2-3, vorzugsweise, weist der Rampenspannungsgenerator ferner einen Ladeschalter auf, der den Strompfad vom Ausgangsanschluss des Stromgenerators zum Kondensator zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet (Konfiguration 2-4).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 2-3 oder 2-4, vorzugsweise, weist der Rampenspannungsgenerator einen Rücksteller auf, der dazu ausgebildet ist, den Kondensator zu entladen, um eine Ladespannung über den Kondensator zurückzusetzen (Konfiguration 2-5).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern ist ein anderer Schaltregler, der das zweite technische Merkmal einschließt, einer, der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist:
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist;
    • eine Induktivität, wobei ein erster Anschluss von dieser mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • einen dritten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist;
    • einen vierten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter verbunden ist; und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters zu erzeugen, während der Ein-Tastgrad des dritten Schalters unabhängig von sowohl der Ausgangsspannung als auch der Eingangsspannung in einem Aufwärts/Abwärts-Modus eingestellt wird, wobei
    • die erste und zweite Steuerschaltung jeweils einen Rampenspannungsgenerator aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen,
    • die erste Steuerschaltung einen ersten Komparator aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die zweite Steuerschaltung einen zweiten Komparator aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die erste Steuerschaltung das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich der Frequenz des Ausgangssignals des ersten Komparators erzeugt; und
    • die zweite Steuerschaltung das Ausgangssignal des zweiten Komparators als das Aufwärts-Steuersignal annimmt (Konfiguration 2-6).
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen weist eine integrierte Schaltungsbaugruppe, die das zweite technische Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • einen ersten externen Stift, an dem eine Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen zweiten externen Stift, an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen dritten externen Stift, an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird;
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift verbunden ist;
    • einen vierten externen Stift, der mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen;
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus bei einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist; und
    • einen fünften externen Stift, von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird, wobei
    • die erste und zweite Steuerschaltung jeweils einen Rampenspannungsgenerator aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen,
    • die erste Steuerschaltung einen ersten Komparator aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die zweite Steuerschaltung einen zweiten Komparator aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht,
    • die erste Steuerschaltung das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich der Frequenz des Ausgangssignals des ersten Komparators erzeugt; und
    • die zweite Steuerschaltung das Ausgangssignal des zweiten Komparators als das Impulssignal annimmt (Konfiguration 2-7).
  • Von den hierin offenbarten Fahrzeugen weist ein Fahrzeug, das das zweite technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: den Schaltregler nach einer der oben beschriebenen Konfigurationen 2-1 bis 2-6; und eine Batterie, die den Schaltregler mit elektrischer Leistung versorgt (Konfiguration 2-8).
  • <Drittes technisches Merkmal>
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen weist eine integrierte Schaltungsbaugruppe, die ein drittes technisches Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • einen ersten externen Stift, an dem eine Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen zweiten externen Stift, an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen dritten externen Stift, an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird;
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift verbunden ist;
    • einen vierten externen Stift, der mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen;
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus bei einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist,
    • einen fünften externen Stift, von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird; und
    • einen Diskriminator, der dazu ausgebildet ist, die Impedanz einer externen Komponente, die mit dem fünften externen Stift verbunden ist, zu bestimmen und basierend auf der bestimmten Impedanz zu bestimmen, ob die externe Komponente ein dritter Schalter ist (Konfiguration 3-1).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 3-1, vorzugsweise,
    beim Start der integrierten Schaltungsbaugruppe,
    bestimmt der Diskriminator, ob die externe Komponente der dritte Schalter ist, und
    bei Abschluss der Bestimmung durch den Diskriminator, fängt die erste Steuerschaltung an, das Abwärts-Steuersignal zu erzeugen (Konfiguration 3-2).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 3-1 oder 3-2, vorzugsweise,
    führt die zweite Steuerschaltung Folgendes durch:
    • sie arbeitet, wenn der Diskriminator bestimmt, dass die externe Komponente der dritte Schalter ist, und
    • sie arbeitet nicht, wenn der Diskriminator bestimmt, dass die externe Komponente nicht der dritte Schalter ist (Konfiguration 3-3).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 3-3, vorzugsweise,
    bestimmt der Diskriminator, ob der fünfte externe Stift hochgezogen ist, und
    wenn der Diskriminator bestimmt, dass der fünfte externe Stift hochgezogen ist, selbst wenn der Diskriminator bestimmt, dass die externe Komponente nicht der dritte Schalter ist, arbeitet die zweite Steuerschaltung ausnahmsweise (Konfiguration 3-4).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfigurationen 3-2 bis 3-4, vorzugsweise,
    beim Start der integrierten Schaltungsbaugruppe, wenn der Diskriminator bestimmt, dass die externe Komponente der dritte Schalter ist,
    falls die Eingangsspannung niedriger ist als ein erster Schwellenwert, wird der Betrieb der ersten Steuerschaltung verhindert, und
    falls die Eingangsspannung niedriger ist als ein zweiter Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert, wird der Betrieb der zweiten Steuerschaltung verhindert (Konfiguration 3-5).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfigurationen 3-1 bis 3-5, vorzugsweise,
    während der Periode, in der der Diskriminator bestimmt, ob die externe Komponente der dritte Schalter ist, führt der Diskriminator Folgendes durch:
    • er hält den Ausgangspegel der zweiten Steuerschaltung unbestimmt,
    • er speist einen konstanten Strom in den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Steuerschaltung und dem fünften externen Stift ein, und
    • er bestimmt die Impedanz der externen Komponente basierend auf dem Potenzial am Verbindungspunkt zwischen der zweiten Steuerschaltung und dem fünften externen Stift (Konfiguration 3-6).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern weist ein Schaltregler, der das dritte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: die integrierte Schaltungsbaugruppe nach einer der oben beschriebenen Konfigurationen 3-1 bis 3-6; und eine Induktivität, die mit dem vierten externen Stift verbunden ist (Konfiguration 3-7).
  • Von den hierin offenbarten Fahrzeugen weist ein Fahrzeug, das das dritte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: den Schaltregler der oben beschriebenen Konfiguration 3-7; und eine Batterie, die den Schaltregler mit elektrischer Leistung versorgt (Konfiguration 3-8).
  • <Viertes technisches Merkmal>
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen weist eine integrierte Schaltungsbaugruppe, die ein viertes technisches Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • einen ersten externen Stift, an dem eine Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen zweiten externen Stift, an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird;
    • einen dritten externen Stift, an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird;
    • einen ersten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift verbunden ist;
    • einen zweiten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift verbunden ist;
    • einen vierten externen Stift, der mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter verbunden ist;
    • eine erste Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen;
    • eine zweite Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus bei einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist,
    • einen fünften externen Stift, von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird;
    • einen sechsten externen Stift; und
    • eine Schaltung mit zusätzlicher Funktion, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung eines Signals, das vom sechsten externen Stift nach außen ausgegeben wird, oder eines Signals, das von außen in den sechsten externen Stift eingespeist wird, eine zusätzliche Funktion bezüglich des dritten und/oder vierten Schalters, die durch das Impulssignal gesteuert werden, durchzuführen (Konfiguration 4-1).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 4-1, vorzugsweise,
    ist der zweite externe Stift zwischen dem fünften und sechsten externen Stift angeordnet (Konfiguration 4-2).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 4-1 oder 4-2, vorzugsweise,
    weist die Schaltung mit zusätzlicher Funktion einen Diskriminator auf, der dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob die Last eines Schaltreglers, der die integrierte Schaltungsbaugruppe aufweist, leicht ist, und ein Signal auszugeben, das das Ergebnis der Bestimmung durch den Diskriminator vom sechsten externen Stift nach außen angibt (Konfiguration 4-3).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern weist ein Schaltregler, der das vierte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • die oben beschriebene integrierte Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 4-3;
    • eine Induktivität, wobei ein erster Anschluss von dieser mit dem vierten externen Stift verbunden ist;
    • einen dritten Schalter,
    • wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und
    • wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist; und
    • einen vierten Schalter, wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter verbunden ist, wobei
    • wenn die Last des Schaltreglers im Aufwärts/Abwärts-Modus leicht ist, der vierte Schalter basierend auf dem Signal, das das Ergebnis der Bestimmung durch den Diskriminator angibt, ausgeschaltet gelassen wird (Konfiguration 4-4).
  • In der oben beschriebenen integrierten Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 4-1 oder 4-2, vorzugsweise,
    stoppt die Schaltung mit zusätzlicher Funktion den Betrieb der ersten und zweiten Steuerschaltung basierend auf dem Signal, das von außen in den sechsten externen Stift eingespeist wird (Konfiguration 4-5).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern weist ein anderer Schaltregler, der das vierte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf:
    • die oben beschriebene integrierte Schaltungsbaugruppe der Konfiguration 4-5; und
    • eine integrierte Schaltungsunterbaugruppe, in der der dritte und vierte Schalter enthalten sind, wobei
    • das Signal, das von außen in den sechsten externen Stift eingespeist wird, ein Temperaturinformationssignal betreffend die integrierte Schaltungsunterbaugruppe ist (Konfiguration 4-6).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 4-6, vorzugsweise, weist die integrierte Schaltungsunterbaugruppe einen Temperaturdetektor auf, und
    wird ein Antriebsstrom für den Temperaturdetektor vom sechsten externen Stift zur integrierten Schaltungsunterbaugruppe geliefert (Konfiguration 4-7).
  • In dem oben beschriebenen Schaltregler der Konfiguration 4-7, vorzugsweise, ist der Temperaturdetektor in der Nähe des vierten Schalters angeordnet (Konfiguration 4-8).
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern weist noch ein anderer Schaltregler, der das vierte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: die integrierte Schaltungsbaugruppe nach einer der oben beschriebenen Konfigurationen 4-1 bis 4-3 und 4-5; und eine Induktivität, die mit dem vierten externen Stift verbunden ist (Konfiguration 4-9).
  • Von den hierin offenbarten Fahrzeugen weist ein Fahrzeug, das das vierte technische Merkmal einschließt, Folgendes auf: den Schaltregler nach einer der oben beschriebenen Konfigurationen 4-4 und 4-6 bis 4-9; und eine Batterie, die den Schaltregler mit elektrischer Leistung versorgt (Konfiguration 4-10).
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern, ist es mit jenen, die das erste technische Merkmal einschließen, möglich, einen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler bereitzustellen, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet und eine Variation der Ausgangsspannung aufgrund einer Variation der Eingangsspannung unterdrücken kann.
  • Von den hierin offenbarten Schaltreglern, ist es mit jenen, die das zweite technische Merkmal einschließen, möglich, einen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler bereitzustellen, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet und Abwärts- und Aufwärts-Steuersignale mit äquivalenten Frequenzen aufweist.
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen, ist es mit jenen, die das dritte technische Merkmal einschließen, möglich, eine integrierte Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, die als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet werden kann, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, und der Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet, wobei die integrierte Schaltungsbaugruppe zusätzlich dazu eine Bestimmung darüber gestattet, ob sie als eine Komponente des Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet wird.
  • Von den hierin offenbarten integrierten Schaltungsbaugruppen, ist es mit jenen, die das vierte technische Merkmal einschließen, möglich, eine integrierte Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, die als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet werden kann, der, während die Kosten niedrig gehalten werden, daran gehindert werden kann, Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken aufzuweisen, und der Antwortcharakteristiken ähnlich den Abwärts-Charakteristiken bietet, wobei die integrierte Schaltungsbaugruppe zusätzlich dazu in der Lage ist, eine zusätzliche Funktion des Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers zu unterstützen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Abwärts-Steuerschaltung in der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 3 ist ein Diagramm, das eine Übersicht der Wellenform des Verhältnisses einer Eingangsspannung zu einer Ausgangsspannung darstellt;
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Rampenschaltung in der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 5 ist ein Timing-Chart, der ein Beispiel für den Betrieb einer Rampenschaltung in einem Abwärts-Modus darstellt;
    • 6 ist ein Timing-Chart, der ein Beispiel für den Betrieb einer Rampenschaltung in Abwärts- und Aufwärts/Abwärts-Modi darstellt;
    • 7 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel für eine Rampenschaltung in der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 8 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel für einen Komparator in der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Abwärts-Steuerschaltung in der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Rampenschaltung und einen Oszillator in der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 12 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel für eine Rampenschaltung und einen Oszillator in der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 13 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Schaltung mit festem Tastgrad und eines Oszillators in einer dritten Ausführungsform darstellt;
    • 14 ist ein Timing-Chart, der den Betrieb der Schaltung mit festem Tastgrad und des Oszillators, die in 13 dargestellt sind, darstellt;
    • 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
    • 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Abwärts-Schaltreglers darstellt;
    • 17 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Unterscheidungsschaltung darstellt;
    • 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt;
    • 19 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für eine Schaltung mit zusätzlicher Funktion und einen Signalprozessor darstellt;
    • 20 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel für eine Schaltung mit zusätzlicher Funktion und einen Signalprozessor darstellt;
    • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Anordnung externer Stifte in der fünften Ausführungsform darstellt;
    • 22 ist eine Außenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Fahrzeug darstellt, das am Fahrzeug befestigte Geräte einschließt;
    • 23 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines üblichen Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers darstellt;
    • 24 ist ein Diagramm, das eine Übersicht der Wellenform einer Batteriespannung darstellt;
    • 25A ist ein Diagramm, das eine Übersicht der Wellenformen relevanter Schalterspannungen in einem Abwärts-Modus darstellt;
    • 25B ist ein Diagramm, das eine Übersicht der Wellenformen relevanter Schalterspannungen in einem Aufwärts/Abwärts-Modus darstellt; und
    • 25C ist ein Diagramm, das eine Übersicht der Wellenformen relevanter Schalterspannungen in einem Aufwärts-Modus darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • <Gesamtkonfiguration (Erste Ausführungsform)>
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Der in 1 dargestellte Schaltregler 101 ist ein Aufwärts/Abwärts-Schaltregler und weist eine Abwärts-Steuerschaltung 1, MOS-Transistoren Q1 bis Q4, eine Induktivität L1, einen Ausgangskondensator C1, einen Ausgangswiderstand R0, Spannungsteilungswiderstände R1 und R2, ein UND-Gatter 2, eine Schaltung 3 mit festem Tastgrad und ein NICHT-Gatter 4 auf. Eine integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 weist externe Stifte P1 bis P5 auf und weist die MOS-Transistoren Q1 und Q2, die Abwärts-Steuerschaltung 1, das UND-Gatter 2 und die Schaltung 3 mit festem Tastgrad auf. Eine integrierte Schaltungsunterbaugruppe SP1 weist externe Stifte P11 bis P14 auf und weist die MOS-Transistoren Q3 bis Q4 und das NICHT-Gatter 4 auf.
  • Der MOS-Transistor Q1 ist ein N-Kanal-MOS-Transistor und ist ein Beispiel für einen Schalter, der einen Strompfad vom externen Stift P1, an dem eine Eingangsspannung VIN angelegt wird, zum externen Stift P4, mit dem ein Anschluss der Induktivität L1 verbunden ist, zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet. Der Drain des MOS-Transistors Q1 ist mit dem externen Stift P1 verbunden. Die Source des MOS-Transistors Q1 ist mit dem externen Stift P4 und dem Drain des MOS-Transistors Q2 verbunden.
  • Der MOS-Transistor Q2 ist ein N-Kanal-MOS-Transistor und ist ein Beispiel für einen Schalter, der einen Strompfad vom externen Stift P2, der mit Masse verbunden ist, zum externen Stift P4 zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet. Der Drain des MOS-Transistors Q2 ist, wie oben erwähnt, mit dem externen Stift P4 und der Source des MOS-Transistors Q1 verbunden. Die Source des MOS-Transistors Q2 ist mit dem externen Stift P2 verbunden. Anstelle des MOS-Transistors Q2 kann eine Diode verwendet werden.
  • Der MOS-Transistor Q3 ist ein N-Kanal-MOS-Transistor und ist ein Beispiel für einen Schalter, der einen Strompfad vom externen Stift P11 zum externen Stift P14 zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet. Der Drain des MOS-Transistors Q3 ist über den externen Stift P11 und die Induktivität L1 mit dem externen Stift P4 verbunden. Die Source des MOS-Transistors Q3 ist mit dem externen Stift P14 verbunden. Der externe Stift P14 ist mit Masse verbunden.
  • Der MOS-Transistor Q4 ist ein N-Kanal-MOS-Transistor und ist ein Beispiel für einen Schalter, der einen Strompfad vom externen Stift P11 zum externen Stift P12 zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet. Der Drain des MOS-Transistors Q4 ist mit dem externen Stift P11 und dem Drain des MOS-Transistors Q3 verbunden. Die Source des MOS-Transistors Q4 ist mit dem externen Stift P12 verbunden. Der externe Stift P12 ist mit einem Anschluss des Ausgangskondensators C1 und mit dem externen Stift P3 verbunden. Der andere Anschluss des Ausgangskondensators C1 ist mit Masse verbunden. Anstelle des MOS-Transistors Q4 kann eine Diode verwendet werden.
  • Der Ausgangskondensator C1 ist ein Glättungskondensator zum Verringern von Welligkeiten in einer Ausgangsspannung VOUT. Die Ausgangsspannung VOUT wird einer Phasenkompensation durch eine Phasenkompensationsschaltung, die aus dem Ausgangskondensator C1 und dem Ausgangswiderstand R0 zusammengesetzt ist, unterzogen.
  • Die Ausgangsspannung VOUT wird als eine Rückkopplungsspannung in den externen Stift P3 eingespeist. Die Spannungsteilungswiderstände R1 und R2 teilen die Ausgangsspannung VOUT, um eine geteilte Rückkopplungsspannung VFB zu erzeugen, und speisen die geteilte Rückkopplungsspannung VFB in die Abwärts-Steuerschaltung 1 ein.
  • Die Abwärts-Steuerschaltung 1 erzeugt Gate-Signale G1 und G2 für die MOS-Transistoren Q1 und Q2, um die MOS-Transistoren Q1 und Q2 komplementär gemäß der geteilten Rückkopplungsspannung VFB ein- bzw. auszuschalten, und speist die Gate-Signale G1 und G2 in die Gates der MOS-Transistoren Q1 bzw. Q2 ein. Es wird bevorzugt, dass, wenn die MOS-Transistoren Q1 und Q2 ein- und ausgeschaltet werden, eine Totzeit bereitgestellt wird, in der die MOS-Transistoren Q1 und Q2 beide ausgeschaltet sind.
  • Das UND-Gatter 2 gibt ein Signal S3 aus, das das UND (logische Produkt) eines Modusspezifikationssignals S1 mit einem Impulssignal S2 ist, wobei das Letztgenannte ein Impulssignal mit einem festen Ein-Tastgrad ist, das von der Schaltung 3 mit festem Tastgrad ausgegeben wird. Das Modusspezifikationssignal S1 agiert, wenn es sich bei einem Low-Pegel befindet, als ein Signal, das einen Abwärts-Modus spezifiziert, und, agiert, wenn es sich bei einem High-Pegel befindet, als ein Signal, das einen Aufwärts/Abwärts-Modus spezifiziert. Es kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der der Schaltregler 101 eine Schaltung (nicht veranschaulicht) einschließt, die das Modusspezifikationssignal S1 erzeugt, oder es kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der der Schaltregler 101 das Modusspezifikationssignal S1 von außen empfängt.
  • Das Ausgangssignal S3 des UND-Gatters 2 wird einerseits über die externen Stifte P5 und P13 in das Gate des MOS-Transistors Q3 eingespeist und wird andererseits durch das NICHT-Gatter 4 logisch invertiert und dann in das Gate des MOS-Transistors Q4 eingespeist. Es wird bevorzugt, dass anstelle des NICHT-Gatters 4 eine Totzeiterzeugungsschaltung verwendet wird, sodass, wenn die MOS-Transistoren Q3 und Q4 ein- und ausgeschaltet werden, es eine Totzeit gibt, in der die MOS-Transistoren Q3 und Q4 beide ausgeschaltet sind.
  • <Konfigurationsbeispiel für die Abwärts-Steuerschaltung>
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Abwärts-Steuerschaltung 1 darstellt. In dem in 2 dargestellten Beispiel ist die Abwärts-Steuerschaltung 1 aus einem Fehlerverstärker 11, einer Referenzspannungsquelle 12, einem Widerstand R3, einem Kondensator C2, einer Rampenschaltung 13, einem Komparator 14, einem Oszillator 15 und einer Timing-Steuerschaltung 16 zusammengesetzt.
  • Der Fehlerverstärker 11 erzeugt ein Fehlersignal Vc, das der Differenz zwischen der geteilten Rückkopplungsspannung VFB und einer Referenzspannung VREF, die aus der Referenzspannungsquelle 12 ausgegeben wird, entspricht. Das Fehlersignal Vc wird einer Phasenkompensation durch eine Phasenkompensationsschaltung, die aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C2 zusammengesetzt ist, unterzogen.
  • Die Rampenschaltung 13 erzeugt eine Rampenspannung VR mit einem Gradienten entsprechend der Eingangsspannung VIN und gibt diese aus. Darüber hinaus, wenn das Modusspezifikationssignal S1 sich bei einem High-Pegel befindet, das heißt im Aufwärts/Abwärts-Modus, erzeugt die Rampenschaltung 13 eine Rampenspannung VR mit einem Gradienten entsprechend sowohl einem Ein-Tastgradwert, der von der Schaltung 3 mit festem Tastgrad ausgegeben wird, als auch der Eingangsspannung VIN und gibt diese aus.
  • Der Komparator 14 vergleicht das phasenkompensierte Fehlersignal Vc und die Rampenspannung VR, um ein Rücksetzsignal als ein Vergleichssignal zu erzeugen.
  • Der Oszillator 15 gibt ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Frequenz zu der Timing-Steuerschaltung 16 aus.
  • Die Timing-Steuerschaltung 16 schaltet das Gate-Signal G1 vom Low-Pegel zum High-Pegel, wenn ein Einstellsignal (das vom Oszillator 15 ausgegebene Taktsignal) vom High-Pegel zum Low-Pegel schaltet, und schaltet das Gate-Signal G1 vom High-Pegel zum Low-Pegel, wenn das Rücksetzsignal vom Low-Pegel zum High-Pegel schaltet.
  • <Betriebsmodi>
  • Eine Beschreibung wird nun als ein Beispiel für das Schalten von Betriebsmodi für einen Fall gegeben, bei dem, wenn das Verhältnis der Eingangsspannung VIN zur Ausgangsspannung VOUT gleich oder höher als ein Schwellenwert TH ist, sich das Modusspezifikationssignal S1 bei einem Low-Pegel befindet und, wenn das Verhältnis der Eingangsspannung VIN zur Ausgangsspannung VOUT niedriger als der Schwellenwert TH ist, sich das Modusspezifikationssignal S1 bei einem High-Pegel befindet.
  • Wenn das Verhältnis der Eingangsspannung VIN zur Ausgangsspannung VOUT gleich oder höher als der Schwellenwert TH ist, arbeitet der Schaltregler 101 im Abwärts-Modus (siehe 3). Im Abwärts-Modus schaltet die Abwärts-Steuerschaltung 1 die MOS-Transistoren Q1 und Q2 gemäß der geteilten Rückkopplungsspannung VFB ein und aus; da sich das Modusspezifikationssignal S1 an einem Low-Pegel befindet, wird der MOS-Transistor Q3 ausgeschaltet gehalten und der MOS-Transistor Q4 wird eingeschaltet gehalten.
  • Die Transfercharakteristiken des gesamten Schaltreglers 101 im Abwärts-Modus werden durch die untenstehende Formel (3) gegeben.
    [Formel 3] Δ V O U T Δ V C = R R s ⋅ 1 1 + R ⋅ C ⋅ s
    Figure DE112017003465B4_0003
    wobei
    • VC
    die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 repräsentiert;
    R
    den Widerstandswert des Ausgangswiderstands R0 repräsentiert;
    RS
    die Strommessverstärkung repräsentiert; und
    C
    den Kapazitätswert des Ausgangskondensators C1 repräsentiert.
  • Andererseits, wenn das Verhältnis der Eingangsspannung VIN zur Ausgangsspannung VOUT geringer als der Schwellenwert TH ist, arbeitet der Schaltregler 101 im Aufwärts/Abwärts-Modus (siehe 3). Im Aufwärts/Abwärts-Modus schaltet die Abwärts-Steuerschaltung 1 die MOS-Transistoren Q1 und Q2 gemäß der geteilten Rückkopplungsspannung VFB ein und aus; da sich das Modusspezifikationssignal S1 an einem High-Pegel befindet, während der Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) des MOS-Transistors Q3 bei einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist, werden die MOS-Transistoren Q3 und Q4 komplementär ein- und ausgeschaltet. Es sollte angemerkt werden, dass der Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q3 im Aufwärts/Abwärts-Modus unabhängig von sowohl der Ausgangsspannung VOUT als auch der Eingangsspannung VIN eingestellt wird.
  • Die Transfercharakteristiken des gesamten Schaltreglers 101 im Aufwärts/Abwärts-Modus werden durch die untenstehende Formel (4) gegeben.
    [Formel 4] Δ V O U T Δ V C = R R s ⋅ ( 1 − D ′ ) ⋅ 1 1 + R ⋅ C ⋅ s
    Figure DE112017003465B4_0004
    wobei
    • VC
    die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 repräsentiert;
    R
    den Widerstandswert des Ausgangswiderstands R0 repräsentiert;
    RS
    die Strommessverstärkung repräsentiert;
    C
    den Kapazitätswert des Ausgangskondensators C1 repräsentiert; und
    D'
    den Ein-Tastgrad (einen festen Wert) des MOS-Transistors Q3 repräsentiert.
  • Die obenstehenden Formeln (3) und (4) schreiben vor, dass die Transfercharakteristiken des gesamten Schaltreglers 101 im Aufwärts/Abwärts-Modus gleich den Transfercharakteristiken des gesamten Schaltreglers 101 im Abwärts-Modus multipliziert mit (1 - D') sind. Dementsprechend ähneln die Transfercharakteristiken des Schaltreglers 101 im Aufwärts/Abwärts-Modus den Transfercharakteristiken des Schaltreglers 101 im Abwärts-Modus. Somit weist die Transferfunktion des Schaltreglers 101 in Aufwärts/Abwärts-Modus keine Rechte-Halbebene-Nullstellen-Charakteristiken auf. Daher muss der Ausgangskondensator C1 keine hohe Kapazität aufweisen, und dies hilft dabei, die Kosten des Ausgangskondensators zu reduzieren.
  • Darüber hinaus ist der Schaltregler 101 dazu ausgebildet, keine separaten Drosselspulen in Aufwärts- bzw. Abwärts-Schaltreglerabschnitten zu benötigen, und dies hilft dabei, die Kosten für eine Drosselspule zu reduzieren. Zusätzlich dazu findet das Schalten zwischen dem Aufwärts/Abwärts-Modus und dem Abwärts-Modus im oben beschriebenen Beispiel des Schaltens von Betriebsmodi in Abhängigkeit davon statt, ob das Verhältnis der Eingangsspannung VIN zur Ausgangsspannung VOUT gleich oder höher als der Schwellenwert TH ist oder nicht. Im Gegensatz dazu findet das Schalten zwischen dem Aufwärts/Abwärts- oder Aufwärts-Modus und dem Abwärts-Modus in dem in 23 dargestellten gemeinsamen Aufwärts/Abwärts-Schaltregler in Abhängigkeit davon statt, ob die Batteriespannung VBAT gleich oder niedriger als ein erster vorbestimmter Wert A1 ist. Während somit der in 23 dargestellte gemeinsame Aufwärts/Abwärts-Schaltregler unter dem Problem leidet, dass der Optimalwert des ersten vorbestimmten Werts A1 mit dem Einstellen der Ausgangsspannung VOUT variiert, weist der Schaltregler 101 einen konstanten Optimalwert für den Schwellenwert TH mit variierendem Einstellen der Ausgangsspannung VOUT auf und erfordert somit keine Änderung beim Einstellen des Schwellenwerts TH.
  • < Beispiel für die Rampenspannungserzeugung>
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Rampenschaltung 13 darstellt. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Rampenschaltung 13 aus einem Widerstand R4, MOS-Transistoren Q5 bis Q9, Kondensatoren C3 und C4 und einer Lade-/Entladesteuerung (nicht veranschaulicht) zusammengesetzt. Von einem Anschluss, an den die Eingangsspannung VIN angelegt wird, zu einem mit Masse verbundenen Anschluss ist Folgendes in Reihe geschaltet: der Widerstand R4; der MOS-Transistor Q5, der ein NDMOS-Transistor (NDMOS - doppelt diffundierter N-Kanal-MOS) zur Stehspannungsverbesserung ist; der MOS-Transistor Q6, der ein Ladeschalter ist; und der Kondensator C3. Der MOS-Transistor Q7, der ein Entladeschalter ist, ist parallel mit dem Kondensator C3 geschaltet. Vom Verbindungsknoten zwischen dem MOS-Transistor Q6 und dem Kondensator C3 zum mit Masse verbundenen Anschluss ist Folgendes in Reihe geschaltet: der MOS-Transistor Q8, der ein Ladeschalter ist; und der Kondensator C4. Der MOS-Transistor Q9, der ein Entladeschalter ist, ist parallel mit dem Kondensator C4 geschaltet.
  • 5 ist ein Timing-Chart, der ein Beispiel für den Betrieb der in 4 dargestellten Rampenschaltung 13 darstellt, wie beobachtet, wenn der Schaltregler 101 im Abwärts-Modus arbeitet.
  • Im Gleichlauf mit dem vom Oszillator 15 ausgegebenen Taktsignal schaltet die Lade-/Entladesteuerung (nicht veranschaulicht) die MOS-Transistoren Q6 bis Q9 mit einer vorbestimmten Periode T, die gleich der Periode des vom Oszillator 15 ausgegebenen Taktsignals ist, ein und aus. Somit ist die Periode der Rampenspannung VR gleich der vorbestimmten Periode T. Im Abwärts-Modus ist die Rampenspannung VR die Ladespannung über die Kondensatoren C3 und C4. Die Ladeströme in den Kondensatoren C3 und C4 sind proportional zur Eingangsspannung VIN.
  • Somit arbeitet die in 4 dargestellte Rampenschaltung 13 wie folgt: wenn die Eingangsspannung VIN zum Beispiel im Abwärts-Modus zweimal so hoch (von α zu 2α) wird, wie in 5 dargestellt, werden die Ladeströme in den Kondensatoren C3 und C4 zweimal so hoch, und somit wird der Gradient der Rampenspannung VR zweimal so groß, mit dem Ergebnis, dass der Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q1 halbiert wird (von t/T zu 0,5 t/T). Der Betrieb im Aufwärts/Abwärts-Modus unterscheidet sich von dem im Abwärts-Modus nur darin, wie später beschrieben wird, dass der Kondensator C3 alleine der Ladezielkondensator ist.
  • Das heißt, dass die in 4 dargestellte Rampenschaltung 13 als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN eine Variation des Fehlersignals Vc durch eine Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR unterdrückt. Auf diese Weise kann der Schaltregler 101 eine Variation der Ausgangsspannung VOUT unterdrücken, die aus der Variation der Eingangsspannung VIN resultiert.
  • 6 ist ein Timing-Chart, der ein Beispiel für den Betrieb der in 4 dargestellten Rampenschaltung 13 darstellt, wie beobachtet, wenn der Schaltregler 101 vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus wechselt. Dieses Beispiel behandelt einen Fall, bei dem der feste Wert D' gleich 0,5 ist.
  • Im Aufwärts/Abwärts-Modus hält die in 4 dargestellte Rampenschaltung 13 den MOS-Transistor Q8 ausgeschaltet und den MOS-Transistor Q9 eingeschaltet, um den Kondensator C3 den alleinigen Ladungszielkondensator zu machen. Die Kapazität des Kondensators C3 ist gleich der Hälfte der kombinierten Kapazität der Kondensatoren C3 und C4. In der in 4 dargestellten Rampenschaltung 13 wird dementsprechend, wenn sie vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus wechselt, wie in 6 dargestellt, die Kapazität des Ladezielkondensators halbiert, und der Gradient der Rampenspannung VR wird zweimal so groß, mit dem Ergebnis, dass der Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q1 halbiert wird (von t/T zu 0,5 t/T). Der Wert, der durch Multiplizieren des Kehrwerts des Werts, der durch Subtrahieren des festen Werts D' von eins erhalten wird, und des Ein-Tastgrads des MS-Transistors Q1 unmittelbar nach dem Wechseln vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus erhalten wird, ist somit gleich dem Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q1 unmittelbar vor dem Wechseln vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus.
  • Das heißt, dass die in 4 dargestellte Rampenschaltung 13 bei einem Wechsel vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus eine Variation des Fehlersignals Vc durch eine Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR unterdrückt. Außerdem unterdrückt die in 4 dargestellte Rampenschaltung 13 bei einem Wechsel vom Aufwärts/Abwärts-Modus zum Abwärts-Modus, wie bei einem Wechsel vom Abwärts-Modus zum Aufwärts/Abwärts-Modus eine Variation des Fehlersignals VC durch eine Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR. Auf diese Weise kann der Schaltregler 101 eine Variation der Ausgangsspannung VOUT unterdrücken, die aus einem Wechsel zwischen dem Abwärts- und dem Aufwärts/Abwärts-Modus resultiert.
  • Obwohl in der obigen Beschreibung die Schaltung 3 mit festem Tastgrad einen einzigen festen Wert D' des Ein-Tastgrads einstellt, kann die Schaltung 3 mit festem Tastgrad stattdessen mehrere feste Werte D' des Ein-Tastgrads einstellen. Um zum Beispiel zu gestatten, dass zwei feste Werte von 0,5 und 0,3 eingestellt werden, damit gestattet wird, dass entweder der feste Wert D' 0,5 oder 0,3 gewählt wird, kann die Rampenschaltung 13 zum Beispiel wie in 7 konfiguriert sein.
  • In der in 7 dargestellten Rampenschaltung 13 sind die Ladezielkondensatoren im Abwärts-Modus, die Kondensatoren C3 bis C5; im Aufwärts/Abwärts-Modus mit dem bei 0,5 eingestellten festen Wert D' sind die Ladezielkondensatoren die Kondensatoren C3 und C4; und im Aufwärts/Abwärts-Modus mit dem bei 0,3 eingestellten festen Wert D' ist der Ladezielkondensator der Kondensator C3.
  • Das Verhältnis der kombinierten Kapazität der Kondensatoren C3 bis C5, der kombinierten Kapazität der Kondensatoren C3 und C4 und der Kapazität des Kondensators C3 kann derart eingestellt werden, dass C3-zu-C5-Kombinierte-Kapazität: C3-und-C4-Kombinierte-Kapazität : C3-Kapazität = 1,0 : 0,5 : 0,3 ist.
  • In der obigen Beschreibung ist der Schaltregler 101 als ein Spannungsmodussteuerung-Schaltregler konfiguriert; stattdessen kann ein Stromdetektor, der Informationen über den Strom in der Induktivität L1 erfasst, bereitgestellt sein und, wie in 8 dargestellt, kann der Komparator 14 mit einem Anschluss ausgestattet sein, in den die Informationen über den Strom in der Induktivität L1 eingespeist werden, sodass der Komparator 14 einen Offset entsprechend dem Strom in der Induktivität L1 bei entweder der Rampenspannung VR oder dem phasenkompensierten Fehlersignal Vc anwendet; das heißt, der Schaltregler 101 kann als ein Strommodussteuerung-Schaltregler konfiguriert sein.
  • Das Vorhandensein des oben erwähnten Offsets bewirkt keine Änderung in der Beziehung zwischen dem Gradienten der Rampenspannung VR und dem Ein-Tastgrad des MOS-Transistors Q1. Das heißt, ein Strommodussteuerung-Schaltregler liefert Effekte, die denen ähnlich sind, die durch einen Spannungsmodussteuerung-Schaltregler bereitgestellt werden.
  • <Gesamtkonfiguration (Zweite Ausführungsform)>
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Schaltreglers gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Anschließend wird eine Beschreibung des in 9 dargestellten Schaltreglers 102 vorgenommen, wobei für derartige Teile, die ihren Entsprechungen in dem zuvor beschriebenen Schaltregler 101 ähneln, keine überlappende Beschreibung wiederholt wird, sofern dies nicht hilfreich ist.
  • In dem Schaltregler 102 weist die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 ferner einen externen Stift P6 auf. Ein extern montierter Widerstand RC zum Einstellen der Taktfrequenz ist mit dem externen Stift P6 verbunden. In dem Schaltregler 102 ist die Taktfrequenz mit dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands RC variabel.
  • <Konfigurationsbeispiel für die Abwärts-Steuerschaltung>
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Abwärts-Steuerschaltung 1 in der zweiten Ausführungsform darstellt. Der Oszillator 15 erzeugt ein Taktsignal CLK1 mit einer Frequenz entsprechend dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands Rc. Die Rampenschaltung 13 erzeugt eine Rampenspannung VR mit einer Frequenz gleich der Frequenz (Taktfrequenz) des Taktsignals CLK1.
  • 11 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Rampenschaltung 13 und den Oszillator 15 in der zweiten Ausführungsform darstellt. In 11 werden die gleichen Teile wie in 4 durch die gleichen Bezugsziffern identifiziert.
  • Eine Spannungsteilungsschaltung 21 erzeugt eine Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN. Eine Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung 22 wandelt die Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN in einen Strom I1 mit einem Umwandlungsfaktor entsprechend dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands RC.
  • Eine Stromspiegelschaltung 23 erzeugt unter Verwendung einer internen Versorgungsspannung VDD Ströme I2 und I3 basierend auf dem Strom I1. Für die interne Versorgungsspannung VDD ist zum Beispiel eine konstante Spannung, die unter Verwendung der Eingangsspannung VIN innerhalb der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 erzeugt wird, die Eingangsspannung VIN selbst, eine Teilungsspannung der Eingangsspannung VIN oder dergleichen verwendbar. Der Strom I2 ist ein Strom, der ein erstes vorbestimmtes Vielfaches des Stroms I1 ist, und der Strom I3 ist ein Strom, der ein zweites vorbestimmtes Vielfaches des Stroms I1 ist. Das erste und zweite Vielfache können gleich oder unterschiedlich sein.
  • Der Strom I2 lädt im Abwärts-Modus die Kondensatoren C3 und C4 und lädt im Aufwärts/Abwärts-Modus den Kondensator C3 alleine, um die Rampenspannung VR zu erzeugen.
  • Andererseits wird ein Kondensator 26 durch den Strom I3 geladen, wenn ein MOS-Transistor 24, der ein Ladeschalter ist, eingeschaltet ist, und wird entladen, wenn ein MOS-Transistor 25, der ein Entladeschalter ist, eingeschaltet ist. Die MOS-Transistoren 24 und 25 werden komplementär ein- und ausgeschaltet. Ein Komparator 27 gibt das Taktsignal CLK1 aus, das das Ergebnis eines Vergleichs der Ladespannung über den Kondensator 26 mit der Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN ist. Die MOS-Transistoren Q7 und 25 (und im Aufwärts/Abwärts-Modus auch ein MOS-Transistor Q9), die Entladeschalter sind, schalten mit einer abfallenden Flanke des Taktsignals CLK1 in Gleichtakt von ausgeschaltet zu eingeschaltet, und schalten eine vorbestimmte Periode danach zurück zu ausgeschaltet.
  • Der Gradient der Ladespannung über den Kondensator 26 ist proportional zu sowohl der Eingangsspannung VIN als auch dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands Rc, und die Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN, die mit der Ladespannung über den Kondensator 26 im Komparator 27 verglichen wird, ist proportional zur Eingangsspannung VIN. Dementsprechend variiert die Periode des Taktsignals CLK1 nicht, selbst wenn die Eingangsspannung VIN variiert, und ist umgekehrt proportional zum Widerstandswert des extern montierten Widerstands Rc. Andererseits ist der Gradient der Rampenspannung VR proportional zu sowohl der Eingangsspannung VIN als auch dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands RC. Sofern das phasenkompensierte Fehlersignal Vc nicht variiert, ist die Ein-Betriebszeit (die Ein-Zeit in einer Periode) des MOS-Transistors Q1 dementsprechend umgekehrt proportional zu sowohl der Eingangsspannung VIN als auch dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands RC.
  • Das heißt, mit der Ausnahme dass, während der Widerstandswert des extern montierten Widerstands Rc variiert, die Frequenz des Taktsignals CLK1 und der Rampenspannung VR variieren, wie die Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN erzielt wird und wie die Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR beim Schalten zwischen dem Abwärts- und dem Aufwärts/Abwärts-Modus erzielt wird, sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
  • 12 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel für die Rampenschaltung 13 und den Oszillator 15 in der zweiten Ausführungsform darstellt. In 12 werden die gleichen Teile wie in 11 durch die gleichen Bezugsziffern identifiziert.
  • In einem Fall, bei dem die Rampenschaltung 13 und der Oszillator 15, die in 12 dargestellt sind, verwendet werden, ist die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 ferner mit einem externen Stift P7 ausgestattet. Der externe Stift P7 ist ein Eingangsanschluss für ein externes Taktsignal CLK2.
  • Die Rampenschaltung 13 und der Oszillator 15, die in 12 dargestellt sind, weisen im Vergleich zu der Rampenschaltung 13 und dem Oszillator 15, die in 11 dargestellt sind, ferner eine Tastgradumwandlungsschaltung 31, einen Pegelwandler 32, ein Tiefpassfilter 33, eine Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung 34, einen Widerstand 35, Schalter 36 und 37 und einen Zähler 38 auf.
  • Zuerst wird eine Beschreibung für einen Fall gegeben, bei dem das externe Taktsignal CLK2 in den externen Stift P7 eingespeist wird. Die Tastgradumwandlungsschaltung 31 wandelt das externe Taktsignal CLK2 in ein erstes Impulssignal mit einem Ein-Tastgrad proportional zu der Frequenz des externen Taktsignals CLK2 um. Der Pegelwandler 32 wandelt das erste Impulssignal in ein zweites Impulssignal mit einem Scheitelwertpegel proportional zur Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN um. Das Tiefpassfilter 33 wandelt das zweite Impulssignal in eine Direktspannung VA um. Somit ist die Direktspannung VA proportional zu sowohl der Frequenz des externen Taktsignals CLK2 als auch der Eingangsspannung VIN. Die Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung 34 wandelt die Direktspannung VA in einen Strom I1' mit einem Umwandlungsfaktor entsprechend dem Widerstandswert des Widerstands 35 um.
  • Beim Zählen einer vorbestimmten Anzahl basierend auf dem externen Taktsignal CLK2 setzt der Zähler 38 ein Auswahlsignal SEL1 zu einem High-Pegel. Das High-Pegel-Auswahlsignal SEL1 veranlasst, dass der Schalter 36 die Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung 34 als das Verbindungsziel der Stromspiegelschaltung 23 auswählt. Basierend auf dem High-Pegel-Auswahlsignal SEL1 wählt der Schalter 37 die Direktspannung VA als die Spannung aus, die in den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 27 eingespeist werden soll. In diesem Fall ist die Frequenz des Taktsignals CLK1 und der Rampenspannung VR eine Frequenz, die nicht dem Widerstandswert des extern montierten Widerstands Rc, sondern der Frequenz des externen Taktsignals CLK2 entspricht. Die Rampenschaltung 13 und der Oszillator 15 sind hier die gleichen wie die in 11 dargestellten bezüglich darauf, wie die Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN erzielt wird und wie die Vorwärtskopplungssteuerung des Gradienten der Rampenspannung VR beim Schalten zwischen dem Abwärts- und dem Aufwärts/Abwärts-Modus erzielt wird.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung für einen Fall gegeben, bei dem das externe Taktsignal CLK2 nicht in den externen Stift P7 eingespeist wird. In diesem Fall zählt der Zähler 38 nicht die vorbestimmte Anzahl und somit bleibt das Auswahlsignal SEL1 bei einem Low-Pegel. Basierend auf dem Low-Pegel-Auswahlsignal SEL1 wählt der Schalter 36 die Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung 22 als das Verbindungsziel der Stromspiegelschaltung 23 aus. Basierend auf dem Low-Pegel-Auswahlsignal SEL1 wählt der Schalter 37 die Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN als die Spannung aus, die in den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 27 eingespeist werden soll. Wenn das externe Taktsignal CLK2 nicht in den externen Stift P7 eingespeist wird, sind die Rampenschaltung 13 und der Oszillator 15, die in 12 dargestellt sind, somit äquivalent zu der Rampenschaltung 13 und dem Oszillator 15, die in 11 dargestellt sind.
  • In der Rampenschaltung 13 und dem Oszillator 15, die in 11 dargestellt und oben beschrieben sind, und in der Rampenschaltung 13 und dem Oszillator 15, die in 12 dargestellt und oben beschrieben sind, kann die Frequenz des Taktsignals CLK1 über ein Spektrum verteilt sein. In diesem Fall können das oben erwähnte erste und zweite vorbestimmte Vielfache, die die Stromspiegelverhältnisse in der Stromspiegelschaltung 23 sind, variiert werden, während das Verhältnis des zweiten vorbestimmten Vielfachen zum ersten vorbestimmten Vielfachen konstant gehalten wird. Bei einer spezifischen Schaltungskonfiguration werden mehrere I2-Ausgangstransistoren bereitgestellt und die Anzahl von I2-Ausgangs-transistoren, die tatsächlich zum Ausgeben des Stroms I2 verwendet werden, wird mit einem Schalter geschaltet; gleichermaßen werden mehrere I3-Ausgangs-transistoren bereitgestellt und die Anzahl von I3-Ausgangstransistoren, die tatsächlich zum Ausgeben des Stroms I3 verwendet werden, wird mit einem Schalter geschaltet.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Ein Schaltregler gemäß einer dritten Ausführungsform ist ein Beispiel für den Schaltregler 101 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform. In dem Schaltregler gemäß der dritten Ausführungsform sind die Schaltung 3 mit festem Tastgrad und der Oszillator 15 wie in 13 dargestellt konfiguriert.
  • Die Schaltung 3 mit festem Tastgrad und der Oszillator 15, die in 13 dargestellt sind, sind aus einem Widerstand 41, MOS-Transistoren 42, 43 und 45, einem Kondensator 44, Widerständen 46 bis 50, Komparatoren 51 bis 54 und einer Lade-/Entladeschaltung (nicht veranschaulicht) zusammengesetzt.
  • Von einem Anschluss, an dem die interne Versorgungsspannung VDD angelegt wird, zu dem mit Masse verbundenen Anschluss ist Folgendes in Reihe geschaltet: der Widerstand 41; der MOS-Transistor 42, der ein NDMOS-Transistor zur Stehspannungsverbesserung ist; der MOS-Transistor 43, der ein Ladeschalter ist; und der Kondensator 44. Der MOS-Transistor 45, der ein Entladeschalter ist, ist parallel mit dem Kondensator 44 geschaltet. Als die interne Versorgungsspannung VDD ist zum Beispiel eine konstante Spannung, die unter Verwendung der Eingangsspannung VIN innerhalb der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 erzeugt wird, die Eingangsspannung VIN selbst, eine Teilungsspannung der Eingangsspannung VIN oder dergleichen verwendbar.
  • Die Widerstände 46 bis 50 teilen die interne Versorgungsspannung VDD, um eine Referenzspannung VFREQ und Spannungen V1 bis V3 zu erzeugen. Die Spannung V1 ist gleich 0,7 Mal die Referenzspannung VFREQ, die Spannung V2 ist gleich 0,5 Mal die Referenzspannung VFREQ und die Spannung V3 ist gleich 0,3 Mal die Referenzspannung VFREQ.
  • Die Lade-/Entladesteuerung (nicht veranschaulicht) schaltet die MOS-Transistoren Q6 bis Q9 in Gleichtakt mit dem vom Komparator 51 ausgegebenen Taktsignal CLK1 ein und aus.
  • Der Komparator 51 vergleicht die Referenzspannung VFREQ mit der Ladespannung VCRG über den Kondensator 44, die eine Rampenspannung ist, um das Taktsignal CLK1 zu erzeugen. Der Komparator 52 vergleicht die Spannung V1 mit der Ladespannung VCRG über den Kondensator 44, die eine Rampenspannung ist, um ein Impulssignal S2_0,7 mit einem festen Ein-Tastgrad von 0,7 zu erzeugen. Der Komparator 53 vergleicht die Spannung V2 mit der Ladespannung VCRG über den Kondensator 44, die eine Rampenspannung ist, um ein Impulssignal S2_0,5 mit einem festen Ein-Tastgrad von 0,5 zu erzeugen. Der Komparator 54 vergleicht die Spannung V3 mit der Ladespannung VCRG über den Kondensator 44, die eine Rampenspannung ist, um ein Impulssignal S2_0,3 mit einem festen Ein-Tastgrad von 0,3 zu erzeugen.
  • Das Taktsignal CLK1, das das Ausgangssignal des Oszillators 15 ist, und die Impulssignale S2_0,7, S2_0,5 und S2_0,3, die die Ausgangssignale der Schaltung 3 mit festem Tastgrad sind und feste Ein-Tastgrade aufweisen, weisen alle, wie in einem Timing-Chart in 14 dargestellt, gleiche Frequenzen auf. Somit ist die Frequenz von Abwärts-Steuersignalen äquivalent zu der von Aufwärts-Steuersignalen.
  • Der Schaltregler gemäß der dritten Ausführungsform erzeugt vergleichsweise hochpegeliges Rauschen bei der Frequenz von Abwärts-Steuersignalen und bei Vielfachen von dieser und bei der Frequenz von Aufwärts-Steuersignalen und bei Vielfachen von dieser. Das Merkmal, dass die Frequenz von Abwärts-Steuersignalen äquivalent zu der von Aufwärts-Steuersignalen ist, wie oben erwähnt, hilft jedoch dabei, die Anzahl von vergleichsweise hochpegeligen Frequenzkomponenten zu reduzieren. Es ist somit leicht, einen Rauschpegel in einem speziellen Frequenzband zu unterdrücken (zum Beispiel in einem Fall, bei dem der Schaltregler in einem Fahrzeug eingebaut ist, in einem Rundfunkübertragungsfrequenzband).
  • In der Schaltung 3 mit festem Tastgrad und dem Oszillator 15, die in 13 dargestellt sind, stellt die Schaltung 3 mit festem Tastgrad drei feste Werte D' des Ein-Tastgrads ein, nämlich 0,7, 0,5 und 0,3. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die Konfiguration der Spannungsteilungsschaltung, die aus den Widerständen 46 bis 50 zusammengesetzt ist, und die Konfiguration der Komparatoren 51 bis 54 kann wie geeignet modifiziert werden, um sich für die gewünschten festen Werte D' zu eignen.
  • Die Schaltung 3 mit festem Tastgrad und der Oszillator 15, die in 13 dargestellt sind, können nicht nur bei einer integrierten Schaltungshauptbaugruppe angewendet werden, die eine Vorwärtskopplungssteuerung am Gradienten der Rampenspannung VR als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN durchführt, sondern auch bei integrierten Schaltungshauptbaugruppen allgemein, die in Aufwärts/Abwärts-Schaltreglern verwendet werden können, die den Ein-Tastgrad von Aufwärts-Steuersignalen fest lassen. Eine integrierte Schaltungshauptbaugruppe, bei der die Schaltung 3 mit festem Tastgrad und der Oszillator 15, die in 13 dargestellt sind, angewendet werden, kann zum Beispiel dazu ausgebildet sein, anstatt der Rampenspannung VR eine Steigungsspannung mit einem speziellen Gradienten oder eine Steigungsspannung, die Informationen auf der Induktivität L1 widerspiegelt, zu verwenden.
  • In dem Schaltregler 102 gemäß der zweiten Ausführungsform, der mit der Rampenschaltung 13 und dem Oszillator 15, die in 11 oder 12 dargestellt sind, ausgestattet ist, ist der Komparator 27 zum Erzeugen des Taktsignals CLK1 der einzige Komparator, in den die Ladespannung über den in den 11 oder 12 dargestellten Kondensator 26 eingespeist wird. In der in 11 dargestellten Konfiguration können eine Schaltung zum Teilen der internen Versorgungsspannung VDD (der Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN) und ein Komparator zum Erzeugen des Impulssignals S2, wie jene in der in 13 dargestellten Konfiguration, zusätzlich dazu bereitgestellt sein, um Effekte ähnlich jenen, die mit der in Figur zur 13 dargestellten Konfiguration erhalten werden, zu erhalten. In der in 12 dargestellten Konfiguration können eine Schaltung zum Teilen sowohl der internen Versorgungsspannung VDD (der Teilungsspannung VB der Eingangsspannung VIN) als auch der Direktspannung VA und ein Komparator zum Erzeugen des Impulssignals S2, wie jene in der in 13 dargestellten Konfiguration, zusätzlich dazu bereitgestellt sein, um Effekte ähnlich jenen, die mit der in Figur zur 13 dargestellten Konfiguration erhalten werden, zu erhalten.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die gesamte Konfiguration eines Schaltreglers gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. Der in 15 dargestellte Schaltregler 103 weist im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Schaltregler 101 ferner eine Unterscheidungsschaltung 61 auf.
  • Die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 kann als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers 103, wie in 15 dargestellt, verwendet werden und kann auch als eine Komponente eines Abwärts-Schaltreglers 103', wie in 16 dargestellt, verwendet werden.
  • Eine Unterscheidungsschaltung 61 ist in der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 enthalten und ist zwischen dem UND-Gatter 2 und dem fünften externen Stift P5 bereitgestellt. Die Unterscheidungsschaltung 61 bestimmt die Impedanz einer externen Komponente, die mit dem externen Stift P5 verbunden ist, und bestimmt basierend auf der bestimmten Impedanz, ob die externe Komponente der MOS-Transistor Q3 ist.
  • 17 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Unterscheidungsschaltung 61 darstellt. Die Unterscheidungsschaltung 61 des in 17 dargestellten Konfigurationsbeispiels ist aus einer Maskensignalerzeugungsschaltung 63, MOS-Transistoren 64 bis 66, einer konstanten Stromquelle 67, einem Widerstand 68, Komparatoren 69 und 70, Referenzspannungsquellen 71 und 72 und einem NICHT-Gatter 73 zusammengesetzt.
  • Die t 63 gibt ein High-Pegel-Maskensignal M1 während der Periode (nachfolgend als die Maskenperiode bezeichnet) aus, von dem Zeitpunkt an, wenn die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 damit anfängt, zu starten, das heißt, wenn die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 von einem deaktivierten Zustand zu einem aktivierten Zustand wechselt, bis eine vorbestimmte Periode danach verstreicht; nach dem Verstreichen der Maskenperiode gibt die Maskensignalerzeugungsschaltung 63 ein Low-Pegel-Maskensignal aus. Nach dem Verstreichen der Maskenperiode fängt die Abwärts-Steuerschaltung 1 damit an, die Gate-Signale G1 und G2 zu erzeugen.
  • Der MOS-Transistor 64 wird durch das Inversionssignal, das vom NICHT-Gatter 73 ausgegeben wird, des Maskensignals M1 gesteuert. Der MOS-Transistor 64 ist während der Maskenperiode ausgeschaltet. Somit ist der Ausgangspegel des Ausgangsstufeninvertierers (des Invertierers, der aus den MOS-Transistoren 2A und 2B zusammengesetzt ist) während der Maskenperiode unbestimmt.
  • Der MOS-Transistor 65 ist zwischen dem Anschluss, an dem die interne Versorgungsspannung VDD angelegt wird, und der konstanten Stromquelle 67 bereitgestellt und wird durch das Maskensignal M1 gesteuert. Der MOS-Transistor 65 ist während der Maskenperiode eingeschaltet. Somit speist die konstante Stromquelle 67 während der Maskenperiode einen konstanten Strom in den Verbindungspunkt N1 zwischen dem UND-Gatter 2 und dem externen Stift P5 ein.
  • Der MOS-Transistor 66 ist zwischen dem Verbindungspunkt N1 und einem Anschluss des Widerstands 68 bereitgestellt und wird durch das Maskensignal M1 gesteuert. Der andere Anschluss des Widerstands 68 ist mit Masse verbunden. Der MOS-Transistor 66 ist während der Maskenperiode eingeschaltet. Somit wird das Potenzial am Verbindungspunkt N1 während der Maskenperiode durch den konstanten Stromwert der konstanten Stromquelle 67, den Widerstandswert des Widerstands 68 und die Impedanz der mit dem externen Stift P5 verbundenen externen Komponente bestimmt.
  • Wenn, wie in 16 dargestellt, der externe Stift P5 über einen extern montierten Widerstand 62 (einen Widerstand mit einem niedrigen Widerstandswert) herabgesetzt wird, das bedeutet, dass eine externe Komponente mit niedriger Impedanz mit dem externen Stift P5 verbunden ist, ist der Strom, der durch den Widerstand 68 in der Maskenperiode läuft, niedrig. Dementsprechend ist das Potenzial am Verbindungspunkt N1 während der Maskenperiode ein niedriges Potenzial.
  • Wenn der externe Stift P5 im Gegensatz dazu über einen extern montierten Widerstand heraufgesetzt wird, läuft ein konstanter Strom während der Maskenperiode im Widerstand 68. Dementsprechend ist das Potenzial am Verbindungspunkt N1 während der Maskenperiode ein hohes Potenzial.
  • Wenn, wie in 15 dargestellt, das Gate des MOS-Transistors Q3 mit dem externen Stift P5 verbunden ist, das bedeutet, dass eine externe Komponente mit hoher Impedanz mit dem externen Stift P5 verbunden ist, ist der Strom, der durch den Widerstand 68 in der Maskenperiode läuft, hoch. Dementsprechend ist das Potenzial am Verbindungspunkt N1 während der Maskenperiode ein mittleres Potenzial höher als das oben erwähnte niedrige Potenzial, aber niedriger als das oben erwähnte hohe Potenzial.
  • Während der Maskenperiode vergleicht der Komparator 69 das Potenzial am Verbindungspunkt N1 mit einer ersten Referenzspannung VREF1, die von der Referenzspannungsquelle 71 ausgegeben wird. Die erste Referenzspannung VREF1 wird bei einem derartigen Wert eingestellt, dass eine Bestimmung gestattet wird, ob das Potenzial am Verbindungspunkt N1 gleich dem oben erwähnten niedrigen Potenzial ist.
  • Während der Maskenperiode vergleicht der Komparator 70 das Potenzial am Verbindungspunkt N1 mit einer zweiten Referenzspannung VREF2, die von der Referenzspannungsquelle 72 ausgegeben wird. Die zweite Referenzspannung VREF2 wird bei einem derartigen Wert eingestellt, dass eine Bestimmung gestattet wird, ob das Potenzial am Verbindungspunkt N1 gleich dem oben erwähnten hohen Potenzial ist.
  • Das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 und das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 sind Signale, die das Ergebnis der Bestimmung der externen Komponente angeben.
  • Falls sich sowohl das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 als auch das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem High-Pegel befinden, gibt dies an, dass ein Pull-Up-Widerstand verbunden ist. Falls sich das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 an einem High-Pegel befindet und sich das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem Low-Pegel befindet, gibt dies an, dass der MOS-Transistor Q3 verbunden ist. Falls sich sowohl das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 als auch das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem Low-Pegel befinden, gibt dies an, dass ein Pull-Down-Widerstand verbunden ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird es zuvor so eingerichtet, dass, in einem Fall, bei dem die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 als eine Komponente eines Abwärts-Schaltreglers verwendet wird, ein Pull-Down-Widerstand mit dem externen Stift P5 verbunden wird, und, in einem Fall, bei dem die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 in einem Testmodus betrieben wird, ein Pull-Up-Widerstand mit dem externen Stift P5 verbunden wird. Die Anordnungen können in einem Datenblatt oder einem Handbuch der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 dargelegt sein. Eine Konfiguration ohne einen Testmodus ist auch möglich. Das Weglassen des Testmodus eliminiert die Notwendigkeit für den Komparator 70 und die Referenzspannungsquelle 72.
  • Obwohl es keine spezielle Einschränkung darüber gibt, wie das Ergebnis der Bestimmung durch die Unterscheidungsschaltung 61 zu verwenden ist, wird jetzt eine mögliche Weise der Verwendung beschrieben.
  • Wenn sich sowohl das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 als auch das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem Low-Pegel befinden, wird die Versorgung von elektrischer Leistung zum UND-Gatter 2 und zu der Schaltung 3 mit festem Tastgrad gestoppt. Dies hilft dabei, den Leistungsverbrauch zu reduzieren, wenn die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 als eine Komponente eines Abwärts-Schaltreglers verwendet wird.
  • Im Gegensatz dazu, wenn sich sowohl das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 als auch das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem High-Pegel befinden oder wenn sich das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 an einem High-Pegel befindet und sich das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem Low-Pegel befindet, wird die Versorgung von elektrischer Leistung zum UND-Gatter 2 und zu der Schaltung 3 mit festem Tastgrad nicht gestoppt.
  • Wenn sich das Ausgangssignal J1 des Komparators 69 an einem High-Pegel befindet und sich das Ausgangssignal J2 des Komparators 70 an einem Low-Pegel befindet, ist die folgende Steuerung möglich: während des Starts der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1, falls die Eingangsspannung VIN niedriger als ein erster Schwellenwert ist, kann der Betrieb der Abwärts-Steuerschaltung 1 verhindert werden, und, falls die Eingangsspannung VIN niedriger als ein zweiter Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist, kann der Betrieb des UND-Gatters 2 und der Schaltung 3 mit festem Tastgrad verhindert werden.
  • Beim Start der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 wird der Ausgangskondensator C1 nicht geladen; wenn somit die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 im Aufwärts/Abwärts-Modus startet, kann der Aufwärts/Abwärts-Schaltregler einen übermäßig hohen Ausgangsstrom liefern. Um dies zu vermeiden, wird in einem Fall, bei dem die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 als eine Komponente eines Aufwärts/Abwärts-Schaltreglers verwendet wird, bevorzugt, zuerst den Betrieb der oben erwähnten Abwärts-Steuerschaltung 1, des UND-Gatters 2 und der Schaltung 3 mit festem Tastgrad zu verhindern und dann die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 im Abwärts-Modus zu starten.
  • Die in 15 dargestellte Unterscheidungsschaltung 61 kann nicht nur bei einer integrierten Schaltungshauptbaugruppe angewendet werden, die eine Vorwärtskopplungssteuerung am Gradienten der Rampenspannung VR als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN durchführt, sondern auch bei integrierten Schaltungshauptbaugruppen allgemein, die in Aufwärts/Abwärts-Schaltreglern verwendet werden können, die den Ein-Tastgrad von Aufwärts-Steuersignalen fest lassen. Eine integrierte Schaltungshauptbaugruppe, bei der die in 15 dargestellte Unterscheidungsschaltung 61 angewendet wird, kann zum Beispiel dazu ausgebildet sein, anstatt der Rampenspannung VR eine Steigungsspannung mit einem speziellen Gradienten oder eine Steigungsspannung, die Informationen auf der Induktivität L1 widerspiegelt, zu verwenden.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die gesamte Konfiguration eines Schaltreglers gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt. Der in 18 dargestellte Schaltregler 104 weist im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Schaltregler 101 ferner eine Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion, externe Stifte 82 und 83 und einen Signalprozessor 84 auf.
  • Die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion und der externe Stift 82 sind in der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 enthalten. Die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion und der externe Stift 82 sind innerhalb der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 miteinander verbunden.
  • Der externe Stift 83 und der Signalprozessor 84 sind in der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 enthalten. Der externe Stift 83 und der Signalprozessor 84 sind innerhalb der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 miteinander verbunden.
  • Im Schaltregler 104 sind die externen Stifte 82 und 83 miteinander verbunden. Die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion stellt eine zusätzliche Funktion unter Verwendung eines Signals, das vom externen Stift 82 zum Signalprozessor 84 ausgegeben wird, oder eines Signals, das vom Signalprozessor 84 in den externen Stift 82 eingespeist wird, bereit.
  • 19 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion und den Signalprozessor 84 darstellt. In dem in 19 dargestellten Konfigurationsbeispiel ist die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion aus einer Leichtlastmodussteuerung 81A und einem Schalter 81B zusammengesetzt und der Signalprozessor 84 ist aus einem NICHT-Gatter 84A und einem UND-Gatter 84B zusammengesetzt.
  • Die Leichtlastmodussteuerung 81A weist einen Rückwärtsstromdetektor auf, der einen Rückwärtsstrom detektiert, der durch den MOS-Transistor Q2 läuft (ein Strom, der vom externen Stift P4 zum externen Stift P2 läuft). Als der Rückwärtsstromdetektor ist ein Komparator verwendbar, wobei ein erster Eingangsanschluss von diesem mit der Source des MOS-Transistors Q2 verbunden ist und ein zweiter Eingangsanschluss von diesem mit dem Drain des MOS-Transistors Q2 verbunden ist.
  • Wenn ein durch den MOS-Transistors Q2 laufender Rückwärtsstrom detektiert wird, erkennt die Leichtlastmodussteuerung 81A, dass ein Leichtlastmodus in Kraft ist.
  • Beim Erkennen, dass der Leichtlastmodus in Kraft ist, steuert die Leichtlastmodussteuerung 81A die Abwärts-Steuerschaltung 1 so, dass der Schaltbetrieb durch die MOS-Transistoren Q1 und Q2 gestoppt wird, und schaltet sowohl den MOS-Transistor Q1 als auch Q2 aus.
  • Darüber hinaus steuert die Leichtlastmodussteuerung 81A beim Erkennen, dass der Leichtlastmodus in Kraft ist, den Schalter 81B so, dass er veranlasst wird, das Massepotenzial auszuwählen, und setzt den externen Stift P5 zu einem Low-Pegel. Somit wird der MOS-Transistor Q3 ausgeschaltet.
  • Des Weiteren setzt die Leichtlastmodussteuerung 81A beim Erkennen, dass der Leichtlastmodus in Kraft ist, ein Steuersignal S4, das in den externen Stift 82 eingespeist wird, zu einem High-Pegel. Infolgedessen wird das in das Gate des MOS-Transistors Q4 eingespeiste Signal über das NICHT-Gatter 84A und das UND-Gatter 84B zu einem Low-Pegel gesetzt und der MOS-Transistor Q4 wird ausgeschaltet.
  • Alleinig mit dem Signal S3 ist es nur möglich, die MOS-Transistoren Q3 und Q4 komplementär ein- und auszuschalten; das Einführen des Steuersignals S4 macht es möglich, alle MOS-Transistoren Q1 bis Q4 im Leichtlastmodus auszuschalten, wie oben erwähnt. Es ist somit möglich, elektrische Leistung im Leichtlastmodus einzusparen. Falls, wenn alle MOS-Transitoren Q1 bis Q4 unter Steuerung der Leichtlastmodussteuerung 81A ausgeschaltet sind, die Ausgangsspannung VOUT niedriger als ein vorbestimmter Wert wird, führt die Leichtlastmodussteuerung 81A eine Steuerung entgegengesetzt zu der durch, die sie beim Erkennen des Leichtlastmodus durchführte, und hebt damit die Steuerung im Leichtlastmodus auf.
  • Wenn der externe Stift P5 einfach zu einem Low-Pegel gesetzt wird, ohne das Steuersignal S4 einzuführen, kann dies die MOS-Transistoren Q1 bis Q3 ausschalten, lässt aber den MOS-Transistor Q4 eingeschaltet, was zu einem Problem führt: Im Leichtlastmodus läuft ein Strom umgekehrt vom Applikationsanschluss der Ausgangsspannung VOUT zum MOS-Transistor Q4 zur Body-Diode des MOS-Transistors Q1 zum Applikationsanschluss der Eingangsspannung VIN.
  • Andererseits befindet sich das Steuersignal S4 an einem Low-Pegel, wenn der Leichtlastmodus nicht in Kraft ist. Dementsprechend können die externen Stifte 82 und 83 in einem Fall, bei dem die Funktion des Ausschaltens aller MOS-Transistoren Q1 bis Q4 nicht verwendet wird, mit Masse verbunden sein.
  • 20 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel für die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion und den Signalprozessor 84 darstellt. In dem in 20 dargestellten Konfigurationsbeispiel ist die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion aus einer konstanten Stromquelle 81B, einem Komparator 81C und einer Referenzspannungsquelle 81D zusammengesetzt und der Signalprozessor 84 ist aus einem Bipolartransistor 84C zusammengesetzt.
  • Die konstante Stromausgabe von der konstanten Stromquelle 81B wird über die externen Stifte 82 und 83 in den Bipolartransistor 84C eingespeist. Der Kollektor und die Basis des Bipolartransistors 84C, der ein npn-Typ ist, sind mit dem externen Stift 82 verbunden und der Emitter des Bipolartransistors 84C ist mit Masse verbunden; somit zeigt sich die Basis-Emitter-Spannung im Bipolartransistor 84C an den externen Stiften 82 und 83.
  • Die Basis-Emitter-Spannung im Bipolartransistor 84C weist negative Temperaturcharakteristiken auf. Mit der in 20 dargestellten Konfiguration, bei der der invertierende Eingangsanschluss des Komparators 81C und der externe Stift 82 miteinander verbunden sind und die von der Referenzspannungsquelle 81D ausgegebene Referenzspannung in den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 81C eingespeist wird, wenn sich der Bipolartransistor 84C in einem überhitzten Zustand befindet, befindet sich das Ausgangssignal des Komparators 81C dementsprechend bei einem High-Pegel, und wenn sich der Bipolartransistor 84C nicht in einem überhitzten Zustand befindet, befindet sich das Ausgangssignal des Komparators 81C bei einem Low-Pegel. Wenn sich das Ausgangssignal des Komparators 81C an einem High-Pegel befindet, führt die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 eine thermische Abschaltoperation (einen Schaltsteuerungsstopp) durch. Infolgedessen wird der Bipolartransistor 84A und somit die integrierte Schaltungsunterbaugruppe SP1 vom überhitzten Zustand gelöst. Es wird bevorzugt, dass der Bipolartransistor 84C in der Nähe des MOS-Transistors Q4 angeordnet ist, der wahrscheinlich in einen überhitzten Zustand innerhalb der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 übergehen wird. Wie in dem in 16 dargestellten Fall ist in einem Fall, bei dem die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 gemäß dieser Ausführungsform als eine Komponente eines Abwärts-Schaltreglers 104 verwendet wird, der Betrieb der Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion nicht notwendig. Dementsprechend kann die in der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 in der vierten Ausführungsform enthaltene Unterscheidungsschaltung 61 auch in dieser Ausführungsform verwendet werden, in welchem Fall das Ergebnis der Bestimmung durch die Unterscheidungsschaltung 61 auf die folgende Art und Weise verwendet werden kann. Falls das Ergebnis der Bestimmung durch die Unterscheidungsschaltung 61 angibt, dass der MOS-Transistor Q3 mit dem externen Stift P5 verbunden ist, wird die Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion betrieben; andererseits, falls das Ergebnis der Bestimmung durch die Unterscheidungsschaltung 61 angibt, dass der MOS-Transistor Q3 nicht mit dem externen Stift P5 verbunden ist, wird der Betrieb der Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion gestoppt. Bei einem spezifischen Beispiel der Schaltungskonfiguration ist ein Schalter zwischen dem Applikationsanschluss der internen Versorgungsspannung VDD und der konstanten Stromquelle 81B bereitgestellt und der Schalter wird gemäß dem Ergebnis der Bestimmung durch die Unterscheidungsschaltung 61 ein- und ausgeschaltet.
  • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Anordnung externer Stifte in der fünften Ausführungsform darstellt.
  • In der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 ist der externe Stift P2, der mit Masse verbunden ist, zwischen dem externen Stift P5 und dem externen Stift 82 angeordnet. Somit ist ein Signal, das vom externen Stift 82 ausgegeben wird, oder ein Signal, das in den externen Stift 82 eingegeben wird, weniger gegenüber dem Einfluss des Signals S3, das ein Hochfrequenzsignal ist, anfällig. Dies hilft dabei, die Zuverlässigkeit der zusätzlichen Funktion zu verbessern. Gleichermaßen ist in der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 der externe Stift P2, der mit Masse verbunden ist, zwischen dem externen Stift P4 und dem externen Stift 82 angeordnet. Somit ist ein Signal, das vom externen Stift 82 ausgegeben wird, oder ein Signal, das in den externen Stift 82 eingegeben wird, weniger gegenüber dem Einfluss einer Schaltspannung VSW1, die ein Hochfrequenzsignal ist, anfällig. Dies hilft dabei, die Zuverlässigkeit der zusätzlichen Funktion zu verbessern.
  • Obwohl sie aus der oben gegebenen Beschreibung der Ausführungsformen weggelassen werden, sind Gate-Treiber typischerweise in der Stufe bereitgestellt, die den Gates der MOS-Transistoren Q1 bis Q4 vorangeht. Die integrierte Schaltungsunterbaugruppe SP1 ist mit einem externen Stift 85 ausgestattet und innerhalb der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 sind der Masseanschluss eines Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q3 und der Masseanschluss eines Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q4 mit dem externen Stift 85 verbunden. Die integrierte Schaltungshauptbaugruppe MP1 ist mit einem externen Stift 86 ausgestattet und innerhalb der integrierten Schaltungshauptbaugruppe MP1 sind der mit Masse verbundene Anschluss eines Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q1 und der mit Masse verbundene Anschluss eines Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q2 mit dem externen Stift 86 verbunden.
  • Die externen Stifte 85 und 86 sind mit gemeinsamer Masse verbunden und die Masse für die externen Stifte 85 und 86 sind von der Masse für den externen Stift P14 isoliert. Dies macht die Massepegel in allen Gate-Treibern gleich und unterdrückt eine Variation des Massepotenzials in diesen Gate-Treibern, die aus einem durch den MOS-Transistor Q3 laufenden Strom resultieren. Es ist somit möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltsteuerung der MOS-Transistoren Q1 bis Q4 zu verbessern.
  • Darüber hinaus sind der Versorgungsspannungsanschluss des Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q3 und der Versorgungsspannungsanschluss des Gate-Treibers für den MOS-Transistor Q4 innerhalb der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 mit dem externen Stift P12 verbunden. Das heißt, die Ausgangsspannung VOUT wird als die Versorgungsspannung für die Gate-Treiber für die MOS-Transistoren Q3 und Q4 verwendet. Dies eliminiert die Notwendigkeit, die integrierte Schaltungsunterbaugruppe SP1 mit einem externen Stift zur Eingabe einer Versorgungsspannung auszustatten, und hilft somit dabei, die Anzahl von externen Stiften auf der integrierten Schaltungsunterbaugruppe SP1 zu reduzieren.
  • Die in 18 dargestellte Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion kann nicht nur bei einer integrierten Schaltungshauptbaugruppe angewendet werden, die eine Vorwärtskopplungssteuerung am Gradienten der Rampenspannung VR als Reaktion auf eine Variation der Eingangsspannung VIN durchführt, sondern auch bei integrierten Schaltungshauptbaugruppen allgemein, die in Aufwärts/Abwärts-Schaltreglern verwendet werden können, die den Ein-Tastgrad von Aufwärts-Steuersignalen fest lassen. Eine integrierte Schaltungshauptbaugruppe, bei der die in 18 dargestellte Schaltung 81 mit zusätzlicher Funktion angewendet wird, kann zum Beispiel dazu ausgebildet sein, anstatt der Rampenspannung VR eine Steigungsspannung mit einem speziellen Gradienten oder eine Steigungsspannung, die Informationen auf der Induktivität L1 widerspiegelt, zu verwenden.
  • <Anwendung>
  • Als Nächstes wird ein Anwendungsbeispiel der zuvor beschriebenen Schaltregler beschrieben. 22 ist eine Außenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für ein Fahrzeug darstellt, das am Fahrzeug befestigte Geräte einschließt. Das Fahrzeug X dieses Konfigurationsbeispiels schließt eine Batterie (nicht veranschaulicht), einen primären Schaltregler (nicht veranschaulicht), in den eine von der Batterie gelieferte Direktspannung eingespeist wird, einen sekundären Schaltregler (nicht veranschaulicht), in den eine vom primären Schaltregler ausgegebene Direktspannung eingespeist wird, und am Fahrzeug befestigte Vorrichtungen X11 bis X17 ein. Jegliche der zuvor beschriebenen Schaltregler können zum Beispiel bei dem primären Schaltregler angewendet werden.
  • Die am Fahrzeug befestigten Vorrichtungen X11 bis Z17 verwenden jeweils entweder die Ausgangsspannungen des primären oder sekundären Schaltreglers.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X11 ist eine Motorsteuereinheit, die eine Steuerung bezüglich eines Motors durchführt (Einspritzregelung, elektronische Drosselklappensteuerung, Leerlaufsteuerung, Sauerstoffsensorheizungssteuerung, automatische Geschwindigkeitsregelung usw.).
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X12 ist eine Lampensteuereinheit, die die Beleuchtung und das Abschalten von HIDs (Hochdruckentladungslampen) und DRLs (Tagfahrleuchten) steuert.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X13 ist eine Getriebesteuereinheit, die eine Steuerung bezüglich eines Getriebes durchführt.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X14 ist eine Karosseriesteuereinheit, die eine Steuerung bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs X (ABS-Steuerung (Antiblockiersystem), EPS-Steuerung (elektrische Servolenkung), elektronische Aufhängungssteuerung usw.) durchführt.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X15 ist eine Sicherheitssteuereinheit, die Türschlösser, Alarmanlagen und dergleichen antreibt und steuert.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X16 weist elektronische Einrichtungen auf, die im Fahrzeug X als Standard oder herstellereingebaute Geräte bei der Werksauslieferung eingeschlossen sind, wie etwa Scheibenwischer, elektrische Außenspiegel, elektrische Fenster, ein elektrisches Schiebedach, elektrische Sitze und eine Klimaanlage.
  • Die am Fahrzeug befestigte Vorrichtung X17 weist elektronische Einrichtungen auf, die im Fahrzeug X optional als benutzereingebaute Geräte eingebaut sind, wie etwa A/V(audio/visuell)-Geräte, ein Autonavigationssystem und ein ETC (elektronisches Mautsteuersystem).
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung wird in Aufwärts/Abwärts-Schaltreglern angewendet, die auf beliebigen Gebieten verwendet werden (wie etwa auf den Gebieten von Haushaltsgeräten, Kraftfahrzeugen und Industriemaschinen).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abwärts-Steuerschaltung
    2
    UND-Gatter
    3
    Schaltung mit festem Tastgrad
    4, 73
    NICHT-Gatter
    11
    Fehlerverstärker
    12, 71, 72, 81D
    Referenzspannungsquelle
    13
    Rampenschaltung
    14, 27, 51-54, 69, 70, 81C
    Komparator
    15
    Oszillator
    16
    Timing-Steuerschaltung
    21
    Spannungsteilungsschaltung
    22, 34
    Spannung-Strom-Umwandlungsschaltung
    23
    Stromspiegelschaltung
    31
    Tastgradumwandlungsschaltung
    32
    Pegelwandler
    33
    Tiefpassfilter
    36, 37, 81B
    Schalter
    38
    Zähler
    61
    Unterscheidungsschaltung
    63
    Maskensignalerzeugungsschaltung
    67, 81B
    konstante Stromquelle
    81
    Schaltung mit zusätzlicher Funktion
    81A
    Leichtlastmodussteuerung
    84
    Signalprozessor
    84A
    NICHT-Gatter
    84B
    UND-Gatter
    84C
    Bipolartransistor
    101-104
    Schaltregler
    C1
    Ausgangskondensator
    C2-C5, 26, 44
    Kondensator
    L1
    Induktivität
    MP1
    integrierte Schaltungshauptbaugruppe
    P1-P7, P11-P14, 82, 83, 85, 86
    externer Stift
    Q1-Q11, 24, 25, 42, 43, 45, 64-66, 2A, 2B
    MOS-Transistor
    R0
    Ausgangswiderstand
    R1, R2
    Spannungsteilungswiderstand
    R3, R4, 35, 41, 46-50, 68
    Widerstand
    RC, 62
    extern montierter Widerstand
    SP1
    integrierte Schaltungsunterbaugruppe
    X
    Fahrzeug
    X11-X17
    am Fahrzeug befestigte Vorrichtung

Claims (14)

  1. Integrierte Schaltungsbaugruppe (MP1), die Folgendes aufweist: einen ersten externen Stift (P1), an dem eine Eingangsspannung angelegt wird; einen zweiten externen Stift (P2), an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird; einen dritten externen Stift (P3), an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird; einen ersten Schalter (Q1), wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift (P1) verbunden ist; einen zweiten Schalter (Q2), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (Q1) verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift (P2) verbunden ist; einen vierten externen Stift (P4), der mit einem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Schalter (Q1) und dem zweiten Schalter (Q2) verbunden ist; eine erste Steuerschaltung (1), die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters (Q1,Q2) gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite Steuerschaltung (2,3), die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei ein Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist; einen fünften externen Stift (P5), von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird; und eine Unterscheidungsschaltung (61), die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz einer externen Komponente, die mit dem fünften externen Stift (P5) verbunden ist, zu bestimmen und basierend auf der bestimmten Impedanz zu bestimmen, ob die externe Komponente ein dritter Schalter (Q3) ist; wobei die Unterscheidungsschaltung (61) eine Maskensignalerzeugungsschaltung aufweist, die dazu konfiguriert ist, ein Maskensignal auszugeben, wobei die Maskensignalerzeugungsschaltung das Maskensignal ausgibt, wobei sich ein Niveau des Maskensignals auf einem ersten Niveau befindet, und zwar während einer Maskenzeitspanne, bei der es sich um eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt, wenn die integrierte Schaltungsbaugruppe (MP1) von einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand wechselt, bis zu einem Zeitpunkt danach handelt, bei dem eine vorbestimmte Zeitspanne abläuft, und das Maskensignal ausgibt, wobei sich ein Niveau des Maskensignals auf einem zweiten Niveau befindet, und zwar nach dem Ablauf der Maskenzeitspanne, wobei während der Maskenzeitspanne die Unterscheidungsschaltung (61) bestimmt, ob die externe Komponente der dritte Schalter (Q3) ist, und wobei nach dem Ablauf der Maskenzeitspanne die erste Steuerschaltung (1) damit anfängt, das Abwärts-Steuersignal zu erzeugen.
  2. Integrierte Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die zweite Steuerschaltung (2,3) arbeitet, wenn der Diskriminator (61) bestimmt, dass die externe Komponente der dritte Schalter (Q3)ist, und nicht arbeitet, wenn der Diskriminator (61) bestimmt, dass die externe Komponente nicht der dritte Schalter ist.
  3. Integrierte Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Diskriminator (61) bestimmt, ob der fünfte externe Stift (P5) hochgezogen ist, und wenn der Diskriminator (61) bestimmt, dass der fünfte externe Stift (P5) hochgezogen ist, selbst wenn der Diskriminator (61) bestimmt, dass die externe Komponente nicht der dritte Schalter ist, die zweite Steuerschaltung (2,3) ausnahmsweise arbeitet.
  4. Integrierte Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei beim Start der integrierten Schaltungsbaugruppe (MP1), wenn der Diskriminator (61) bestimmt, dass die externe Komponente der dritte Schalter (Q3) ist, falls die Eingangsspannung niedriger als ein erster Schwellenwert ist, der Betrieb der ersten Steuerschaltung (1) verhindert wird, und falls die Eingangsspannung niedriger als ein zweiter Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist, der Betrieb der zweiten Steuerschaltung (2,3) verhindert wird.
  5. Integrierte Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während einer Periode, in der der Diskriminator (61) bestimmt, ob die externe Komponente der dritte Schalter (Q1) ist, der Diskriminator (61) einen Ausgangspegel der zweiten Steuerschaltung (2,3) unbestimmt hält, einen konstanten Strom in einen Verbindungspunkt zwischen der zweiten Steuerschaltung (2,3) und dem fünften externen Stift (P5) einspeist, und die Impedanz der externen Komponente basierend auf einem Potenzial am Verbindungspunkt zwischen der zweiten Steuerschaltung (2,3) und dem fünften externen Stift (P5) bestimmt.
  6. Schaltregler (103,103`), der Folgendes aufweist: die integrierte Schaltungsbaugruppe (MP1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und eine Induktivität (L1), die mit dem vierten externen Stift (P1) verbunden ist.
  7. Schaltregler (101), der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist: einen ersten Schalter (Q1), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist; einen zweiten Schalter (Q2), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (Q1) verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist; eine Induktivität (L1), wobei ein erster Anschluss von dieser mit einem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter (Q1,Q2) verbunden ist, einen dritten Schalter (Q3), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität (L1) verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist; einen vierten Schalter (Q4), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität (L1) und dem dritten Schalter (Q3) verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist; eine erste Steuerschaltung (1), die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters (Q1,Q2) gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und eine zweite Steuerschaltung (2,3), die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters (Q3,Q4) zu erzeugen, während ein Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) des dritten Schalters (Q3) in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D'(0 < D' < 1) fest gelassen wird. wobei die erste und zweite Steuerschaltung (1,2,3) jeweils einen Rampenspannungsgenerator (13) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen, die erste Steuerschaltung (1) einen ersten Komparator (51) aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die zweite Steuerschaltung (2,3) einen zweiten Komparator (52,53,54) aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die erste Steuerschaltung (1) das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich einer Frequenz eines Ausgangssignals des ersten Komparators (51) erzeugt; und die zweite Steuerschaltung (2,3) ein Ausgangssignal des zweiten Komparators (52,53,54) als das Aufwärts-Steuersignal annimmt.
  8. Schaltregler nach Anspruch 7, wobei der zweite Komparator (52,53,54) mehrere zweite Komparatoren aufweist, und zweite Teilungsspannungen der internen Versorgungsspannung, die in die mehreren zweiten Komparatoren (52,53,54) eingespeist werden, jeweils voneinander unterschiedliche Werte aufweisen.
  9. Schaltregler nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Rampenspannungsgenerator (13) Folgendes aufweist: einen Stromgenerator (23), der dazu ausgebildet ist, einen Strom entsprechend der internen Versorgungsspannung zu erzeugen; und einen Kondensator (C3,C4), der durch einen Ausgangsstrom des Stromgenerators (23) geladen wird.
  10. Schaltregler nach Anspruch 9, wobei der Rampenspannungsgenerator (13) ferner einen Ladeschalter (Q6,Q8) aufweist, der einen Strompfad von einem Ausgangsanschluss des Stromgenerators (23) zum Kondensator (C3,C4) zwischen einem leitenden Zustand und einem abgetrennten Zustand schaltet.
  11. Schaltregler nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Rampenspannungsgenerator (13) einen Rücksteller (Q7,Q9) aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Kondensator (C2,C3) zu entladen, um eine Ladespannung über den Kondensator zurückzusetzen.
  12. Schaltregler, der eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung erzeugt und Folgendes aufweist: einen ersten Schalter (Q1), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Eingangsspannung verbunden ist; einen zweiten Schalter (Q2), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (Q1) verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss einer vorbestimmten Spannung niedriger als die Eingangsspannung verbunden ist; eine Induktivität (L1), wobei ein erster Anschluss von dieser mit einem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter (Q1,Q2) verbunden ist; einen dritten Schalter (Q3), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem Applikationsanschluss der vorbestimmten Spannung verbunden ist; einen vierten Schalter (Q4), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem Verbindungsknoten zwischen der Induktivität und dem dritten Schalter (Q1) verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit einem Applikationsanschluss der Ausgangsspannung verbunden ist; eine erste Steuerschaltung (1), die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters (Q1,Q2) gemäß der Ausgangsspannung zu erzeugen; und eine zweite Steuerschaltung (2,3), die dazu ausgebildet ist, ein Aufwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des dritten und vierten Schalters (Q3,Q4) zu erzeugen, während ein Ein-Tastgrad des dritten Schalters (Q3) in einem Aufwärts/Abwärts-Modus unabhängig von sowohl der Ausgangsspannung als auch der Eingangsspannung geschaltet wird, wobei die erste und zweite Steuerschaltung (1,2,3) jeweils einen Rampenspannungsgenerator (13) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen, die erste Steuerschaltung (1) einen ersten Komparator (51) aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die zweite Steuerschaltung (2,3) einen zweiten Komparator (52,53,54) aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die erste Steuerschaltung (1) das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich einer Frequenz eines Ausgangssignals des ersten Komparators (51) erzeugt; und die zweite Steuerschaltung (2,3) ein Ausgangssignal des zweiten Komparators (52,53,54) als das Aufwärts-Steuersignal annimmt.
  13. Integrierte Schaltungsbaugruppe, die Folgendes aufweist: einen ersten externen Stift (P1), an dem eine Eingangsspannung angelegt wird; einen zweiten externen Stift (P2), an dem eine vorbestimmte Spannung niedriger als die Eingangsspannung angelegt wird; einen dritten externen Stift (P3), an dem eine Rückkopplungsspannung angelegt wird; einen ersten Schalter (Q1), wobei ein erster Anschluss von diesem mit dem ersten externen Stift (P1) verbunden ist; einen zweiten Schalter (Q2), wobei ein erster Anschluss von diesem mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (Q1) verbunden ist und wobei ein zweiter Anschluss von diesem mit dem zweiten externen Stift (P2) verbunden ist; einen vierten externen Stift (P4), der mit einem Verbindungsknoten zwischen dem ersten und zweiten Schalter (Q1,Q2) verbunden ist; eine erste Steuerschaltung (1), die dazu ausgebildet ist, ein Abwärts-Steuersignal zum komplementären Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten Schalters (Q1,Q2) gemäß der Rückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite Steuerschaltung (2,3), die dazu ausgebildet ist, ein Impulssignal zu erzeugen, wobei ein Ein-Tastgrad D (0 ≤ D ≤ 1) von diesem in einem Aufwärts/Abwärts-Modus an einem festen Wert D' (0 < D' < 1) fixiert ist; und einen fünften externen Stift (P5), von dem das Impulssignal im Aufwärts/Abwärts-Modus ausgegeben wird, wobei die erste und zweite Steuerschaltung (1,2,3) jeweils einen Rampenspannungsgenerator (13) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Rampenspannung mit einem Gradienten entsprechend einer internen Versorgungsspannung zu erzeugen, die erste Steuerschaltung (1) einen ersten Komparator (51) aufweist, der eine erste Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die zweite Steuerschaltung (2,3) einen zweiten Komparator (52,53,54) aufweist, der eine zweite Teilungsspannung der internen Versorgungsspannung mit der Rampenspannung vergleicht, die erste Steuerschaltung (1) das Abwärts-Steuersignal mit einer Frequenz gleich einer Frequenz eines Ausgangssignals des ersten Komparators (51) erzeugt; und die zweite Steuerschaltung (2,3) ein Ausgangssignal des zweiten Komparators (52,53,54) als das Impulssignal annimmt.
  14. Fahrzeug (X), das Folgendes aufweist: den Schaltregler (101,103,103`) nach einem der Ansprüche 6 bis 12; und eine Batterie, die den Schaltregler (101,103,103`) mit elektrischer Leistung versorgt.
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