JP2000287439A - Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路 - Google Patents
Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路Info
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- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リップルが小さく安定した出力電圧が得られ
るＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。 【解決手段】 スイッチＭ１およびＭ２は、フリップフ
ロップ１０２の状態に従って交互にターンオンまたはタ
ーンオフされる。フリップフロップ１０２は、発振器１
０５により周期的に生成されるセットパルスによりセッ
トされ、コンパレータ１０４から出力されるリセット信
号によりリセットされる。コンパレータ１０４は、イン
ダクタ電流を表す電流信号Ｉcur0が出力電圧Ｖout に基
づいて決まる指令値信号Ｉcontよりも大きくなったとき
にリセット信号を生成する。オフセット生成回路１は、
スイッチＭ１が開状態の期間、電流信号Ｉcur0にオフセ
ットを与える。
るＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。 【解決手段】 スイッチＭ１およびＭ２は、フリップフ
ロップ１０２の状態に従って交互にターンオンまたはタ
ーンオフされる。フリップフロップ１０２は、発振器１
０５により周期的に生成されるセットパルスによりセッ
トされ、コンパレータ１０４から出力されるリセット信
号によりリセットされる。コンパレータ１０４は、イン
ダクタ電流を表す電流信号Ｉcur0が出力電圧Ｖout に基
づいて決まる指令値信号Ｉcontよりも大きくなったとき
にリセット信号を生成する。オフセット生成回路１は、
スイッチＭ１が開状態の期間、電流信号Ｉcur0にオフセ
ットを与える。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータおよびその制御方法に係わり、特に電流制御方式の
ＤＣ／ＤＣコンバータに係わる。
ータおよびその制御方法に係わり、特に電流制御方式の
ＤＣ／ＤＣコンバータに係わる。
【従来の技術】ＤＣ／ＤＣコンバータは、あるＤＣ電圧
をそのＤＣ電圧と異なるＤＣ電圧に変換する装置であ
り、様々な分野において使用されている。図８は、従来
のＤＣ／ＤＣコンバータの一例の回路図である。このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータは、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式で
動作し、スイッチングレギュレータと呼ばれることがあ
る。また、このＤＣ／ＤＣコンバータは、インダクタに
流れる電流をモニタし、その電流に基づいて出力ＤＣ電
圧を調整する。スイッチＭ１およびＭ２は、たとえば、
互いに直列に接続された１組のＭＯＳトランジスタであ
り、それぞれドライブ回路１０１から与えられる駆動信
号ＶuおよびＶL に従ってターンオンまたはターンオフ
される。スイッチＭ１には入力電圧Ｖinが印加されてお
り、一方、スイッチＭ２は接地されている。スイッチＭ
１およびＭ２は、基本的には、フリップフロップ１０２
の状態に従って交互に閉状態または開状態となる。フリ
ップフロップ１０２がセット状態のときは、スイッチＭ
１およびＭ２がそれぞれ閉状態および開状態となり、イ
ンダクタＬを介して流れるインダクタ電流ＩL は増加
（ランプアップ）してゆく。一方、フリップフロップ１
０２がリセット状態のときは、スイッチＭ１およびＭ２
がそれぞれ開状態および閉状態となり、インダクタ電流
ＩL は減少（ランプダウン）してゆく。なお、出力コン
デンサＣout は、出力電圧を平滑化するために設けられ
ている。このＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧Ｖou
t およびインダクタ電流ＩL がスイッチＭ１およびＭ２
を制御するためのフィードバック信号として使われる。
エラーアンプ１０３は、出力電圧Ｖout （あるいは、抵
抗Ｒ1 および抵抗Ｒ2 から構成される抵抗ネットワーク
を用いて出力電圧Ｖout を分圧した電圧）と、予め決め
られている参照電圧Ｖref との差を増幅して指令値信号
Ｉcontとして出力する。コンパレータ１０４は、インダ
クタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcurrと、エラーアンプ１
０３から出力される指令値信号Ｉcontとを比較する。そ
して、コンパレータ１０４は、その比較結果をリセット
信号として出力する。発振器１０５は、セット信号を生
成する。このセット信号は、発振器１０５の発振周波数
に同期したパルス信号である。フリップフロップ１０２
のセット端子には、ＡＮＤゲート（片入力負論理ＡＮＤ
ゲート）１０６を介してセット信号が入力され、一方、
フリップフロップ１０２のリセット端子には、コンパレ
ータ１０４からのリセット信号が入力される。次に、図
９を参照しながらＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明す
る。フリップフロップ１０２は、発振器１０５からのセ
ットパルスを受信すると、セット状態になる。フリップ
フロップ１０２がセット状態になると、駆動信号ＶL が
「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると共に、駆動信号Ｖu が
「Ｌ」から「Ｈ」に変化することにより、スイッチＭ２
はターンオフされ、また、スイッチＭ１はターンオンさ
れる。以降、インダクタ電流ＩL は増加してゆく。この
インダクタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcurrがエラーアン
プ１０３の出力である指令値信号Ｉcontに達すると、コ
ンパレータ１０４は、その出力を「Ｌ」から「Ｈ」に切
り換える。コンパレータ１０４の出力は、フリップフロ
ップ１０２のリセット端子に与えられる。フリップフロ
ップ１０２は、そのリセット端子において「Ｈ」を受信
すると、リセット状態となる。フリップフロップ１０２
がリセット状態になると、駆動信号Ｖu が「Ｈ」から
「Ｌ」に変化すると共に、駆動信号ＶL が「Ｌ」から
「Ｈ」に変化することにより、スイッチＭ１はターンオ
フされ、また、スイッチＭ２はターンオンされる。以
降、インダクタ電流ＩL は減少してゆく。この後、発振
器１０５により次のセットパルスが生成され、そのセッ
トパルスがフリップフロップ１０２のセット端子に入力
されると、上記動作が繰り返えされる。すなわち、ＤＣ
／ＤＣコンバータは、基本的に、発振器１０５の発振周
波数に同期して上記動作を繰り返す。このように、図８
に示すＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧Ｖout に基
づいて生成される指令値信号Ｉcontを用いてインダクタ
電流ＩL を制御することにより出力電圧Ｖout が一定の
値に保持される。なお、このＤＣ／ＤＣコンバータが保
持すべき出力電圧は、参照電圧Ｖref によって決められ
る。なお、スイッチＭ１およびＭ２は、基本的には、交
互にターンオンまたはターンオフされる。ただし、も
し、これら２つのスイッチが同時に閉状態になると、大
電流により素子が破壊される恐れがある。このため、駆
動信号Ｖu およびＶLは、スイッチＭ１およびＭ２が同
時に閉状態にならないようにするために、いわゆる「デ
ッドタイム」が与えられている。
をそのＤＣ電圧と異なるＤＣ電圧に変換する装置であ
り、様々な分野において使用されている。図８は、従来
のＤＣ／ＤＣコンバータの一例の回路図である。このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータは、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式で
動作し、スイッチングレギュレータと呼ばれることがあ
る。また、このＤＣ／ＤＣコンバータは、インダクタに
流れる電流をモニタし、その電流に基づいて出力ＤＣ電
圧を調整する。スイッチＭ１およびＭ２は、たとえば、
互いに直列に接続された１組のＭＯＳトランジスタであ
り、それぞれドライブ回路１０１から与えられる駆動信
号ＶuおよびＶL に従ってターンオンまたはターンオフ
される。スイッチＭ１には入力電圧Ｖinが印加されてお
り、一方、スイッチＭ２は接地されている。スイッチＭ
１およびＭ２は、基本的には、フリップフロップ１０２
の状態に従って交互に閉状態または開状態となる。フリ
ップフロップ１０２がセット状態のときは、スイッチＭ
１およびＭ２がそれぞれ閉状態および開状態となり、イ
ンダクタＬを介して流れるインダクタ電流ＩL は増加
（ランプアップ）してゆく。一方、フリップフロップ１
０２がリセット状態のときは、スイッチＭ１およびＭ２
がそれぞれ開状態および閉状態となり、インダクタ電流
ＩL は減少（ランプダウン）してゆく。なお、出力コン
デンサＣout は、出力電圧を平滑化するために設けられ
ている。このＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧Ｖou
t およびインダクタ電流ＩL がスイッチＭ１およびＭ２
を制御するためのフィードバック信号として使われる。
エラーアンプ１０３は、出力電圧Ｖout （あるいは、抵
抗Ｒ1 および抵抗Ｒ2 から構成される抵抗ネットワーク
を用いて出力電圧Ｖout を分圧した電圧）と、予め決め
られている参照電圧Ｖref との差を増幅して指令値信号
Ｉcontとして出力する。コンパレータ１０４は、インダ
クタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcurrと、エラーアンプ１
０３から出力される指令値信号Ｉcontとを比較する。そ
して、コンパレータ１０４は、その比較結果をリセット
信号として出力する。発振器１０５は、セット信号を生
成する。このセット信号は、発振器１０５の発振周波数
に同期したパルス信号である。フリップフロップ１０２
のセット端子には、ＡＮＤゲート（片入力負論理ＡＮＤ
ゲート）１０６を介してセット信号が入力され、一方、
フリップフロップ１０２のリセット端子には、コンパレ
ータ１０４からのリセット信号が入力される。次に、図
９を参照しながらＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明す
る。フリップフロップ１０２は、発振器１０５からのセ
ットパルスを受信すると、セット状態になる。フリップ
フロップ１０２がセット状態になると、駆動信号ＶL が
「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると共に、駆動信号Ｖu が
「Ｌ」から「Ｈ」に変化することにより、スイッチＭ２
はターンオフされ、また、スイッチＭ１はターンオンさ
れる。以降、インダクタ電流ＩL は増加してゆく。この
インダクタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcurrがエラーアン
プ１０３の出力である指令値信号Ｉcontに達すると、コ
ンパレータ１０４は、その出力を「Ｌ」から「Ｈ」に切
り換える。コンパレータ１０４の出力は、フリップフロ
ップ１０２のリセット端子に与えられる。フリップフロ
ップ１０２は、そのリセット端子において「Ｈ」を受信
すると、リセット状態となる。フリップフロップ１０２
がリセット状態になると、駆動信号Ｖu が「Ｈ」から
「Ｌ」に変化すると共に、駆動信号ＶL が「Ｌ」から
「Ｈ」に変化することにより、スイッチＭ１はターンオ
フされ、また、スイッチＭ２はターンオンされる。以
降、インダクタ電流ＩL は減少してゆく。この後、発振
器１０５により次のセットパルスが生成され、そのセッ
トパルスがフリップフロップ１０２のセット端子に入力
されると、上記動作が繰り返えされる。すなわち、ＤＣ
／ＤＣコンバータは、基本的に、発振器１０５の発振周
波数に同期して上記動作を繰り返す。このように、図８
に示すＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧Ｖout に基
づいて生成される指令値信号Ｉcontを用いてインダクタ
電流ＩL を制御することにより出力電圧Ｖout が一定の
値に保持される。なお、このＤＣ／ＤＣコンバータが保
持すべき出力電圧は、参照電圧Ｖref によって決められ
る。なお、スイッチＭ１およびＭ２は、基本的には、交
互にターンオンまたはターンオフされる。ただし、も
し、これら２つのスイッチが同時に閉状態になると、大
電流により素子が破壊される恐れがある。このため、駆
動信号Ｖu およびＶLは、スイッチＭ１およびＭ２が同
時に閉状態にならないようにするために、いわゆる「デ
ッドタイム」が与えられている。
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＤＣ／ＤＣ
コンバータは、通常、スイッチのターンオンまたはター
ンオフに伴ってノイズが発生する。そして、このノイズ
は、しばしば誤動作の原因となる。以下、図１０を参照
しながら、スイッチング時のノイズに起因する問題点を
説明する。時刻Ｔ1 において、セット信号のセットパル
スが生成され、フリップフロップ１０２のセット端子に
与えられる。なお、時刻Ｔ1 において、ＡＮＤゲート１
０６は開いているものとする。フリップフロップ１０２
がこのセットパルスによりセット状態になると、上述し
たように、以降、インダクタ電流ＩL が増加してゆく。
そして、時刻Ｔ2 において、このインダクタ電流ＩL を
表す電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontに達すると、コ
ンパレータ１０４の出力（リセット信号）は、「Ｌ」か
ら「Ｈ」に切り替わる。なお、回路遅延が存在するの
で、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontを越えてから、
リセット信号が実際に「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わるま
でには、所定の時間を要する。リセット信号が「Ｈ」に
なると、フリップフロップ１０２がリセット状態とな
り、上述したように、以降、インダクタ電流ＩL は減少
してゆく。時刻Ｔ3 において、次のセットパルスが生成
され、フリップフロップ１０２がリセット状態からセッ
ト状態に切り替わると、まず、スイッチＭ２を制御する
ための駆動信号ＶL が「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。こ
れにより、スイッチＭ２はターンオフされる。一方、ス
イッチＭ１を制御するための駆動信号Ｖu は、デッドタ
イムが設けられているので、スイッチＭ１は開状態のま
まである。スイッチＭ２がターンオフされると、電流信
号Ｉcurrにノイズが加えられる。そして、もし、このノ
イズにより、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontを越え
てしまうと、リセット信号が「Ｌ」から「Ｈ」に変化す
る。ところが、上述したように、電流信号Ｉcurrが指令
値信号Ｉcontを越えてから、リセット信号が実際に
「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わるまでには、所定の時間を
要する。したがって、リセット信号は、実際には、時刻
Ｔ5 において「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。一方、ス
イッチＭ１を制御するための駆動信号Ｖu は、時刻Ｔ3
から「デッドタイム」が経過したタイミング（時刻Ｔ4
）において、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。したが
って、この場合、スイッチＭ１は、時刻Ｔ4 においてタ
ーンオンされた後、時刻Ｔ5 において即座にターンオフ
される。すなわち、この場合、インダクタ電流ＩL は、
時刻Ｔ5 以降は、時刻Ｔ6 において次のセットパルスが
生成されるまで減少していく。この後、時刻Ｔ6 におい
て次のセットパルスが生成されると、フリップフロップ
１０２がリセット状態からセット状態に切り替わり、イ
ンダクタ電流ＩL は、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉco
ntに達するまで上昇していく。このように、スイッチＭ
１またはＭ２を制御するための信号にノイズ等が加えら
れると、インダクタ電流ＩL が乱れることがある。すな
わち、ノイズが発生していない理想的な状態において
は、図９に示したように、インダクタ電流ＩL は周期的
に変化するが、ノイズが発生すると、図１０に示すよう
に、インダクタ電流ＩL が不規則に変化することがあ
る。図１０に示す例では、ノイズに起因して生成される
リセットパルスにより、スイッチＭ１が閉状態である時
間が通常動作時と比べて短くなっているので、時刻Ｔ3
〜Ｔ6 において十分なインダクタ電流ＩL が流れない。
このため、時刻Ｔ6 以降は、不十分なインダクタ電流Ｉ
L を補うために、通常動作時よりも長い期間、スイッチ
Ｍ１が閉状態に保持される。この結果、インダクタ電流
ＩL の変動幅が大きくなり、これに伴って、出力電圧Ｖ
out の変動（リップル電圧）も大きくなってしまう。な
お、上述の例では、ノイズに起因してリセットパルスが
生成される前にスイッチＭ１を制御するための駆動信号
Ｖu が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっているが、「デッ
ドタイム」とコンパレータ１０４における遅延時間との
関係によっては、駆動信号Ｖu が「Ｌ」から「Ｈ」に切
り替わる前にリセットパルスが生成される。この場合、
図８に示すＤＣ／ＤＣコンバータのように、リセット優
先回路（ＡＮＤゲート１０６）を備える構成において
は、セットパルスはフリップフロップ１０２には与えら
れず、結果として、スイッチＭ１はターンオンされな
い。この場合においても、一時的にスイッチング周期が
長くなるので、結果として出力電圧のリップルが大きく
なってしまう。近年では、負荷が要求するリップルの許
容値が厳しくなってきているので、ＤＣ／ＤＣコンバー
タの出力電圧のリップルを小さくすることは非常に重要
である。本発明の課題は、上記問題を解決することであ
り、リップルが小さく安定した出力電圧が得られるＤＣ
／ＤＣコンバータを提供することである。
コンバータは、通常、スイッチのターンオンまたはター
ンオフに伴ってノイズが発生する。そして、このノイズ
は、しばしば誤動作の原因となる。以下、図１０を参照
しながら、スイッチング時のノイズに起因する問題点を
説明する。時刻Ｔ1 において、セット信号のセットパル
スが生成され、フリップフロップ１０２のセット端子に
与えられる。なお、時刻Ｔ1 において、ＡＮＤゲート１
０６は開いているものとする。フリップフロップ１０２
がこのセットパルスによりセット状態になると、上述し
たように、以降、インダクタ電流ＩL が増加してゆく。
そして、時刻Ｔ2 において、このインダクタ電流ＩL を
表す電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontに達すると、コ
ンパレータ１０４の出力（リセット信号）は、「Ｌ」か
ら「Ｈ」に切り替わる。なお、回路遅延が存在するの
で、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontを越えてから、
リセット信号が実際に「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わるま
でには、所定の時間を要する。リセット信号が「Ｈ」に
なると、フリップフロップ１０２がリセット状態とな
り、上述したように、以降、インダクタ電流ＩL は減少
してゆく。時刻Ｔ3 において、次のセットパルスが生成
され、フリップフロップ１０２がリセット状態からセッ
ト状態に切り替わると、まず、スイッチＭ２を制御する
ための駆動信号ＶL が「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。こ
れにより、スイッチＭ２はターンオフされる。一方、ス
イッチＭ１を制御するための駆動信号Ｖu は、デッドタ
イムが設けられているので、スイッチＭ１は開状態のま
まである。スイッチＭ２がターンオフされると、電流信
号Ｉcurrにノイズが加えられる。そして、もし、このノ
イズにより、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉcontを越え
てしまうと、リセット信号が「Ｌ」から「Ｈ」に変化す
る。ところが、上述したように、電流信号Ｉcurrが指令
値信号Ｉcontを越えてから、リセット信号が実際に
「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わるまでには、所定の時間を
要する。したがって、リセット信号は、実際には、時刻
Ｔ5 において「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。一方、ス
イッチＭ１を制御するための駆動信号Ｖu は、時刻Ｔ3
から「デッドタイム」が経過したタイミング（時刻Ｔ4
）において、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。したが
って、この場合、スイッチＭ１は、時刻Ｔ4 においてタ
ーンオンされた後、時刻Ｔ5 において即座にターンオフ
される。すなわち、この場合、インダクタ電流ＩL は、
時刻Ｔ5 以降は、時刻Ｔ6 において次のセットパルスが
生成されるまで減少していく。この後、時刻Ｔ6 におい
て次のセットパルスが生成されると、フリップフロップ
１０２がリセット状態からセット状態に切り替わり、イ
ンダクタ電流ＩL は、電流信号Ｉcurrが指令値信号Ｉco
ntに達するまで上昇していく。このように、スイッチＭ
１またはＭ２を制御するための信号にノイズ等が加えら
れると、インダクタ電流ＩL が乱れることがある。すな
わち、ノイズが発生していない理想的な状態において
は、図９に示したように、インダクタ電流ＩL は周期的
に変化するが、ノイズが発生すると、図１０に示すよう
に、インダクタ電流ＩL が不規則に変化することがあ
る。図１０に示す例では、ノイズに起因して生成される
リセットパルスにより、スイッチＭ１が閉状態である時
間が通常動作時と比べて短くなっているので、時刻Ｔ3
〜Ｔ6 において十分なインダクタ電流ＩL が流れない。
このため、時刻Ｔ6 以降は、不十分なインダクタ電流Ｉ
L を補うために、通常動作時よりも長い期間、スイッチ
Ｍ１が閉状態に保持される。この結果、インダクタ電流
ＩL の変動幅が大きくなり、これに伴って、出力電圧Ｖ
out の変動（リップル電圧）も大きくなってしまう。な
お、上述の例では、ノイズに起因してリセットパルスが
生成される前にスイッチＭ１を制御するための駆動信号
Ｖu が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっているが、「デッ
ドタイム」とコンパレータ１０４における遅延時間との
関係によっては、駆動信号Ｖu が「Ｌ」から「Ｈ」に切
り替わる前にリセットパルスが生成される。この場合、
図８に示すＤＣ／ＤＣコンバータのように、リセット優
先回路（ＡＮＤゲート１０６）を備える構成において
は、セットパルスはフリップフロップ１０２には与えら
れず、結果として、スイッチＭ１はターンオンされな
い。この場合においても、一時的にスイッチング周期が
長くなるので、結果として出力電圧のリップルが大きく
なってしまう。近年では、負荷が要求するリップルの許
容値が厳しくなってきているので、ＤＣ／ＤＣコンバー
タの出力電圧のリップルを小さくすることは非常に重要
である。本発明の課題は、上記問題を解決することであ
り、リップルが小さく安定した出力電圧が得られるＤＣ
／ＤＣコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】本発明のＤＣ／ＤＣコン
バータは、電流供給用のスイッチ、及びそのスイッチと
出力端子との間に設けられるインダクタを含む構成であ
り、以下の各回路を備える。第１の信号生成回路は上記
スイッチを閉状態にさせるための信号を生成する。第２
の信号生成回路は、上記インダクタを介して流れる電流
が出力電圧に基づいて決まる指令値よりも大きくなった
ときに、上記スイッチを開状態にさせるための信号を生
成する。オフセット回路は、上記スイッチが開状態とな
ったと同時、あるいはそれ以降に上記第２の信号生成回
路にて比較される入力信号のうちの少なくとも一方にオ
フセットを与える。上記構成において、インダクタ電流
は、スイッチが閉状態の期間は増加してゆき、スイッチ
が開状態の期間は減少してゆく。ここで、インダクタ電
流が出力電圧に基づいて決まる指令値よりも大きくなる
のは、基本的には、インダクタ電流が増加している過程
で起こり得る。したがって、第２の信号生成回路が上記
スイッチを開状態にさせるための信号を生成するのは、
本来的には、スイッチが閉状態のときである。すなわ
ち、スイッチが開状態の期間は、本来的には、スイッチ
を開状態にさせるための信号は生成され得ない。本発明
のＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチが開状態となっ
たと同時あるいはそれ以降に、第２の信号生成回路によ
り互いに比較される２つの入力信号（すなわち、インダ
クタ電流を表す信号、および指令値）のうちの少なくと
も一方にオフセットが与えられる。ここで、インダクタ
電流を表す信号にノイズが乗ったとしてもそれが指令値
に達しないようなオフセットが与えられるように設計す
れば、本来的には生成されることのない期間に誤ってス
イッチを開状態にさせるための信号が生成されることが
回避される。この結果、インダクタ電流が安定し、出力
電圧のリップルも小さくなる。
バータは、電流供給用のスイッチ、及びそのスイッチと
出力端子との間に設けられるインダクタを含む構成であ
り、以下の各回路を備える。第１の信号生成回路は上記
スイッチを閉状態にさせるための信号を生成する。第２
の信号生成回路は、上記インダクタを介して流れる電流
が出力電圧に基づいて決まる指令値よりも大きくなった
ときに、上記スイッチを開状態にさせるための信号を生
成する。オフセット回路は、上記スイッチが開状態とな
ったと同時、あるいはそれ以降に上記第２の信号生成回
路にて比較される入力信号のうちの少なくとも一方にオ
フセットを与える。上記構成において、インダクタ電流
は、スイッチが閉状態の期間は増加してゆき、スイッチ
が開状態の期間は減少してゆく。ここで、インダクタ電
流が出力電圧に基づいて決まる指令値よりも大きくなる
のは、基本的には、インダクタ電流が増加している過程
で起こり得る。したがって、第２の信号生成回路が上記
スイッチを開状態にさせるための信号を生成するのは、
本来的には、スイッチが閉状態のときである。すなわ
ち、スイッチが開状態の期間は、本来的には、スイッチ
を開状態にさせるための信号は生成され得ない。本発明
のＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチが開状態となっ
たと同時あるいはそれ以降に、第２の信号生成回路によ
り互いに比較される２つの入力信号（すなわち、インダ
クタ電流を表す信号、および指令値）のうちの少なくと
も一方にオフセットが与えられる。ここで、インダクタ
電流を表す信号にノイズが乗ったとしてもそれが指令値
に達しないようなオフセットが与えられるように設計す
れば、本来的には生成されることのない期間に誤ってス
イッチを開状態にさせるための信号が生成されることが
回避される。この結果、インダクタ電流が安定し、出力
電圧のリップルも小さくなる。
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの回路図である。図１において、図
８で使用した符号は、同じものを表す。本実施形態のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータは、図８に示したＤＣ／ＤＣコンバ
ータに対して、オフセット生成回路１を追加することに
より実現される。このオフセット生成回路１は、インダ
クタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcur0に対して所定のタイ
ミングでオフセットを与える回路である。すなわち、オ
フセット生成回路１は、コンパレータ１０４において電
流指令値信号Ｉcontと比較される電流信号Ｉcur0に対し
て所定のタイミングでオフセットを加える。なお、以下
では、インダクタ電流ＩL を表す信号を「電流信号Ｉcu
r0」と呼び、オフセット生成回路１によりオフセットが
与えられた信号を「電流信号Ｉcur1」と呼ぶことにす
る。コンパレータ１０４は、この電流信号Ｉcur1と電流
指令値信号Ｉcontとを比較する。次に、図２を参照しな
がら、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明
する。なお、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータにおい
て、スイッチＭ１およびＭ２をターンオンまたはターン
オフするための信号を生成する構成（エラーアンプ１０
３、コンパレータ１０４、発振器１０５等）は、図８に
示した従来のＤＣ／ＤＣコンバータと同じである。時刻
Ｔ1 において、発振器１０５によりセット信号のセット
パルスが出力される。このセットパルスは、フリップフ
ロップ１０２のセット端子に入力される。なお、ＡＮＤ
ゲート１０６は、時刻Ｔ1 において開いているものとす
る。また、スイッチＭ１およびＭ２は、時刻Ｔ1 におい
て、それぞれ開状態および閉状態であるものとする。フ
リップフロップ１０２は、このセットパルスによりセッ
ト状態になり、そのＱ出力が「Ｈ」になる。フリップフ
ロップ１０２のＱ出力が「Ｈ」になると、まず、スイッ
チＭ２がターンオフされて開状態になり、その後、時刻
Ｔ2 においてスイッチＭ１がターンオンされて閉状態に
なる。このターンオフとターンオンのタイミングの差が
「デッドタイム」である。時刻Ｔ2 においてスイッチＭ
１がターンオンされると、以降、インダクタ電流ＩL が
増加してゆく。そして、これに伴って、電流信号Ｉcur0
も上昇してゆく。なお、後述詳しく説明するが、オフセ
ット生成回路１は、スイッチＭ１を制御するための駆動
信号Ｖu に同期して動作し、駆動信号Ｖu が「Ｈ」の期
間はオフセットとして電流信号Ｉcur0に対して「０」を
与え、駆動信号Ｖu が「Ｌ」の期間は電流信号Ｉcur0に
対して所定の値のオフセットを与える。したがって、図
２に示す例では、時刻Ｔ2 以降は、駆動信号Ｖu が
「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるまでの間、オフセット生
成回路１は、電流信号Ｉcur0をそのまま電流信号Ｉcur1
として出力する。時刻Ｔ3 において、電流信号Ｉcur1が
指令値信号Ｉcontに達すると、コンパレータ１０４の出
力（リセット信号）は、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わ
る。このリセット信号が「Ｈ」になると、ＡＮＤゲート
１０６が閉じられると共に、フリップフロップ１０２が
リセット状態となる。ＡＮＤゲート１０６が閉じられる
と、セット信号がフリップフロップ１０２に入力される
ことが阻止される。尚、ＡＮＤゲート１０６は、電流信
号Ｉcur1が指令値信号Ｉcontよりも小さくなると開かれ
る。フリップフロップ１０２がリセット状態になると、
そのＱ出力が「Ｌ」となり時刻Ｔ4 において駆動信号Ｖ
u が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。そして、その後、
駆動信号ＶL が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。これに
より、スイッチＭ１がターンオフされて開状態になると
共に、スイッチＭ２がターンオンされて閉状態になる。
この結果、インダクタ電流ＩL は、以降、減少してゆ
く。尚、電流信号Ｉcur1が指令値信号Ｉcontに達してか
ら、駆動信号Ｖu が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるまで
の時間は、コンパレータ１０４の動作遅延等により生じ
る。時刻Ｔ4 において駆動信号Ｖu が「Ｈ」から「Ｌ」
に切り替わると、オフセット生成回路１は、電流信号Ｉ
cur0に対してオフセットＶoffsetを与える。具体的に
は、例えば、電流信号Ｉcur1は、電流信号Ｉcur0の電圧
を「Ｖoffset」だけ低下させることにより得られる。時
刻Ｔ4 以降、インダクタ電流ＩL が減少してゆくと、こ
れに伴って、電流信号Ｉcur0および電流信号Ｉcur1も低
下していく。発振器１０５は、時刻Ｔ5 において、次の
セットパルスを生成する。このセットパルスによりフリ
ップフロップ１０２がセット状態となると、駆動信号Ｖ
L は再び「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わり、これによりス
イッチＭ２がターンオフされる。このターンオフによる
ノイズは、電流信号Ｉcur0および電流信号Ｉcur1に乗せ
られる。ところが、時刻Ｔ5 においては、電流信号Ｉcu
r1は、オフセット生成回路１により電流信号Ｉcur0より
も「Ｖoffset」だけ低下させられている。このため、時
刻Ｔ5 においてノイズが発生したとしても、電流信号Ｉ
cur1は指令値信号Ｉcontに達することはなく、リセット
信号は「Ｌ」のままである。すなわち、ノイズに起因す
る誤ったリセット信号は生成されない。駆動信号ＶL が
「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わったときから「デッドタイ
ム」が経過すると、時刻Ｔ6 において駆動信号Ｖu が
「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。駆動信号Ｖu が「Ｌ」
から「Ｈ」に切り替わると、スイッチＭ１がターンオン
されて閉状態になると共に、オフセット生成回路１は、
電流信号Ｉcur0に与えるオフセットを「０」にする。時
刻Ｔ6 以降の動作は、前述した時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ5 の動
作と同じである。すなわち、スイッチＭ１およびＭ２
は、フリップフロップ１０２の状態に従ってターンオン
またはターンオフされる。フリップフロップ１０２は、
発振器１０５により周期的に生成されるセットパルスに
よりセットされ、コンパレータ１０４から出力されるリ
セット信号によりリセットされる。コンパレータ１０４
は、スイッチＭ１が閉状態の期間は、インダクタ電流Ｉ
L を表す電流信号Ｉcur0と指令値信号Ｉcontとの比較結
果に基づいてリセット信号を生成し、一方、スイッチＭ
１が開状態の期間は、電流信号Ｉcur0をオフセットＶof
fsetだけ低下させることによって得られる電流信号Ｉcu
r1と指令値信号Ｉcontとの比較結果に基づいてリセット
信号を生成する。このように、本実施形態のＤＣ／ＤＣ
コンバータでは、図８に示した従来のＤＣ／ＤＣコンバ
ータと異なり、リセット信号の生成に係わる信号がノイ
ズの影響を受けないようにしたので、スイッチＭ１及び
Ｍ２は、発振器１０５の発振周波数に同期した一定のス
イッチング周波数で動作する。この結果、インダクタ電
流ＩL は周期的に変化するようになり、出力電圧Ｖout
のリップルも小さくなる。また、スイッチＭ１およびＭ
２のスイッチングに伴って発生するノイズの周波数も一
定となり、その除去が容易になる。さらに、インダクタ
電流ＩL の上昇過程では、オフセットは「０」なので、
既存のＤＣ／ＤＣコンバータと同じ電流値においてリセ
ット信号が生成されることになる。このため、既存のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの設計を変更することなく、既存の
ＤＣ／ＤＣコンバータに対して単にオフセット生成回路
１を追加するだけで本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ
が得られる。図３は、オフセット生成回路１の回路図で
ある。オフセット生成回路１は、定電流源２および抵抗
体から構成される。定電流源２は、スイッチＭ１を制御
するための駆動信号Ｖu により制御される。すなわち、
定電流源２は、駆動信号Ｖuが「Ｈ」である期間は電流
を流さず、駆動信号Ｖu が「Ｌ」である期間には電流Ｉ
offsetを流す。したがって、電流信号Ｉcur1の電位は、
スイッチＭ１が閉状態の期間は、実質的に電流信号Ｉcu
r0と同じ電位であり、スイッチＭ１が開状態の期間は、
電流信号Ｉcur0の電位を「Ｒoffset・Ｉoffset」だけ低
下させた電位となる。なお、オフセットの大きさは、上
記構成から明らかなように、定電流源２によって生成さ
れる電流、および抵抗体の抵抗値により決定される。図
４は、本発明の他の形態のＤＣ／ＤＣコンバータの回路
図である。図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータは、電流
信号Ｉcur0にオフセットを与える構成であったが、この
ＤＣ／ＤＣコンバータは、指令値信号Ｉcontに対してオ
フセットを与える構成である。オフセットは、オフセッ
ト生成回路１１により生成される。図５は、図４に示す
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する図である。基本
的な動作は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータと同じ
である。オフセット生成回路１１は、スイッチＭ１が閉
状態の期間は、エラーアンプの出力である指令値信号Ｉ
contをそのままコンパレータ１０４に与え、スイッチＭ
１が開状態の期間は、指令値信号Ｉcontにオフセットを
与えた後にその信号をコンパレータ１０４に与える。こ
の結果、スイッチＭ２のターンオフのタイミング（駆動
信号ＶL が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるタイミング）
においては、コンパレータ１０４に与えられる指令値信
号Ｉcontの電位はエラーアンプ１０３の出力電圧よりも
高くなっており、スイッチＭ２のターンオフに起因して
ノイズが発生しても、コンパレータ１０４における比較
動作には影響が及ばない。したがって、ノイズに起因す
るリセット信号の生成が回避され、図１に示したＤＣ／
ＤＣコンバータと同様に、安定したインダクタ電流ＩL
が得られ、出力電圧Ｖout のリップルが小さくなる。な
お、上述の実施例では、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ
を採り上げたが、本発明は、これに限定されるものでは
なく、たとえば、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適
用可能である。図６は、既存の一般的な電流制御方式の
昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。この昇圧
型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成は、図８に示した降圧型
のＤＣ／ＤＣコンバータと類似する点が多い。すなわ
ち、ドライブ回路２０１、フリップフロップ２０２、エ
ラーアンプ２０３、コンパレータ２０４、発振器２０
５、ＡＮＤゲート２０６は、図８に示したドライブ回路
１０１、フリップフロップ１０２、エラーアンプ１０
３、コンパレータ１０４、発振器１０５、ＡＮＤゲート
１０６にそれぞれ相当する。図６に示す昇圧型ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータでは、インダクタＬに入力電圧Ｖoutが印
加される。そして、インダクタＬと接地との間にスイッ
チＭ３が設けられ、また、そのインダクタＬと出力端子
との間にスイッチＭ４が設けられる。スイッチＭ３およ
びＭ４は、フリップフロップ２０２の状態に従って制御
される。すなわち、フリップフロップ２０２がセット状
態のときは、スイッチＭ３が閉状態に保持されると共に
スイッチＭ４は開状態に保持され、一方、フリップフロ
ップ２０２がリセット状態のときは、スイッチＭ３が開
状態に保持されると共にスイッチＭ４は閉状態に保持さ
れる。なお、スイッチＭ４には、それに並列にダイオー
ドが接続されており、また、出力端子には、出力コンデ
ンサＣout が設けられている。上記構成の昇圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータにおいて、発振器２０５によりフリップ
フロップ２０２をセットするためのセット信号が生成さ
れる手順、インダクタＬを介して流れるインダクタ電流
が出力電圧Ｖout に基づいて生成される電流指令値を超
えたときにフリップフロップ２０２をリセットするため
のリセット信号が生成される手順、およびセット信号お
よびリセット信号に従ってフリップフロップ２０２がセ
ットまたはリセットされる手順は、基本的に、図８を参
照しながら説明した方法と同じである。ただし、昇圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータでは、フリップフロップ２０２が
セット状態の期間に、スイッチＭ３が開状態に保持され
ると共にスイッチＭ４は閉状態に保持され、インダクタ
Ｌにエネルギーが蓄積されてゆく。また、フリップフロ
ップがリセット状態になると、スイッチＭ３が開状態に
保持されると共にスイッチＭ４は閉状態に保持され、イ
ンダクタＬに蓄積されたエネルギーがスイッチＭ４を介
して出力端子に供給される。上記昇圧型ＤＣ／ＤＣコン
バータにおいても、既存の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
と同様に、図１０を参照しながら説明した問題が発生し
得る。すなわち、スイッチングノイズの影響により、誤
動作が起こり得る。図７は、本発明が適用された昇圧型
のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。このＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータは、図７に示したＤＣ／ＤＣコンバータに
対して、オフセット生成回路２１を追加することにより
実現される。このオフセット生成回路２１は、インダク
タ電流ＩL を表す電流信号Ｉcur0に対して所定のタイミ
ングでオフセットを与えることにより電流信号Ｉcur1を
生成する。したがって、コンパレータ２０４は、この電
流信号Ｉcur1と電流指令値信号Ｉcontとを比較すること
になる。オフセット回路２１は、基本的に、図１に示し
た降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられるオフセット
回路１と同じであり、スイッチＭ３を駆動するための駆
動信号Ｖu により制御される。なお、図７に示すＤＣ／
ＤＣコンバータは、電流信号Ｉcur0に対してオフセット
を与えるためにオフセット回路２１を有するが、他の実
施形態として、オフセット回路２１の代わりに、電流指
令値信号Ｉcontに対してオフセットを与える回路を設け
る構成であってもよい。すなわち、昇圧型のＤＣ／ＤＣ
コンバータにおいても、コンパレータ２０４に入力され
る一方の信号に対して正のオフセットを与える代わり
に、他方の信号に対して負のオフセットを与えるように
してもよい。
Ｃ／ＤＣコンバータの回路図である。図１において、図
８で使用した符号は、同じものを表す。本実施形態のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータは、図８に示したＤＣ／ＤＣコンバ
ータに対して、オフセット生成回路１を追加することに
より実現される。このオフセット生成回路１は、インダ
クタ電流ＩL を表す電流信号Ｉcur0に対して所定のタイ
ミングでオフセットを与える回路である。すなわち、オ
フセット生成回路１は、コンパレータ１０４において電
流指令値信号Ｉcontと比較される電流信号Ｉcur0に対し
て所定のタイミングでオフセットを加える。なお、以下
では、インダクタ電流ＩL を表す信号を「電流信号Ｉcu
r0」と呼び、オフセット生成回路１によりオフセットが
与えられた信号を「電流信号Ｉcur1」と呼ぶことにす
る。コンパレータ１０４は、この電流信号Ｉcur1と電流
指令値信号Ｉcontとを比較する。次に、図２を参照しな
がら、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明
する。なお、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータにおい
て、スイッチＭ１およびＭ２をターンオンまたはターン
オフするための信号を生成する構成（エラーアンプ１０
３、コンパレータ１０４、発振器１０５等）は、図８に
示した従来のＤＣ／ＤＣコンバータと同じである。時刻
Ｔ1 において、発振器１０５によりセット信号のセット
パルスが出力される。このセットパルスは、フリップフ
ロップ１０２のセット端子に入力される。なお、ＡＮＤ
ゲート１０６は、時刻Ｔ1 において開いているものとす
る。また、スイッチＭ１およびＭ２は、時刻Ｔ1 におい
て、それぞれ開状態および閉状態であるものとする。フ
リップフロップ１０２は、このセットパルスによりセッ
ト状態になり、そのＱ出力が「Ｈ」になる。フリップフ
ロップ１０２のＱ出力が「Ｈ」になると、まず、スイッ
チＭ２がターンオフされて開状態になり、その後、時刻
Ｔ2 においてスイッチＭ１がターンオンされて閉状態に
なる。このターンオフとターンオンのタイミングの差が
「デッドタイム」である。時刻Ｔ2 においてスイッチＭ
１がターンオンされると、以降、インダクタ電流ＩL が
増加してゆく。そして、これに伴って、電流信号Ｉcur0
も上昇してゆく。なお、後述詳しく説明するが、オフセ
ット生成回路１は、スイッチＭ１を制御するための駆動
信号Ｖu に同期して動作し、駆動信号Ｖu が「Ｈ」の期
間はオフセットとして電流信号Ｉcur0に対して「０」を
与え、駆動信号Ｖu が「Ｌ」の期間は電流信号Ｉcur0に
対して所定の値のオフセットを与える。したがって、図
２に示す例では、時刻Ｔ2 以降は、駆動信号Ｖu が
「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるまでの間、オフセット生
成回路１は、電流信号Ｉcur0をそのまま電流信号Ｉcur1
として出力する。時刻Ｔ3 において、電流信号Ｉcur1が
指令値信号Ｉcontに達すると、コンパレータ１０４の出
力（リセット信号）は、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わ
る。このリセット信号が「Ｈ」になると、ＡＮＤゲート
１０６が閉じられると共に、フリップフロップ１０２が
リセット状態となる。ＡＮＤゲート１０６が閉じられる
と、セット信号がフリップフロップ１０２に入力される
ことが阻止される。尚、ＡＮＤゲート１０６は、電流信
号Ｉcur1が指令値信号Ｉcontよりも小さくなると開かれ
る。フリップフロップ１０２がリセット状態になると、
そのＱ出力が「Ｌ」となり時刻Ｔ4 において駆動信号Ｖ
u が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。そして、その後、
駆動信号ＶL が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。これに
より、スイッチＭ１がターンオフされて開状態になると
共に、スイッチＭ２がターンオンされて閉状態になる。
この結果、インダクタ電流ＩL は、以降、減少してゆ
く。尚、電流信号Ｉcur1が指令値信号Ｉcontに達してか
ら、駆動信号Ｖu が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるまで
の時間は、コンパレータ１０４の動作遅延等により生じ
る。時刻Ｔ4 において駆動信号Ｖu が「Ｈ」から「Ｌ」
に切り替わると、オフセット生成回路１は、電流信号Ｉ
cur0に対してオフセットＶoffsetを与える。具体的に
は、例えば、電流信号Ｉcur1は、電流信号Ｉcur0の電圧
を「Ｖoffset」だけ低下させることにより得られる。時
刻Ｔ4 以降、インダクタ電流ＩL が減少してゆくと、こ
れに伴って、電流信号Ｉcur0および電流信号Ｉcur1も低
下していく。発振器１０５は、時刻Ｔ5 において、次の
セットパルスを生成する。このセットパルスによりフリ
ップフロップ１０２がセット状態となると、駆動信号Ｖ
L は再び「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わり、これによりス
イッチＭ２がターンオフされる。このターンオフによる
ノイズは、電流信号Ｉcur0および電流信号Ｉcur1に乗せ
られる。ところが、時刻Ｔ5 においては、電流信号Ｉcu
r1は、オフセット生成回路１により電流信号Ｉcur0より
も「Ｖoffset」だけ低下させられている。このため、時
刻Ｔ5 においてノイズが発生したとしても、電流信号Ｉ
cur1は指令値信号Ｉcontに達することはなく、リセット
信号は「Ｌ」のままである。すなわち、ノイズに起因す
る誤ったリセット信号は生成されない。駆動信号ＶL が
「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わったときから「デッドタイ
ム」が経過すると、時刻Ｔ6 において駆動信号Ｖu が
「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる。駆動信号Ｖu が「Ｌ」
から「Ｈ」に切り替わると、スイッチＭ１がターンオン
されて閉状態になると共に、オフセット生成回路１は、
電流信号Ｉcur0に与えるオフセットを「０」にする。時
刻Ｔ6 以降の動作は、前述した時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ5 の動
作と同じである。すなわち、スイッチＭ１およびＭ２
は、フリップフロップ１０２の状態に従ってターンオン
またはターンオフされる。フリップフロップ１０２は、
発振器１０５により周期的に生成されるセットパルスに
よりセットされ、コンパレータ１０４から出力されるリ
セット信号によりリセットされる。コンパレータ１０４
は、スイッチＭ１が閉状態の期間は、インダクタ電流Ｉ
L を表す電流信号Ｉcur0と指令値信号Ｉcontとの比較結
果に基づいてリセット信号を生成し、一方、スイッチＭ
１が開状態の期間は、電流信号Ｉcur0をオフセットＶof
fsetだけ低下させることによって得られる電流信号Ｉcu
r1と指令値信号Ｉcontとの比較結果に基づいてリセット
信号を生成する。このように、本実施形態のＤＣ／ＤＣ
コンバータでは、図８に示した従来のＤＣ／ＤＣコンバ
ータと異なり、リセット信号の生成に係わる信号がノイ
ズの影響を受けないようにしたので、スイッチＭ１及び
Ｍ２は、発振器１０５の発振周波数に同期した一定のス
イッチング周波数で動作する。この結果、インダクタ電
流ＩL は周期的に変化するようになり、出力電圧Ｖout
のリップルも小さくなる。また、スイッチＭ１およびＭ
２のスイッチングに伴って発生するノイズの周波数も一
定となり、その除去が容易になる。さらに、インダクタ
電流ＩL の上昇過程では、オフセットは「０」なので、
既存のＤＣ／ＤＣコンバータと同じ電流値においてリセ
ット信号が生成されることになる。このため、既存のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの設計を変更することなく、既存の
ＤＣ／ＤＣコンバータに対して単にオフセット生成回路
１を追加するだけで本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ
が得られる。図３は、オフセット生成回路１の回路図で
ある。オフセット生成回路１は、定電流源２および抵抗
体から構成される。定電流源２は、スイッチＭ１を制御
するための駆動信号Ｖu により制御される。すなわち、
定電流源２は、駆動信号Ｖuが「Ｈ」である期間は電流
を流さず、駆動信号Ｖu が「Ｌ」である期間には電流Ｉ
offsetを流す。したがって、電流信号Ｉcur1の電位は、
スイッチＭ１が閉状態の期間は、実質的に電流信号Ｉcu
r0と同じ電位であり、スイッチＭ１が開状態の期間は、
電流信号Ｉcur0の電位を「Ｒoffset・Ｉoffset」だけ低
下させた電位となる。なお、オフセットの大きさは、上
記構成から明らかなように、定電流源２によって生成さ
れる電流、および抵抗体の抵抗値により決定される。図
４は、本発明の他の形態のＤＣ／ＤＣコンバータの回路
図である。図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータは、電流
信号Ｉcur0にオフセットを与える構成であったが、この
ＤＣ／ＤＣコンバータは、指令値信号Ｉcontに対してオ
フセットを与える構成である。オフセットは、オフセッ
ト生成回路１１により生成される。図５は、図４に示す
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する図である。基本
的な動作は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータと同じ
である。オフセット生成回路１１は、スイッチＭ１が閉
状態の期間は、エラーアンプの出力である指令値信号Ｉ
contをそのままコンパレータ１０４に与え、スイッチＭ
１が開状態の期間は、指令値信号Ｉcontにオフセットを
与えた後にその信号をコンパレータ１０４に与える。こ
の結果、スイッチＭ２のターンオフのタイミング（駆動
信号ＶL が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わるタイミング）
においては、コンパレータ１０４に与えられる指令値信
号Ｉcontの電位はエラーアンプ１０３の出力電圧よりも
高くなっており、スイッチＭ２のターンオフに起因して
ノイズが発生しても、コンパレータ１０４における比較
動作には影響が及ばない。したがって、ノイズに起因す
るリセット信号の生成が回避され、図１に示したＤＣ／
ＤＣコンバータと同様に、安定したインダクタ電流ＩL
が得られ、出力電圧Ｖout のリップルが小さくなる。な
お、上述の実施例では、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ
を採り上げたが、本発明は、これに限定されるものでは
なく、たとえば、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適
用可能である。図６は、既存の一般的な電流制御方式の
昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。この昇圧
型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成は、図８に示した降圧型
のＤＣ／ＤＣコンバータと類似する点が多い。すなわ
ち、ドライブ回路２０１、フリップフロップ２０２、エ
ラーアンプ２０３、コンパレータ２０４、発振器２０
５、ＡＮＤゲート２０６は、図８に示したドライブ回路
１０１、フリップフロップ１０２、エラーアンプ１０
３、コンパレータ１０４、発振器１０５、ＡＮＤゲート
１０６にそれぞれ相当する。図６に示す昇圧型ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータでは、インダクタＬに入力電圧Ｖoutが印
加される。そして、インダクタＬと接地との間にスイッ
チＭ３が設けられ、また、そのインダクタＬと出力端子
との間にスイッチＭ４が設けられる。スイッチＭ３およ
びＭ４は、フリップフロップ２０２の状態に従って制御
される。すなわち、フリップフロップ２０２がセット状
態のときは、スイッチＭ３が閉状態に保持されると共に
スイッチＭ４は開状態に保持され、一方、フリップフロ
ップ２０２がリセット状態のときは、スイッチＭ３が開
状態に保持されると共にスイッチＭ４は閉状態に保持さ
れる。なお、スイッチＭ４には、それに並列にダイオー
ドが接続されており、また、出力端子には、出力コンデ
ンサＣout が設けられている。上記構成の昇圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータにおいて、発振器２０５によりフリップ
フロップ２０２をセットするためのセット信号が生成さ
れる手順、インダクタＬを介して流れるインダクタ電流
が出力電圧Ｖout に基づいて生成される電流指令値を超
えたときにフリップフロップ２０２をリセットするため
のリセット信号が生成される手順、およびセット信号お
よびリセット信号に従ってフリップフロップ２０２がセ
ットまたはリセットされる手順は、基本的に、図８を参
照しながら説明した方法と同じである。ただし、昇圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータでは、フリップフロップ２０２が
セット状態の期間に、スイッチＭ３が開状態に保持され
ると共にスイッチＭ４は閉状態に保持され、インダクタ
Ｌにエネルギーが蓄積されてゆく。また、フリップフロ
ップがリセット状態になると、スイッチＭ３が開状態に
保持されると共にスイッチＭ４は閉状態に保持され、イ
ンダクタＬに蓄積されたエネルギーがスイッチＭ４を介
して出力端子に供給される。上記昇圧型ＤＣ／ＤＣコン
バータにおいても、既存の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
と同様に、図１０を参照しながら説明した問題が発生し
得る。すなわち、スイッチングノイズの影響により、誤
動作が起こり得る。図７は、本発明が適用された昇圧型
のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。このＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータは、図７に示したＤＣ／ＤＣコンバータに
対して、オフセット生成回路２１を追加することにより
実現される。このオフセット生成回路２１は、インダク
タ電流ＩL を表す電流信号Ｉcur0に対して所定のタイミ
ングでオフセットを与えることにより電流信号Ｉcur1を
生成する。したがって、コンパレータ２０４は、この電
流信号Ｉcur1と電流指令値信号Ｉcontとを比較すること
になる。オフセット回路２１は、基本的に、図１に示し
た降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられるオフセット
回路１と同じであり、スイッチＭ３を駆動するための駆
動信号Ｖu により制御される。なお、図７に示すＤＣ／
ＤＣコンバータは、電流信号Ｉcur0に対してオフセット
を与えるためにオフセット回路２１を有するが、他の実
施形態として、オフセット回路２１の代わりに、電流指
令値信号Ｉcontに対してオフセットを与える回路を設け
る構成であってもよい。すなわち、昇圧型のＤＣ／ＤＣ
コンバータにおいても、コンパレータ２０４に入力され
る一方の信号に対して正のオフセットを与える代わり
に、他方の信号に対して負のオフセットを与えるように
してもよい。
【発明の効果】インダクタ電流とその指令値との比較結
果に基づいて電流供給用のスイッチが制御されるＤＣ／
ＤＣコンバータにおいて、インダクタ電流を表す信号に
ノイズが乗ったとしてもその影響がスイッチの制御に及
ばないようにしたので、インダクタ電流が安定し、出力
電圧のリップルが小さくなる。
果に基づいて電流供給用のスイッチが制御されるＤＣ／
ＤＣコンバータにおいて、インダクタ電流を表す信号に
ノイズが乗ったとしてもその影響がスイッチの制御に及
ばないようにしたので、インダクタ電流が安定し、出力
電圧のリップルが小さくなる。
【図１】本発明の一実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの
回路図である。
回路図である。
【図２】本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説
明する図である。
明する図である。
【図３】オフセット生成回路の回路図である。
【図４】本発明の他の形態のＤＣ／ＤＣコンバータの回
路図である。
路図である。
【図５】図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明
する図である。
する図である。
【図６】一般的な昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの回路
図である。
図である。
【図７】本発明が適用された昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバ
ータの回路図である。
ータの回路図である。
【図８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの一例の回路図で
ある。
ある。
【図９】図８に示した従来のＤＣ／ＤＣコンバータの基
本動作を説明する図である。
本動作を説明する図である。
【図１０】図８に示した従来のＤＣ／ＤＣコンバータの
問題点を説明する図である。
問題点を説明する図である。
１、１１、２１ オフセット生成回路 ２ 定電流源 １０１、２０１ ドライブ回路 １０２、２０２ フリップフロップ １０３、２０３ エラーアンプ １０４、２０４ コンパレータ １０５、２０５ 発振器
Claims (7)
- 【請求項１】 電流供給用のスイッチ、およびそのスイ
ッチと出力端子との間に設けられるインダクタを含むＤ
Ｃ／ＤＣコンバータであって、 上記スイッチを閉状態にさせるための信号を生成する第
１の信号生成回路と、 上記インダクタを介して流れる電流が出力電圧に基づい
て決まる指令値よりも大きくなったときに、上記スイッ
チを開状態にさせるための信号を生成する第２の信号生
成回路と、 上記スイッチが開状態となったと同時、あるいはそれ以
降に上記第２の信号生成回路にて比較される入力信号の
うちの少なくとも一方にオフセットを与えるオフセット
回路と、 を有するＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項２】 上記オフセット回路は、上記スイッチが
閉状態となったと同時、あるいはそれ以降に上記オフセ
ットを解除する請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバー
タ。 - 【請求項３】 上記オフセット回路は、上記インダクタ
を介して流れる電流を表す電圧を低下させるオフセット
を生成する請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項４】 同時に閉状態にならないように交互にス
イッチングされる１組のスイッチ、およびその１組のス
イッチと出力端子との間に設けられるインダクタを含む
ＤＣ／ＤＣコンバータであって、 上記１組のスイッチは、電流供給用の第１のスイッチお
よび整流用の第２のスイッチから構成されており、 所定間隔ごとに生成されるセット信号に従って、上記第
２のスイッチをターンオフするとともに、そのターンオ
フから所定時間が経過した後に上記第１のスイッチをタ
ーンオンする第１の回路と、 上記インダクタを介して流れる電流が出力電圧に基づい
て決まる指令値よりも大きくなったときに、上記第１の
スイッチをターンオフするとともに、そのターンオフの
タイミングから所定時間が経過した後に上記第２のスイ
ッチをターンオンする第２の回路と、 少なくとも上記第２のスイッチがターンオフされるタイ
ミングおよびその近傍の期間において、上記第２の回路
により互いに比較される入力信号のうちの少なくとも一
方にオフセットを与える第３の回路と、 を有するＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項５】 上記第２の回路は、上記インダクタを介
して流れる電流を表す電圧と上記指令値とを比較するコ
ンパレータを備え、 上記第３の回路は、上記第１のスイッチがターンオフさ
れたタイミングからそのスイッチがターンオンされるタ
イミングまでの期間、上記インダクタを介して流れる電
流を表す電圧を低下させる請求項４に記載のＤＣ／ＤＣ
コンバータ。 - 【請求項６】 電流供給用のスイッチ、およびそのスイ
ッチと出力端子との間に設けられるインダクタを含むＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御回路であ
って、 上記スイッチを閉状態にさせるための第１の状態、また
は上記スイッチを開状態にさせるための第２の状態のう
ちのいずれか一方の状態を保持するラッチ回路と、 上記ラッチ回路を上記第１の状態にするためのセット信
号を生成するセット信号生成回路と、 上記インダクタを介して流れる電流が出力電圧に基づい
て決まる指令値よりも大きくなったときに、上記ラッチ
回路を上記第２の状態にするためのリセット信号を生成
するリセット信号生成回路と、 上記スイッチが閉状態になるタイミングに同期して、上
記リセット信号生成回路により互いに比較される入力信
号のうちの少なくとも一方にオフセットを与えるオフセ
ット回路と、 を有するＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路。 - 【請求項７】 入力電圧が印加されるインダクタ、及び
そのインダクタにエネルギーを蓄積するためのスイッチ
を含むＤＣ／ＤＣコンバータであって、 上記スイッチを閉状態にさせるための信号を生成する第
１の信号生成回路と、 上記インダクタを介して流れる電流が出力電圧に基づい
て決まる指令値よりも大きくなったときに、上記スイッ
チを開状態にさせるための信号を生成する第２の信号生
成回路と、 上記スイッチが開状態となったと同時、あるいはそれ以
降に上記第２の信号生成回路にて比較される入力信号の
うちの少なくとも一方にオフセットを与えるオフセット
回路と、 を有するＤＣ／ＤＣコンバータ。
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|---|---|---|---|
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| TW089101089A TW466817B (en) | 1999-01-26 | 2000-01-24 | DC/DC converter and a controlling circuit thereof |
| US09/491,037 US6288524B1 (en) | 1999-01-26 | 2000-01-25 | DC/DC converter and a controlling circuit thereof |
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|---|---|---|---|
| JP11-16394 | 1999-01-26 | ||
| JP1639499 | 1999-01-26 | ||
| JP11125611A JP2000287439A (ja) | 1999-01-26 | 1999-05-06 | Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路 |
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