JP2003088105A - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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JP2003088105A
JP2003088105A JP2001269475A JP2001269475A JP2003088105A JP 2003088105 A JP2003088105 A JP 2003088105A JP 2001269475 A JP2001269475 A JP 2001269475A JP 2001269475 A JP2001269475 A JP 2001269475A JP 2003088105 A JP2003088105 A JP 2003088105A
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voltage
switching
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switching element
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Tetsuya Makihara
哲哉 牧原
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching regulator capable of reducing circuit area by making unneeded a soft-start circuit that occupies a large area. SOLUTION: This switching regulator is provided with a first circuit to which an inductor 4 and a switching element 7 are connected in series; a second circuit structured in such a way that a rectifying device 5 is connected in series to a capacitor 6, the one end of the rectifying device side is connected to the one end of the switching element, and the other end of the capacitor side is connected to the other end of the switching element; and a third circuit that controls the switching element by the output of an AND circuit, by using a logic level signal corresponding to the mutual connection point of the rectifying device and the capacitor as one input to the AND circuit 16, and by using as the other input to the AND circuit a rectangular wave signal whose logic level changes based on a specified duty ratio, by counting the output signal of an oscillating circuit 12 that oscillates by a specified frequency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、外部から入力され
た電力をスイッチングしてパルス電流を形成するスイッ
チ回路を備え、このパルス電流を直流に変換して出力す
るとともに、出力電圧が一定となるようにスイッチング
動作を制御するスイッチングレギュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a switch circuit for switching a power inputted from the outside to form a pulse current, converting the pulse current into a direct current and outputting the direct current, and a constant output voltage. The present invention relates to a switching regulator that controls switching operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、この種の従来のスイッチングレ
ギュレータの構成を示す回路図である。同図において、
スイッチングレギュレータ1aは外部から電力を供給す
る電源電圧入力端子2と、基準電圧に対して昇圧された
電圧を外部に出力する昇圧電圧出力端子3とを備えてい
る。このうち、電源電圧入力端子2にインダクタ4の一
端が接続され、その他端にNチャネルMOSトランジス
タで構成されたスイッチングトランジスタ7の一端が接
続され、このスイッチングトランジスタ7の他端は接地
されている。また、インダクタ4の他端にダイオード5
のアノードが接続され、このダイオード5のカソードは
昇圧電圧出力端子3に接続されるとともに、他端が接地
されたコンデンサ6の一端に接続されている。そして、
昇圧電圧出力端子3の電圧に応じてスイッチングトラン
ジスタ7をオン、オフ制御するスイッチングパルス制御
回路8aを備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a circuit diagram showing the structure of a conventional switching regulator of this type. In the figure,
The switching regulator 1a includes a power supply voltage input terminal 2 for supplying electric power from the outside and a boosted voltage output terminal 3 for outputting a voltage boosted with respect to a reference voltage to the outside. Of these, one end of an inductor 4 is connected to the power supply voltage input terminal 2, one end of a switching transistor 7 composed of an N-channel MOS transistor is connected to the other end, and the other end of the switching transistor 7 is grounded. In addition, the diode 5 is connected to the other end of the inductor 4.
Of the diode 5 is connected to the boosted voltage output terminal 3 and the other end is connected to one end of the capacitor 6 which is grounded. And
A switching pulse control circuit 8a for controlling ON / OFF of the switching transistor 7 according to the voltage of the boosted voltage output terminal 3 is provided.

【0003】このスイッチングパルス制御回路8aは2
個の抵抗9a、9bが直列接続され、その一端が昇圧電
圧出力端子3、すなわち、ダイオード5及びコンデンサ
6の相互接続点に接続され、他端が接地された分圧回路
9を備えている。そして、分圧回路9の抵抗9a、9b
の相互接続点は演算増幅器を用いて構成された誤差増幅
回路11の負側入力端子(−)に接続されている。この
誤差増幅回路11の正側入力端子(+)には基準電圧を
発生する直流電源10の正極が接続され、その負極は接
地されている。さらに、誤差増幅回路11の出力端にP
WM(パルス幅変調)機能を有するPWMコンパレータ
13aの正側入力端子が接続され、このPWMコンパレ
ータ13aの負側入力端子には三角波信号を発生する発
振回路12の出力端子が接続されている。そして、この
PWMコンパレータ13aの出力端子がスイッチングト
ランジスタ7の制御入力端子、すなわち、NチャネルM
OSトランジスタのゲートに接続されている。
This switching pulse control circuit 8a has two
The resistors 9a and 9b are connected in series, one end of which is connected to the boosted voltage output terminal 3, that is, the interconnection point of the diode 5 and the capacitor 6, and the other end of which is grounded. Then, the resistors 9a and 9b of the voltage dividing circuit 9
The interconnection point of is connected to the negative side input terminal (−) of the error amplification circuit 11 configured by using an operational amplifier. The positive input terminal (+) of the error amplification circuit 11 is connected to the positive electrode of the DC power supply 10 that generates a reference voltage, and the negative electrode thereof is grounded. Further, at the output end of the error amplifier circuit 11, P
The positive side input terminal of the PWM comparator 13a having a WM (pulse width modulation) function is connected, and the negative side input terminal of the PWM comparator 13a is connected to the output terminal of the oscillation circuit 12 that generates a triangular wave signal. The output terminal of the PWM comparator 13a is the control input terminal of the switching transistor 7, that is, the N channel M
It is connected to the gate of the OS transistor.

【0004】上記のように構成されたスイッチングレギ
ュレータ1aの動作について、図4に示すタイムチャー
トを参照して以下に説明する。まず、外部電源電圧Vdd
が電源電圧入力端子2に供給される。このとき、インダ
クタ4及びダイオード5を介してコンデンサ6に電流が
流れ込み、これによって昇圧電圧出力端子3の電圧RG
Voutは次第に高くなるがその絶対値は小さい。したが
って、誤差増幅回路11に加えられる分圧回路9によっ
て分圧された電圧Vaも低くなる。誤差増幅回路11
は、これに加えられる直流電源10の基準電圧Vrefと
分圧された電圧Vaとの差に応じた電圧を出力するが、
その差(Vref−Va)が大きい場合ほど出力電圧Vfbは
低くなり、その差(Vref−Va)が小さくなるほど出力
電圧Vfbは高くなるように動作する。
The operation of the switching regulator 1a configured as described above will be described below with reference to the time chart shown in FIG. First, the external power supply voltage Vdd
Is supplied to the power supply voltage input terminal 2. At this time, a current flows into the capacitor 6 via the inductor 4 and the diode 5, which causes the voltage RG of the boosted voltage output terminal 3 to flow.
Vout gradually increases, but its absolute value is small. Therefore, the voltage Va divided by the voltage dividing circuit 9 applied to the error amplifying circuit 11 also becomes low. Error amplifier circuit 11
Outputs a voltage according to the difference between the reference voltage Vref of the DC power supply 10 added to this and the divided voltage Va,
The output voltage Vfb decreases as the difference (Vref-Va) increases, and the output voltage Vfb increases as the difference (Vref-Va) decreases.

【0005】したがって、電源電圧入力端子2に電圧を
供給した直後においては、誤差増幅回路11の出力電圧
Vfbの値は相対的に大きく、この電圧VfbがPWMコン
パレータ13aの一方の入力として加えられる。このと
き、発振回路12の三角波信号VoscがPWMコンパレ
ータ13aの他方の入力として加えられる。PWMコン
パレータ13aは、これに加えられる電圧Vfbと三角波
信号Voscとの間にVfb>Voscの関係にあるとき論理レ
ベルの「H」の信号を出力し、反対にVfb<Voscの関
係にあるとき論理レベルの「L」の信号を出力する。こ
の結果、図4に示したように、三角波信号Voscが電圧
Vfbよりも低い期間にスイッチングトランジスタ7をオ
ン(図面でONと記載する)状態にし、三角波信号Vos
cが電圧Vfbよりも高い期間にスイッチングトランジス
タ7をオフ(図面でOFFと記載する)状態にするスイ
ッチングパルスVswを出力する。
Therefore, immediately after the voltage is supplied to the power supply voltage input terminal 2, the value of the output voltage Vfb of the error amplifier circuit 11 is relatively large, and this voltage Vfb is added as one input of the PWM comparator 13a. At this time, the triangular wave signal Vosc of the oscillation circuit 12 is added as the other input of the PWM comparator 13a. The PWM comparator 13a outputs a signal of logic level "H" when there is a relationship of Vfb> Vosc between the voltage Vfb applied to it and the triangular wave signal Vosc, and when it has a relationship of Vfb <Vosc, on the contrary. A signal of level "L" is output. As a result, as shown in FIG. 4, while the triangular wave signal Vosc is lower than the voltage Vfb, the switching transistor 7 is turned on (described as ON in the drawing), and the triangular wave signal Vos is turned on.
A switching pulse Vsw for turning off the switching transistor 7 (described as OFF in the drawing) is output while c is higher than the voltage Vfb.

【0006】スイッチングトランジスタ7がオン状態に
なると、インダクタ4及びスイッチングトランジスタ7
を介して電流が流れ、この状態でスイッチングトランジ
スタ7をオフ状態にするとインダクタ4に蓄えられたエ
ネルギーにより、ダイオード5を介して、コンデンサ6
に電流が流れて、これを充電するため、両端電圧の上昇
に応じて昇圧電圧出力端子3の電圧RGVoutも徐々に
増大する。なお、スイッチングトランジスタ7のオン時
間が長いほど、1回のスイッチング動作によってコンデ
ンサ6に蓄えられるエネルギー、すなわち、インダクタ
4に流れる電流は大きくなり、昇圧電圧出力端子3の電
圧RGVoutの昇圧分も大きくなる。
When the switching transistor 7 is turned on, the inductor 4 and the switching transistor 7 are turned on.
Current flows through the switching transistor 7, and when the switching transistor 7 is turned off in this state, the energy stored in the inductor 4 causes the capacitor 6 to pass through the diode 5 through the diode 5.
Since a current flows through the battery to charge it, the voltage RGVout of the boosted voltage output terminal 3 also gradually increases as the voltage across the battery rises. Note that the longer the ON time of the switching transistor 7, the larger the energy stored in the capacitor 6 by one switching operation, that is, the current flowing through the inductor 4, and the larger the boosted amount of the voltage RGVout at the boosted voltage output terminal 3. .

【0007】図4はスイッチングレギュレータ1aの各
部の電圧波形を示したタイムチヤートで、昇圧電圧出力
端子3の電圧RGVoutの上昇に比例して分圧回路9の
分圧電圧Vaも上昇する。この電圧Vaの上昇に応じて基
準電圧Vrefとの差が縮まると、誤差増幅回路11の出
力電圧Vfbは次第に下降する。これによって、PWMコ
ンパレータ13aから出力されるスイッチングパルスV
swのデューテイ比は小さくなり、スイッチングトランジ
スタ7の1回のスイッチング動作による昇圧分も小さく
なる。反対に、昇圧電圧出力端子3の電圧RGVoutの
下降すればPWMコンパレータ13aから出力されるス
イッチングパルスVswのデューテイ比は大きくなり、ス
イッチングトランジスタ7の1回のスイッチング動作に
よる昇圧分も大きくなる。
FIG. 4 is a time chart showing the voltage waveform of each part of the switching regulator 1a. The divided voltage Va of the voltage dividing circuit 9 also rises in proportion to the rise of the voltage RGVout of the boosted voltage output terminal 3. When the difference from the reference voltage Vref decreases as the voltage Va increases, the output voltage Vfb of the error amplifier circuit 11 gradually decreases. As a result, the switching pulse V output from the PWM comparator 13a
The duty ratio of sw becomes small, and the boosted amount by one switching operation of the switching transistor 7 also becomes small. On the contrary, if the voltage RGVout of the boosted voltage output terminal 3 decreases, the duty ratio of the switching pulse Vsw output from the PWM comparator 13a increases, and the boosted amount by one switching operation of the switching transistor 7 also increases.

【0008】そして、最終的に、次式に示す電圧RGV
outに制御される。 RGVout=Vref・(r1+r2)/r2 …(1) ただし、 r1:分圧回路9を構成する抵抗9aの抵抗値 r2:分圧回路9を構成する抵抗9bの抵抗値 である。
Finally, the voltage RGV shown in the following equation
controlled by out. RGVout = Vref (r1 + r2) / r2 (1) where r1: the resistance value of the resistor 9a forming the voltage dividing circuit 9 and r2: the resistance value of the resistor 9b forming the voltage dividing circuit 9.

【0009】ところで、上述した従来のスイッチングレ
ギュレータ1aにあっては、電源電圧入力端子2に電力
を供給して昇圧電圧出力端子3に電圧を発生させる昇圧
動作の開始時に電圧RGVoutが最小になっているた
め、スイッチングパルスVswのデューテイ比が最大とな
り、インダクタ4に大きな突入電流が流れて、電源電圧
Vddを低下させたり、インダクタ4やコンデンサ6など
を破壊させたりするという問題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional switching regulator 1a, the voltage RGVout becomes the minimum at the start of the step-up operation for supplying power to the power supply voltage input terminal 2 to generate the voltage at the step-up voltage output terminal 3. Therefore, there is a problem that the duty ratio of the switching pulse Vsw becomes the maximum and a large inrush current flows through the inductor 4 to lower the power supply voltage Vdd or destroy the inductor 4 and the capacitor 6.

【0010】図5は、この問題点を解決するものとして
提案された従来のもう一つのスイッチングレギュレータ
の構成を示す回路図であり、図中、図3に示したものと
同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。このスイッチングレギュレータ1bはスイッチング
パルス制御回路8b中にソフトスタート回路20を設け
るとともに、図3中のPWMコンパレータ13aの代わ
りに、誤差増幅回路11の出力を第1入力、ソフトスタ
ート回路20の出力を第2入力、発振回路12の出力を
第3入力とするPWMコンパレータ13bを用いたもの
である。このうち、ソフトスタート回路20は電流源2
1の出力端子に、他端が接地されたコンデンサ22の一
端が接続され、このコンデンサ22の一端に発生した電
圧をPWMコンパレータ13bの第2入力として加える
構成になっている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of another conventional switching regulator proposed to solve this problem. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 3 are the same. And the description thereof will be omitted. This switching regulator 1b is provided with a soft start circuit 20 in the switching pulse control circuit 8b, and instead of the PWM comparator 13a in FIG. 3, the output of the error amplification circuit 11 is the first input and the output of the soft start circuit 20 is the first input. A PWM comparator 13b having two inputs and an output of the oscillation circuit 12 as a third input is used. Of these, the soft start circuit 20 is the current source 2
One end of a capacitor 22 whose other end is grounded is connected to the output terminal of 1, and the voltage generated at one end of the capacitor 22 is applied as a second input of the PWM comparator 13b.

【0011】ここで、ソフトスタート回路20の出力電
圧をVsofとすると、PWMコンパレータ13bは、Vf
b>Voscで、かつ、Vsof>Voscであるときに「H」レ
ベルのスイッチングパルスVswを出力し、Vfb<Vosc
か、又は、Vsof<Voscであるときに「L」レベルのス
イッチングパルスVswを出力する。
When the output voltage of the soft start circuit 20 is Vsof, the PWM comparator 13b outputs Vf
When b> Vosc and Vsof> Vosc, an “H” level switching pulse Vsw is output, and Vfb <Vosc
Alternatively, when Vsof <Vosc, the "L" level switching pulse Vsw is output.

【0012】図6はソフトスタート回路20の出力電圧
をVsofをも加味して表した昇圧動作時の図4に対応す
るタイムチャートである。この場合、昇圧電圧出力端子
3の電圧RGVout、基準電圧Vref、分圧電圧Va及び
誤差増幅回路11の出力電圧Vfbは図4を用いて説明し
たものと同様である。一方、コンデンサ22は電流源2
1によって充電され、出力電圧Vsofは次第に上昇す
る。このため、スイッチングパルスVswのパルス幅は最
初に極めて狭く、その後は徐々に広がり、これによって
穏やかな昇圧が行われるためインダクタ4に対する突入
電流は抑制される。このような動作はVsof<Vfbのと
きに行われ、その後、Vsof>Vfbになると図4を用い
て説明した動作に切り替わる。
FIG. 6 is a time chart showing the output voltage of the soft start circuit 20 in consideration of Vsof and corresponding to FIG. In this case, the voltage RGVout of the boosted voltage output terminal 3, the reference voltage Vref, the divided voltage Va, and the output voltage Vfb of the error amplification circuit 11 are the same as those described with reference to FIG. On the other hand, the capacitor 22 is the current source 2
1 is charged, and the output voltage Vsof gradually rises. Therefore, the pulse width of the switching pulse Vsw is extremely narrow at the beginning and then gradually widens, whereby gentle boosting is performed, so that the rush current to the inductor 4 is suppressed. Such an operation is performed when Vsof <Vfb, and thereafter, when Vsof> Vfb, the operation switches to the operation described with reference to FIG.

【0013】実際にスイッチングレギュレータを使用す
る際には、電圧RGVoutが出力される昇圧電圧出力端
子3に負荷が接続され、負荷で消費される分だけコンデ
ンサ6に蓄えられるエネルギーは減る。スイッチングパ
ルス制御回路8bにおける内部電圧の詳細な値や回路定
数は、電圧RGVoutの値あるいは負荷電流の変動に応
じて最適なデューティ比又は最適な周波数のスイッチン
グパルスVswを発生するように設計される。
When a switching regulator is actually used, a load is connected to the boosted voltage output terminal 3 which outputs the voltage RGVout, and the energy stored in the capacitor 6 is reduced by the amount consumed by the load. The detailed value of the internal voltage and the circuit constant in the switching pulse control circuit 8b are designed to generate the switching pulse Vsw having the optimum duty ratio or the optimum frequency according to the value of the voltage RGVout or the fluctuation of the load current.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】図5に示したスイッチ
ングレギュレータ1bはソフトスタート回路20を備
え、その出力電圧が誤差増幅回路11の出力電圧Vfbを
超えるまでスイッチングパルスVswのデューティ比を徐
々に大きくする構成になっているため、電源電圧入力端
子2に電源電圧Vddの供給を開始した直後の突入電流を
抑制することができる。しかしながら、スイッチングパ
ルス制御回路8bのほとんどがアナログ回路で構成され
ているため、半導体基板上にスイッチングレギュレータ
1bを形成する場合にソフトスタート回路20などが占
有する回路面積が増大するという、解決すべき課題を有
していた。
The switching regulator 1b shown in FIG. 5 is provided with a soft start circuit 20, and the duty ratio of the switching pulse Vsw is gradually increased until the output voltage thereof exceeds the output voltage Vfb of the error amplification circuit 11. With such a configuration, it is possible to suppress the inrush current immediately after the supply of the power supply voltage Vdd to the power supply voltage input terminal 2 is started. However, since most of the switching pulse control circuit 8b is composed of analog circuits, the problem that the circuit area occupied by the soft start circuit 20 and the like increases when the switching regulator 1b is formed on the semiconductor substrate is a problem to be solved. Had.

【0015】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、負荷電流が一定であるか、あるいは、変動
の小さい場合に、占有面積の大きいソフトスタート回路
を不要化することにより、回路面積を縮小することので
きるスイッチングレギュレータを提供することを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above problems, and when the load current is constant or changes little, the soft start circuit occupying a large area becomes unnecessary, thereby making the circuit unnecessary. It is an object of the present invention to provide a switching regulator whose area can be reduced.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載のスイッチングレギュレータは、イン
ダクタ及びスイッチング素子が直列接続された第1の回
路と、整流素子及びコンデンサが直列接続され、整流素
子側の一端がスイッチング素子の一端に接続され、コン
デンサ側の他端がスイッチング素子の他端に接続されて
構成された第2の回路と、整流素子及びコンデンサの相
互接続点の電圧を分圧して得られた値と基準電圧との差
に対応する論理レベル信号をAND回路の一方の入力と
し、所定の周波数で発振する発振回路の出力信号を計数
して所定のデューティ比で論理レベルが変化する矩形波
信号を上記AND回路の他方の入力とし、このAND回
路の出力によってスイッチング素子を制御する第3の回
路とを備えた構成としたもので、これにより、ソフトス
タート回路及びPWMコンパレータのような占有面積の
大きい回路要素を、占有面積の小さいデジタル回路に置
き換えて最適なスイッチングパルスを論理合成すること
ができるため、回路面積を縮小することができる。
In order to achieve the above object, a switching regulator according to a first aspect of the present invention is a switching regulator in which an inductor and a switching element are connected in series, a rectifying element and a capacitor are connected in series, The voltage at the interconnection point of the rectifying element and the capacitor is divided from the second circuit configured by connecting one end on the rectifying element side to one end of the switching element and connecting the other end on the capacitor side to the other end of the switching element. The logic level signal corresponding to the difference between the value obtained by pressing and the reference voltage is used as one input of the AND circuit, and the output signal of the oscillation circuit that oscillates at a predetermined frequency is counted and the logic level is determined at the predetermined duty ratio. And a third circuit for controlling the switching element by the output of the AND circuit, which receives the changing rectangular wave signal as the other input of the AND circuit. As a result, the circuit elements that occupy a large area, such as the soft start circuit and the PWM comparator, can be replaced with digital circuits that occupy a small area, and optimal switching pulses can be logically synthesized, thus reducing the circuit area. can do.

【0017】次に、請求項2に記載のスイッチングレギ
ュレータでは、第3の回路中に用いるデジタル回路とし
て、スイッチング素子のオン、オフ制御の開始時に、オ
ン期間に対応するデューティ比を時間の経過と共に次第
に大きくするように構成したもので、これによって、負
荷電流が一定であるか、あるいは、変動の小さい場合
に、占有面積の大きいソフトスタート回路を不要化する
ことができる。
Next, in the switching regulator according to the second aspect, as the digital circuit used in the third circuit, the duty ratio corresponding to the ON period is set as time elapses at the start of ON / OFF control of the switching element. The configuration is such that the soft start circuit occupies a large area when the load current is constant or changes little.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に
係るスイッチングレギュレータの全体の構成を示す回路
図である。図中、従来装置を示す図3又は図5と同一の
要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図1
に示したスイッチングレギュレータ1は従来装置を構成
するスイッチングパルス制御回路8a又は8bとは構成
を異にするスイッチングパルス制御回路8を備え、これ
以外の部分は従来装置と同一に構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail based on the preferred embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of a switching regulator according to the present invention. In the figure, the same elements as those of FIG. 3 or FIG. 5 showing the conventional apparatus are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Figure 1
The switching regulator 1 shown in (1) includes a switching pulse control circuit 8 having a different configuration from the switching pulse control circuit 8a or 8b constituting the conventional device, and the other parts are configured the same as the conventional device.

【0019】ここで、スイッチングパルス制御回路8は
2個の抵抗9a、9bが直列接続され、その一端が昇圧
電圧出力端子3、すなわち、ダイオード5及びコンデン
サ6の相互接続点に接続され、他端が接地された分圧回
路9を備えている。そして、分圧回路9の抵抗9a、9
bの相互接続点はコンパレータ14の負側入力端子
(−)に接続されている。このコンパレータ14の正側
入力端子(+)には基準電圧を発生する直流電源10の
正極が接続され、その負極は接地されている。さらに、
コンパレータ14の出力端はAND回路16の一方の入
力端子に接続されている。
In the switching pulse control circuit 8, two resistors 9a and 9b are connected in series, one end of which is connected to the boosted voltage output terminal 3, that is, an interconnection point of the diode 5 and the capacitor 6, and the other end. Is provided with a voltage dividing circuit 9 which is grounded. The resistors 9a and 9 of the voltage dividing circuit 9 are
The interconnection point of b is connected to the negative side input terminal (−) of the comparator 14. The positive input terminal (+) of the comparator 14 is connected to the positive electrode of the DC power supply 10 that generates a reference voltage, and the negative electrode thereof is grounded. further,
The output terminal of the comparator 14 is connected to one input terminal of the AND circuit 16.

【0020】発振回路12の出力信号はクロック信号と
してデジタル回路15に加えられる。デジタル回路15
はシミュレーションなどによりあらかじめ定められたパ
ターンの矩形波信号、すなわち、時間の経過に従ってデ
ューティ比が次第に大きくなる矩形波信号を出力するも
ので、その出力端子がAND回路16の他方の入力端子
に接続されている。そして、このAND回路16の出力
端子がスイッチングトランジスタ7の制御入力端子、す
なわち、NチャネルMOSトランジスタのゲートに接続
されている。
The output signal of the oscillator circuit 12 is applied to the digital circuit 15 as a clock signal. Digital circuit 15
Outputs a rectangular wave signal of a pattern predetermined by simulation or the like, that is, a rectangular wave signal whose duty ratio gradually increases as time passes, and its output terminal is connected to the other input terminal of the AND circuit 16. ing. The output terminal of the AND circuit 16 is connected to the control input terminal of the switching transistor 7, that is, the gate of the N-channel MOS transistor.

【0021】なお、上述したインダクタ4及びスイッチ
ングトランジスタ7の直列接続回路が本発明の第1の回
路に対応し、ダイオード5及びコンデンサ6の直列接続
回路が本発明の第2の回路に対応し、スイッチングパル
ス制御回路8が本発明の第3の回路に対応している。上
記のように構成された実施の形態の動作について、特に
従来装置と構成を異にするスイッチングパルス制御回路
8について説明する。このスイッチングレギュレータ8
もまた下記(2)式の関係で安定するように構成されて
いる。 RGVout=Vref・(r1+r2)/r2 …(2) ただし、 r1:分圧回路9を構成する抵抗9aの抵抗値 r2:分圧回路9を構成する抵抗9bの抵抗値 である。
The series connection circuit of the inductor 4 and the switching transistor 7 described above corresponds to the first circuit of the present invention, and the series connection circuit of the diode 5 and the capacitor 6 corresponds to the second circuit of the present invention. The switching pulse control circuit 8 corresponds to the third circuit of the present invention. The operation of the embodiment configured as described above will be described especially for the switching pulse control circuit 8 having a different configuration from the conventional device. This switching regulator 8
Is also configured to be stable according to the relationship of the following formula (2). RGVout = Vref (r1 + r2) / r2 (2) where r1: the resistance value of the resistor 9a forming the voltage dividing circuit 9 and r2: the resistance value of the resistor 9b forming the voltage dividing circuit 9.

【0022】ここで、(2)式の関係が満たされず、例
えば、昇圧電圧出力端子3の電圧が増大して下記(3)
式に示す関係になったとする。 RGVout>Vref・(r1+r2)/r2 …(3) この場合には、コンパレータ14の出力電圧Vcpoは
「L」レベルになる。この状態でデジタル回路15の出
力Vplsが「H」レベルであってもAND回路16から
出力されるスイッチングパルスVswは「L」レベルとな
りスイッチングトランジスタ7はオフ状態にされる。
Here, the relation of the equation (2) is not satisfied, and for example, the voltage of the boosted voltage output terminal 3 increases and the following (3)
Suppose that the relationship shown in the formula is established. RGVout> Vref. (R1 + r2) / r2 (3) In this case, the output voltage Vcpo of the comparator 14 becomes "L" level. In this state, even if the output Vpls of the digital circuit 15 is at "H" level, the switching pulse Vsw output from the AND circuit 16 becomes "L" level and the switching transistor 7 is turned off.

【0023】逆に、昇圧電圧出力端子3の電圧が低下し
て下記(4)式に示す関係になったとする。 RGVout<Vref・(r1+r2)/r2 …(4) この場合には、コンパレータ14の出力電圧Vcpoは
「H」レベルになる。したがって、デジタル回路15の
出力Vplsのオン、オフ動作にしたがってスイッチング
トランジスタ7もオン、オフ制御される。
On the contrary, it is assumed that the voltage at the boosted voltage output terminal 3 is lowered and the relationship shown in the following equation (4) is established. RGVout <Vref. (R1 + r2) / r2 (4) In this case, the output voltage Vcpo of the comparator 14 becomes the "H" level. Therefore, the switching transistor 7 is also controlled to be turned on / off in accordance with the on / off operation of the output Vpls of the digital circuit 15.

【0024】一方、この実施の形態においては、デジタ
ル回路15が、図2に示すように、スイッチング動作を
開始してからの一定の期間t1でデューティ比の小さい
矩形波信号を出力し、次の一定期間t2でデューティ比
がより大きい矩形波信号を出力し、これに続く、次の一
定期間t3でデューティ比がさらに大きな矩形波信号を
出力するように設定されている。したがって、昇圧電圧
出力端子3の出力電圧PGVoutが上記(4)式を満た
す関係にある間、デジタル回路15の出力Vplsに同期
するスイッチングパルスVswがスイッチングトランジス
タ7の制御端子に印加されて、このスイッチングトラン
ジスタ7をオン、オフ制御する。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the digital circuit 15 outputs a rectangular wave signal having a small duty ratio in a constant period t1 after the switching operation is started, and It is set to output a rectangular wave signal having a larger duty ratio in the constant period t2, and to output a rectangular wave signal having a larger duty ratio in the subsequent constant period t3. Therefore, while the output voltage PGVout of the boosted voltage output terminal 3 is in the relationship satisfying the above expression (4), the switching pulse Vsw synchronized with the output Vpls of the digital circuit 15 is applied to the control terminal of the switching transistor 7 to perform this switching. The transistor 7 is turned on and off.

【0025】このような構成により、インダクタ4に対
する突入電流の増大を防ぐと同時に、図5に示したソフ
トスタート回路20及びPWMコンパレータ13bのよ
うな占有面積の大きい回路要素を、占有面積の小さいデ
ジタル回路に置き換えて最適なスイッチングパルスVsw
を論理合成することができる。
With such a configuration, an increase in inrush current to the inductor 4 is prevented, and at the same time, a circuit element having a large occupied area such as the soft start circuit 20 and the PWM comparator 13b shown in FIG. Optimal switching pulse Vsw by replacing with circuit
Can be logically synthesized.

【0026】このように、図1及び図2を用いて説明し
た実施の形態によれば、負荷電流が一定であるか、ある
いは、変動の小さい場合に、占有面積の大きいソフトス
タート回路を不要化することにより、回路面積を縮小す
ることができる。
As described above, according to the embodiments described with reference to FIGS. 1 and 2, the soft start circuit occupying a large area becomes unnecessary when the load current is constant or the fluctuation is small. By doing so, the circuit area can be reduced.

【0027】なお、上記実施の形態では正の電圧を昇圧
して出力する場合について説明したが、本発明は、これ
に適用を限定されるものではなく、スイッチングトラン
ジスタ7としてPチャネルMOSトランジスタを用い、
ダイオード5を逆特性に接続することによって負の電圧
を昇圧して出力するものにも適用することができる。ま
た、スイッチングトランジスタ7としてMOSトランジ
スタに限らず、バイポーラトランジスタを用いてもよ
い。
Although the above embodiment has described the case where the positive voltage is boosted and output, the present invention is not limited to this application, and a P-channel MOS transistor is used as the switching transistor 7. ,
It can also be applied to a device that boosts and outputs a negative voltage by connecting the diode 5 with an inverse characteristic. Further, the switching transistor 7 is not limited to the MOS transistor, and a bipolar transistor may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るスイッチングレギュレータの一実
施の形態の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a switching regulator according to the present invention.

【図2】図1に示した実施の形態の動作を説明するため
のタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【図3】従来のスイッチングレギュレータの構成を示す
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional switching regulator.

【図4】図3に示したスイッチングレギュレータの動作
を説明するためのタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the switching regulator shown in FIG.

【図5】従来のもう一つのスイッチングレギュレータの
構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of another conventional switching regulator.

【図6】図5に示したスイッチングレギュレータの動作
を説明するためのタイムチャートである。
6 is a time chart for explaining the operation of the switching regulator shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチングレギュレータ 2 電源電圧入力端子 3 昇圧電圧出力端子 4 インダクタ 5 ダイオード(整流素子) 6 コンデンサ 7 スイッチングトランジスタ(スイッチング素子) 8 スイッチングパルス制御回路 9 分圧回路 10 直流電源 12 発振回路 14 コンパレータ 15 デジタル回路 16 AND回路 1 Switching regulator 2 Power supply voltage input terminal 3 Boosted voltage output terminal 4 inductor 5 Diode (rectifier element) 6 capacitors 7 Switching transistor (switching element) 8 Switching pulse control circuit 9 voltage divider 10 DC power supply 12 Oscillation circuit 14 Comparator 15 Digital circuit 16 AND circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インダクタ及びスイッチング素子が直列
接続され、両端に直流電圧が印加される第1の回路と、 整流素子及びコンデンサが直列接続され、前記整流素子
側の一端が前記インダクタが接続された前記スイッチン
グ素子の一端に接続され、前記コンデンサ側の他端が前
記スイッチング素子の他端に接続され、前記整流素子は
前記インダクタの電流の減少を抑制する極性で接続され
た第2の回路と、 前記整流素子及びコンデンサの相互接続点を電圧出力端
子とし、前記電圧出力端子の電圧を分圧する分圧抵抗、
前記分圧抵抗によって分圧された電圧を基準電圧と比較
して論理レベル信号を出力するコンパレータ、所定の周
波数で発振する発振回路、前記発振回路の出力信号を計
数して所定のデューティ比で論理レベルが変化する矩形
波信号を出力するデジタル回路、及び前記コンパレータ
の出力を一方の入力、前記デジタル回路の出力を他方の
入力として、これら2つの入力の論理積信号を出力し、
前記論理積信号に従って前記スイッチング素子をオン、
オフ制御する論理積回路を含む第3の回路とを、 備えたスイッチングレギュレータ。
1. A first circuit in which an inductor and a switching element are connected in series, a DC voltage is applied to both ends thereof, a rectifying element and a capacitor are connected in series, and one end of the rectifying element side is connected to the inductor. A second circuit connected to one end of the switching element, the other end of the capacitor side being connected to the other end of the switching element, and the rectifying element connected with a polarity that suppresses a decrease in the current of the inductor; A voltage dividing terminal that divides the voltage of the voltage output terminal by using an interconnection point of the rectifying element and the capacitor as a voltage output terminal,
A comparator that outputs a logic level signal by comparing the voltage divided by the voltage dividing resistor with a reference voltage, an oscillation circuit that oscillates at a predetermined frequency, and an output signal of the oscillation circuit that counts and outputs a logic signal at a predetermined duty ratio. A digital circuit that outputs a rectangular wave signal whose level changes, and an output of the comparator as one input and an output of the digital circuit as the other input, and outputs a logical product signal of these two inputs,
Turning on the switching element according to the AND signal,
And a third circuit including a logical product circuit that performs off control.
【請求項2】 前記デジタル回路は前記スイッチング素
子のオン、オフ制御の開始時に、オン期間に対応するデ
ューティ比を時間の経過と共に次第に大きくする請求項
1に記載のスイッチングレギュレータ。
2. The switching regulator according to claim 1, wherein the digital circuit gradually increases the duty ratio corresponding to the ON period with the passage of time at the start of ON / OFF control of the switching element.
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