JP2005117786A - スイッチングレギュレータ回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】 スイッチングレギュレータの位相補償に出力電圧平滑用コンデンサーに直列に抵抗素子を挿入する使い方において入力電圧値と出力電圧値が近いときに発生するスイッチング周波数の低下を防止する。
【解決手段】 出力電圧平滑用コンデンサーに直列に挿入した抵抗素子の抵抗値を入力電圧値に応じて可変することでスイッチング周波数の低下を防止する。
【選択図】 図１
【解決手段】 出力電圧平滑用コンデンサーに直列に挿入した抵抗素子の抵抗値を入力電圧値に応じて可変することでスイッチング周波数の低下を防止する。
【選択図】 図１
Description
この発明は位相補償用に出力電圧平滑用コンデンサーに直列に抵抗素子を挿入する使い方において、入力電圧値と出力電圧値が近いときに発生するスイッチング周波数の低下を防止することが可能なスイッチングレギュレータ回路に関する。
従来の技術についてチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータを例に説明する。一般にチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータは図4の回路図に示すように主にインダクタ４０１と、整流素子４０２と、出力電圧平滑用コンデンサー４０３と、スイッチ素子４０４と,制御回路４０５と、抵抗素子４０６で構成され、制御回路４０５は図５に示すように基準三角波発生回路５０１、誤差増幅器５０２、基準電圧源５０３、比較回路５０４、ＰＷＭ回路５０５で構成されている。
従来、位相補償のために出力電圧平滑用コンデンサー４０３の等価直列抵抗値を補う目的で出力電圧平滑用コンデンサー４０３に抵抗素子４０６を直列に挿入する技術が知られている（例えば特許文献1参照）。
特開２００２−１５１９６９号公報（第２−４頁、第１図）
従来、位相補償のために出力電圧平滑用コンデンサー４０３の等価直列抵抗値を補う目的で出力電圧平滑用コンデンサー４０３に抵抗素子４０６を直列に挿入する技術が知られている（例えば特許文献1参照）。
しかし抵抗素子４０６の抵抗値が大きいと、インダクタ４０１に流れる電流の電流変化に対する抵抗素子４０６の電圧変化の大きさで決まる制御回路４０５の感度が高くなり、誤差増幅器５０２の出力電圧の変化量も大きくなる。チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ４０９の入力電圧であるＡ点の電圧値と出力電圧であるＢ点の電圧値が近い場合、図５に示す誤差増幅器５０２の出力と基準三角波５０６は基準三角波５０６のピーク電圧付近で比較回路５０４によって比較されるので、誤差増幅器５０２の出力電圧の変化量が大きいと図６に示すように誤差増幅器５０２の出力と基準三角波５０６が交差せずスイッチ素子４０４を制御する、スイッチ制御信号４１０の周波数が低下するという問題点があった。
この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたもので、入力電圧であるＡ点の電圧値と出力電圧であるＢ点の電圧値が近い場合、すなわち入力電圧値が高い条件でもスイッチ素子４０４を制御するスイッチ制御信号４１０の周波数が低下せず、安定に動作するスイッチングレギュレータの提供を目的とする。
そこで本発明では上記問題を解決するために、スイッチングレギュレータの入力電圧値が出力電圧値に近い場合、すなわち入力電圧値が高い条件では出力電圧平滑用コンデンサーに直列に挿入した抵抗素子の抵抗値を小さくし、スイッチ素子４０４を制御するスイッチ制御信号４１０の周波数が低下することを防止するようにした。
以上のように、スイッチングレギュレータのスイッチング周波数の低下を防止し、安定に動作させることにより出力リップル電圧の増加防止や、外付け部品の大型化の必要がなくなるという効果がある。
以下、本発明の実施例を図１、図２、図５を用いて説明する。
図１は入力電圧に応じて抵抗値を可変できる抵抗素子としてＮｃｈＭＯＳＦＥＴを使用したチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの実施例である。インダクタ１０１と、整流素子１０２と、出力電圧平滑用コンデンサー１０３と、スイッチ素子１０４と、制御回路１０５で構成され、出力電圧平滑用コンデンサー１０３とＧＮＤ間にＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９ を接続し、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９のゲート端子Ｇは昇圧型スイッチングレギュレータ１０８の電源１０６に接続する。制御回路１０５は図５に示すように基準三角波発生回路５０１、誤差増幅器５０２、基準電圧源５０３、比較回路５０４、ＰＷＭ回路５０５で構成されている。
チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの動作としては、出力電圧を基準電圧源５０３と等しく安定化するように制御回路１０５で比較し、スイッチ制御信号１１１を出力しスイッチ素子１０４のＯＮ時間をコントロールしインダクタ１０１に蓄積するエネルギーを調節している。ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９のゲート端子Ｇとソース端子ＳＷ間の電圧をＶｇｓ、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄ間のＯＮ抵抗をＲｏｎとしたとき、ＶｇｓとＲｏｎとの関係は図３に示すようにＶｇｓが大きくなるとＲｏｎが小さくなる特性となる。ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９のゲート端子Ｇは昇圧型スイッチングレギュレータ１０８の入力電源１０６に接続され、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９のソース端子ＳはＧＮＤに接続されているのでＶｇｓは昇圧型スイッチングレギュレータ１０８の入力電源１０６の電圧と等しくなる。よって昇圧型スイッチングレギュレータ１０８の入力電源１０６の電圧値に応じてＲｏｎを図３に示す特性で可変することにより、入力電圧値が高い条件でのインダクタ１０１に流れる電流の電流変化に対するＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９のＯＮ抵抗の電圧変化の大きさで決まる制御回路１０５の感度を低くし、誤差増幅器５０２の出力と基準三角波506を確実に交差させ、スイッチ素子１０４を制御するスイッチ制御信号１１１の周波数低下を防止することができる。
図２はＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２０９に並列に抵抗素子２１２を接続した例である。その他は実施例１と同じである。実施例１ではＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９が断線、故障などが原因でＯＦＦ状態になった場合、出力電圧情報信号が正しくフィードバックされず誤動作につながるが、実施例２ではＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２０９に並列に抵抗素子２１２を接続することでこの問題を防止している。
ここまでチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータを例に説明したが、チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータにかぎらずチョッパー型降圧スイッチングレギュレータ、チョッパー型反転スイッチングレギュレータにおいても同様の課題を持っておりこの発明で解決できることは明らかである。
また入力電圧に応じて抵抗値を可変できる抵抗素子としてＮｃｈＭＯＳＦＥＴを用いた実施例を示したが、高い入力電圧を与えると抵抗値が小さくなるような抵抗素子をＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１０９の代わりに用いても同様の効果があることは明らかである。
また実施例において制御回路、スイッチ素子、高い入力電圧を与えると抵抗値が小さくなるような抵抗素子（実施例ではＮｃｈＭＯＳＦＥＴを使用）をそれぞれ個別の装置として実施例を示したが、一つの装置に集約しても同様の効果があることは明らかである。
また実施例において高い入力電圧を与えると抵抗値が小さくなるような抵抗素子（実施例ではＮｃｈＭＯＳＦＥＴを使用）を出力電圧平滑用コンデンサーとＧＮＤとの間に挿入しているが、出力電圧平滑用コンデンサーと出力端子との間に挿入しても同様の効果があることは明らかである。
１０１、２０１、４０１ インダクタ
１０２、１０２、４０２ 整流素子
１０３、１０３、４０３ 出力電圧平滑用コンデンサー
１０４、２０４、４０４ スイッチ素子
１０５、２０５、４０５ 制御回路
１０６、２０６、４０７ 入力電源
１０７、２０７、４０８ 装置
１０８、２０８、４０９ チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ
１０９、２０９ ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ
１１０、２１０、４１１ 出力電圧情報信号
１１１、２１１、４１０ スイッチ制御信号
１１２、２１３ 出力端子
２１２ 抵抗素子
５０１ 基準三角波発生回路
５０２ 誤差増幅器
５０３ 基準電圧源
５０４ 比較回路
５０５ ＰＷＭ回路
５０６ 基準三角波
１０２、１０２、４０２ 整流素子
１０３、１０３、４０３ 出力電圧平滑用コンデンサー
１０４、２０４、４０４ スイッチ素子
１０５、２０５、４０５ 制御回路
１０６、２０６、４０７ 入力電源
１０７、２０７、４０８ 装置
１０８、２０８、４０９ チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ
１０９、２０９ ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ
１１０、２１０、４１１ 出力電圧情報信号
１１１、２１１、４１０ スイッチ制御信号
１１２、２１３ 出力端子
２１２ 抵抗素子
５０１ 基準三角波発生回路
５０２ 誤差増幅器
５０３ 基準電圧源
５０４ 比較回路
５０５ ＰＷＭ回路
５０６ 基準三角波
Claims (2)
- 電源からのエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積素子と、整流素子と、前記エネルギー蓄積素子へのエネルギー蓄積量を制御するスイッチ素子と、出力電圧を平滑にする平滑化手段と、前記出力電圧を入力し前記スイッチ素子の動作を制御する制御回路とを含むスイッチングレギュレータ回路において、
前記平滑化手段は、前記電源からの入力電圧に応じて抵抗値が変化する可変抵抗素子と容量とを直列に接続したことを特徴とするスイッチングレギュレータ回路。 - 前記制御回路は、前記出力電圧と基準電源からの電圧とを入力する誤差増幅回路と、前記誤差増幅回路からの電圧と基準三角波発生回路からの電圧とを比較する比較回路と，比較回路からの信号に応じてパルス巾変調を行い前記スイッチ素子の動作を制御するＰＷＭ回路とを含む請求項１に記載のスイッチングレギュレータ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003349172A JP2005117786A (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | スイッチングレギュレータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003349172A JP2005117786A (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | スイッチングレギュレータ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005117786A true JP2005117786A (ja) | 2005-04-28 |
Family
ID=34541107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003349172A Withdrawn JP2005117786A (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | スイッチングレギュレータ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005117786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007014064A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Seiko Instruments Inc | 電子機器 |
| JP2009176922A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
2003
- 2003-10-08 JP JP2003349172A patent/JP2005117786A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007014064A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Seiko Instruments Inc | 電子機器 |
| JP2009176922A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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