JP2005204379A - スイッチングレギュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力電圧Voutは抵抗分圧回路3により分圧され、基準電圧Vrefと抵抗分圧回路3の出力との誤差出力AMPOUTが誤差増幅器12から出力される。この誤差出力AMPOUTと基準三角波発生回路13からの基準三角波が比較器14に入力されて誤差出力AMPOUTで基準三角波がスライスされ、スライスされた幅のPWMパルスが比較器14から出力される。このとき、電源電圧Vinが変化すると、波形変更回路5が基準三角波発生回路13から出力される基準三角波の波形を変化させることにより、電源電圧Vinの変動に応じて自動的にPWMパルスのONDUTYが変化するので、出力電圧Voutが変動せず、電源電圧Vinの変動前と同じ値に保つことができる。
【選択図】図1
Description
電源電圧Vin=14V、出力電流Iout=200mA、スイッチング周波数(三角波の周波数)Fsw=400kHz、出力電圧Vout=5.9V、ダイオードDの耐電圧VF=0.5V、トランジスタQの飽和電圧Vsat=0.5V、コイルLのインダクタンスL=120μHとした場合、トランジスタQのオン時間Ton=1.143μs、ONDUTY=45.714%、コイル電流ILのピーク値ILpeak=286.19mA、コイル電流ILのボトム値ILbottom=213.81mA、コイル電流ILの振幅は72.381mAとなり、リップル電圧Vripple=0mVp-pとなった。
次に、電源電圧Vinを変化させて理論計算を行った結果、ONDUTYの理論計算値は、下記の表1の通りとなった。
AMPOUT=ボトム値+波高値*DUTY
であるので、電源電圧変動によってONDUTYが変動した場合の誤差増幅器12の誤差出力AMPOUTの理論計算値は下記の表2の通りとなる。
出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波の波形を変化させることを特徴とする。
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のピーク電圧とボトム電圧を変化させることを特徴とする。
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のピーク電圧のみを変化させることを特徴とする。
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のボトム電圧のみを変化させることを特徴とする。
上記電源電圧と上記基準電圧との偏差により基準三角波の波形を変化させることを特徴とする。
上記三角波発生手段が上記電源電圧の変化に応じて基準三角波の波形を階段状に変化させることを特徴とする。
出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記電源電圧の大きさに応じて上記基準電圧の電圧を変化させる基準電圧変更手段を有することを特徴とする。
上記基準電圧変更手段が上記電源電圧の変化に応じて基準電圧を階段状に変化させることを特徴とする。
出力電圧を分圧する分圧手段と、
上記分圧手段の出力と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記分圧手段の分圧比を上記電源電圧の大きさに応じて変化させる分圧比変更手段を有することを特徴とする。
上記分圧比変更手段が上記電源電圧の変化に応じて分圧比を階段状に変化させることを特徴とする。
出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記電源電圧と上記基準電圧との偏差により上記誤差増幅手段の増幅度を変化させる増幅度変更手段を有することを特徴とする。
上記増幅度変更手段が、上記電源電圧と上記基準電圧との偏差に応じて誤差増幅器の増幅度を階段状に変化させることを特徴とする。
このように、基準三角波の波形を電源電圧の変動に応じてレベルシフトすることにより、図11(ロ)に示すように、電源電圧Vinが変動しても、出力電圧Voutを一定に保つことができる。
図3は三角波のピーク値を電源電圧Vinの低下に比例して低下させた場合の波形を示す図であり、図4は電源電圧Vinの低下に比例して三角波のボトム電圧を低下させた場合の波形を示す図である。このように、電源電圧Vinの大きさに依存して三角波のピーク値のみあるいはボトム値のみを変化させることにより、電源電圧Vinの低下に比例してPWMパルスのONDUTYを増加することができるので、電源電圧Vinが変動しても、誤差出力AMPOUT及び出力電圧Voutを電源電圧Vinの変動前と同じ値にすることができる。
また、以上の実施例では、電源電圧Vinに依存して三角波の波形を変化させたが、図5に示すように電源電圧Vinと基準電圧Vrefの偏差に依存させて三角波の波形を変化させても同様に出力電圧Voutを一定に保つことができる。
図6はこのように電源電圧Vinの大きさに依存して基準電圧Vrefを変化させる実施例を示す図であり、図に示すように、誤差増幅器12に基準電圧Vrefを供給する基準電圧発生回路6と基準電圧発生回路6から出力される基準電圧を変更する電圧変更回路7を備え、電圧変更回路7が電源電圧Vinを検出し、検出した電源電圧Vinの大きさに応じて基準電圧発生回路6から出力される基準電圧Vrefを変化させる。
なお、この場合、電源電圧Vinの各値毎に基準電圧Vrefを変化させるのではなく、電源電圧Vinが所定電圧変化する毎に基準電圧Vrefを変化させることにより、基準電圧Vrefを電源電圧Vinの変動に対して階段状に変化させれば、電圧変更回路7に記憶しておく基準電圧Vrefの値を少なくすることができる。
図7はこのように電源電圧Vinの大きさに依存して抵抗分圧回路3の抵抗分圧比を変化させる実施例を示す図であり、図に示すように、抵抗分圧回路3が可変抵抗Rv1と抵抗R2よりなり、電源電圧Vinが入力される抵抗値変更回路8が電源電圧Vinの大きさに応じて可変抵抗Rv1の抵抗値を変化させる。なお、抵抗R2は1kΩの抵抗を有しているものとする。
なお、この場合も上記と同様に、電源電圧Vinの各値毎に抵抗値を変化させるのではなく、電源電圧Vinが所定電圧変化する毎に抵抗値を変化させることにより、抵抗値を電源電圧Vinの変動に対して階段状に変化させれば、抵抗値変更回路8に記憶する抵抗値を少なくすることができる。
また、上記の実施例では抵抗分圧回路3の抵抗R1を可変にしたが、抵抗R2を可変にすることも可能である。
図8はこのように電源電圧Vinと基準電圧Vrefに依存して誤差増幅器12のゲインを変化させる実施例を示す図であり、図に示すように、誤差増幅器12の帰還抵抗が可変抵抗Rv2となっており、また、電源電圧Vinと基準電圧Vrefが入力される抵抗値変更回路8を備え、上記と同様に、理論計算または実験により、電源電圧Vinと基準電圧Vrefとの偏差の各値に対して出力電圧Voutが一定となる誤差増幅器12のゲインを求め、このゲインに対応した可変抵抗Rv2の抵抗値を抵抗値変更回路8に記憶しておき、電源電圧Vinの変動に応じて誤差増幅器12のゲインを切り替える。
この場合も、上記と同様に、電源電圧Vinと基準電圧Vrefの偏差の各値毎にゲインを変化させるのではなく、電源電圧Vinと基準電圧Vrefの偏差が所定値変化する毎にゲインを変化させることにより、ゲインを階段状に変化させることも可能である。
2 出力回路
3 抵抗分圧回路
4 PWMパルス発生回路
5 波形変更回路
6 基準電圧発生回路
7 電圧変更回路
8 抵抗値変更回路
11 ドライバ
12 誤差増幅器
13 基準三角波発生回路
14 比較器
Claims (12)
- 出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波の波形を変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のピーク電圧とボトム電圧を変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のピーク電圧のみを変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の大きさに応じて基準三角波のボトム電圧のみを変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記電源電圧と上記基準電圧との偏差により基準三角波の波形を変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記三角波発生手段が上記電源電圧の変化に応じて基準三角波の波形を階段状に変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記電源電圧の大きさに応じて上記基準電圧の電圧を変化させる基準電圧変更手段を有することを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項7に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記基準電圧変更手段が上記電源電圧の変化に応じて基準電圧を階段状に変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 出力電圧を分圧する分圧手段と、
上記分圧手段の出力と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記分圧手段の分圧比を上記電源電圧の大きさに応じて変化させる分圧比変更手段を有することを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項9に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記分圧比変更手段が上記電源電圧の変化に応じて分圧比を階段状に変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 出力電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅手段と、
基準三角波信号を出力する三角波発生手段と、
上記誤差増幅手段の出力と上記基準三角波とを比較する比較手段と、
電源電圧と接続され、上記比較手段の出力により制御されるスイッチング手段とを備えたスイッチングレギュレータにおいて、
上記電源電圧と上記基準電圧との偏差により上記誤差増幅手段の増幅度を変化させる増幅度変更手段を有することを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項11に記載のスイッチングレギュレータにおいて、
上記増幅度変更手段が、上記電源電圧と上記基準電圧との偏差に応じて誤差増幅器の増幅度を階段状に変化させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。
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