JP2005237052A - Step-up/down current regulator and step-up/down voltage regulator - Google Patents

Step-up/down current regulator and step-up/down voltage regulator Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a step-up/down current regulator which can operate in either case of boosting and voltage drop. <P>SOLUTION: This step-up/down current regulator comprises a switching element SW1, a switching element SW2, a switching element SW3, a switching element SW4, a magnetic element L, a current detecting means RS1, which detects the current of the switching element SW1 or the switching element SW3, a current detecting means RS2 which detects the current of the switching element SW2 or the switching element SW4, a comparator CP1 which compares the output of the current detecting means RS1 with an upper current command, a comparator CP2 which compares the output of the current detecting means RS2 with a lower limit current command, and a control circuit which switches off the switching element SW1 and the switching element SW3, severally, on the basis of the output of the comparator CP1, and switches on the switching element SW1 and the switching element SW3, severally, on the basis of the output of the comparator CP2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、DC/DCコンバータ等に用いられる昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータに関し、詳しくは、電流指令値に対応した負荷電流を決定し、昇圧及び降圧を単一の回路で行う昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータに関する。   The present invention relates to a buck-boost type current regulator and a buck-boost voltage regulator used in a DC / DC converter or the like, and more specifically, a buck-boost type that determines a load current corresponding to a current command value and performs step-up and step-down with a single circuit. The present invention relates to a current regulator and a buck-boost voltage regulator.

従来の昇降圧型電流レギュレータは、例えば、昇圧型の回路に形成する(図示せず)。そして、昇降圧型電流レギュレータは、昇圧型の回路内におけるスイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の負荷電流を生成する。また、昇降圧型電流レギュレータは、電流指令値に基づく負荷電流を生成する。   A conventional step-up / step-down current regulator is formed, for example, in a step-up type circuit (not shown). The step-up / step-down current regulator generates a predetermined load current from the input voltage by turning on / off the switching element in the step-up circuit. The step-up / step-down current regulator generates a load current based on the current command value.

一方、従来のスイッチング電源装置(昇降圧チョッパ)は、複雑な制御回路を有するものであった(例えば、特許文献1参照。)。   On the other hand, the conventional switching power supply (buck-boost chopper) has a complicated control circuit (see, for example, Patent Document 1).

特許3198215号公報Japanese Patent No. 3198215

しかしながら、昇圧型の回路に形成された従来の昇降圧型電流レギュレータは、降圧できないという課題がある。このため、従来の昇降圧型電流レギュレータは、入力電圧と出力電圧との差が正または負となる用途(アプリケーション)、入力電圧と出力電圧との差が小さい用途に不適という課題がある。   However, the conventional step-up / step-down current regulator formed in the step-up circuit has a problem that it cannot step down. For this reason, the conventional step-up / step-down current regulator has problems that it is unsuitable for applications in which the difference between the input voltage and the output voltage is positive or negative (applications) and applications in which the difference between the input voltage and the output voltage is small.

また、特許文献1のスイッチング電源装置は、部品点数が多いという課題がある。   Moreover, the switching power supply device of Patent Document 1 has a problem that the number of parts is large.

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能な昇降圧型電流レギュレータを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a buck-boost current regulator that can operate in both cases of step-up and step-down.

また、本発明の目的は、部品点数が少なく、低コスト、簡便の昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a low-cost, simple buck-boost current regulator and buck-boost voltage regulator with a small number of components.

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
(1)スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、一端に前記入力電圧を接続する第1スイッチング素子と、一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、一端に前記負荷電流が印加される負荷を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、前記第1スイッチング素子または前記第3スイッチング素子の電流を検出する第1電流検出手段と、前記第2スイッチング素子または前記第4スイッチング素子の電流を検出する第2電流検出手段と、前記第1電流検出手段の出力と上限電流指令値とを比較する第1コンパレータと、前記第2電流検出手段の出力と下限電流指令値とを比較する第2コンパレータと、第1コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオフし、第2コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオンする制御回路とを備えることを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。
The present invention which achieves such an object is as follows.
(1) In a buck-boost current regulator that generates a predetermined load current from an input voltage by turning on and off the switching element, a first switching element that connects the input voltage to one end, a common potential connected to one end, and a A second switching element connected to the other end of the first switching element and complementarily turned on and off with the first switching element, a third switching element connecting the common potential to one end, and the load current applied to one end Connected to the other end, the other end of the third switching element is connected to the other end, a fourth switching element that is complementarily turned on and off with the third switching element, and the first switching element and the second at one end A connection point with the switching element is connected, and a connection point between the third switching element and the fourth switching element is connected to the other end. A first current detecting means for detecting a current of the first switching element or the third switching element; a second current detecting means for detecting a current of the second switching element or the fourth switching element; A first comparator that compares the output of the first current detection means and the upper limit current command value; a second comparator that compares the output of the second current detection means and the lower limit current command value; and an output of the first comparator. And a control circuit that turns off each of the first switching element and the third switching element based on the output of the second comparator and turns on the first switching element and the third switching element based on the output of the second comparator. Buck-boost current regulator.

(2)スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、一端に前記入力電圧に接続する第1スイッチング素子と、一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、一端に前記負荷電流が印加される負荷を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、トリガ入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号または前記第3スイッチング素子の駆動信号を接続し、所定の遅延を有するトリガ出力を生成するタイマーと、セット入力に前記コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記トリガ出力を接続し、記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップとを備えることを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。 (2) In a buck-boost current regulator that generates a predetermined load current from an input voltage by turning on and off the switching element, a first switching element connected to the input voltage at one end, a common potential connected to one end, and the other end A second switching element connected to the other end of the first switching element and complementarily turned on and off with the first switching element, a third switching element connecting the common potential to one end, and the load current applied to one end Connected to the other end, the other end of the third switching element is connected to the other end, a fourth switching element that is complementarily turned on and off with the third switching element, and the first switching element and the second at one end A connection point with the switching element is connected, and a connection point between the third switching element and the fourth switching element is connected to the other end. An electric current element, current detection means for detecting the current of the magnetic element, a comparator for comparing the output of the current detection means with a current command value, a drive signal for the first switching element or the third switching as a trigger input A timer for generating a trigger output having a predetermined delay by connecting an element driving signal; an output of the comparator connected to a set input; and the trigger output connected to a reset input; And a flip-flop that generates a drive signal for the third switching element.

(3)スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の出力電圧を生成する昇降圧型電圧レギュレータにおいて、一端に前記入力電圧を接続する第1スイッチング素子と、一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、一端に前記出力電圧を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、前記第1スイッチング素子または前記第3スイッチング素子の電流を検出する第1電流検出手段と、前記第2スイッチング素子または前記第4スイッチング素子の電流を検出する第2電流検出手段と、前記第1電流検出手段の出力と上限電流指令値とを比較する第1コンパレータと、前記第2電流検出手段の出力と下限電流指令値とを比較する第2コンパレータと、第1コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオフし、第2コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオンする制御回路と、前記出力電圧を平滑する平滑キャパシタと、前記出力電圧と基準電圧との差を増幅し、前記上限電流指令値を出力する誤差増幅器とを備えることを特徴とする昇降圧型電圧レギュレータ。 (3) In a buck-boost voltage regulator that generates a predetermined output voltage from an input voltage by turning on and off the switching element, a first switching element that connects the input voltage to one end, a common potential connected to one end, and a second end The other end of the first switching element is connected, a second switching element that is complementarily turned on / off with the first switching element, a third switching element that connects the common potential to one end, and the output voltage to one end The other end of the third switching element is connected to the other end, a fourth switching element that is complementarily turned on / off with the third switching element, and the connection between the first switching element and the second switching element at one end A magnetic element connecting a point and connecting a connection point of the third switching element and the fourth switching element to the other end; A first current detecting means for detecting a current of one switching element or the third switching element; a second current detecting means for detecting a current of the second switching element or the fourth switching element; and the first current detecting means. Based on the output of the first comparator, the first comparator that compares the output of the second current detector with the lower limit current command value, the first comparator that compares the output of the second current detector and the lower limit current command value And a control circuit for turning off each of the first switching element and the third switching element based on an output of a second comparator, a smoothing capacitor for smoothing the output voltage, An error amplifier that amplifies a difference between an output voltage and a reference voltage and outputs the upper limit current command value; Buck-boost voltage regulator, characterized.

(4)スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の出力電圧を生成する昇降圧型電圧レギュレータにおいて、一端に前記入力電圧に接続する第1スイッチング素子と、一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、一端に前記出力電圧を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、トリガ入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号または前記第3スイッチング素子の駆動信号を接続し、所定の遅延を有するトリガ出力を生成するタイマーと、セット入力に前記コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記トリガ出力を接続し、記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップと、前記出力電圧を平滑する平滑キャパシタと、前記出力電圧と基準電圧との差を増幅し、前記電流指令値を出力する誤差増幅器とを備えることを特徴とする昇降圧型電圧レギュレータ。 (4) In a buck-boost voltage regulator that generates a predetermined output voltage from an input voltage by turning on and off the switching element, a first switching element connected to the input voltage at one end, a common potential connected to one end, and the other end The other end of the first switching element is connected, a second switching element that is complementarily turned on / off with the first switching element, a third switching element that connects the common potential to one end, and the output voltage to one end The other end of the third switching element is connected to the other end, a fourth switching element that is complementarily turned on / off with the third switching element, and the connection between the first switching element and the second switching element at one end A magnetic element connecting a point and connecting a connection point of the third switching element and the fourth switching element to the other end; Current detection means for detecting the current of the gas element, a comparator for comparing the output of the current detection means and a current command value, and a drive signal for the first switching element or a drive signal for the third switching element as a trigger input. And a timer for generating a trigger output having a predetermined delay, an output of the comparator connected to a set input, the trigger output connected to a reset input, a drive signal of the first switching element and the third switching A flip-flop for generating a drive signal for the element; a smoothing capacitor for smoothing the output voltage; and an error amplifier for amplifying a difference between the output voltage and a reference voltage and outputting the current command value. A buck-boost voltage regulator.

(5)入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号と第2コンパレータの出力とを接続するアンドゲートと、セット入力に前記第1コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記アンドゲートの出力を接続し、前記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップとを備えることを特徴とする(1)記載の昇降圧型電流レギュレータまたは(3)記載の昇降圧型電圧レギュレータ。 (5) An AND gate that connects the drive signal of the first switching element and the output of the second comparator to the input, an output of the first comparator to the set input, and an output of the AND gate to the reset input And a step-up / step-down current regulator according to (1) or a step-up / step-down type according to (3), further comprising a flip-flop that generates a drive signal for the first switching element and a drive signal for the third switching element. Voltage regulator.

(6)ダイオードで形成する前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を備えることを特徴とする(1)から(5)の何れかに記載の昇降圧型電流レギュレータまたは昇降圧型電圧レギュレータ。 (6) The buck-boost current regulator or the buck-boost voltage regulator according to any one of (1) to (5), comprising the second switching element and the fourth switching element formed of a diode.

本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能な昇降圧型電流レギュレータを提供できる。
The present invention has the following effects.
According to the present invention, it is possible to provide a step-up / step-down current regulator operable in both cases of step-up and step-down.

また、本発明によれば、入力電圧と出力電圧との差が正または負となる用途に好適な昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータを提供できる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide a buck-boost current regulator and a buck-boost voltage regulator suitable for applications in which the difference between the input voltage and the output voltage is positive or negative.

さらに、本発明によれば、入力電圧と出力電圧との差が小さい用途に好適な昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータを提供できる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a buck-boost current regulator and a buck-boost voltage regulator suitable for applications where the difference between the input voltage and the output voltage is small.

また、本発明によれば、高速で好適な応答特性を有する昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータを提供できる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a buck-boost current regulator and a buck-boost voltage regulator that have high-speed and suitable response characteristics.

さらに、本発明によれば、小形、低コスト、簡便の好適な昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電圧レギュレータを提供できる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a small, low-cost, simple and suitable buck-boost current regulator and buck-boost voltage regulator.

以下に図1に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す構成図である。そして、図1の実施例の特徴は、第1スイッチング素子SW1と、第2スイッチング素子SW2と、第3スイッチング素子SW3と、第4スイッチング素子SW4と、磁気素子Lと、抵抗RS1と、抵抗RS2と、第1コンパレータCP1と、第2コンパレータCP2と、アンドゲートG1と、フリップフロップF/Fとを備える点にある。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 1 is characterized by a first switching element SW1, a second switching element SW2, a third switching element SW3, a fourth switching element SW4, a magnetic element L, a resistor RS1, and a resistor RS2. And a first comparator CP1, a second comparator CP2, an AND gate G1, and a flip-flop F / F.

同図において、第1スイッチング素子SW1の一端(ソース)は、入力電圧Vinの正極に接続する。さらに、入力電圧Vinの負極は共通電位GNDに接続する。   In the figure, one end (source) of the first switching element SW1 is connected to the positive electrode of the input voltage Vin. Further, the negative electrode of the input voltage Vin is connected to the common potential GND.

また、第2スイッチング素子SW2の一端(ソース)は、抵抗RS2を介して、共通電位GNDに接続し、第2スイッチング素子SW2の他端(ドレイン)は、第1スイッチング素子SW1の他端(ドレイン)に接続する。さらにまた、第1スイッチング素子SW1の制御端子(ゲート)は、第2スイッチング素子SW2の制御端子(ゲート)に接続する。   Also, one end (source) of the second switching element SW2 is connected to the common potential GND via the resistor RS2, and the other end (drain) of the second switching element SW2 is connected to the other end (drain) of the first switching element SW1. ). Furthermore, the control terminal (gate) of the first switching element SW1 is connected to the control terminal (gate) of the second switching element SW2.

さらに、第3スイッチング素子SW3の一端(ソース)は、抵抗R1を介して、共通電位GNDに接続する。   Furthermore, one end (source) of the third switching element SW3 is connected to the common potential GND via the resistor R1.

また、第4スイッチング素子SW4の一端(ソース)は、負荷Loadに接続し、第4スイッチング素子SW4の他端(ドレイン)は、第3スイッチング素子SW3の他端(ドレイン)に接続する。さらに、負荷Loadの一端は共通電位GNDに接続する。また、負荷Loadの他端には、負荷電流Iout及び出力電圧Voutが印加される。   Also, one end (source) of the fourth switching element SW4 is connected to the load Load, and the other end (drain) of the fourth switching element SW4 is connected to the other end (drain) of the third switching element SW3. Furthermore, one end of the load Load is connected to the common potential GND. The load current Iout and the output voltage Vout are applied to the other end of the load Load.

さらに、磁気素子であるインダクタLの一端は、第1スイッチング素子SW1の他端(ドレイン)と第2スイッチング素子SW2の他端(ドレイン)との接続点に接続し、インダクタLの他端は、第3スイッチング素子SW3の他端(ドレイン)と第4スイッチング素子SW4の他端(ドレイン)との接続点に接続する。   Furthermore, one end of the inductor L, which is a magnetic element, is connected to a connection point between the other end (drain) of the first switching element SW1 and the other end (drain) of the second switching element SW2, and the other end of the inductor L is The other end (drain) of the third switching element SW3 and the other end (drain) of the fourth switching element SW4 are connected.

また、第1コンパレータCP1の非反転入力は、第3スイッチング素子SW3の一端(ソース)と抵抗RS1との接続点に接続する。さらにまた、第1コンパレータCP1の反転入力は、上限電流指令値V1に接続する。   The non-inverting input of the first comparator CP1 is connected to a connection point between one end (source) of the third switching element SW3 and the resistor RS1. Furthermore, the inverting input of the first comparator CP1 is connected to the upper limit current command value V1.

さらに、第2コンパレータCP2の非反転入力は、第2スイッチング素子SW2の一端(ソース)と抵抗RS2との接続点に接続する。さらにまた、第2コンパレータCP2の反転入力は、下限電流指令値V2に接続する。   Further, the non-inverting input of the second comparator CP2 is connected to a connection point between one end (source) of the second switching element SW2 and the resistor RS2. Furthermore, the inverting input of the second comparator CP2 is connected to the lower limit current command value V2.

また、アンドゲートG1の入力は、第1スイッチング素子SW1の制御端子(ゲート)及び第2スイッチング素子SW2の制御端子(ゲート)と、第2コンパレータCP2の非反転出力Qとに接続する。   The input of the AND gate G1 is connected to the control terminal (gate) of the first switching element SW1, the control terminal (gate) of the second switching element SW2, and the non-inverted output Q of the second comparator CP2.

さらに、フリップフロップF/Fのセット入力Sは、第1コンパレータCP1の出力に接続する。また、フリップフロップF/Fのリセット入力Rは、アンドゲートG1の出力に接続する。さらに、フリップフロップF/Fの非反転出力Qは、第1スイッチング素子SW1の制御端子(ゲート)及び第2スイッチング素子SW2の制御端子(ゲート)に接続する。また、フリップフロップF/Fの反転出力XQは、第3スイッチング素子SW3の制御端子(ゲート)及び第4スイッチング素子SW4の制御端子(ゲート)に接続する。そして、フリップフロップF/Fは、第1スイッチング素子SW1及び第2スイッチング素子SW2の駆動信号VG1と、第3スイッチング素子SW3及び第4スイッチング素子SW4の駆動信号VG2とを生成する。   Further, the set input S of the flip-flop F / F is connected to the output of the first comparator CP1. The reset input R of the flip-flop F / F is connected to the output of the AND gate G1. Further, the non-inverted output Q of the flip-flop F / F is connected to the control terminal (gate) of the first switching element SW1 and the control terminal (gate) of the second switching element SW2. Further, the inverted output XQ of the flip-flop F / F is connected to the control terminal (gate) of the third switching element SW3 and the control terminal (gate) of the fourth switching element SW4. The flip-flop F / F generates a drive signal VG1 for the first switching element SW1 and the second switching element SW2, and a drive signal VG2 for the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4.

また、第1スイッチング素子SW1及び第4スイッチング素子SW4は、それぞれpチャネル型MOSFET(pチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で形成する。さらにまた、第2スイッチング素子SW2及び第3スイッチング素子SW3は、それぞれnチャネル型MOSFET(nチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で形成する。   The first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 are each formed by a p-channel MOSFET (p-channel insulated gate field effect transistor). Furthermore, the second switching element SW2 and the third switching element SW3 are each formed by an n-channel MOSFET (n-channel insulated gate field effect transistor).

さらに、第1電流検出手段である抵抗RS1は、共通電位GNDと第3スイッチング素子SW3の一端(ソース)との間に配置する。また、第2電流検出手段である抵抗RS2は、共通電位GNDと第2スイッチング素子SW2の一端(ソース)との間に配置する。   Further, the resistor RS1 serving as the first current detection means is disposed between the common potential GND and one end (source) of the third switching element SW3. In addition, the resistor RS2 as the second current detection unit is disposed between the common potential GND and one end (source) of the second switching element SW2.

このような、図1の実施例の動作について図2を用いて説明する。図2は、図1の実施例における各部の動作波形である。   The operation of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an operation waveform of each part in the embodiment of FIG.

図2(a)は、第3スイッチング素子SW3の他端(ドレイン)と第4スイッチング素子SW4の他端(ドレイン)とインダクタLの他端との接続点の電圧VD2である。
図2(b)は、第1スイッチング素子SW1の他端(ドレイン)と第2スイッチング素子SW2の他端(ドレイン)とインダクタLの一端との接続点の電圧VD1である。
FIG. 2A shows the voltage VD2 at the connection point between the other end (drain) of the third switching element SW3, the other end (drain) of the fourth switching element SW4, and the other end of the inductor L.
FIG. 2B shows a voltage VD1 at a connection point between the other end (drain) of the first switching element SW1, the other end (drain) of the second switching element SW2, and one end of the inductor L.

図2(c)は、第3スイッチング素子SW3の一端(ソース)と抵抗RS1と第1コンパレータCP1の非反転入力との接続点の電圧VS1、即ち、抵抗RS1に生成する電圧VS1である。
図2(d)は、第2スイッチング素子SW2の一端(ソース)と抵抗RS2と第1コンパレータCP2の非反転入力との接続点の電圧VS2、即ち、抵抗RS2に生成する電圧VS2である。
FIG. 2C shows a voltage VS1 at a connection point between one end (source) of the third switching element SW3, the resistor RS1, and the non-inverting input of the first comparator CP1, that is, a voltage VS1 generated in the resistor RS1.
FIG. 2D shows a voltage VS2 at a connection point between one end (source) of the second switching element SW2, the resistor RS2, and the non-inverting input of the first comparator CP2, that is, a voltage VS2 generated in the resistor RS2.

図2(e)は、インダクタLの電流iLである。
図2(f)は、負荷電流Ioutである。
FIG. 2E shows the current iL of the inductor L.
FIG. 2F shows the load current Iout.

そして、図1の実施例の動作状態は、期間t1と期間t2とを交互に周期Tで繰り返す。   In the operation state of the embodiment of FIG. 1, the period t1 and the period t2 are alternately repeated with a period T.

まず、期間t1について説明する。このとき、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはロウ、フリップフロップF/Fの反転出力XQはハイとなり、第1スイッチング素子SW1はオン、第2スイッチング素子SW2はオフ、第3スイッチング素子SW3はオン、第4スイッチング素子SW4はオフとなる。また、インダクタLの他端は、共通電位GNDになる。   First, the period t1 will be described. At this time, the non-inverted output Q of the flip-flop F / F is low, the inverted output XQ of the flip-flop F / F is high, the first switching element SW1 is on, the second switching element SW2 is off, and the third switching element SW3 Is turned on, and the fourth switching element SW4 is turned off. Further, the other end of the inductor L becomes the common potential GND.

そして、入力電圧Vin、第1スイッチング素子SW1、インダクタL、第3スイッチング素子SW3、抵抗RS1に入力電流Iinが流れる。さらにまた、インダクタLは、入力電圧Vinが印加され、励磁される。   The input current Iin flows through the input voltage Vin, the first switching element SW1, the inductor L, the third switching element SW3, and the resistor RS1. Furthermore, the inductor L is excited by applying the input voltage Vin.

また、アンドゲートG1の出力はロウとなり、フリップフロップF/Fのリセット入力Rはロウとなる。即ち、アンドゲートG1は、期間t1のときに、フリップフロップF/Fのリセット入力Rをロウとし、フリップフロップF/Fの動作を安定化する。   Further, the output of the AND gate G1 becomes low, and the reset input R of the flip-flop F / F becomes low. That is, the AND gate G1 stabilizes the operation of the flip-flop F / F by setting the reset input R of the flip-flop F / F to low during the period t1.

さらに、電圧VS1は、第1スイッチング素子SW1の電流、インダクタLの電流及び第3スイッチング素子SW3の電流に比例する。また、電圧VS1はランプ状に上昇する。   Further, the voltage VS1 is proportional to the current of the first switching element SW1, the current of the inductor L, and the current of the third switching element SW3. Further, the voltage VS1 increases in a ramp shape.

そして、電圧VS1が上限電流指令値V1となると、第1コンパレータCP1の出力はロウからハイとなり、フリップフロップF/Fのセット入力Sはハイとなり、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはロウからハイへ変化し、フリップフロップF/Fの反転出力XQはハイからロウへ変化する。そしてまた、期間t1は終了し期間t2へ遷移する。   When the voltage VS1 becomes the upper limit current command value V1, the output of the first comparator CP1 goes from low to high, the set input S of the flip-flop F / F goes high, and the non-inverted output Q of the flip-flop F / F goes low. Changes from high to low, and the inverted output XQ of the flip-flop F / F changes from high to low. In addition, the period t1 ends and transitions to the period t2.

次に、期間t2について説明する。このとき、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはハイ、フリップフロップF/Fの反転出力XQはロウとなり、第1スイッチング素子SW1はオフ、第2スイッチング素子SW2はオン、第3スイッチング素子SW3はオフ、第4スイッチング素子SW4はオンとなる。また、インダクタLの一端は、共通電位GNDになる。   Next, the period t2 will be described. At this time, the non-inverted output Q of the flip-flop F / F is high, the inverted output XQ of the flip-flop F / F is low, the first switching element SW1 is off, the second switching element SW2 is on, and the third switching element SW3 Is turned off, and the fourth switching element SW4 is turned on. Further, one end of the inductor L becomes the common potential GND.

そして、インダクタL、第4スイッチング素子SW4、負荷Load(出力電圧Vout)、抵抗RS2、第2スイッチング素子SW2に負荷電流Ioutが流れる。また、インダクタLは、出力電圧Voutが印加され、リセットする。   Then, the load current Iout flows through the inductor L, the fourth switching element SW4, the load Load (output voltage Vout), the resistor RS2, and the second switching element SW2. The inductor L is reset when the output voltage Vout is applied.

さらに、電圧VS2は、第2スイッチング素子SW2の電流、インダクタLの電流及び第4スイッチング素子SW4の電流に比例する。また、電圧VS2はランプ状に上昇する。   Further, the voltage VS2 is proportional to the current of the second switching element SW2, the current of the inductor L, and the current of the fourth switching element SW4. Further, the voltage VS2 rises in a ramp shape.

そして、電圧VS2が下限電流指令値V2となると、第2コンパレータCP2の出力はロウからハイとなり、アンドゲートG1の出力はハイとなり、フリップフロップF/Fのリセット入力Rはハイとなり、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはハイからロウへ変化し、フリップフロップF/Fの反転出力XQはロウからハイへ変化する。そしてまた、期間t2は終了し期間t1に相当する期間へ遷移する。   When the voltage VS2 becomes the lower limit current command value V2, the output of the second comparator CP2 goes from low to high, the output of the AND gate G1 goes high, the reset input R of the flip-flop F / F goes high, and the flip-flop F The non-inverted output Q of / F changes from high to low, and the inverted output XQ of the flip-flop F / F changes from low to high. In addition, the period t2 ends and transitions to a period corresponding to the period t1.

即ち、アンドゲートG1及びフリップフロップF/Fを有する制御回路は、第1コンパレータCP1の出力に基づき第1スイッチング素子SW1と第3スイッチング素子SW3とをそれぞれオフし、第2コンパレータCP2の出力に基づき第1スイッチング素子SW1と第3スイッチング素子SW3とをそれぞれオンする。   That is, the control circuit including the AND gate G1 and the flip-flop F / F turns off the first switching element SW1 and the third switching element SW3 based on the output of the first comparator CP1, and based on the output of the second comparator CP2. The first switching element SW1 and the third switching element SW3 are turned on.

そして、第1スイッチング素子SW1と第2スイッチング素子SW2とは、相補的にオンオフする。また、第3スイッチング素子SW3と第4スイッチング素子SW4とは、相補的にオンオフする。   The first switching element SW1 and the second switching element SW2 are turned on and off in a complementary manner. The third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 are turned on and off in a complementary manner.

その結果、電流iLは、ピーク値ip1とピーク値ip2とを有する波形となる。そして、抵抗RS1の抵抗値をRS1、抵抗RS2の抵抗値をRS2とすると以下の式(1)及び式(2)を満足する。
ip1=V1/RS1 (1)
ip2=V2/RS2 (2)
As a result, the current iL has a waveform having a peak value ip1 and a peak value ip2. When the resistance value of the resistor RS1 is RS1 and the resistance value of the resistor RS2 is RS2, the following expressions (1) and (2) are satisfied.
ip1 = V1 / RS1 (1)
ip2 = V2 / RS2 (2)

また、電流iLのリプルΔiLは、式(3)を満足する。
ΔiL=ip1−ip2 (3)
Further, the ripple ΔiL of the current iL satisfies the formula (3).
ΔiL = ip1−ip2 (3)

さらに、負荷電流Ioutの平均値Ioは、式(4)を満足する。
Io=1/2・ip1/ΔiL・Vin/(Vin+Vout) (4)
Further, the average value Io of the load current Iout satisfies the formula (4).
Io = 1/2 · ip1 2 / ΔiL · Vin / (Vin + Vout) (4)

したがって、上限電流指令値V1及び下限電流指令値V2を所定の値とすると、ピーク値ip1は式(1)を満足する所定の値となり、ピーク値ip2は式(2)を満足する所定の値となり、電流iLのリプルΔiLは式(3)を満足する所定の値となり、負荷電流の平均値Ioは式(4)を満足する所定の値となる。   Therefore, when the upper limit current command value V1 and the lower limit current command value V2 are predetermined values, the peak value ip1 is a predetermined value that satisfies the equation (1), and the peak value ip2 is a predetermined value that satisfies the equation (2). Thus, the ripple ΔiL of the current iL becomes a predetermined value that satisfies the expression (3), and the average value Io of the load current becomes a predetermined value that satisfies the expression (4).

即ち、図1の実施例は、上限電流指令値V1及び下限電流指令値V2に基づく、負荷電流の平均値Ioを生成し、電流レギュレータとして作用する。   That is, the embodiment of FIG. 1 generates an average value Io of the load current based on the upper limit current command value V1 and the lower limit current command value V2, and acts as a current regulator.

また、インダクタLの励磁においてインダクタLの他端が共通電位GNDとなり、インダクタLのリセットにおいてインダクタLの一端が共通電位GNDとなり、さらに、インダクタLに発生する電圧は正負に変化する。   In addition, the other end of the inductor L becomes the common potential GND when the inductor L is excited, the one end of the inductor L becomes the common potential GND when the inductor L is reset, and the voltage generated in the inductor L changes positively and negatively.

このため、入力電圧Vinの値と出力電圧Voutの値とがそれぞれ正であれば、負荷電流Ioutは正となる。即ち、図1の実施例は、昇降圧型の動作となり、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能となる。   For this reason, if the value of the input voltage Vin and the value of the output voltage Vout are respectively positive, the load current Iout is positive. That is, the embodiment of FIG. 1 is a step-up / step-down operation, and can be operated in both cases of step-up and step-down.

こうして、スイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4のオンオフにより、入力電圧Vinから所定の負荷電流Ioutを生成する。   Thus, a predetermined load current Iout is generated from the input voltage Vin by turning on and off the switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4.

さらに、図1の実施例は、特許文献1と比較して、部品点数が少ないため、小形、低コスト、簡便となる。   Furthermore, since the embodiment of FIG. 1 has a smaller number of parts compared to Patent Document 1, it is small, low cost, and simple.

また、図1の実施例は、ピーク電流制御であるため、高速で好適な応答特性を有する。さらに、図1の実施例は、スイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4の過電流を本質的に抑制する。   Further, since the embodiment of FIG. 1 is peak current control, it has a favorable response characteristic at high speed. Furthermore, the embodiment of FIG. 1 essentially suppresses overcurrent of the switching elements SW1, SW2, SW3, SW4.

図1の実施例におけるインダクタLの電流は連続となり、図1の実施例は、いわゆるインダクタ電流連続モードで動作する。そして、インダクタ電流連続モードは、好適な応答を提供する。   The current of the inductor L in the embodiment of FIG. 1 is continuous, and the embodiment of FIG. 1 operates in a so-called inductor current continuous mode. And the inductor current continuous mode provides a favorable response.

また、図3は本発明の他の実施例を示す構成図である。図1の実施例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。   FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. Elements that are the same as those in the embodiment of FIG.

図3の発明の特徴は、第1スイッチング素子SW1と、第2スイッチング素子であるダイオードD2と、第3スイッチング素子SW3と、第4スイッチング素子であるダイオードD4と、磁気素子Lと、抵抗RS1と、コンパレータCP1と、タイマーTMと、フリップフロップF/Fとを備える点にある。   3 is characterized by the first switching element SW1, the diode D2 as the second switching element, the third switching element SW3, the diode D4 as the fourth switching element, the magnetic element L, and the resistor RS1. The comparator CP1, the timer TM, and the flip-flop F / F are provided.

同図において、タイマーTMのトリガ入力TEは、第1スイッチング素子SW1の制御端子(ゲート)とフリップフロップF/Fの非反転出力Qとに接続する。また、タイマーTMのトリガ出力TOは、フリップフロップF/Fのリセット入力Rに接続する。さらに、タイマーTMは、出力電圧Voutに接続する。   In the figure, the trigger input TE of the timer TM is connected to the control terminal (gate) of the first switching element SW1 and the non-inverted output Q of the flip-flop F / F. The trigger output TO of the timer TM is connected to the reset input R of the flip-flop F / F. Further, the timer TM is connected to the output voltage Vout.

このような、図3の実施例の動作を説明する。
図3の実施例の動作状態は、図1の実施例の動作状態と同様に、期間t1に相当する期間と期間t2に相当する期間とを交互に周期Tで繰り返す。
The operation of the embodiment of FIG. 3 will be described.
In the operation state of the embodiment of FIG. 3, similarly to the operation state of the embodiment of FIG. 1, a period corresponding to the period t1 and a period corresponding to the period t2 are alternately repeated with a period T.

まず、図3の実施例の期間t1に相当する期間は、図1の実施例の期間t1と同様になるため、説明を省略する。   First, the period corresponding to the period t1 of the embodiment of FIG. 3 is the same as the period t1 of the embodiment of FIG.

次に、図3の実施例の期間t2に相当する期間は、図1の実施例の期間t2と同様に、このとき、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはハイ、フリップフロップF/Fの反転出力XQはロウとなり、第1スイッチング素子SW1はオフ、ダイオードD2はオン、第3スイッチング素子SW3はオフ、ダイオードD4はオンとなる。さらに、インダクタLの一端は、共通電位GNDになる。   Next, during the period corresponding to the period t2 in the embodiment of FIG. 3, the non-inverted output Q of the flip-flop F / F is high and the flip-flop F / F is the same as the period t2 of the embodiment in FIG. The inverted output XQ is low, the first switching element SW1 is off, the diode D2 is on, the third switching element SW3 is off, and the diode D4 is on. Furthermore, one end of the inductor L becomes the common potential GND.

また、トリガ入力TEはハイとなる。そして、トリガ入力TEがハイとなってから所定の期間(期間t2)の後、トリガ出力TOは、ロウからハイへ変化する。そしてまた、フリップフロップF/Fのリセット入力Rはハイとなり、フリップフロップF/Fの非反転出力Qはハイからロウへ変化し、フリップフロップF/Fの反転出力XQはロウからハイへ変化する。そしてまた、期間t2は終了し期間t1に相当する期間へ遷移する。   Further, the trigger input TE becomes high. Then, after a predetermined period (period t2) after the trigger input TE becomes high, the trigger output TO changes from low to high. Further, the reset input R of the flip-flop F / F becomes high, the non-inverted output Q of the flip-flop F / F changes from high to low, and the inverted output XQ of the flip-flop F / F changes from low to high. . In addition, the period t2 ends and transitions to a period corresponding to the period t1.

こうして、図3の実施例は、図1の実施例と同様に、上限電流指令値V1(電流指令値)に基づく、負荷電流の平均値Ioを生成し、電流レギュレータとして作用する。また、図3の実施例は、昇降圧型の動作となり、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能となる。さらに、図3の実施例は、部品点数が少ないため、小形、低コスト、簡便となる。   Thus, the embodiment of FIG. 3 generates the average value Io of the load current based on the upper limit current command value V1 (current command value), and acts as a current regulator, similarly to the embodiment of FIG. In addition, the embodiment of FIG. 3 is a step-up / step-down operation, and can be operated in both cases of step-up and step-down. Furthermore, since the embodiment of FIG. 3 has a small number of parts, it is small, low cost, and simple.

特に、図3の実施例において、トリガ入力TEはハイとなってから、トリガ出力TOがロウからハイへ変化するまでの時間tbdが式(5)を満足するときは、図3の実施例における各部の動作波形は図2と同様になる。ただし、インダクタLのインダクタンスをLとする。
tbd=L・ΔiL/Vout (5)
In particular, in the embodiment of FIG. 3, when the time tbd from when the trigger input TE becomes high to when the trigger output TO changes from low to high satisfies Expression (5), in the embodiment of FIG. The operation waveform of each part is the same as in FIG. However, the inductance of the inductor L is L.
tbd = L · ΔiL / Vout (5)

即ち、タイマーTMのトリガ出力TOが式(5)の出力電圧Voutに基づく遅延(時間tbd)を有するとき、図3の実施例の動作は図1の実施例の動作と同様になる。また、時間tbdは、出力電圧Voutが増加すると減少する。   That is, when the trigger output TO of the timer TM has a delay (time tbd) based on the output voltage Vout of Equation (5), the operation of the embodiment of FIG. 3 is the same as the operation of the embodiment of FIG. Further, the time tbd decreases as the output voltage Vout increases.

図3の実施例は、期間t2に相当する期間において、ダイオードD2及びダイオードD4がインダクタLの電流が不連続となる場合がある。即ち、図3の実施例は、いわゆるインダクタ電流不連続モードで動作させることも可能である。そして、インダクタ電流不連続モードは、軽負荷及び無負荷において、好適なバースト動作特性を提供する。なお、インダクタ電流不連続モードに関する詳細な説明は、自明な事項であるため割愛する。   In the example of FIG. 3, the current of the inductor L may be discontinuous in the diode D2 and the diode D4 in the period corresponding to the period t2. That is, the embodiment of FIG. 3 can be operated in a so-called inductor current discontinuous mode. The inductor current discontinuous mode provides favorable burst operation characteristics at light load and no load. A detailed description of the inductor current discontinuous mode is omitted because it is a trivial matter.

また、図4は本発明の他の実施例を示す構成図である。図1の実施例及び図3の実施例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。   FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. Elements identical to those of the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG.

図4の発明の特徴は、平滑キャパシタCoと、誤差増幅器EAとを備える点にある。また、図3の実施例である電流レギュレータは、図4の実施例である電圧レギュレータの一部分となっている。   The feature of the invention of FIG. 4 is that a smoothing capacitor Co and an error amplifier EA are provided. 3 is a part of the voltage regulator of the embodiment of FIG.

図4において、平滑キャパシタCoは、出力電圧Voutに並列に接続する。さらに、抵抗R1と抵抗R2との直列回路は、出力電圧Voutに並列に接続する。   In FIG. 4, the smoothing capacitor Co is connected in parallel to the output voltage Vout. Furthermore, the series circuit of the resistor R1 and the resistor R2 is connected in parallel to the output voltage Vout.

さらに、誤差増幅器EAの非反転入力は、基準電圧Vrefに接続する。また、誤差増幅器EAの反転入力は、抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続する。さらに、誤差増幅器EAの出力は、第1コンパレータCP1の反転入力(上限電流指令値V1)に接続する。   Further, the non-inverting input of the error amplifier EA is connected to the reference voltage Vref. The inverting input of the error amplifier EA is connected to the connection point between the resistor R1 and the resistor R2. Further, the output of the error amplifier EA is connected to the inverting input (upper limit current command value V1) of the first comparator CP1.

このような、図4の実施例の動作を説明する。
電圧Voutが所定の電圧よりも大きいときは、誤差増幅器EAの反転入力の電圧Vout・R2/(R1+R2)は基準電圧Vrefよりも大きくなり、誤差増幅器EAの出力は低下し、上限電流指令値V1は低下し、第1コンパレータCP1の反転入力は低下し、電圧VS1は低下し、電流iLは低下し、即ち、第1スイッチング素子SW1及び第3スイッチング素子SW3のオンの期間(期間t1)は小さくなり、出力電圧Voutは低下する。
The operation of the embodiment of FIG. 4 will be described.
When the voltage Vout is larger than a predetermined voltage, the voltage Vout · R2 / (R1 + R2) of the inverting input of the error amplifier EA becomes larger than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier EA decreases, and the upper limit current command value V1 Decreases, the inverting input of the first comparator CP1 decreases, the voltage VS1 decreases, the current iL decreases, that is, the ON period (period t1) of the first switching element SW1 and the third switching element SW3 is small. Thus, the output voltage Vout decreases.

さらに、電圧Voutが所定の電圧よりも小さいときは、誤差増幅器EAの反転入力の電圧Vout・R2/(R1+R2)は基準電圧Vrefよりも小さくなり、誤差増幅器EAの出力は上昇し、上限電流指令値V1は上昇し、第1コンパレータCP1の反転入力は上昇し、電圧VS1は上昇し、電流iLは上昇し、即ち、第1スイッチング素子SW1及び第3スイッチング素子SW3のオンの期間(期間t1)は大きくなり、出力電圧Voutは上昇する。   Further, when the voltage Vout is smaller than a predetermined voltage, the voltage Vout · R2 / (R1 + R2) at the inverting input of the error amplifier EA becomes smaller than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier EA increases, and the upper limit current command The value V1 rises, the inverting input of the first comparator CP1 rises, the voltage VS1 rises, and the current iL rises, that is, the first switching element SW1 and the third switching element SW3 are on (period t1). Increases and the output voltage Vout increases.

即ち、誤差増幅器EAは、出力電圧Voutと基準電圧Vrefとの差を増幅し、上限電流指令値V1を出力する。また、平滑キャパシタCoは、出力電圧Voutを平滑する。   That is, the error amplifier EA amplifies the difference between the output voltage Vout and the reference voltage Vref and outputs the upper limit current command value V1. Further, the smoothing capacitor Co smoothes the output voltage Vout.

こうして、図4の実施例は、スイッチング素子SW1,SW3のオンオフにより、入力電圧Vinから所定の出力電圧Voutを生成する。また、図4の実施例は、図1の実施例及び図3の実施例と同様に、昇降圧型の動作となり、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能となる。そして、図4の実施例は、図1の実施例及び図3の実施例と同様に、小形、低コスト、簡便となる。   Thus, the embodiment of FIG. 4 generates a predetermined output voltage Vout from the input voltage Vin by turning on and off the switching elements SW1 and SW3. Further, the embodiment of FIG. 4 is a step-up / step-down operation similar to the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3, and can be operated in both cases of step-up and step-down. The embodiment of FIG. 4 is small, low cost, and simple, similar to the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG.

さらに、図4の実施例は、図1の実施例及び図3の実施例と同様に、ピーク電流制御であるため、高速で好適な応答特性を有する。そして、図4の実施例は、応答時間が小さく、負荷Loadの変動に伴う出力電圧Voutの変動が小さい。   Further, since the embodiment of FIG. 4 is the peak current control, similarly to the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3, it has a favorable response characteristic at high speed. In the embodiment of FIG. 4, the response time is short, and the fluctuation of the output voltage Vout accompanying the fluctuation of the load Load is small.

さらにまた、図4の実施例は、スイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4の過電流を本質的に抑制し、平滑キャパシタCoの突入電流を本質的に抑制する。   Furthermore, the embodiment of FIG. 4 essentially suppresses the overcurrent of the switching elements SW1, SW2, SW3, SW4 and essentially suppresses the inrush current of the smoothing capacitor Co.

また、図4の実施例は、図3の実施例において、平滑キャパシタCoと、誤差増幅器EAと、抵抗R1及び抵抗R2とを備えるものであったが、これとは別に、図1の実施例において、平滑キャパシタCoと、誤差増幅器EAと、抵抗R1及び抵抗R2とを備えるもの(図示せず)であっても良い。同様の作用及び効果となる。   4 includes the smoothing capacitor Co, the error amplifier EA, the resistor R1, and the resistor R2 in the embodiment of FIG. 3, but separately from this, the embodiment of FIG. 1 may include a smoothing capacitor Co, an error amplifier EA, and a resistor R1 and a resistor R2 (not shown). The same action and effect are obtained.

さらに、前述の例では、抵抗RS1を共通電位GNDと第3スイッチング素子SW3の一端(ソース)との間に配置するものであったが、これとは別に、抵抗RS1を入力電圧Vinと第1スイッチング素子SW1の一端(ソース)との間に配置しても、同様の作用及び効果を得ることができる。   Furthermore, in the above-described example, the resistor RS1 is arranged between the common potential GND and one end (source) of the third switching element SW3. Separately, the resistor RS1 is connected to the input voltage Vin and the first voltage. Even if it is arranged between one end (source) of the switching element SW1, the same operation and effect can be obtained.

また、前述の例では、電流検出手段を外付けの抵抗RS1及び抵抗RS2で形成するものであったが、これとは別に、電流検出手段をスイッチング素子内部のオン抵抗で形成しても、同様の作用及び効果を得ることができる。   In the above example, the current detecting means is formed by the external resistor RS1 and the resistor RS2. However, separately from this, the current detecting means may be formed by the on-resistance inside the switching element. The effects and effects of can be obtained.

さらに、前述の例では、スイッチング素子をMOSFETで形成するものであったが、これとは別に、スイッチング素子をMOSFET以外の半導体素子等で形成しても、同様の作用及び効果を得ることができる。   Furthermore, in the above-described example, the switching element is formed of a MOSFET. However, the same operation and effect can be obtained even if the switching element is formed of a semiconductor element other than the MOSFET. .

以上のことにより、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で更に多くの変更及び変形を含むものである。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 図1の実施例における各部の動作波形である。It is an operation | movement waveform of each part in the Example of FIG. 本発明の他の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other Example of this invention. 本発明の他の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

SW1 第1スイッチング素子
SW2 第2スイッチング素子
SW3 第3スイッチング素子
SW4 第4スイッチング素子
D2 ダイオード(第2スイッチング素子)
D4 ダイオード(第4スイッチング素子)
L インダクタ(磁気素子)
RS1 抵抗(第1電流検出手段)
RS2 抵抗(第2電流検出手段)
CP1 第1コンパレータ
CP2 第2コンパレータ
G1 アンドゲート
F/F フリップフロップ
TM タイマー
Load 負荷
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
Iout 負荷電流
GND 共通電位
SW1 First switching element SW2 Second switching element SW3 Third switching element SW4 Fourth switching element D2 Diode (second switching element)
D4 diode (fourth switching element)
L Inductor (magnetic element)
RS1 resistance (first current detection means)
RS2 resistance (second current detection means)
CP1 1st comparator CP2 2nd comparator G1 AND gate F / F flip-flop TM timer Load Load Vin input voltage Vout Output voltage Iout Load current GND Common potential

Claims (6)

スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、
一端に前記入力電圧を接続する第1スイッチング素子と、
一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、
一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、
一端に前記負荷電流が印加される負荷を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、
一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、
前記第1スイッチング素子または前記第3スイッチング素子の電流を検出する第1電流検出手段と、
前記第2スイッチング素子または前記第4スイッチング素子の電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1電流検出手段の出力と上限電流指令値とを比較する第1コンパレータと、
前記第2電流検出手段の出力と下限電流指令値とを比較する第2コンパレータと、
第1コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオフし、第2コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオンする制御回路と
を備えることを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。
In the buck-boost current regulator that generates a predetermined load current from the input voltage by turning on and off the switching element,
A first switching element for connecting the input voltage to one end;
A common potential connected to one end, a second switching element connected to the other end of the first switching element, and a second switching element that is complementarily turned on and off with the first switching element;
A third switching element for connecting the common potential to one end;
A load to which the load current is applied is connected to one end, the other end of the third switching element is connected to the other end, and a fourth switching element that is complementarily turned on and off with the third switching element;
A magnetic element connecting one end of the connection point of the first switching element and the second switching element and connecting the other end of the connection point of the third switching element and the fourth switching element;
First current detection means for detecting a current of the first switching element or the third switching element;
Second current detection means for detecting a current of the second switching element or the fourth switching element;
A first comparator for comparing the output of the first current detection means and an upper limit current command value;
A second comparator for comparing the output of the second current detection means and a lower limit current command value;
A control circuit that turns off the first switching element and the third switching element based on the output of the first comparator, and that turns on the first switching element and the third switching element, respectively, based on the output of the second comparator; A step-up / step-down current regulator comprising:
スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、
一端に前記入力電圧に接続する第1スイッチング素子と、
一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、
一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、
一端に前記負荷電流が印加される負荷を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、
一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、
前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、
トリガ入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号または前記第3スイッチング素子の駆動信号を接続し、所定の遅延を有するトリガ出力を生成するタイマーと、
セット入力に前記コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記トリガ出力を接続し、記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップと
を備えることを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。
In the buck-boost current regulator that generates a predetermined load current from the input voltage by turning on and off the switching element,
A first switching element connected to the input voltage at one end;
A common potential connected to one end, a second switching element connected to the other end of the first switching element, and a second switching element that is complementarily turned on and off with the first switching element;
A third switching element for connecting the common potential to one end;
A load to which the load current is applied is connected to one end, the other end of the third switching element is connected to the other end, and a fourth switching element that is complementarily turned on and off with the third switching element;
A magnetic element connecting one end of the connection point of the first switching element and the second switching element and connecting the other end of the connection point of the third switching element and the fourth switching element;
Current detecting means for detecting a current of the magnetic element;
A comparator for comparing the output of the current detection means and a current command value;
A timer for connecting a driving signal of the first switching element or a driving signal of the third switching element to a trigger input and generating a trigger output having a predetermined delay;
A flip-flop for connecting the output of the comparator to a set input, connecting the trigger output to a reset input, and generating a drive signal for the first switching element and a drive signal for the third switching element; A buck-boost current regulator.
スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の出力電圧を生成する昇降圧型電圧レギュレータにおいて、
一端に前記入力電圧を接続する第1スイッチング素子と、
一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、
一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、
一端に前記出力電圧を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、
一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、
前記第1スイッチング素子または前記第3スイッチング素子の電流を検出する第1電流検出手段と、
前記第2スイッチング素子または前記第4スイッチング素子の電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1電流検出手段の出力と上限電流指令値とを比較する第1コンパレータと、
前記第2電流検出手段の出力と下限電流指令値とを比較する第2コンパレータと、
第1コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオフし、第2コンパレータの出力に基づき前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをそれぞれオンする制御回路と、
前記出力電圧を平滑する平滑キャパシタと、
前記出力電圧と基準電圧との差を増幅し、前記上限電流指令値を出力する誤差増幅器と
を備えることを特徴とする昇降圧型電圧レギュレータ。
In a buck-boost voltage regulator that generates a predetermined output voltage from an input voltage by turning on and off the switching element,
A first switching element for connecting the input voltage to one end;
A common potential connected to one end, a second switching element connected to the other end of the first switching element, and a second switching element that is complementarily turned on and off with the first switching element;
A third switching element for connecting the common potential to one end;
A fourth switching element connected at one end to the output voltage, connected at the other end to the other end of the third switching element, and complementarily turned on and off with the third switching element;
A magnetic element connecting one end of the connection point of the first switching element and the second switching element and connecting the other end of the connection point of the third switching element and the fourth switching element;
First current detection means for detecting a current of the first switching element or the third switching element;
Second current detection means for detecting a current of the second switching element or the fourth switching element;
A first comparator for comparing the output of the first current detection means and an upper limit current command value;
A second comparator for comparing the output of the second current detection means and a lower limit current command value;
A control circuit that turns off the first switching element and the third switching element based on the output of the first comparator, and that turns on the first switching element and the third switching element, respectively, based on the output of the second comparator; ,
A smoothing capacitor for smoothing the output voltage;
A buck-boost voltage regulator comprising: an error amplifier that amplifies a difference between the output voltage and a reference voltage and outputs the upper limit current command value.
スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧から所定の出力電圧を生成する昇降圧型電圧レギュレータにおいて、
一端に前記入力電圧に接続する第1スイッチング素子と、
一端に共通電位を接続し、他端に前記第1スイッチング素子の他端を接続し、前記第1スイッチング素子と相補的にオンオフする第2スイッチング素子と、
一端に前記共通電位を接続する第3スイッチング素子と、
一端に前記出力電圧を接続し、他端に前記第3スイッチング素子の他端を接続し、前記第3スイッチング素子と相補的にオンオフする第4スイッチング素子と、
一端に前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続点を接続し、他端に前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点を接続する磁気素子と、
前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、
トリガ入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号または前記第3スイッチング素子の駆動信号を接続し、所定の遅延を有するトリガ出力を生成するタイマーと、
セット入力に前記コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記トリガ出力を接続し、記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップと、
前記出力電圧を平滑する平滑キャパシタと、
前記出力電圧と基準電圧との差を増幅し、前記電流指令値を出力する誤差増幅器と
を備えることを特徴とする昇降圧型電圧レギュレータ。
In a buck-boost voltage regulator that generates a predetermined output voltage from an input voltage by turning on and off the switching element,
A first switching element connected to the input voltage at one end;
A common potential connected to one end, a second switching element connected to the other end of the first switching element, and a second switching element that is complementarily turned on and off with the first switching element;
A third switching element for connecting the common potential to one end;
A fourth switching element connected at one end to the output voltage, connected at the other end to the other end of the third switching element, and complementarily turned on and off with the third switching element;
A magnetic element connecting one end of the connection point of the first switching element and the second switching element and connecting the other end of the connection point of the third switching element and the fourth switching element;
Current detecting means for detecting a current of the magnetic element;
A comparator for comparing the output of the current detection means and a current command value;
A timer for connecting a driving signal of the first switching element or a driving signal of the third switching element to a trigger input and generating a trigger output having a predetermined delay;
A flip-flop for connecting the output of the comparator to a set input, connecting the trigger output to a reset input, and generating a drive signal for the first switching element and a drive signal for the third switching element;
A smoothing capacitor for smoothing the output voltage;
A buck-boost voltage regulator comprising: an error amplifier that amplifies a difference between the output voltage and a reference voltage and outputs the current command value.
入力に前記第1スイッチング素子の駆動信号と第2コンパレータの出力とを接続するアンドゲートと、
セット入力に前記第1コンパレータの出力を接続し、リセット入力に前記アンドゲートの出力を接続し、前記第1スイッチング素子の駆動信号と前記第3スイッチング素子の駆動信号とを生成するフリップフロップと
を備えることを特徴とする請求項1記載の昇降圧型電流レギュレータまたは請求項3記載の昇降圧型電圧レギュレータ。
An AND gate connecting the drive signal of the first switching element and the output of the second comparator to an input;
A flip-flop for connecting the output of the first comparator to a set input, connecting the output of the AND gate to a reset input, and generating a drive signal for the first switching element and a drive signal for the third switching element; The step-up / step-down voltage regulator according to claim 1, or the step-up / step-down voltage regulator according to claim 3.
ダイオードで形成する前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を備えることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の昇降圧型電流レギュレータまたは昇降圧型電圧レギュレータ。
6. The buck-boost current regulator or the buck-boost voltage regulator according to claim 1, further comprising the second switching element and the fourth switching element formed by a diode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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