JP2007068254A - Dc−dcコンバータの制御回路およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
入力電圧と出力電圧とに応じて利得を制御可能なデジタル誤差増幅器を備え、帰還回路等に使用する高精度な抵抗やキャパシタを不要とすることで、ロジック回路内に内蔵可能なDC−DCコンバータの制御回路を提供すること。
【解決手段】
ΣΔAD変換器型誤差増幅器10は、演算器20、積分器21、1ビット量子化器22、D/A変換器23、第1カウンタ24を備える。演算器20は、出力電圧Voutと平均出力電圧AVとを差分した差分信号を出力する。積分器21は、差分信号を積分した積分信号を出力する。1ビット量子化器22は、積分信号に量子化処理を施して1ビットデジタル信号を出力する。D/A変換器23は、1ビットデジタル信号に応じてDA変換を行う。デジタルPWM回路11は、D/A変換器23のパルス密度に応じて、DC−DCコンバータのメインスイッチング素子のオンデューティを定める。
【選択図】 図1
Description
Vout=Ton/T×Vin ・・・式(1)
ここで、時間TonはメインスイッチングトランジスタFET1が導通している時間、時間ToffはメインスイッチングトランジスタFET1が非導通とされている時間である。また時間Tは時間Tonと時間Toffとを加えた時間であり、DC−DCコンバータ100の1動作周期の時間である。
AV=Vin×m/n[V] ・・・式(2)
AV1=Vin×m1/n(V) ・・・式(3)
そして平衡状態では、積分器21の抵抗R12に入力される平均出力電圧AV1と、抵抗R11に入力される出力電圧Voutとは、共に基準電圧e1とされる。
AV2=Vin×m2/n(V) ・・・式(4)
よって式(3)(4)より、平均出力電圧AV2は、平均出力電圧AV1から差電圧ΔVに応じた量だけ大きくされることが分かる。
m1=e1×n/Vin ・・・式(5)
すなわちΣΔAD変換器型誤差増幅器10は、誤差がゼロの場合においても、式(5)で表される所定値のカウント数m1を出力する特徴を有することが分かる。
1 一方デジタル値
10、10b ΣΔAD変換器型誤差増幅器
20 演算器
21、21b 積分器
22、22b 1ビット量子化器
23 D/A変換器
24 第1カウンタ
31 レジスタ
32 比較器
33 第2カウンタ
AMP、AMP1 演算増幅器
AV、AV1、AV2 平均出力電圧
C11 キャパシタ
CK クロック信号
COMP、COMP1 電圧比較器
FET1 メインスイッチングトランジスタ
FET2 同期整流用スイッチングトランジスタ
FF1 第1フリップフロップ
FF2 第2フリップフロップ
PD、PD1、PD2 パルス密度
e1 基準電圧
m1、m2 カウント数
Claims (7)
- 入力電圧から基準電圧に応じた出力電圧を生成するスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路であって、
前記出力電圧と帰還信号とを差分した差分信号を出力する演算部と、
前記基準電圧が非反転入力に入力され前記差分信号が反転入力に入力される差電圧増幅器と、一端が前記差電圧増幅器の反転入力端子に接続され他端が前記差電圧増幅器の出力端子に接続されるキャパシタとを備え、前記差分信号を積分した積分信号を出力する積分部と、
前記積分信号に量子化処理を施して1ビットデジタル信号を出力する量子化部と、
入力される前記1ビットデジタル信号に応じて、前記入力電圧または接地電圧を前記帰還信号として前記演算部に出力する帰還部と、
前記量子化部のパルス密度に応じて前記DC−DCコンバータのメインスイッチング素子のオンデューティを定めるPWM部と
を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路。 - 前記演算部は、
前記出力電圧の入力端子と前記積分器の入力端子との間に接続される第1抵抗素子と、
前記D/A部の出力端子と前記積分器の入力端子との間に接続される第2抵抗素子と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路。 - 前記量子化部は、
前記積分信号と参照電圧との大小を比較するコンパレータと、
該コンパレータの出力とクロック信号とが入力され、該クロック信号に同期して前記コンパレータの出力信号を前記帰還部に出力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に記載のスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路。 - 前記量子化部はクロック信号に応じて前記1ビットデジタル信号を出力し、
前記パルス密度は、前記DC−DCコンバータの動作周期である動作周期クロックサイクル数に占める、前記積分器のハイレベル出力に応じた前記1ビットデジタル信号が出力される出力クロックサイクル数の割合であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路。 - 前記PWM部は、
前記積分器のハイレベル出力に応じた前記1ビットデジタル信号が出力される回数をカウントする第1カウンタと、
前記動作周期クロックサイクル数を繰り返しカウントする第2カウンタと、
前記第2カウンタのカウント数に応じて、前記動作周期ごとに前記第1カウンタのカウント数を取得するレジスタと、
前記第2カウンタのカウント数と前記レジスタに保持される前記第1カウンタのカウント数とを比較するカウント数比較器とを備え、
前記第2カウンタのカウント数が、前記第1カウンタのカウント数よりも小さい期間においては前記メインスイッチング素子に導通制御を行い、
前記第2カウンタのカウント数が、前記第1カウンタのカウント数以上である期間においては前記メインスイッチング素子に非導通制御を行うことを特徴とする請求項4に記載のスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御回路。 - 請求項1に記載のDC−DCコンバータの制御回路と、
該DC−DCコンバータの制御回路によりオンデューティが制御されるメインスイッチング素子および同期整流用スイッチング素子と、
チョークコイルと
を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータ。 - 入力電圧から基準電圧に応じた出力電圧を生成するスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御方法であって、
前記出力電圧と帰還信号とを差分した差分信号を出力するステップと、
前記差分信号を積分した積分信号を出力するステップと、
前記積分信号に量子化処理を施して1ビットデジタル信号を出力するステップと、
入力される前記1ビットデジタル信号に応じて、前記入力電圧または接地電圧を前記帰還信号として出力するステップと、
前記帰還信号のパルス密度に応じて前記DC−DCコンバータのメインスイッチング素子のオンデューティを定めるステップと
を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ方式DC−DCコンバータの制御方法。
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