JP2007228760A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチングレギュレータ2は、PFM制御回路20によるPFM制御またはPWM制御回路21のPWM制御によって出力電圧を所定値に制御するようになっている。負荷検出部3は負荷の大きさを検出し、この検出した負荷の大きさをPFM制御回路20とPWM制御回路21との動作を切り換えるための基準値と比較し、この比較の結果に基づいてその両回路の動作を選択的に切り換える。その基準値はヒステリシスを有し、そのヒステリシス幅が基準値調整端子5に入力する信号によって、外部から任意の値に調整できるようになっている。
【選択図】図1
Description
この電源装置は、PWM制御回路とPFM制御回路とを備え、通常動作モードと軽負荷モードを外部からの切り換える切り換え信号によって、その両回路を選択的に動作させるようになっている。
このように、外部からの切り換え信号によってその両回路を選択的に動作させる場合にはその切り換え動作を確実に行うことができる。
すなわち、第1の発明は、PFM制御回路とPWM制御回路とを含み、出力電圧を所定値に制御するために、前記PFM制御回路と前記PWM制御回路とを負荷の大きさに応じて選択的に動作させる電源装置において、前記負荷の大きさを検出する負荷検出部を備え、前記負荷検出部は、前記負荷の大きさを前記PFM制御回路と前記PWM制御回路との動作を切り換えるための基準値と比較し、この比較の結果に応じて前記PFM制御回路と前記PWM制御回路を切り換え動作させるようになっており、かつ、前記基準値を外部から任意の値に調整できるようになっている。
このような構成からなる本発明によれば、負荷の大きさを検出し、この検出した負荷の大きさに応じてPWM制御またはPFM制御の動作を選択的に行う場合に、その切り換え動作の安定化を図ることができ、かつ使い勝手が優れている。
本発明の電源装置の実施形態の構成について、図1を参照して説明する。
この実施形態に係る電源装置は、図1に示すように、シリーズレギュレータ1と、スイッチングレギュレータ2と、負荷検出部3と、切り換え制御端子4と、基準値調整端子5と、基準クロック入力端子6と、共通の出力端子7と、出力電圧検出端子8とを備えている。
また、この実施形態のスイッチングレギュレータ2は、PFM制御回路20とPWM制御回路21を含み、PFM制御回路20によるPFM制御(パルス周波数変調制御)またはPWM制御回路21のPWM制御(パルス幅変調制御)によって出力電圧を所定値に制御するようになっている。
また、この実施形態では、上記の基準値はヒステリシスを有し、そのヒステリシス幅が基準値調整端子5に入力する信号によって、外部から任意の値に調整できるようになっている。
シリーズレギュレータ1は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子7に出力する出力電圧VOUTを所定値に制御するようになっている。
このため、シリーズレギュレータ1は、誤差増幅器11とP型のMOSトランジスタ12とを備え、その動作時に、出力電圧VOUTが所定値になるようにMOSトランジスタ12の導通制御を連続的に行うようになっている。
このため、誤差増幅器11は、その−入力端子に基準電圧VR1が供給され、その+入力端子に出力電圧VOUTを抵抗R1、R2で分圧した検出電圧VFBが供給されるようになっている。誤差増幅器11の出力はMOSトランジスタ12のゲートに供給されるようになっている。MOSトランジスタ12のソースには入力電圧VDDが印加され、そのドレインが共通の出力端子7に接続されている。
PFM制御回路20は、負荷検出部3からの第2切り換え信号S2によってその動作が制御されるようになっている。また、PFM制御回路20は、その動作時に、検出電圧VFBの大きさ従って所定のクロックの周波数が変調されたPFM信号を生成し、この生成されたPFM信号をプリドライブ回路23に出力するようになっている。
PWM制御回路21は、図1に示すように、誤差増幅器211と、発振器(OSC)212と、比較器(コンパレータ)213と、スイッチ214とを備えている。
誤差増幅器211は、出力電圧VOUTを検出した検出電圧VFBを基準電圧VR2と比較し、その差に応じた誤差信号を生成して出力するようになっている。また、この誤差増幅器211は、基準電圧VR2を基準値調整端子5に入力する調整信号としての調整電圧VAにより外部から任意の値に調整できるようになっている。
比較器213は、誤差増幅器211からの誤差信号と発振器212からの三角波によって、その誤差信号の大小に応じてパルス幅が変調されたPWM信号を生成し、これをプリドライブ回路24に出力するようになっている。
プリドライブ回路23は、PFM制御回路20からのPFM信号またはPWM制御回路21からのPWM信号に基づき、MOSトランジスタ24、25をそれぞれオンオフ動作させるオンオフ信号を生成するようになっている。
コイルL1とコンデンサC1とは、オンオフ制御される入力電圧VDD、接地電圧VSSを平滑化するようになっている。
このために、負荷検出部3は、誤差増幅器211と、発振器212と、比較器213と、切り換え信号生成回路31とを備えている。従って、負荷検出部3とPWM制御回路21は、誤差増幅器211、発振器212、および比較器213を共通にして構成されている。
発振器212および比較器213は、上記のように構成されるので、その説明は省略する。
次に、このような構成からなる電源装置の実施形態について、その動作例を図面を参照して説明する。
このため、例えば、切り換え制御端子4に入力される第1切り換え信号S1が「H」レベルのときには、シリーズレギュレータ1が動作し、スイッチングレギュレータ2が動作を停止する。一方、切り換え制御端子4に入力される第1切り換え信号S1が「L」レベルのときには、シリーズレギュレータ1が動作せず、スイッチングレギュレータ2が動作する。
スイッチングレギュレータ2の動作が開始されると、負荷検出部3はPFM制御回路20側を動作させる。この動作と同時に、負荷検出部3はスイッチングレギュレータ2の負荷の大きさの検出を開始し、その検出する負荷の大きさを基準値と比較することによってPFM制御またはPWM制御による動作に切り換える。
すなわち、図2に示すように、PFM制御で動作中において、負荷が増加していき上側の基準値以上になると、PFM制御からPWM制御による動作に切り換わる。その後、負荷が増加してもPWM制御を行い、逆に負荷が低下しても、下側の基準値になるまでPWM制御を行う。そして、負荷が下側の基準値以下になると、PWM制御からPFM制御に動作が切り換わる。
スイッチングレギュレータ2の動作の開始直後は、切り換え信号生成回路31からの第2切り換え信号S2は「L」レベルであるので、PFM制御回路20が動作し、このときにはスイッチ214はオフとなる。
一方、負荷検出部3を構成する誤差増幅器211は、出力電圧VOUTを検出した検出電圧VFBを基準電圧VR2と比較し、その差に応じた誤差信号VCMPを生成し(図3(B)参照)、これが比較器213に出力される。
誤差増幅器211から出力される誤差信号VCMPは、検出電圧VFBと基準電圧VR2との差に応じてそのレベルが異なり、図3(B)に示すように、例えばVCMP1、VCMP2、VCMP3のようになる。VCMP1がその差が大きく、VCMP3がその差が小さな場合である。
比較器213は、誤差増幅器211からの誤差信号VCMPと発振器212からの三角波(図3(B)参照)によって、その誤差信号の大小に応じてパルス幅が変調されたPWM信号を生成し、これを切り換え信号生成回路31に出力する。
切り換え信号生成回路31は、比較器213からのPWM信号のパルス幅を図3(A)に示す基準クロックCLKのパルス幅(基準幅)と比較し、この比較結果に応じて切り換える第2切り換え信号S2を生成する。
一方、比較器213からのPWM信号が図3(C)(D)の場合には、切り換え信号生成回路31で生成される第2切り換え信号S2は、PWM制御回路21を動作させるために「L」レベルから「H」レベルに切り換わる。これにより、PFM制御回路20は動作を停止し、これと同時にスイッチ214がオンになってPWM制御回路20が動作を開始する。
図1では、基準電圧調整端子5にアナログ信号からなる調整電圧VAを供給し、これにより基準電圧VR2を調整するようにした。
図4は、これに代えて、基準電圧調整端子5にデジタル信号を供給し、これをシリアル・インターフェース9で受けたのち、D/Aコンバータ10でD/A変換してアナログ信号とし、このアナログ信号により基準電圧VR2を調整するようにしたものである。このようにすると、CPUなどとの整合性が良くなり、デジタル制御が容易となる。
また、この実施形態では、そのヒステリシス幅を、外部から入力する基準値調整信号を用いて任意のヒステリシス幅に調整できるようにしたので、外部から制御できて使い勝手が向上する。
Claims (5)
- PFM制御回路とPWM制御回路とを含み、出力電圧を所定値に制御するために、前記PFM制御回路と前記PWM制御回路とを負荷の大きさに応じて選択的に動作させる電源装置において、
前記負荷の大きさを検出する負荷検出部を備え、
前記負荷検出部は、前記負荷の大きさを前記PFM制御回路と前記PWM制御回路との動作を切り換えるための基準値と比較し、この比較の結果に応じて前記PFM制御回路と前記PWM制御回路を切り換え動作させるようになっており、
かつ、前記基準値を外部から任意の値に調整できるようになっていることを特徴とする電源装置。 - 負荷検出部は、前記基準値として2つの異なる基準値をそれぞれ設定できるようになっており、前記動作の切り換え後に、その2つの基準値を一方から他方に変更して使用するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記負荷検出部は、
出力電圧と所定の基準値との差を求め、この求めた差に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器からの誤差信号に応じたPWM信号を生成する比較器と、
前記比較器からのPWM信号のパルス幅を所定の基準値と比較し、この比較結果に応じて前記PFM制御回路と前記PWM制御回路との動作を切り換える信号を生成するコンパレータとを備え、
前記誤差増幅器は、前記基準値として任意の値の基準値を外部から設定できるようになっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。 - 前記誤差増幅器は、前記任意の基準値を外部から設定でき、かつ、その設定値を連続的に調整できるようになっていることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
- 前記負荷検出部と前記PWM制御回路とは、前記誤差増幅器および前記比較器を共通に構成するようになっていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電源装置。
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