JP2008086143A - 同期整流型スイッチングレギュレータ、同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路及び同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過電流が検出された場合に、判定回路8の出力信号VOLVに応じて、降圧動作時には、降圧用スイッチングトランジスタM1と昇圧用スイッチングトランジスタM3をそれぞれオフさせると共に降圧用同期整流トランジスタM2と昇圧用同期整流トランジスタM4をそれぞれオンさせ、昇圧動作時には、降圧用同期整流トランジスタM2と昇圧用スイッチングトランジスタM3をそれぞれオフさせると共に、降圧用スイッチングトランジスタM1と昇圧用同期整流トランジスタM4をそれぞれオンさせるようにした。
【選択図】図1
Description
図4のスイッチングレギュレータでは、A端子に入力された電圧を昇圧又は降圧してB端子より出力する。
図4において、M101は降圧用スイッチングトランジスタを、M102は降圧用同期整流トランジスタを、M103は昇圧用スイッチングトランジスタを、M104は昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれなしている。
降圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う降圧用スイッチングトランジスタと、
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタと、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、該検出結果を出力する過電流検出回路部と、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記定電圧になるように、降圧用スイッチングトランジスタ、降圧用同期整流トランジスタ、昇圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタに対する動作制御を行う制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が小さいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にするものである。
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタの各トランジスタの動作制御を行って、前記インダクタを用いて前記入力電圧を昇降圧することにより、設定された定電圧に変換して出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路において、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、該検出結果を出力する過電流検出回路部と、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記定電圧になるように、降圧用スイッチングトランジスタ、降圧用同期整流トランジスタ、昇圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタに対する動作制御を行う制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が小さいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にするものである。
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタの各トランジスタの動作制御を行って、前記インダクタを用いて前記入力電圧を昇降圧することにより、設定された定電圧に変換して出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法において、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、
前記入力電圧よりも前記出力端子から出力される出力電圧の方が小さいときに前記過電流を検出すると、
前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、
前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流を検出すると、
前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にするようにした。
また、降圧用スイッチングトランジスタ又は昇圧用同期整流トランジスタの電圧降下を検出して過電流の検出を行うようにしたことから、電流検出抵抗が不要になり、効率を向上させることができ、更に過電流を検出するための検出個所を1箇所にすることができ、回路規模を縮小させることができる。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における昇降圧型のスイッチングレギュレータの回路例を示した図である。
図1において、スイッチングレギュレータ1は、入力端子INに入力された入力電圧Vinを自動的に昇圧又は降圧して所定の定電圧に変換し、出力電圧Voutとして出力端子OUTから出力する、昇降圧型の同期整流型スイッチングレギュレータ(以下、スイッチングレギュレータと呼ぶ)である。
また、図1のスイッチングレギュレータ1において、インダクタL1及びコンデンサC1を除く各回路を1つのICに集積するようにしてもよく、場合によっては、各トランジスタM1〜M4の少なくとも1つ、インダクタL1及びコンデンサC1を除く各回路を1つのICに集積するようにしてもよい。また、図1のスイッチングレギュレータ1は、他の回路と共に1つのICに集積されるようにしてもよく、この場合、制御信号PABIASは該IC内の回路で生成されるようにしてもよい。
図2において、過電流検出回路7は、コンパレータ21、インバータ22〜24、NOR回路25,26、Dフリップフロップ27、AND回路28、遅延回路29、定電流源30、PMOSトランジスタM21,M22及び抵抗R21,R22で構成されている。
入力電圧Vinと接地電圧との間には、抵抗R21、R22及び定電流源30が直列に接続され、抵抗R22と定電流源30との接続部はコンパレータ21の反転入力端に接続されている。また、抵抗R21に並列にPMOSトランジスタM22が接続され、PMOSトランジスタM22のゲートにはインバータ24を介して判定回路8からの信号VOLVが入力されている。
図3において、判定回路8は、コンパレータ31、NMOSトランジスタM31及び抵抗R31〜R35で構成されている。出力電圧Voutと接地電圧との間には、抵抗R33〜R35が直列に接続され、抵抗R35に並列にNMOSトランジスタM31が接続されている。抵抗R33と抵抗R34との接続部はコンパレータ31の反転入力端に接続され、コンパレータ31の出力端は、判定回路8の出力端をなすと共にNMOSトランジスタM31のゲートに接続されている。また、入力電圧Vinと接地電圧との間には、抵抗R31と抵抗R32が直列に接続され、抵抗R31と抵抗R32との接続部がコンパレータ31の非反転入力端に接続されている。
降圧用スイッチングトランジスタM1、降圧用同期整流トランジスタM2、昇圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタM4等によるロスがない場合、降圧動作時は出力電圧Voutが入力電圧Vinよりも小さいことから、コンパレータ31はハイレベルの信号VOLVを出力する。また、昇圧動作時は出力電圧Voutが入力電圧Vinよりも大きくなることから、コンパレータ31はローレベルの信号VOLVを出力する。
出力電流ioutが増加すると、過電流検出回路7の出力信号LIMbがローレベルになる。制御回路2は、過電流検出回路7の出力信号LIMbがローレベルになると過電流保護動作を行う。このとき、判定回路8の出力信号VOLVがハイレベルであれば、制御回路2は、前記したように降圧動作を行っていることから、降圧用スイッチングトランジスタM1をオフさせて遮断状態にすると共に降圧用同期整流トランジスタM2をオンさせて導通状態にし、更に昇圧用スイッチングトランジスタM3をオフさせて遮断状態にすると共に昇圧用同期整流トランジスタM4をオンさせて導通状態にする。逆に、判定回路8の出力信号VOLVがローレベルであれば、制御回路2は、昇圧動作を行っていることから、降圧用スイッチングトランジスタM1をオンさせると共に降圧用同期整流トランジスタM2をオフさせ、更に昇圧用スイッチングトランジスタM3をオフさせると共に昇圧用同期整流トランジスタM4をオンさせる。
なお、本第1の実施の形態では、過電流を検出するために降圧用スイッチングトランジスタM1の電圧降下を検出するようにした場合を例にして説明したが、昇圧用同期整流トランジスタM4の電圧降下を検出するようにしてもよい。また、従来例と同様に過電流を検出するために抵抗を使用してもよいが、この場合は電流検出用の抵抗で消費する電力分だけ効率が低下する。
2 制御回路
3 発振回路
4 誤差増幅回路
5,6 PWMコンパレータ
7 過電流検出回路
8 判定回路
9 インバータ
10 基準電圧発生回路
M1 降圧用スイッチングトランジスタ
M2 降圧用同期整流トランジスタ
M3 昇圧用スイッチングトランジスタ
M4 昇圧用同期整流トランジスタ
L1 インダクタ
R1,R2 抵抗
C1 コンデンサ
Claims (18)
- 入力端子から入力された入力電圧を、インダクタを用いて昇降圧することにより、設定された定電圧に変換して出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータにおいて、
降圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う降圧用スイッチングトランジスタと、
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタと、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、該検出結果を出力する過電流検出回路部と、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記定電圧になるように、降圧用スイッチングトランジスタ、降圧用同期整流トランジスタ、昇圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタに対する動作制御を行う制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が小さいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にすることを特徴とする同期整流型スイッチングレギュレータ。 - 前記過電流検出回路部は、前記入力端子から入力された電流が所定値以上になると前記過電流を検出したと判定することを特徴とする請求項1記載の同期整流型スイッチングレギュレータ。
- 前記過電流検出回路部は、前記入力端子からの電流が入力される前記インダクタの一端の電圧検出を行い、該検出した電圧から前記過電流の発生の有無を判定することを特徴とする請求項2記載の同期整流型スイッチングレギュレータ。
- 前記過電流検出回路部は、前記過電流が発生したと判定した後、所定の周波数のパルス信号に同期して該判定を解除して過電流検出を行うことを特徴とする請求項2又は3記載の同期整流型スイッチングレギュレータ。
- 前記過電流検出回路部は、昇圧動作時の前記所定値を降圧動作時よりも大きくすることを特徴とする請求項2、3又は4記載の同期整流型スイッチングレギュレータ。
- 前記制御回路部は、外部から入力される信号によって、生成する前記定電圧値が設定されることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の同期整流型スイッチングレギュレータ。
- 降圧動作のためにスイッチングを行って、入力端子から入力された入力電圧によるインダクタへの充電を行う降圧用スイッチングトランジスタと、
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタの各トランジスタの動作制御を行って、前記インダクタを用いて前記入力電圧を昇降圧することにより、設定された定電圧に変換して出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路において、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、該検出結果を出力する過電流検出回路部と、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記定電圧になるように、降圧用スイッチングトランジスタ、降圧用同期整流トランジスタ、昇圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタに対する動作制御を行う制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が小さいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流検出回路部が過電流を検出すると、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にすることを特徴とする同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。 - 前記過電流検出回路部は、前記入力端子から入力された電流が所定値以上になると前記過電流を検出したと判定することを特徴とする請求項7記載の同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。
- 前記過電流検出回路部は、前記入力端子からの電流が入力される前記インダクタの一端の電圧検出を行い、該検出した電圧から前記過電流の発生の有無を判定することを特徴とする請求項8記載の同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。
- 前記過電流検出回路部は、前記過電流が発生したと判定した後、所定の周波数のパルス信号に同期して該判定を解除して過電流検出を行うことを特徴とする請求項8又は9記載の同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。
- 前記過電流検出回路部は、昇圧動作時の前記所定値を降圧動作時よりも大きくすることを特徴とする請求項8、9又は10記載の同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。
- 前記制御回路部は、外部から入力される信号によって、生成する前記定電圧値が設定されることを特徴とする請求項7、8、9、10又は11記載の同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路。
- 降圧動作のためにスイッチングを行って入力端子に入力された入力電圧によるインダクタへの充電を行う降圧用スイッチングトランジスタと、
降圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う降圧用同期整流トランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記入力電圧による前記インダクタへの充電を行う昇圧用スイッチングトランジスタと、
昇圧動作のためにスイッチングを行って前記インダクタの放電を行う昇圧用同期整流トランジスタの各トランジスタの動作制御を行って、前記インダクタを用いて前記入力電圧を昇降圧することにより、設定された定電圧に変換して出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法において、
前記出力端子から出力される電流が所定の電流値以上になる過電流の検出を行い、
前記入力電圧よりも前記出力端子から出力される出力電圧の方が小さいときに前記過電流を検出すると、
前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にし、
前記入力電圧よりも前記出力電圧の方が大きいときに前記過電流を検出すると、
前記降圧用同期整流トランジスタ及び昇圧用スイッチングトランジスタをそれぞれオフさせて遮断状態にすると共に、前記降圧用スイッチングトランジスタ及び昇圧用同期整流トランジスタをそれぞれオンさせて導通状態にすることを特徴とする同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。 - 前記入力端子から入力された電流が所定値以上になると前記過電流を検出したと判定することを特徴とする請求項13記載の同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。
- 昇圧動作時の前記所定値を降圧動作時よりも大きくすることを特徴とする請求項14記載の同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。
- 前記入力端子からの電流が入力される前記インダクタの一端の電圧検出を行い、該検出した電圧から前記過電流の発生の有無を判定することを特徴とする請求項14又は15記載の同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。
- 前記過電流が発生したと判定した後、所定の周波数のパルス信号に同期して該判定を解除して過電流検出を行うことを特徴とする請求項16記載の同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。
- 外部から入力される信号によって、生成する前記定電圧値が可変設定されることを特徴とする請求項13、14、15、16又は17記載の同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法。
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