JP2008295270A - Dc-dc converter and control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DC−DCコンバータ及び制御回路に関する。 The present invention relates to a DC-DC converter and a control circuit.
図17は、降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図である。エラーアンプERA1は、フィードバック電圧FB1を抵抗R1及びR2により抵抗分圧した電圧及び直流電圧e1を比較し、比較結果をPWM(パルス幅変調)比較器1702に出力する。PWM比較器1702は、エラーアンプERA1の出力信号及び三角波発振器1701の出力三角波信号を比較し、第1の制御信号VQ及び第2の制御信号VQbを出力する。制御信号VQ及びVQbは、相互に論理反転した信号である。具体的には、PWM比較器1702は、エラーアンプERA1の−端子の電圧が直流電圧e1より高くなれば第1の制御信号VQをローレベル、第2の制御信号VQbをハイレベルにし、エラーアンプERA1の−端子の電圧が直流電圧e1より低くなれば第1の制御信号VQをハイレベル、第2の制御信号VQbをローレベルにする。第1の制御信号VQがハイレベル及び第2の制御信号VQbがローレベルになれば、第1のnチャネル電界効果トランジスタFET1がオンし、第2のnチャネル電界効果トランジスタFET2がオフし、ノードVtは直流電圧Vinに接続される。これに対し、第1の制御信号VQがローレベル及び第2の制御信号VQbがハイレベルになれば、第1のnチャネル電界効果トランジスタFET1がオフし、第2のnチャネル電界効果トランジスタFET2がオンし、ノードVtは基準電位(グランド電位)に接続される。ノードVtの電圧は、インダクタL1及び容量C1により平滑化され、直流の出力電圧Voutとなる。出力電圧Voutは、フィードバック電圧FB1としてフィードバックされる。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator). The error amplifier ERA1 compares the voltage obtained by dividing the feedback voltage FB1 by the resistors R1 and R2 with the DC voltage e1, and outputs the comparison result to a PWM (pulse width modulation)
また、下記の特許文献1には、入力された電圧を所定の定電圧に変換して出力端から出力するスイッチングレギュレータにおいて、制御電極に入力された制御信号に応じてスイッチングし、前記入力電圧の出力制御を行うスイッチングトランジスタと、該スイッチングトランジスタから出力された電圧を平滑して前記出力端に出力する平滑回路部と、前記出力端の電圧が所定の電圧になるように、外部から入力されたクロック信号に同期して前記スイッチングトランジスタに対するスイッチング制御を行う制御回路部と、前記クロック信号が入力されているか否かの検出を行うクロック信号検出回路部と、を備えたスイッチングレギュレータが記載されている。前記クロック信号検出回路部は、前記クロック信号の入力が停止したことを検出すると、前記制御回路部に対して、動作を停止させて消費電力を低減させるスタンバイ動作を行わせ前記スイッチングトランジスタをオフさせる。 Further, in Patent Document 1 below, in a switching regulator that converts an input voltage into a predetermined constant voltage and outputs it from an output terminal, switching is performed according to a control signal input to a control electrode, and the input voltage A switching transistor that performs output control, a smoothing circuit that smoothes a voltage output from the switching transistor and outputs the smoothed voltage to the output terminal, and an external input so that the voltage at the output terminal becomes a predetermined voltage A switching regulator including a control circuit unit that performs switching control on the switching transistor in synchronization with a clock signal and a clock signal detection circuit unit that detects whether or not the clock signal is input is described. . When the clock signal detection circuit unit detects that the input of the clock signal is stopped, the control circuit unit performs a standby operation to stop the operation and reduce power consumption, thereby turning off the switching transistor. .
上記のDC−DCコンバータにおいて、出力電圧Voutは、直流電圧e1に依存する。しかし、直流電圧e1は、半導体ばらつき等により誤差が生じる。直流電圧e1の調整は、困難である。そのため、出力電圧Voutを所定値に制御することが困難である。 In the DC-DC converter described above, the output voltage Vout depends on the DC voltage e1. However, the DC voltage e1 has an error due to semiconductor variations. Adjustment of the DC voltage e1 is difficult. For this reason, it is difficult to control the output voltage Vout to a predetermined value.
本発明の目的は、容易に出力電圧を調整することができるDC−DCコンバータ及び制御回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a DC-DC converter and a control circuit that can easily adjust an output voltage.
本発明のDC−DCコンバータは、フィードバック電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第1の電圧制御発振器と、前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、信号を生成する信号生成回路と、前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成する制御回路と、第1の直流電圧及び基準電位間に直列に接続され、それぞれ前記第1及び第2の制御信号により制御される第1及び第2のスイッチングトランジスタと、前記第1及び第2のスイッチングトランジスタから出力される電圧を平滑化して出力電圧を生成し、前記出力電圧を前記フィードバック電圧として前記第1の電圧制御発振器に出力する平滑化回路とを有することを特徴とする。 The DC-DC converter of the present invention divides and outputs a first voltage-controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage, and a signal generated by the first voltage-controlled oscillator. First and second control signals based on a first frequency divider, a signal generation circuit that generates a signal, a signal output from the first frequency divider, and a signal generated by the signal generation circuit A first and second switching transistors connected in series between a first DC voltage and a reference potential and controlled by the first and second control signals, respectively, A smoothing circuit that smoothes the voltage output from the second switching transistor to generate an output voltage, and outputs the output voltage as the feedback voltage to the first voltage-controlled oscillator. And wherein the Rukoto.
また、本発明の制御回路は、DC−DCコンバータの出力を制御する制御回路であって、フィードバック電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第1の電圧制御発振器と、前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、信号を生成する信号生成回路とを有し、前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする。 The control circuit of the present invention is a control circuit that controls the output of the DC-DC converter, and includes a first voltage-controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage, A first frequency divider that divides and outputs a signal generated by the voltage-controlled oscillator; and a signal generation circuit that generates a signal; and the signal output by the first frequency divider and the signal The first and second control signals are generated based on the signal generated by the generation circuit.
第1の分周器の分周値を変更することにより、容易に出力電圧を所定値に調整することができる。 By changing the frequency division value of the first frequency divider, the output voltage can be easily adjusted to a predetermined value.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図であり、図5はそのDC−DCコンバータの動作例を示すタイミングチャートである。制御部100は、第1の電圧制御発振器(VCO)101、第1の分周器102、制御回路103及び信号生成回路104を有する。第1の電圧制御発振器101は、フィードバック電圧FB1を基に制御される周波数のパルス信号Vaを生成する。その詳細は、後に図2を参照しながら説明する。第1の分周器102は、第1の電圧制御発振器101により生成されるパルス信号Vaを分周してパルス信号V1を出力する。図5の場合、第1の分周器102は、例えばパルス信号Vaを8分周してパルス信号V1を生成している。第1の分周器102の詳細は、後に図3を参照しながら説明する。信号生成回路104は、例えば発振器であり、パルス信号V2を生成する。制御回路103は、第1の分周器102により出力されるパルス信号V1及び信号生成回路104により生成されるパルス信号V2を基に第1の制御信号VQ及び第2の制御信号VQbを生成する。第1の制御信号VQは、信号生成回路104の出力信号V2の立ち上がりにより立ち上がり、第1の分周回路102の出力信号V1の立ち上がりにより立ち下がる。第2の制御信号VQbは、第1の制御信号VQに対して論理反転した信号である。制御回路103の詳細は、後に図4を参照しながら説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a timing chart showing an operation example of the DC-DC converter. The
第1のnチャネル電界効果トランジスタ(スイッチングトランジスタ)FET1及び第2のnチャネル電界効果トランジスタ(スイッチングトランジスタ)FET2は、第1の直流電圧Vin及び基準電位(グランド電位)間に直列に接続される。第1の電界効果トランジスタFET1は、ゲートが第1の制御信号VQに接続され、ドレインが第1の直流電圧Vinの端子に接続され、ソースがノードVtに接続される。第2の電界効果トランジスタFET2は、ゲートが第2の制御信号VQbに接続され、ドレインがノードVtに接続され、ソースが基準電位(グランド電位)に接続される。第1の電界効果トランジスタFET1は第1の制御信号VQにより制御され、第2の電界効果トランジスタFET2は第2の制御信号VQbにより制御される。第1の制御信号VQがハイレベル及び第2の制御信号VQbがローレベルになれば、第1の電界効果トランジスタFET1がオンし、第2の電界効果トランジスタFET2がオフし、ノードVtは直流電圧Vinに接続される。これに対し、第1の制御信号VQがローレベル及び第2の制御信号VQbがハイレベルになれば、第1の電界効果トランジスタFET1がオフし、第2の電界効果トランジスタFET2がオンし、ノードVtは基準電位(グランド電位)に接続される。 The first n-channel field effect transistor (switching transistor) FET1 and the second n-channel field effect transistor (switching transistor) FET2 are connected in series between the first DC voltage Vin and the reference potential (ground potential). The first field effect transistor FET1 has a gate connected to the first control signal VQ, a drain connected to the terminal of the first DC voltage Vin, and a source connected to the node Vt. The second field effect transistor FET2 has a gate connected to the second control signal VQb, a drain connected to the node Vt, and a source connected to a reference potential (ground potential). The first field effect transistor FET1 is controlled by the first control signal VQ, and the second field effect transistor FET2 is controlled by the second control signal VQb. When the first control signal VQ is at a high level and the second control signal VQb is at a low level, the first field effect transistor FET1 is turned on, the second field effect transistor FET2 is turned off, and the node Vt is a DC voltage. Connected to Vin. On the other hand, when the first control signal VQ is at the low level and the second control signal VQb is at the high level, the first field effect transistor FET1 is turned off, the second field effect transistor FET2 is turned on, and the node Vt is connected to a reference potential (ground potential).
インダクタL1は、ノードVt及び出力電圧Voutの端子間に接続される。容量C1は、出力電圧Voutの端子及び基準電位(グランド電位)間に接続される。インダクタL1及びC1は、平滑化回路を構成し、第1の電界効果トランジスタFET1及び第2の電界効果トランジスタFET2から出力されるノードVtの電圧を平滑化して直流の出力電圧Voutを生成し、出力電圧Voutをフィードバック電圧FB1として第1の電圧制御発振器101に出力する。
The inductor L1 is connected between the node Vt and the output voltage Vout. The capacitor C1 is connected between the terminal of the output voltage Vout and a reference potential (ground potential). The inductors L1 and C1 constitute a smoothing circuit, and smooth the voltage of the node Vt output from the first field effect transistor FET1 and the second field effect transistor FET2 to generate a DC output voltage Vout. The voltage Vout is output to the first voltage controlled
図2は第1の電圧制御発振器101の入力電圧VCOINに対する出力信号の周波数fVCOを示すグラフであり、図6は図1のDC−DCコンバータが安定状態に移行する動作例を示すタイミングチャートである。期間T1は、出力電圧Voutが目標値より高く、信号V1の周波数が信号V2の周波数より高い状態の期間である。期間T2は、出力電圧Voutが目標値に達し、信号V1の周波数が信号V2の周波数と同じ安定状態の期間である。第1の電圧制御発振器101は、入力電圧VCOINが高くなるほど、出力信号の周波数fVCOも高くなる。その結果、出力電圧Voutが目標値よりも高くなると、信号V1の周波数が信号V2の周波数より高くなる。これに対して、出力電圧Voutが目標値よりも低くなると、信号V1の周波数が信号V2の周波数より低くなる。やがて、パルス信号V1及びV2の周波数が同じになり、出力電圧Voutが目標値に収束する。
FIG. 2 is a graph showing the frequency fVCO of the output signal with respect to the input voltage VCOIN of the first voltage controlled
図3は、第1の分周器102を説明するための図である。第1の分周器102は、入力信号Vaを入力し、入力信号Vaを分周値(分周比)R1〜R15で分周した信号V1及び信号V1の論理反転信号V1bを出力する。分周値R1〜R15は、15ビットの分周値である。例えば、R1が1、R2〜R15が0のとき、分周値R1〜R15は1になる。また、第1の分周器102は、ストローブ信号CNTREFが入力されると、分周値R1〜R15を内部にセットする。また、第1の分周器102は、リセット信号PSS及びRESETを入力すると、内部状態をリセットする。
FIG. 3 is a diagram for explaining the
図4は、制御回路103の構成例を示す回路図である。フリップフロップ403は、リセット端子Rがインバータ401を介して入力信号V2に接続され、セット端子Sがインバータ402を介して入力信号V1に接続される。フリップフロップ403の出力端子Q及び/Qは、相互に論理反転した信号である。フリップフロップ403は、リセット端子Rがローレベル及びセット端子Sがハイレベルのときに出力端子Qがハイレベルになり、リセット端子Rがハイレベル及びセット端子Sがローレベルのときに出力端子Qがローレベルになる。なお、リセット端子R及びセット端子Sの信号が競合するときには、リセット信号Rの信号が優先される。偶数個のインバータ404は、フリップフロップ403の出力端子Qの信号を遅延させた遅延信号を論理積(AND)回路406に出力する。論理積回路406は、インバータ404の出力信号とフリップフロップ403の出力端子Qの信号との論理積信号を出力信号VQとして出力する。また、偶数個のインバータ405は、フリップフロップ403の出力端子/Qの信号を遅延させた遅延信号を論理積回路407に出力する。論理積回路407は、インバータ405の出力信号とフリップフロップ403の出力端子/Qの信号との論理積信号を出力信号VQbとして出力する。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
インバータ404,405及び論理積回路406,407は、出力信号VQ及びVQbを同時にハイレベルになる期間をなくすための回路である。この回路により、トランジスタFET1及びFET2が同時にオンし、トランジスタFET1及びFET2に短絡電流が流れることを防止することができる。
The
以上のように、制御回路103は、第1の分周器102により出力される信号V1及び信号生成回路104により生成される信号V2の位相を比較する位相比較回路を有し、前記比較の結果に応じて第1の制御信号VQ及び第2の制御信号VQbを生成する。
As described above, the
以上のように、本実施形態によれば、第1の分周器102の分周値R1〜R15をデジタル的に変更することにより、出力電圧Voutを容易に所定値に制御することができる。また、分周値R1〜R15のビット数を多くすれば、出力電圧Voutの微調整も容易である。
As described above, according to the present embodiment, the output voltage Vout can be easily controlled to a predetermined value by digitally changing the division values R1 to R15 of the
(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図である。本実施形態は、第1の実施形態(図1)に対して、信号生成回路104の代わりに、第2の発振器701及び第2の分周器702を設けたものである。信号生成回路104は、第2の発振器701及び第2の分周器702により構成することができる。第2の発振器701は、パルス信号Vbを生成する。第2の分周器702は。第2の発振器701により生成されるパルス信号Vbを分周してパルス信号V2を出力する。第2の分周器702は、図3の第1の分周器102と同じ構成を有する。第1の分周器102及び第2の分周器702の分周値を同じ値に設定すれば、第2の発振器701が生成するパルス信号Vbは第1の電圧制御発振器101が出力するパルス信号Vaの目標周波数の信号になり、第2の分周器702の出力信号V2は第1の分周器V1の目標周波数の信号になる。制御回路103が信号V1及びV2を入力する場合の制御回路103の構成例は、図4の制御回路103と同じである。また、制御回路103が信号V1、V2、Va及びVbを入力する場合の制御回路103の構成例は、後に図9、図12を参照しながら説明する。その他の点については、本実施形態は第1の実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
(第3の実施形態)
図8は本発明の第3の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図であり、図10はそのDC−DCコンバータの動作例を示すタイミングチャートである。本実施形態は、第2の実施形態(図7)に対して、第2の発振器701の代わりに、第2の電圧制御発振器801を設けたものである。第2の発振器701は、第2の電圧制御発振器801により構成することができる。第2の電圧制御発振器801は、第2の直流電圧e1を基に制御される周波数の信号Vbを生成する。図10の場合、第1の分周器102は、パルス信号Vaを8分周し、パルス信号V1を出力する。第2の分周器702は、パルス信号Vbを8分周し、パルス信号V2を出力する。その他の点については、本実施形態は第2の実施形態と同じである。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a timing chart showing an operation example of the DC-DC converter. In the present embodiment, a second voltage controlled
図11は、本実施形態によるDC−DCコンバータが安定状態に移行する動作例を示すタイミングチャートである。期間T1は、出力電圧Voutが目標値より高く、信号V1の周波数が信号V2の周波数より高い状態の期間である。期間T2は、出力電圧Voutが目標値に達し、信号V1の周波数が信号V2の周波数と同じ安定状態の期間である。 FIG. 11 is a timing chart showing an operation example in which the DC-DC converter according to the present embodiment shifts to a stable state. The period T1 is a period in which the output voltage Vout is higher than the target value and the frequency of the signal V1 is higher than the frequency of the signal V2. The period T2 is a stable period in which the output voltage Vout reaches the target value and the frequency of the signal V1 is the same as the frequency of the signal V2.
第2の電圧制御発振器801は第1の電圧制御発振器101と同じ構成を有し、第2の分周器702は第1の分周器102と同じ構成を有する。第1の分周器102の分周値R1〜R15及び第2の分周器702の分周値R1〜R15が同じ値の場合、信号Va及びVbは相互に同じ周波数になり、信号V1及びV2は相互に同じ周波数になり、出力電圧Voutは第2の直流電圧e1と同じ電圧になるように収束する。
The second voltage controlled
図9は、図7及び図8の制御回路103の構成例を示す回路図である。以下、図9の制御回路103が図4の制御回路103と異なる点を説明する。制御回路103は、信号V1及びV2の他に、信号Va及びVbを入力する。信号Vaは、フリップフロップ902のクロック端子CKに入力される。信号Vbは、フリップフロップ901のクロック端子CKに入力される。フリップフロップ901及び902の入力端子Dとリセット端子Rは、電源電圧(ハイレベル)に接続される。フリップフロップ901のセット端子Sにはインバータ401を介して入力信号V2が入力される。フリップフロップ902のセット端子Sにはインバータ402を介して入力信号V1が入力される。フリップフロップ403のリセット端子Rにはフリップフロップ901の出力端子Qが接続され、セット端子Sにはフリップフロップ902の出力端子Qが接続される。その他の点については、図9の制御回路103は、図4の制御回路103と同じである。
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
図12は、図7及び図8の制御回路103の他の構成例を示す回路図である。以下、図12の制御回路103が図9の制御回路103と異なる点を説明する。アップカウンタ1201は、パルス信号Vbのパルス数をカウントする。アップカウンタ1202は、パルス信号Vaのパルス数をカウントする。減算器1203は、アップカウンタ1201のカウント値からアップカウンタ1202のカウント値を減算して出力する。これにより、信号Va及びVbのパルス数(周波数)を比較することができる。判定回路1204は、減算器1203の出力値に応じて、フリップフロップ403のリセット端子R及びセット端子Sに信号を出力する。信号Vaが信号Vbよりパルス数が少なければ、判定回路1204は、フリップフロップ403のセット端子Sをハイレベルにし、信号VQをハイレベルにする。これに対し、信号Vaが信号Vbよりパルス数が多ければ、判定回路1204は、フリップフロップ403のリセット端子Rをハイレベルにし、信号VQをローレベルにする。また、信号Vaが信号Vbとパルス数が同じであれば、判定回路1204は、図9と同様に、フリップフロップ901の出力端子Qをフリップフロップ403のリセット端子Rに接続し、フリップフロップ902の出力端子Qをフリップフロップ403のセット端子Sに接続する。
FIG. 12 is a circuit diagram showing another configuration example of the
以上のように、制御回路103は、第1の分周器102により出力される信号V1及び第2の分周器702により出力される信号V2の位相を比較する位相比較回路と、第1の電圧制御発振器101により生成される信号Va及び第2の発振器701(又は第2の電圧制御発振器801)により生成される信号Vbの周波数を比較する周波数比較回路とを有し、前記位相比較回路及び前記周波数比較回路の比較の結果に応じて第1の制御信号VQ及び第2の制御信号VQbを生成する。
As described above, the
アップカウンタ1201,1202及び減算器1203は、周波数比較回路を構成する。周波数比較回路を設けることにより、出力電圧Voutを高速に目標値に収束させることができる。 The up counters 1201 and 1202 and the subtracter 1203 constitute a frequency comparison circuit. By providing the frequency comparison circuit, the output voltage Vout can be converged to the target value at high speed.
(第4の実施形態)
図13は、本発明の第4の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図である。本実施形態は、第3の実施形態(図8)に対して、制御部100内にコントロール部1301を設けたものである。以下、本実施形態が第3の実施形態と異なる点を説明する。コントロール部1301は、外部信号に応じて、第1の分周器102及び第2の分周器702の分周値R1〜R15を設定するための設定部である。第1の分周器102の分周値R1〜R15と第2の分周器702の分周値R1〜R15とは同じ値でも異なる値でもよい。コントロール部1301を設けることにより、外部から分周器102及び702の分周値R1〜R15を変更できるので、容易に出力電圧Voutを調整することができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
(第5の実施形態)
図14は、本発明の第5の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図である。本実施形態は、第3の実施形態(図8)に対して、制御部100内にメモリ1401を設けたものである。以下、本実施形態が第3の実施形態と異なる点を説明する。メモリ1401は、例えばEPROM、EEPROM、フラッシュメモリ又はDRAMであり、第1の分周器102の分周値R1〜R15及び第2の分周器702の分周値R1〜R15を記憶する。第1の分周器102の分周値R1〜R15と第2の分周器702の分周値R1〜R15とは同じ値でも異なる値でもよい。第1の分周器102及び第2の分周器702は、メモリ1401に記憶されている分周値R1〜R15に応じて分周を行う。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
(第6の実施形態)
図15は、本発明の第6の実施形態による降圧型DC−DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)の構成例を示す回路図である。本実施形態は、第3の実施形態(図8)に対して、第1の分周器102のリセット端子が第2の分周器702の出力端子に接続されている点が異なる。以下、本実施形態が第3の実施形態と異なる点を説明する。第1の分周器102は、第2の分周器702により出力される信号V2に応じてリセットする。第1の分周器102のリセット信号は、図3のリセット信号PSS及びRESETである。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of a step-down DC-DC converter (switching regulator) according to the sixth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the third embodiment (FIG. 8) in that the reset terminal of the
図16は、本実施形態によるDC−DCコンバータの動作例を示すタイミングチャートである。第1の分周器102は、例えば、パルス信号Vaを5分周し、パルス信号V1を出力する。第2の分周器702は、例えば、パルス信号Vbを10分周し、パルス信号V2を出力する。例えば、第2の分周器702の分周値は、第1の分周器102の分周値の2倍である。第1の分周器102は、第2の分周器702の出力信号V2のパルスに応じてリセットされ、信号V1としてパルスを出力する。第2の分周器702の出力信号V2に応じて第1の分周器102をリセットすることにより、出力電圧Voutを高速に目標値に収束させることができる。
FIG. 16 is a timing chart showing an operation example of the DC-DC converter according to the present embodiment. For example, the
以上のように、第1〜第6の実施形態によれば、第1の電圧制御発振器101を使用し、電圧を周波数に変換した後、制御回路103で位相比較を行い、その比較結果に応じた制御信号VQ及びVQbで電界効果トランジスタFET1及びFET2を制御することにより出力電圧Voutを生成する。利点としては、電圧制御発振器101及び/又は801以降の制御は、デジタル制御が可能となり、制御しやすくなる。例えば、分周器102及び/又は702の分周値を変更することにより、出力電圧Voutを変更したり、PFM(パルス周波数変調)制御もできる。また、分周値を設定する方法としてEPROMやフラッシュメモリ等のメモリ1401を搭載しておき、半導体ばらつきに応じて、分周値を調整するといった微調整も容易に行うことが可能となる。
As described above, according to the first to sixth embodiments, the first voltage controlled
第1〜第6の実施形態は、デジタル的に制御が可能となり、出力電圧Voutの調整が容易となる。また、半導体デバイスのばらつきに対する微調整をソフトウエア的に設定変更することで対処が可能となる。例えば、基準電圧である第2の直流電圧e1のずれや第1の電圧制御発振器101と第2の電圧制御発振器801の相対ばらつきに対して微調整が可能となる。
The first to sixth embodiments can be digitally controlled, and the output voltage Vout can be easily adjusted. Further, it is possible to cope with the fine adjustment to the variation of the semiconductor device by changing the setting by software. For example, it is possible to finely adjust the deviation of the second DC voltage e1 as the reference voltage and the relative variation between the first voltage controlled
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。 The embodiment of the present invention can be applied in various ways as follows, for example.
(付記1)
フィードバック電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第1の電圧制御発振器と、
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、
信号を生成する信号生成回路と、
前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成する制御回路と、
第1の直流電圧及び基準電位間に直列に接続され、それぞれ前記第1及び第2の制御信号により制御される第1及び第2のスイッチングトランジスタと、
前記第1及び第2のスイッチングトランジスタから出力される電圧を平滑化して出力電圧を生成し、前記出力電圧を前記フィードバック電圧として前記第1の電圧制御発振器に出力する平滑化回路と
を有することを特徴とするDC−DCコンバータ。
(付記2)
前記信号生成回路は、
信号を生成する第2の発振器と、
前記第2の発振器により生成される信号を分周して出力する第2の分周器とを有することを特徴とする付記1記載のDC−DCコンバータ。
(付記3)
前記第2の発振器は、第2の直流電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第2の電圧制御発振器を有することを特徴とする付記2記載のDC−DCコンバータ。
(付記4)
前記制御回路は、前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号の位相を比較する位相比較回路を有し、前記比較の結果に応じて前記第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載のDC−DCコンバータ。
(付記5)
前記制御回路は、
前記第1の分周器により出力される信号及び前記第2の分周器により出力される信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号及び前記第2の発振器により生成される信号の周波数を比較する周波数比較回路とを有し、
前記位相比較回路及び前記周波数比較回路の比較の結果に応じて前記第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする付記2又は3記載のDC−DCコンバータ。
(付記6)
さらに、前記第1の分周器の分周値を設定するための設定部を有することを特徴とする付記1〜5のいずれか1項に記載のDC−DCコンバータ。
(付記7)
さらに、前記第1の分周器の分周値を記憶するメモリを有し、
前記第1の分周器は、前記メモリに記憶されている分周値に応じて分周を行うことを特徴とする付記1〜5のいずれか1項に記載のDC−DCコンバータ。
(付記8)
前記第1の分周器は、前記第2の分周器により出力される信号に応じてリセットすることを特徴とする付記2又は3記載のDC−DCコンバータ。
(付記9)
DC−DCコンバータの出力を制御する制御回路であって、
フィードバック電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第1の電圧制御発振器と、
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、
信号を生成する信号生成回路とを有し、
前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする制御回路。
(Appendix 1)
A first voltage controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage;
A first frequency divider for dividing and outputting a signal generated by the first voltage controlled oscillator;
A signal generation circuit for generating a signal;
A control circuit for generating first and second control signals based on a signal output from the first frequency divider and a signal generated by the signal generation circuit;
First and second switching transistors connected in series between a first DC voltage and a reference potential and controlled by the first and second control signals, respectively;
A smoothing circuit that smoothes voltages output from the first and second switching transistors to generate an output voltage, and outputs the output voltage as the feedback voltage to the first voltage-controlled oscillator. DC-DC converter characterized.
(Appendix 2)
The signal generation circuit includes:
A second oscillator for generating a signal;
The DC-DC converter according to claim 1, further comprising a second frequency divider that divides and outputs a signal generated by the second oscillator.
(Appendix 3)
The DC-DC converter according to
(Appendix 4)
The control circuit includes a phase comparison circuit that compares the phase of the signal output from the first frequency divider and the signal generated by the signal generation circuit, and the first and 4. The DC-DC converter according to any one of appendices 1 to 3, wherein the second control signal is generated.
(Appendix 5)
The control circuit includes:
A phase comparison circuit that compares the phase of the signal output from the first divider and the signal output from the second divider;
A frequency comparison circuit that compares the frequency of the signal generated by the first voltage controlled oscillator and the frequency of the signal generated by the second oscillator;
The DC-DC converter according to
(Appendix 6)
The DC-DC converter according to any one of appendices 1 to 5, further comprising a setting unit for setting a frequency division value of the first frequency divider.
(Appendix 7)
And a memory for storing a frequency division value of the first frequency divider.
The DC-DC converter according to any one of appendices 1 to 5, wherein the first frequency divider performs frequency division according to a frequency division value stored in the memory.
(Appendix 8)
The DC-DC converter according to
(Appendix 9)
A control circuit for controlling the output of a DC-DC converter,
A first voltage controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage;
A first frequency divider for dividing and outputting a signal generated by the first voltage controlled oscillator;
A signal generation circuit for generating a signal,
A control circuit that generates a first control signal and a second control signal based on a signal output from the first frequency divider and a signal generated by the signal generation circuit.
100 制御部
101 第1の電圧制御発振器
102 第1の分周器
103 制御回路
104 信号生成回路
701 第2の発振器
702 第2の分周器
801 第2の電圧制御発振器
1301 コントロール部
1401 メモリ
100
Claims (5)
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、
信号を生成する信号生成回路と、
前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成する制御回路と、
第1の直流電圧及び基準電位間に直列に接続され、それぞれ前記第1及び第2の制御信号により制御される第1及び第2のスイッチングトランジスタと、
前記第1及び第2のスイッチングトランジスタから出力される電圧を平滑化して出力電圧を生成し、前記出力電圧を前記フィードバック電圧として前記第1の電圧制御発振器に出力する平滑化回路と
を有することを特徴とするDC−DCコンバータ。 A first voltage controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage;
A first frequency divider for dividing and outputting a signal generated by the first voltage controlled oscillator;
A signal generation circuit for generating a signal;
A control circuit for generating first and second control signals based on a signal output from the first frequency divider and a signal generated by the signal generation circuit;
First and second switching transistors connected in series between a first DC voltage and a reference potential and controlled by the first and second control signals, respectively;
A smoothing circuit that smoothes voltages output from the first and second switching transistors to generate an output voltage, and outputs the output voltage as the feedback voltage to the first voltage-controlled oscillator. DC-DC converter characterized.
信号を生成する第2の発振器と、
前記第2の発振器により生成される信号を分周して出力する第2の分周器とを有することを特徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ。 The signal generation circuit includes:
A second oscillator for generating a signal;
2. The DC-DC converter according to claim 1, further comprising a second frequency divider that divides and outputs a signal generated by the second oscillator.
前記第1の分周器により出力される信号及び前記第2の分周器により出力される信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号及び前記第2の発振器により生成される信号の周波数を比較する周波数比較回路とを有し、
前記位相比較回路及び前記周波数比較回路の比較の結果に応じて前記第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする請求項2記載のDC−DCコンバータ。 The control circuit includes:
A phase comparison circuit that compares the phase of the signal output from the first divider and the signal output from the second divider;
A frequency comparison circuit that compares the frequency of the signal generated by the first voltage controlled oscillator and the frequency of the signal generated by the second oscillator;
3. The DC-DC converter according to claim 2, wherein the first control signal and the second control signal are generated according to a result of comparison between the phase comparison circuit and the frequency comparison circuit.
フィードバック電圧を基に制御される周波数の信号を生成する第1の電圧制御発振器と、
前記第1の電圧制御発振器により生成される信号を分周して出力する第1の分周器と、
信号を生成する信号生成回路とを有し、
前記第1の分周器により出力される信号及び前記信号生成回路により生成される信号を基に第1及び第2の制御信号を生成することを特徴とする制御回路。 A control circuit for controlling the output of a DC-DC converter,
A first voltage controlled oscillator that generates a signal having a frequency controlled based on a feedback voltage;
A first frequency divider for dividing and outputting a signal generated by the first voltage controlled oscillator;
A signal generation circuit for generating a signal,
A control circuit that generates a first control signal and a second control signal based on a signal output from the first frequency divider and a signal generated by the signal generation circuit.
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