JP2009055752A - Dc/dc converter and electronic apparatus using the same - Google Patents

Dc/dc converter and electronic apparatus using the same Download PDF

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▲琢▼也 石田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a step-up DC/DC converter capable of improving both efficiency characteristics and ripple characteristics without depending on the variation in an input voltage. <P>SOLUTION: This DC/DC converter for stepping up the voltage of an input voltage VBAT to generate a desired output voltage VOUT by switching-driving a power transistor N1 has: a control section CTRL for starting switching drive of the power transistor N1 when the output voltage VOUT decreases to a lower limit voltage VL and stopping the switching drive of the power transistor N1 when the output voltage VOUT increases to an upper limit voltage VH; and an ON-period setting section OPS for variably controlling an ON-period Ton of the power switching transistor N1 in the switching drive in response to the input voltage VBAT. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成するDC/DCコンバータ、及びこれを用いた電子機器に関するものである。   The present invention relates to a DC / DC converter that boosts an input voltage to generate a desired output voltage, and an electronic device using the DC / DC converter.

近年、携帯電話端末やデジタルスチルカメラなど、電池を電源とする携帯型の電子機器が種々実用化されており、これらに搭載される昇圧型のDC/DCコンバータには、効率特性やリップル特性の向上が要求されている。   In recent years, various portable electronic devices that use batteries as a power source, such as mobile phone terminals and digital still cameras, have been put into practical use. The step-up DC / DC converters installed in these devices have efficiency characteristics and ripple characteristics. Improvement is required.

なお、上記に関連する従来技術の一例として、特許文献1〜5を挙げることができる。
特開平6−217538号公報 特開平7−227082号公報 特開平10−225104号公報 特開2000−228869号公報 特開2004−166391号公報
In addition, patent documents 1-5 can be mentioned as an example of the prior art relevant to the above.
JP-A-6-217538 JP-A-7-227082 JP-A-10-225104 JP 2000-228869 A JP 2004-166391 A

ところで、DC/DCコンバータの制御方式としては、図3(a)、(b)で示すように、出力電圧VOUTが所定の下限電圧VLまで下がると、パワートランジスタのスイッチング駆動を開始し、出力電圧VOUTが所定の上限電圧VHまで上がると、パワートランジスタのスイッチング駆動を停止する制御方式(いわゆるヒステリシス制御方式)があるが、従来のDC/DCコンバータでは、パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間Ton(図3(a)、(b)の例では、パルス信号PULSEのハイレベル期間)が所定の固定値に設定されていた。   By the way, as a control method of the DC / DC converter, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the output voltage VOUT falls to a predetermined lower limit voltage VL, switching driving of the power transistor is started, and the output voltage There is a control method (so-called hysteresis control method) that stops switching driving of the power transistor when VOUT rises to a predetermined upper limit voltage VH. In the conventional DC / DC converter, an on period Ton ( In the examples of FIGS. 3A and 3B, the high level period of the pulse signal PULSE is set to a predetermined fixed value.

確かに、入力電圧VBATが一切変動しないのであれば、上記従来のDC/DCコンバータであっても、スイッチング時におけるオン期間Tonを適切に設定することで、所望の効率特性やリップル特性を得ることが可能である。   Certainly, if the input voltage VBAT does not fluctuate at all, even in the conventional DC / DC converter described above, desired efficiency characteristics and ripple characteristics can be obtained by appropriately setting the ON period Ton at the time of switching. Is possible.

しかしながら、例えば、電池を電源とする携帯型の電子機器では、電池の消耗に伴って入力電圧VBATが大きく変動し、これに依存する形で、DC/DCコンバータの昇圧比(一回のオン期間Tonで得られる出力電圧VOUTの上昇幅)も大きく変動する。   However, for example, in a portable electronic device that uses a battery as a power source, the input voltage VBAT fluctuates greatly as the battery is consumed, and the DC / DC converter boost ratio (one on period) depends on this. The rise of the output voltage VOUT obtained by Ton also varies greatly.

そのため、入力電圧VBATが低いときには、図3(a)で示すように、一回のオン期間Tonで得られる出力電圧VOUTの上昇幅が小さくなり、パワートランジスタのスイッチング回数(延いてはスイッチング損失)が増大して、効率特性が悪くなっていた。   Therefore, when the input voltage VBAT is low, as shown in FIG. 3A, the increase width of the output voltage VOUT obtained in one ON period Ton becomes small, and the number of times the power transistor is switched (and thus switching loss). As a result, the efficiency characteristics deteriorated.

逆に、入力電圧VBATが高い時には、図3(b)で示すように、一回のオン期間Tonで得られる出力電圧VOUTの上昇幅が大きくなり、出力電圧VOUTが所定の上限電圧VHを上回って、リップル特性が悪くなっていた。   On the other hand, when the input voltage VBAT is high, as shown in FIG. 3B, the increasing range of the output voltage VOUT obtained in one ON period Ton becomes large, and the output voltage VOUT exceeds the predetermined upper limit voltage VH. The ripple characteristics were worse.

本発明は、上記の問題点に鑑み、入力電圧の変動に依ることなく、効率特性とリップル特性を共に向上することが可能な昇圧型のDC/DCコンバータ、及び、これを用いた電子機器(例えば、電池を電源とする携帯型の電子機器)を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a step-up DC / DC converter capable of improving both efficiency characteristics and ripple characteristics without depending on fluctuations in input voltage, and an electronic device using the same ( For example, an object is to provide a portable electronic device using a battery as a power source.

上記目的を達成するために、本発明に係るDC/DCコンバータは、パワートランジスタをスイッチング駆動することにより、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成するDC/DCコンバータにおいて、前記出力電圧が所定の下限電圧まで下がると、前記パワートランジスタのスイッチング駆動を開始する一方、前記出力電圧が所定の上限電圧まで上がると、前記パワートランジスタのスイッチング駆動を停止する制御部と;前記入力電圧に応じて、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を可変制御するオン期間設定部と;を有して成る構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a DC / DC converter according to the present invention is a DC / DC converter that generates a desired output voltage by boosting an input voltage by switching driving a power transistor. A control unit that starts switching driving of the power transistor when the voltage falls to a predetermined lower limit voltage, and stops switching driving of the power transistor when the output voltage rises to a predetermined upper limit voltage; according to the input voltage; And an on-period setting unit that variably controls the on-period during switching driving of the power transistor (first configuration).

なお、上記第1の構成から成るDC/DCコンバータにて、前記オン期間設定部は、前記入力電圧が低いほど、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を長く設定し、逆に、前記入力電圧が高いほど、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を短く設定する構成(第2の構成)にするとよい。   In the DC / DC converter having the first configuration, the on-period setting unit sets a longer on-period during switching driving of the power transistor as the input voltage is lower. The higher the voltage, the shorter the ON period during switching driving of the power transistor (second configuration) may be used.

また、上記第2の構成から成るDC/DCコンバータにて、前記オン期間設定部は、前記入力電圧に応じた可変電流を生成する電流源と、前記可変電流によって充電ないしは放電されるコンデンサと、を有して成り、前記コンデンサの端子電圧が所定値に達するまでの時間を前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間として設定する構成(第3の構成)にするとよい。   In the DC / DC converter having the second configuration, the on-period setting unit includes a current source that generates a variable current according to the input voltage, a capacitor that is charged or discharged by the variable current, It is preferable that the time until the terminal voltage of the capacitor reaches a predetermined value is set as an ON period during the switching drive of the power transistor (third configuration).

また、本発明に係る電子機器は、上記第1〜第3いずれかの構成から成るDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータに前記入力電圧を供給する電池と、前記DC/DCコンバータで生成される前記出力電圧を駆動電圧とする負荷と、を有して成る構成(第4の構成)とされている。   An electronic apparatus according to the present invention is generated by the DC / DC converter having any one of the first to third configurations, a battery for supplying the input voltage to the DC / DC converter, and the DC / DC converter. And a load using the output voltage as a drive voltage (fourth configuration).

本発明によれば、シンプルなシステムでありながら、入力電圧の変動に依ることなく、昇圧型のDC/DCコンバータにとって重要な特性である効率特性とリップル特性を共に向上することが可能となる。   According to the present invention, although it is a simple system, it is possible to improve both efficiency characteristics and ripple characteristics, which are important characteristics for a step-up DC / DC converter, without depending on fluctuations in input voltage.

以下では、電池を電源とする携帯型の電子機器(携帯電話端末やデジタルスチルカメラなど)に搭載されるDC/DCコンバータに本発明を適用した場合を例に挙げて、詳細な説明を行う。   Hereinafter, a detailed description will be given by taking as an example a case where the present invention is applied to a DC / DC converter mounted on a portable electronic device (such as a mobile phone terminal or a digital still camera) that uses a battery as a power source.

図1は、本発明に係るDC/DCコンバータの一実施形態を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a DC / DC converter according to the present invention.

本図に示すように、本実施形態のDC/DCコンバータは、制御部CTRLと、オン期間設定部OPSと、Nチャネル型電界効果トランジスタN1と、コイルL1と、ダイオードD1と、抵抗R1及びR2と、コンデンサC1と、を有して成る。   As shown in the figure, the DC / DC converter of the present embodiment includes a control unit CTRL, an on period setting unit OPS, an N-channel field effect transistor N1, a coil L1, a diode D1, and resistors R1 and R2. And a capacitor C1.

制御部CTRLは、出力電圧VOUT(或いは入力電圧VBAT)を受けて駆動するものであり、出力電圧VOUTに応じた帰還電圧VFB(抵抗R1と抵抗R2との接続ノードから引き出される出力電圧VOUTの分圧電圧)を監視し、出力電圧VOUTが所定の下限電圧VLまで下がると、トランジスタN1のスイッチング駆動を開始する一方、出力電圧VOUTが所定の上限電圧VHまで上がると、トランジスタN1のスイッチング駆動を停止する手段である。なお、上限電圧VH及び下限電圧VLは、入力電圧VBATの変動や周囲温度の変動に依らないバンドギャップ回路を用いて生成される一定電圧である。   The control unit CTRL is driven by receiving the output voltage VOUT (or the input voltage VBAT), and a feedback voltage VFB corresponding to the output voltage VOUT (a part of the output voltage VOUT drawn from the connection node between the resistor R1 and the resistor R2). When the output voltage VOUT drops to a predetermined lower limit voltage VL, the switching drive of the transistor N1 is started, and when the output voltage VOUT rises to the predetermined upper limit voltage VH, the switching drive of the transistor N1 is stopped. It is means to do. The upper limit voltage VH and the lower limit voltage VL are constant voltages generated using a band gap circuit that does not depend on fluctuations in the input voltage VBAT or fluctuations in ambient temperature.

オン期間設定部OPSは、入力電圧VBATに応じて、トランジスタN1のスイッチング駆動時におけるオン期間Tonを可変制御する手段であり、Pチャネル型電界効果トランジスタP1、P2と、Nチャネル型電界効果トランジスタN2と、抵抗R3と、コンデンサC2と、コンパレータCMP1と、直流電圧源E1と、を有して成る。   The on-period setting unit OPS is means for variably controlling the on-period Ton when the transistor N1 is switched according to the input voltage VBAT. The on-period setting unit OPS includes P-channel field effect transistors P1 and P2 and N-channel field effect transistor N2. And a resistor R3, a capacitor C2, a comparator CMP1, and a DC voltage source E1.

トランジスタP1、P2のソースは、いずれも、入力電圧VBATの印加端に接続されている。トランジスタP1、P2のゲートは互いに接続されており、その接続ノードは、トランジスタP1のドレインに接続されている。   The sources of the transistors P1 and P2 are both connected to the application terminal for the input voltage VBAT. The gates of the transistors P1 and P2 are connected to each other, and the connection node is connected to the drain of the transistor P1.

抵抗R3の一端は、トランジスタP1のドレインに接続されている。抵抗R3の他端は接地端に接続されている。コンデンサC2の一端は、トランジスタP2のドレインに接続されている。コンデンサC2の他端は、接地端に接続されている。トランジスタN2のドレインは、トランジスタP2のドレインに接続されている。トランジスタN2のソースは接地端に接続されている。トランジスタN2のゲートは、制御部CTRLの充放電制御端に接続されている。   One end of the resistor R3 is connected to the drain of the transistor P1. The other end of the resistor R3 is connected to the ground terminal. One end of the capacitor C2 is connected to the drain of the transistor P2. The other end of the capacitor C2 is connected to the ground terminal. The drain of the transistor N2 is connected to the drain of the transistor P2. The source of the transistor N2 is connected to the ground terminal. The gate of the transistor N2 is connected to the charge / discharge control terminal of the control unit CTRL.

コンパレータCMP1の非反転入力端(+)は、直流電圧源E1(入力電圧VBATの変動や周囲温度の変動に依らない一定電圧を生成するバンドギャップ回路)の正極端に接続されている。直流電圧源E1の負極端は、接地端に接続されている。コンパレータCMP1の反転入力端(−)は、コンデンサC2の一端(端子電圧Vcの引出端)に接続されている。コンパレータCMP1の電源端は、出力電圧VOUTの印加端(或いは入力電圧VBATの印加端)に接続されている。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP1 is connected to the positive terminal of the DC voltage source E1 (a band gap circuit that generates a constant voltage that does not depend on fluctuations in the input voltage VBAT or fluctuations in ambient temperature). The negative terminal of the DC voltage source E1 is connected to the ground terminal. The inverting input terminal (−) of the comparator CMP1 is connected to one end of the capacitor C2 (the terminal terminal for extracting the terminal voltage Vc). The power supply terminal of the comparator CMP1 is connected to the application terminal of the output voltage VOUT (or the application terminal of the input voltage VBAT).

すなわち、オン期間設定部OPSは、入力電圧VBATに応じた可変電流Im(=α×(VBAT−Vgs)/R)を生成する電流源(P1、P2、R3)と、可変電流Imによって充電されるコンデンサC2と、を有して成り、コンデンサC2の端子電圧Vcが所定値に達するまでの時間をトランジスタN1のスイッチング駆動時におけるオン期間Tonとして設定する構成とされている。なお、上記のパラメータαは、トランジスタP1、P2から成るカレントミラー回路のミラー比を示しており、パラメータVgsは、トランジスタP1、P2のゲート・ソース間電圧(オンスレッショルド電圧)を示しており、パラメータRは、抵抗R3の抵抗値を示している。   That is, the ON period setting unit OPS is charged by the current source (P1, P2, R3) that generates the variable current Im (= α × (VBAT−Vgs) / R) corresponding to the input voltage VBAT, and the variable current Im. And the capacitor C2 is configured to set the time until the terminal voltage Vc of the capacitor C2 reaches a predetermined value as the ON period Ton when the transistor N1 is switched. Note that the parameter α indicates the mirror ratio of the current mirror circuit including the transistors P1 and P2, and the parameter Vgs indicates the gate-source voltage (on threshold voltage) of the transistors P1 and P2. R represents the resistance value of the resistor R3.

トランジスタN1のゲートは、制御部CTRLのパルス信号出力端に接続されている。トランジスタN1のドレインは、コイルL1の一端とダイオードD1のアノードに各々接続されている。コイルL1の他端は、入力電圧VBATの印加端に接続されている。ダイオードD1のカソードは、負荷に接続されている。トランジスタN1のソースは、接地端に接続されている。コンデンサC1の一端は、ダイオードD1のカソードに接続されている。コンデンサC1の他端は、接地端に接続されている。抵抗R1及びR2は、コンデンサC1の一端と接地端との間に直列接続されており、互いの接続ノードは、制御部CTRLの帰還入力端に各々接続されている。   The gate of the transistor N1 is connected to the pulse signal output terminal of the control unit CTRL. The drain of the transistor N1 is connected to one end of the coil L1 and the anode of the diode D1. The other end of the coil L1 is connected to the application end of the input voltage VBAT. The cathode of the diode D1 is connected to the load. The source of the transistor N1 is connected to the ground terminal. One end of the capacitor C1 is connected to the cathode of the diode D1. The other end of the capacitor C1 is connected to the ground terminal. The resistors R1 and R2 are connected in series between one end of the capacitor C1 and the ground end, and the connection nodes of the resistors R1 and R2 are respectively connected to the feedback input ends of the control unit CTRL.

なお、図1では明示されていないが、本発明に係る電子機器(例えば、ディジタルスチルカメラ)は、DC/DCコンバータに入力電圧VBATを供給する電池(例えば、リチウムイオン電池)と、DC/DCコンバータで生成される出力電圧VOUTを駆動電圧とする負荷(例えば、重負荷となるレンズドライバ駆動や、軽負荷となるサブマイコンのスタンバイ状態及びアイドル状態)と、を有して成る。   Although not explicitly shown in FIG. 1, an electronic apparatus (for example, a digital still camera) according to the present invention includes a battery (for example, a lithium ion battery) that supplies an input voltage VBAT to a DC / DC converter, and a DC / DC Loads using the output voltage VOUT generated by the converter as a drive voltage (for example, driving a lens driver that is a heavy load, and a standby state and an idle state of a sub-microcomputer that is a light load) are included.

上記構成から成るDC/DCコンバータの基本動作(直流/直流変換動作)について、詳細な説明を行う。   The basic operation (DC / DC conversion operation) of the DC / DC converter having the above configuration will be described in detail.

トランジスタN1は、制御部CTRLからのパルス信号PULSE(スイッチング駆動信号)に応じてスイッチング駆動される出力パワートランジスタである。   The transistor N1 is an output power transistor that is switched and driven in accordance with a pulse signal PULSE (switching drive signal) from the control unit CTRL.

トランジスタN1がオン状態にされると、コイルL1にはトランジスタN1を介して接地端に向けたスイッチ電流が流れ、その電気エネルギが蓄えられる。なお、トランジスタN1のオン期間において、すでにコンデンサC1に電荷が蓄積されていた場合、負荷にはコンデンサC1からの電流が流れることになる。また、このとき、ダイオードD1のアノード電位は、トランジスタN1を介して、ほぼ接地電位まで低下するため、ダイオードD1は逆バイアス状態となり、コンデンサC1からトランジスタN1に向けて電流が流れ込むことはない。   When the transistor N1 is turned on, a switch current flows to the coil L1 toward the ground terminal via the transistor N1, and the electrical energy is stored. Note that if the charge is already accumulated in the capacitor C1 during the ON period of the transistor N1, the current from the capacitor C1 flows through the load. At this time, since the anode potential of the diode D1 is lowered to almost the ground potential via the transistor N1, the diode D1 is in a reverse bias state, and no current flows from the capacitor C1 toward the transistor N1.

一方、トランジスタN1がオフ状態にされると、コイルL1に発生した逆起電圧によって、そこに蓄積されていた電気エネルギが放出される。このとき、ダイオードD1は順バイアス状態となるため、ダイオードD1を介して流れる電流は、負荷に流れ込むと共に、コンデンサC1を介して接地端にも流れ込み、コンデンサC1を充電することになる。上記した動作が繰り返されることによって、負荷には、コンデンサC1によって昇圧され、かつ、平滑された直流出力が供給される。   On the other hand, when the transistor N1 is turned off, the electric energy stored therein is released by the counter electromotive voltage generated in the coil L1. At this time, since the diode D1 is in a forward bias state, the current flowing through the diode D1 flows into the load and also flows into the ground terminal through the capacitor C1, thereby charging the capacitor C1. By repeating the above operation, the load is supplied with the DC output boosted and smoothed by the capacitor C1.

このように、本実施形態のDC/DCコンバータは、トランジスタN1のオン/オフ制御によってエネルギ貯蔵素子であるコイルL1を駆動することにより、入力電圧VBATを昇圧して所望の出力電圧VOUTを生成するチョッパ型の昇圧回路として機能する。   As described above, the DC / DC converter of the present embodiment drives the coil L1, which is an energy storage element, by on / off control of the transistor N1, thereby boosting the input voltage VBAT and generating a desired output voltage VOUT. Functions as a chopper type booster circuit.

次に、上記構成から成るDC/DCコンバータのヒステリシス制御、並びに、入力電圧VBATに応じたオン期間の可変制御について、先出の図1と共に、図2を参照しながら詳細な説明を行う。   Next, the hysteresis control of the DC / DC converter configured as described above and the variable control of the ON period according to the input voltage VBAT will be described in detail with reference to FIG. 2 together with FIG.

図2は、本発明に係るDC/DCコンバータのヒステリシス制御、並びに、入力電圧VBATに応じたオン期間の可変制御を説明するためのタイミングチャートであり、(a)は入力電圧VBATが低い場合、(b)は入力電圧VBATが高い場合を示している。なお、図2(a)、(b)には、出力電圧VOUTとパルス信号PULSEの各挙動が示されており、実線は本発明の挙動、破線は従来の挙動(図3(a)、(b)と同様の挙動)を各々示している。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the hysteresis control of the DC / DC converter according to the present invention and the variable control of the ON period according to the input voltage VBAT. FIG. 2A shows a case where the input voltage VBAT is low. (B) shows a case where the input voltage VBAT is high. 2A and 2B show the behaviors of the output voltage VOUT and the pulse signal PULSE. The solid line represents the behavior of the present invention, and the broken line represents the conventional behavior (FIGS. 3A and 3B). The same behavior as in b) is shown.

入力電圧VBATが低い場合、オン期間設定部OPSでは、可変電流Imが小さくなるため、コンデンサC2が緩やかに充電される。従って、コンデンサC2の端子電圧Vcが所定値に達するまでの時間が長くなり、トランジスタN1のスイッチング駆動時におけるオン期間Tonが長く設定される。   When the input voltage VBAT is low, the variable current Im is small in the ON period setting unit OPS, and therefore the capacitor C2 is slowly charged. Therefore, the time until the terminal voltage Vc of the capacitor C2 reaches a predetermined value is lengthened, and the ON period Ton is set to be long when the transistor N1 is switched.

従って、入力電圧VBATが低い場合でも、トランジスタN1のスイッチング回数(延いてはスイッチング損失)が不要に増大することはなく、効率特性を良好に維持することが可能となる。なお、図2(a)の実線は、1回のスイッチング駆動で、出力電圧VOUTが上限電圧VHまで過不足なく上昇されるように、オン期間Tonが理想的に可変制御される様子を示している。   Therefore, even when the input voltage VBAT is low, the number of switching times (and hence switching loss) of the transistor N1 does not increase unnecessarily, and it is possible to maintain good efficiency characteristics. The solid line in FIG. 2A shows a state in which the ON period Ton is ideally variably controlled so that the output voltage VOUT can be increased to the upper limit voltage VH without excess or deficiency in one switching drive. Yes.

一方、入力電圧VBATが高い場合、オン期間設定部OPSでは、可変電流Imが大きくなるため、コンデンサC2が急峻に充電される。従って、コンデンサC2の端子電圧Vcが所定値に達するまでの時間が短くなり、図2(b)で示したように、トランジスタN1のスイッチング駆動時におけるオン期間Tonが短く設定される。   On the other hand, when the input voltage VBAT is high, the variable current Im increases in the ON period setting unit OPS, and thus the capacitor C2 is charged rapidly. Therefore, the time until the terminal voltage Vc of the capacitor C2 reaches a predetermined value is shortened, and as shown in FIG. 2B, the ON period Ton during the switching driving of the transistor N1 is set short.

従って、入力電圧VBATが低い場合でも、出力電圧VOUTが所定の上限電圧VHを上回ることはなく、リップル特性を良好に維持することが可能となる。なお、図2(b)の実線は、1回のスイッチング駆動で、出力電圧VOUTが上限電圧VHまで過不足なく上昇されるように、オン期間Tonが理想的に可変制御される様子を示している。   Therefore, even when the input voltage VBAT is low, the output voltage VOUT does not exceed the predetermined upper limit voltage VH, and the ripple characteristics can be maintained satisfactorily. The solid line in FIG. 2B shows a state in which the ON period Ton is ideally variably controlled so that the output voltage VOUT is increased to the upper limit voltage VH without excess or deficiency in one switching drive. Yes.

このように、本実施形態のDC/DCコンバータであれば、入力電圧VBATが変動しても、DC/DCコンバータの昇圧比(一回のオン期間Tonで得られる出力電圧VOUTの上昇幅)は大きく変動しないので、効率特性とリップル特性を共に向上することが可能となる。   Thus, in the case of the DC / DC converter of this embodiment, even if the input voltage VBAT varies, the step-up ratio of the DC / DC converter (the increase width of the output voltage VOUT obtained in one ON period Ton) is Since it does not fluctuate greatly, it is possible to improve both efficiency characteristics and ripple characteristics.

また、本実施形態のDC/DCコンバータであれば、図1に示したように、非常にシンプルな構成のオン期間設定部OPSを用いて、上記の効果を奏することができるので、システム全体としてのコストアップを招くこともない。   Moreover, if it is the DC / DC converter of this embodiment, as shown in FIG. 1, since the said effect can be show | played using the ON period setting part OPS of a very simple structure, as the whole system There will be no cost increase.

なお、上記の実施形態では、電池を電源とする携帯型の電子機器(携帯電話端末やデジタルスチルカメラなど)に搭載されるDC/DCコンバータに本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の電子機器に搭載されるDC/DCコンバータにも広く適用することが可能である。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a DC / DC converter mounted on a portable electronic device (such as a mobile phone terminal or a digital still camera) using a battery as a power source will be described as an example. However, the present invention is not limited to this application, and can be widely applied to DC / DC converters mounted on other electronic devices.

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、オン期間設定部OPSにおいて、入力電圧に応じた可変電流によってコンデンサを充電し、その端子電圧が所定値に達するまでの時間をパワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間として設定する構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、入力電圧に応じた可変電流によってコンデンサを放電し、その端子電圧が所定値に達するまでの時間をパワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間として設定する構成としても構わない。   For example, in the above embodiment, the on-period setting unit OPS sets the time until the terminal voltage reaches a predetermined value as the on-period at the time of switching driving of the power transistor, by charging the capacitor with a variable current according to the input voltage. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and the capacitor is discharged by a variable current according to the input voltage until the terminal voltage reaches a predetermined value. The time may be set as an on period at the time of switching driving of the power transistor.

本発明は、携帯電話端末やデジタルスチルカメラなど、電池を電源とする携帯型の電子機器に搭載されるDC/DCコンバータに好適な技術である。   The present invention is a technique suitable for a DC / DC converter mounted on a portable electronic device using a battery as a power source, such as a mobile phone terminal or a digital still camera.

は、本発明に係る昇圧型DC/DCコンバータの一実施形態を示すブロック図である。These are block diagrams which show one Embodiment of the step-up type DC / DC converter which concerns on this invention. は、本発明に係るDC/DCコンバータのヒステリシス制御、並びに、入力電圧VBATに応じたオン期間の可変制御を説明するためのタイミングチャートである。These are timing charts for explaining hysteresis control of the DC / DC converter according to the present invention and variable control of the ON period according to the input voltage VBAT. は、従来のDC/DCコンバータにおける昇圧動作の一例を示すタイミングチャートである。These are timing charts which show an example of the step-up operation in the conventional DC / DC converter.

符号の説明Explanation of symbols

CTRL 制御部
OPS オン期間設定部
N1、N2 Nチャネル型電界効果トランジスタ
P1、P2 Pチャネル型電界効果トランジスタ
R1〜R3 抵抗
L1 コイル
D1 ダイオード
C1、C2 コンデンサ
CMP1 コンパレータ
E1 直流電圧源
CTRL control unit OPS ON period setting unit N1, N2 N-channel field effect transistor P1, P2 P-channel field effect transistor R1 to R3 Resistor L1 Coil D1 Diode C1, C2 Capacitor CMP1 Comparator E1 DC voltage source

Claims (4)

パワートランジスタをスイッチング駆動することにより、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成するDC/DCコンバータにおいて、
前記出力電圧が所定の下限電圧まで下がると、前記パワートランジスタのスイッチング駆動を開始する一方、前記出力電圧が所定の上限電圧まで上がると、前記パワートランジスタのスイッチング駆動を停止する制御部と;
前記入力電圧に応じて、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を可変制御するオン期間設定部と;
を有して成ることを特徴とするDC/DCコンバータ。
In a DC / DC converter that boosts an input voltage and generates a desired output voltage by switching driving a power transistor,
A control unit that starts switching driving of the power transistor when the output voltage falls to a predetermined lower limit voltage, and stops switching driving of the power transistor when the output voltage rises to a predetermined upper limit voltage;
An on-period setting unit that variably controls an on-period during switching driving of the power transistor according to the input voltage;
A DC / DC converter characterized by comprising:
前記オン期間設定部は、前記入力電圧が低いほど、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を長く設定し、逆に、前記入力電圧が高いほど、前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間を短く設定することを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。   The on-period setting unit sets the on-period at the time of switching driving of the power transistor as the input voltage is lower, and conversely, the on-period at the time of switching driving of the power transistor is higher as the input voltage is higher. 2. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the DC / DC converter is set short. 前記オン期間設定部は、前記入力電圧に応じた可変電流を生成する電流源と、前記可変電流によって充電ないしは放電されるコンデンサと、を有して成り、前記コンデンサの端子電圧が所定値に達するまでの時間を前記パワートランジスタのスイッチング駆動時におけるオン期間として設定することを特徴とする請求項2に記載のDC/DCコンバータ。   The on-period setting unit includes a current source that generates a variable current according to the input voltage, and a capacitor that is charged or discharged by the variable current, and the terminal voltage of the capacitor reaches a predetermined value. 3. The DC / DC converter according to claim 2, wherein the time until is set as an ON period at the time of switching driving of the power transistor. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータに前記入力電圧を供給する電池と、前記DC/DCコンバータで生成される前記出力電圧を駆動電圧とする負荷と、を有して成ることを特徴とする電子機器。   The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 3, a battery for supplying the input voltage to the DC / DC converter, and the output voltage generated by the DC / DC converter as a drive voltage. And an electronic device.
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