JP2009077538A - Signal processing circuit for step-up type dc-dc converter - Google Patents

Signal processing circuit for step-up type dc-dc converter Download PDF

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JP2009077538A JP2007244187A JP2007244187A JP2009077538A JP 2009077538 A JP2009077538 A JP 2009077538A JP 2007244187 A JP2007244187 A JP 2007244187A JP 2007244187 A JP2007244187 A JP 2007244187A JP 2009077538 A JP2009077538 A JP 2009077538A
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哲夫 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing circuit for a step-up type DC-DC converter improving switching efficiency in a step-up-down operating mode by using the same switching frequency even in all operating modes of a step-up operation, a step-down operation and the step-up-down operations. <P>SOLUTION: The signal processing circuit is composed of a voltage-level shift appliance 11 generating a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage and a waveform generator 12 generating a first waveform signal and a second waveform signal whose phase is an inverted phase of the first waveform signal. The signal processing circuit is further composed of a plurality of comparators 21 to 24 comparing the first and second waveform signals and the first and second comparison voltages respectively and outputting comparison signals and a logical circuit 30 makes an intermediate logical output on the basis of these comparison signals. A switch unit 4 is controlled on the basis of the intermediate logical output from the logical circuit 30, and any of the step-up operation, the step-down operation and the step-up-down operations is conducted. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

入力電圧に対して出力電圧が低い時は降圧型として機能し、逆に入力電圧に対して出力電圧が高い時は昇圧型として機能し、また入力電圧と出力電圧が等しい時には昇圧・降圧(以下、昇降圧と略記)型として自動的に機能する昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路に関する。   When the output voltage is lower than the input voltage, it functions as a step-down type. Conversely, when the output voltage is higher than the input voltage, it functions as a step-up type. The present invention relates to a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter that automatically functions as a type.

図17および図18は、従来技術の昇降圧型DC/DCコンバータの全体システム図を示す。図17は、電圧フィードバックループを有する昇降圧型DC/DCコンバータのシステム図であり、図18は電圧フィードバックループに加えて、電流フィードバックループを有する昇降圧型DC/DCコンバータのシステム図である。   17 and 18 show an overall system diagram of a conventional step-up / step-down DC / DC converter. FIG. 17 is a system diagram of a buck-boost DC / DC converter having a voltage feedback loop, and FIG. 18 is a system diagram of a buck-boost DC / DC converter having a current feedback loop in addition to the voltage feedback loop.

図17において、出力電圧を一定の比率で分圧し、その電圧と基準電圧とを比較した結果である誤差電圧を、モード判定回路3において昇圧モードか降圧モードかを判定した後、スイッチユニット4に帰還させて、目標とする出力電圧を得る電圧フィードバックループを構成している。基準電圧は半導体内のバンドギャップ特性を利用した温度−電圧特性が平坦なバンドギャップ電圧等が用いられる。   In FIG. 17, after the output voltage is divided at a certain ratio and the error voltage, which is the result of comparing the voltage with the reference voltage, is determined in the mode determination circuit 3 as the boost mode or the step-down mode, A voltage feedback loop for obtaining a target output voltage by feedback is configured. As the reference voltage, a band gap voltage having a flat temperature-voltage characteristic using a band gap characteristic in a semiconductor is used.

図17における従来の昇降圧型DC/DCコンバータは、信号処理回路1、ドライバ2、モード判定回路3、スイッチユニット4、分圧器40、誤差増幅回路50からなり、入力電圧Vinをスイッチユニット4で切り替えて、昇降昇圧した電圧を出力電圧Voutとして出力する。   The conventional step-up / step-down DC / DC converter in FIG. 17 includes a signal processing circuit 1, a driver 2, a mode determination circuit 3, a switch unit 4, a voltage divider 40, and an error amplification circuit 50, and the input voltage Vin is switched by the switch unit 4. Thus, the voltage stepped up and down is output as the output voltage Vout.

ドライバ2は、信号処理回路1から出力されるモード情報信号VgbおよびVgcに従って、スイッチユニット4内の4個のスイッチをON/OFFさせるドライバ信号Va,Vb,Vc,Vdに変換する。以下に、信号処理回路1の出力であるVgb,Vgc(中間論理出力)と信号処理回路1中のスイッチA,B,C,D(図19で詳細に説明する)との関係について説明する。ここで、Va,Vb,Vc,Vdはこの4個のスイッチをON/OFF制御するためのドライバ信号であり、昇降圧のモードを制御すると同時に、制御の時間によって充電する電荷量も制御する。なお本資料では、Va,Vb,Vc,VdがHレベルの時、それぞれスイッチA、スイッチB、スイッチC、スイッチDがON状態になるものとする。   The driver 2 converts the four switches in the switch unit 4 into driver signals Va, Vb, Vc, and Vd that turn on / off the four switches in the switch unit 4 in accordance with the mode information signals Vgb and Vgc output from the signal processing circuit 1. Below, the relationship between Vgb and Vgc (intermediate logic output) which are the outputs of the signal processing circuit 1 and the switches A, B, C and D (described in detail in FIG. 19) in the signal processing circuit 1 will be described. Here, Va, Vb, Vc, and Vd are driver signals for ON / OFF control of these four switches, and control the buck-boost mode and at the same time control the amount of charge to be charged according to the control time. In this document, it is assumed that when Va, Vb, Vc, and Vd are at the H level, the switches A, B, C, and D are turned on, respectively.

降圧モードでは、中間論理出力Vgb,Vgcは、スイッチDをON状態にしたままスイッチAとスイッチBはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチAがON、スイッチBがOFFの時、VinからVout方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチBがON、スイッチAがOFFになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がVout方向に流れる。   In the step-down mode, the intermediate logic outputs Vgb and Vgc function as a toggle switch that selects either the switch A or the switch B while the switch D is in the ON state. When the switch A is ON and the switch B is OFF, the charge is charged to the inductance in the direction from Vin to Vout. From this state, when the switch B is turned on and the switch A is turned off, the charge stored in the inductance flows in the Vout direction.

昇圧モードでは、Vgb,Vgcは、スイッチAをON状態にしたままスイッチCとスイッチDはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチCがON、スイッチDがOFFの時、Vinから接地方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチDがON、スイッチCがOFFになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がVout方向に流れる。なお、これらの信号処理回路1とドライバ2は、従来技術および本発明で共通に用いられる。   In the step-up mode, Vgb and Vgc function as toggle switches for selecting one of the switches C and D while the switch A is in the ON state. When the switch C is ON and the switch D is OFF, a charge is charged from the Vin toward the ground in the inductance. From this state, when the switch D is turned ON and the switch C is turned OFF, the charge stored in the inductance flows in the Vout direction. Note that these signal processing circuit 1 and driver 2 are commonly used in the prior art and the present invention.

図18は、図17の電圧フィードバックループに加えて、電流検出回路55と加算器56とからなるフィードバックループが加わっている点が異なる。出力電圧端子Voutには、インダクタンスやキャパシタンスのスイッチングによってチャージされた電荷を電圧レギュレータとして平滑化するための、図示されない大容量コンデンサが接続される。このため、出力電圧を電圧として検出してフィードバックを行う電圧帰還ループは、電圧検出点Voutの安定度と引き替えに、フィードバックの応答速度が遅くなるという欠点がある。   18 is different from the voltage feedback loop of FIG. 17 in that a feedback loop including a current detection circuit 55 and an adder 56 is added. The output voltage terminal Vout is connected to a large-capacitance capacitor (not shown) for smoothing the charge charged by switching of inductance or capacitance as a voltage regulator. For this reason, the voltage feedback loop that performs feedback by detecting the output voltage as a voltage has a drawback that the response speed of the feedback becomes slow in exchange for the stability of the voltage detection point Vout.

出力Voutに接続される負荷が過渡的に変動する場合、時定数の大きな電圧フィードバックループでは追従できない場合がある。このような場合、スイッチ素子に流れる電流を等価的に検出してフィードバックを施すことにより、出力負荷コンデンサの時定数の影響を受けない応答速度の速いフィードバック特性を実現することができる。   When the load connected to the output Vout fluctuates transiently, the voltage feedback loop with a large time constant may not be able to follow. In such a case, a feedback characteristic having a high response speed that is not affected by the time constant of the output load capacitor can be realized by equivalently detecting the current flowing through the switch element and applying feedback.

図18における従来の昇降圧型DC/DCコンバータは、図17の回路に加えて、電流検出回路55、および加算器56が追加されている。入力電圧Vinをスイッチユニット4で切り替えて、昇降昇圧した電圧を出力電圧Voutとして出力する点は同じであるが、誤差増幅回路50からの信号に加えて電流検出回路55からの信号を加算器56で加算して信号処理回路1に供給する点が異なる。なお、ドライバ2と信号処理回路1の動作関係は、図17と同様であるので詳細な説明は省略する。   In the conventional step-up / step-down DC / DC converter in FIG. 18, a current detection circuit 55 and an adder 56 are added to the circuit in FIG. The input voltage Vin is switched by the switch unit 4 and the voltage obtained by step-up / step-down is output as the output voltage Vout. However, in addition to the signal from the error amplification circuit 50, the signal from the current detection circuit 55 is added to the adder 56. Are different from each other in that they are added and supplied to the signal processing circuit 1. The operational relationship between the driver 2 and the signal processing circuit 1 is the same as that in FIG.

図19は、同期型の従来技術の昇降圧DC/DCコンバータ用スイッチユニットである。このスイッチユニット4は本発明でも同様に用いられる。なお、本発明はこのスイッチユニット4を制御する点が新しい発想であり、スイッチユニット4そのものには新しさはない。降圧モードでは、スイッチDをON状態にしたままスイッチAとスイッチBはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチAがON、スイッチBがOFFの時、VinからVout方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチBがON、スイッチAがOFFになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がVout方向に流れる。   FIG. 19 shows a synchronous prior art step-up / step-down DC / DC converter switch unit. This switch unit 4 is similarly used in the present invention. In the present invention, the point of controlling the switch unit 4 is a new idea, and the switch unit 4 itself is not new. In the step-down mode, the switch A and the switch B function as a toggle switch for selecting one of them while the switch D is kept in the ON state. When the switch A is ON and the switch B is OFF, the charge is charged to the inductance in the direction from Vin to Vout. From this state, when the switch B is turned on and the switch A is turned off, the charge stored in the inductance flows in the Vout direction.

昇圧モードでは、スイッチAをON状態にしたままスイッチCとスイッチDはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチCがON、スイッチDがOFFの時、Vinから接地方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチDがON、スイッチCがOFFになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がVout方向に流れる。
Va,Vb,Vc,Vdはこの4個のスイッチをON/OFF制御するための制御電圧であり、昇降圧のモードを制御すると同時に、制御の時間によって充電する電荷量も制御する。
In the step-up mode, the switch C and the switch D function as a toggle switch for selecting one of them while the switch A is in the ON state. When the switch C is ON and the switch D is OFF, a charge is charged from the Vin toward the ground in the inductance. From this state, when the switch D is turned ON and the switch C is turned OFF, the charge stored in the inductance flows in the Vout direction.
Va, Vb, Vc, and Vd are control voltages for ON / OFF control of the four switches, and control the buck-boost mode and at the same time control the amount of charge to be charged according to the control time.

図20は、スイッチを制御する従来技術の信号処理回路を示す図である。まず、信号発生回路では、入力信号である誤差電圧Verrorは、電圧レベルシフト回路11を通して、昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckが作られる。波形発生器12は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号発生器であり、三角波、ノコギリ波などが用いられる。   FIG. 20 is a diagram illustrating a conventional signal processing circuit that controls a switch. First, in the signal generation circuit, an error voltage Verror which is an input signal is generated through a voltage level shift circuit 11 to generate a boosting comparison voltage Error_boost and a bucking comparison voltage Error_book. The waveform generator 12 is a signal generator for comparing with the boosting comparison voltage or the bucking comparison voltage, and a triangular wave, a sawtooth wave, or the like is used.

比較回路20では、波形発生器12で作られた信号Vxを、電圧シフト回路により作られた昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckで2個の比較器によって比較する。Vbは降圧比較結果電圧、Vcは昇圧比較結果電圧である。   In the comparison circuit 20, the signal Vx generated by the waveform generator 12 is compared by two comparators with the boosting comparison voltage “Error_boost” and the step-down comparison voltage “Error_book” generated by the voltage shift circuit. Vb is a step-down comparison result voltage, and Vc is a step-up comparison result voltage.

図21は、信号処理回路の出力信号Vgb,VgcとスイッチA,B,C,Dを制御する制御信号Va,Vb,Vc,Vdとの関係を示す図である。スイッチAとスイッチBは両方が同時にONになることはなく、一方がONの時、他方はOFFの関係にある。同じく、スイッチCとスイッチDは両方がONになることはなく、一方がONの時、他方はOFFの関係にある。
また、スイッチドライブ信号VaがHレベルの時、スイッチAがON、スイッチドライブ信号VbがHレベルの時、スイッチBがON、スイッチドライブ信号VcがHレベルの時、スイッチCがON、スイッチドライブ信号VdがHレベルの時、スイッチDがONとなる。上記のように、VaとVbは逆論理、VcとVdも逆論理の関係にある。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the output signals Vgb and Vgc of the signal processing circuit and the control signals Va, Vb, Vc and Vd for controlling the switches A, B, C and D. Both the switch A and the switch B are not turned on at the same time, and when one is turned on, the other is turned off. Similarly, both the switch C and the switch D are not turned on, and when one is turned on, the other is turned off.
When the switch drive signal Va is H level, the switch A is ON, when the switch drive signal Vb is H level, the switch B is ON, when the switch drive signal Vc is H level, the switch C is ON, the switch drive signal When Vd is at the H level, the switch D is turned on. As described above, Va and Vb are in an inverse logic relationship, and Vc and Vd are also in an inverse logic relationship.

次に、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、論理(HレベルかLレベルか)がVbと一致するためVgbと表記している。Vgbの信号の意味は、スイッチAとスイッチBのドライブ信号を発生するための論理信号という意味である。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、論理(HレベルかLレベルか)がVcと一致するためVgcと表記している。中間論理出力Vgcの信号の意味は、スイッチCとスイッチDのドライブ信号を発生するための論理信号という意味である。   Next, the intermediate logic output Vgb is a source logic signal for generating the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. Since the logic (H level or L level) matches Vb, it is expressed as Vgb. is doing. The meaning of the signal Vgb means a logic signal for generating drive signals for the switches A and B. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is a source for generating the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D, and is expressed as Vgc because the logic (H level or L level) matches Vc. ing. The meaning of the signal of the intermediate logic output Vgc means a logic signal for generating drive signals for the switches C and D.

図22は、信号発生器10の波形が三角波の場合の従来技術の降圧モード波形を示す図である。三角波信号Vxが昇圧用比較電圧Verror_boostを常に上回り、降圧用比較電圧Verror_buckと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。   FIG. 22 is a diagram showing a conventional step-down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. When the triangular wave signal Vx is always higher than the boosting comparison voltage Verror_boost and has an intersection with the lowering comparison voltage Verror_book, it functions as a buck mode.

比較電圧Verror_buckと三角波Vxがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbを反転させる。一方、比較電圧Verror_boostと三角波Vxは交差しないため、昇圧比較器出力VcはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   The comparison voltage Verr_back and the triangular wave Vx cross to invert the step-down comparator output Vb. On the other hand, since the comparison voltage Verror_boost and the triangular wave Vx do not cross each other, the boost comparator output Vc maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc, and Vd for controlling the four switches A, B, C, and D are generated by logic processing of the step-down comparator output and the step-up comparator output.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

以下に、図22における、Vgb,VgcとスイッチA,B,C,Dとの関係について説明する。図20においては、比較回路20と論理回路30とは分離して表現しているが、比較回路20の出力Vb,Vcと、比較回路20の出力Vgb,Vgcとは常に一致するように構成されている。図22において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   The relationship between Vgb and Vgc and switches A, B, C, and D in FIG. 22 will be described below. In FIG. 20, the comparison circuit 20 and the logic circuit 30 are expressed separately, but the outputs Vb and Vc of the comparison circuit 20 and the outputs Vgb and Vgc of the comparison circuit 20 are always matched. ing. In FIG. 22, an intermediate logic output Vgb is a logic signal for generating a drive signal Va for switch A and a drive signal Vb for switch B. The drive signal Va for switch A and the drive signal Vb for switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

図23は、同じく信号発生器10の波形が三角波の場合の従来技術の昇圧モード波形を示す図である。降圧用比較電圧Verror_buckが常に三角波Vxを上回り、昇圧用比較電圧Verror_boostと三角波Vxが交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。   FIG. 23 is a diagram showing a boost mode waveform of the prior art when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. When the step-down comparison voltage Verror_book is always higher than the triangular wave Vx and the step-up comparison voltage Verror_boost and the triangular wave Vx have an intersection, the step-up comparison function functions as a step-up mode.

比較電圧Verror_boostと三角波Vxがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcを反転させる。一方、比較電圧Verror_buckと三角波Vxはクロスしないため、昇圧比較器出力VbはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、4個のスイッチA,B,C,Dをそれぞれ制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror_boost and the triangular wave Vx cross, the boost comparator output Vc is inverted. On the other hand, since the comparison voltage Verror_back and the triangular wave Vx do not cross, the boost comparator output Vb maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc, and Vd for controlling the four switches A, B, C, and D, respectively, are generated by logic processing of the step-down comparator output and the step-up comparator output.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

図24は信号発生器10の波形が三角波の場合の従来技術の昇降圧モード波形を示す図である。降圧用比較電圧Verror_buckと昇圧用比較電圧Verror_boostの両方が三角波Vxと交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。   FIG. 24 is a diagram showing a conventional step-up / step-down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. When both the step-down comparison voltage Verror_book and the step-up comparison voltage Verror_boost have an intersection with the triangular wave Vx, the step-up / step-down mode functions.

比較電圧Verror_buckと三角波Vxがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbを反転させる。一方、比較電圧Verror_boostと三角波Vxはクロスしないため、昇圧比較器出力VcはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   The comparison voltage Verr_back and the triangular wave Vx cross to invert the step-down comparator output Vb. On the other hand, since the comparison voltage Verror_boost and the triangular wave Vx do not cross, the boost comparator output Vc maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc, and Vd for controlling the four switches A, B, C, and D are generated by logic processing of the step-down comparator output and the step-up comparator output.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、Vd がそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly, when Vb, Vc, and Vd are each at the H level, the switches B, C, and D are in the ON state. Conversely, when Vb, Vc, and Vd are each at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

次に比較電圧Verror_boostと三角波Vxがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcを反転させる。一方、比較電圧Verror_buckと三角波Vxはクロスしないため、昇圧比較器出力VbはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、4個のスイッチA,B,C,Dをそれぞれ制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   Next, when the comparison voltage Verror_boost and the triangular wave Vx cross, the boost comparator output Vc is inverted. On the other hand, since the comparison voltage Verror_back and the triangular wave Vx do not cross, the boost comparator output Vb maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc, and Vd for controlling the four switches A, B, C, and D, respectively, are generated by logic processing of the step-down comparator output and the step-up comparator output.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

出力電圧Voutをフィードバックして出力電圧を昇降制御するDC/DCコンバータとしては、例えば、特許文献1に示されるような発明が開示されている。
特開平9−215314号公報
As a DC / DC converter that feedback-controls the output voltage by feeding back the output voltage Vout, for example, an invention as disclosed in Patent Document 1 is disclosed.
JP-A-9-215314

図24から明らかなように、従来技術では、昇圧モードと降圧モードを単純に組み合わせることにより、昇降圧モードを実現している。通常、入力電圧よりも出力要求電圧が高い場合は昇圧モードとして、逆に入力電圧よりも出力要求電圧が低い場合は、降圧モードとして機能する。ところが、昇圧モードにおいても、入力電圧であるバッテリ電圧などがバッテリの消耗により起電力が低下する場合、入力電圧と出力要求電圧とが拮抗する昇降圧モードに移行する条件が成立する。また、入力電圧と出力要求電圧とが電圧的に近い場合、常に昇降圧モードとして機能する。   As is apparent from FIG. 24, the conventional technology realizes the step-up / step-down mode by simply combining the step-up mode and the step-down mode. Usually, when the required output voltage is higher than the input voltage, the boost mode is used. Conversely, when the required output voltage is lower than the input voltage, the step-down mode is functioned. However, even in the step-up mode, when the electromotive force of the battery voltage or the like that is the input voltage decreases due to battery consumption, a condition for shifting to the step-up / step-down mode in which the input voltage and the output request voltage antagonize is satisfied. Further, when the input voltage and the output required voltage are close in voltage, it always functions as a step-up / down mode.

信号処理回路の電力損失を最小限にするためには、スイッチの動作を必要最小限にすることであり、さらに、フィードバックループの周波数特性などを考慮すると、昇圧モード、降圧モード、昇降圧モードのいずれのモードにおいてもスイッチング周波数が一定であることが望ましい。   In order to minimize the power loss of the signal processing circuit, it is necessary to minimize the operation of the switch. In addition, considering the frequency characteristics of the feedback loop, etc., the boost mode, the buck mode, and the buck-boost mode It is desirable that the switching frequency is constant in any mode.

図22の降圧モードおよび図23の昇圧モードでは1周期において、スイッチング動作が1回行われる。ところが、図24の昇降圧モードでは、1周期において、降圧モードと昇圧モードのスイッチング動作が計2回行われる。信号処理回路では電力損失はスイッチ動作に伴って発生するため、スイッチング回数が増加することは、昇降圧モード時における電力効率が低下することを意味している。   In the step-down mode of FIG. 22 and the step-up mode of FIG. 23, the switching operation is performed once in one cycle. However, in the step-up / step-down mode of FIG. 24, the switching operation in the step-down mode and the step-up mode is performed twice in one cycle. In the signal processing circuit, power loss occurs with the switching operation. Therefore, an increase in the number of times of switching means that the power efficiency in the step-up / step-down mode is lowered.

本発明においては、昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、一方のスイッチがON/OFFのスイッチング動作をする時、他方のスイッチも同期してOFF/ONのスイッチング動作を行う。また一方のスイッチがON状態を継続する時は、他方のスイッチも同期してOFF状態を継続する。このようにスイッチ2個ずつ2組、スイッチ計4個として利用することにより、スイッチングによる電力消費を削減し、効率の良い制御を行うことを目的とする。   In the present invention, in any of the operation modes of step-up operation, step-down operation, and step-up / step-down operation, when one switch performs ON / OFF switching operation, the other switch also performs OFF / ON switching operation synchronously. Do. When one switch continues to be in the ON state, the other switch is also synchronized with the OFF state. Thus, it aims at reducing the power consumption by switching and performing efficient control by using it as 2 sets of 2 switches, and a total of 4 switches.

また、本発明においては、昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、スイッチング周波数を同一にして、昇降圧動作モードにおけるスイッチング効率を高めることを目的とする。   Another object of the present invention is to increase the switching efficiency in the step-up / step-down operation mode by making the switching frequency the same in any of the operation modes of the step-up operation, the step-down operation and the step-up / step-down operation.

第1の本発明における昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号と第1の比較電圧とを比較し第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号と第1の比較電圧とを比較し第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の波形信号と第2の比較電圧とを比較し第3の比較信号を出力する第3の比較器と、第2の波形信号と第2の比較電圧とを比較し第4の比較信号を出力する第4の比較器と、第1の比較信号乃至第4の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。   A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter according to the first aspect of the present invention includes a voltage level shift circuit that generates a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage, a first signal, and a first waveform. A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the signal, a first comparator that compares the first waveform signal with a first comparison voltage and outputs a first comparison signal; A second comparator that compares the second waveform signal and the first comparison voltage and outputs a second comparison signal, and compares the first waveform signal and the second comparison voltage to obtain a third comparison signal. A third comparator that outputs, a fourth comparator that compares the second waveform signal with the second comparison voltage and outputs a fourth comparison signal, and first through fourth comparison signals; A logic circuit that generates an intermediate logic output based on the switch and a switch based on the intermediate logic output from the logic circuit And controlling the knit.

第2の本発明における昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号と第1の比較電圧とを比較し第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号と第2の比較電圧とを比較し第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の比較信号及び第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。   A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter according to a second aspect of the present invention includes a voltage level shift circuit that generates a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage, a first signal, and a first waveform. A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the signal, a first comparator that compares the first waveform signal with a first comparison voltage and outputs a first comparison signal; A second comparator that compares the second waveform signal with the second comparison voltage and outputs a second comparison signal; and a logic that generates an intermediate logic output based on the first comparison signal and the second comparison signal The switch unit is controlled based on a circuit and an intermediate logic output from the logic circuit.

第3の本発明における昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号の電圧レベルをシフトする第1の電圧レベルシフト回路と、第1の電圧レベルシフト回路の出力と第1の比較電圧とを比較し第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号の電圧レベルをシフトする第2の電圧レベルシフト回路と、第2の電圧レベルシフト回路の出力と第2の比較電圧とを比較し第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の比較信号及び第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。   A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter according to a third aspect of the present invention includes a voltage level shift circuit that generates a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage, a first signal, and a first waveform. A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the signal, a first voltage level shift circuit that shifts a voltage level of the first waveform signal, an output of the first voltage level shift circuit, A first comparator that compares the first comparison voltage and outputs a first comparison signal; a second voltage level shift circuit that shifts the voltage level of the second waveform signal; and a second voltage level shift circuit A second comparator that compares the output of the first and the second comparison voltage and outputs a second comparison signal; and a logic circuit that generates an intermediate logic output based on the first comparison signal and the second comparison signal; Based on intermediate logic output from logic circuit And controlling the switch unit Te.

第4の本発明における昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路における波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することを特徴とする。   The waveform generator in the signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter according to the fourth aspect of the present invention generates a triangular wave or a sawtooth wave.

第5の本発明における昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、さらに、誤差増幅回路を備え、誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成されることを特徴とする。   The signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter according to the fifth aspect of the present invention further includes an error amplification circuit, and the error amplification circuit compares the voltage divided by the resistance voltage divider with the reference voltage. And a current error amplifier that detects a current from each switching element of the switch unit and adds the current detection level and the output of the voltage error amplifier.

第1の本発明によれば、昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号と第1の比較電圧とを比較し第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号と第1の比較電圧とを比較し第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の波形信号と第2の比較電圧とを比較し第3の比較信号を出力する第3の比較器と、第2の波形信号と第2の比較電圧とを比較し第4の比較信号を出力する第4の比較器と、第1の比較信号乃至第4の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第1の本発明の昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、安定化されていない入力電圧Vinに対して出力電圧Voutが低い時は降圧型として、逆に安定化されていない入力電圧Vinに対して出力電圧Voutが高い時は昇圧型として、また入力電圧Vinと出力電圧Voutが等しい時には昇降圧型として自動的に動作する。そのために、入力電圧に対して出力電圧が、高くても低くても同じであっても、一方のスイッチがON/OFFのスイッチング動作をする時、他方のスイッチも同期してOFF/ONのスイッチング動作を行うことにより、高効率な昇降圧信号処理回路を実現できる。昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、1周期において1回のスイッチング動作を行うことにより、スイッチングによる電力消費を削減し、効率の良い制御が可能となる。   According to the first aspect of the present invention, a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter includes a voltage level shift circuit that generates a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage, a first signal, A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the first waveform signal, and a first comparator that compares the first waveform signal with a first comparison voltage and outputs a first comparison signal A second comparator that compares the second waveform signal with the first comparison voltage and outputs a second comparison signal, and compares the first waveform signal with the second comparison voltage to obtain a third A third comparator that outputs a comparison signal, a fourth comparator that compares the second waveform signal with the second comparison voltage and outputs a fourth comparison signal, and first to fourth comparison signals. And a logic circuit for generating an intermediate logic output based on the comparison signal. Therefore, the signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter according to the first aspect of the present invention is a step-down type when the output voltage Vout is lower than the unstabilized input voltage Vin, and the input is not stabilized. When the output voltage Vout is higher than the voltage Vin, it automatically operates as a boost type, and when the input voltage Vin and the output voltage Vout are equal, it automatically operates as a step-up / down type. Therefore, regardless of whether the output voltage is higher, lower, or the same as the input voltage, when one switch performs the ON / OFF switching operation, the other switch also synchronizes OFF / ON. By performing the operation, a highly efficient buck-boost signal processing circuit can be realized. In any of the operation modes of the step-up operation, the step-down operation, and the step-up / step-down operation, by performing the switching operation once in one cycle, it is possible to reduce power consumption due to switching and to perform efficient control.

第2の本発明によれば、昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号と第1の比較電圧とを比較し、第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号と第2の比較電圧とを比較し、第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の比較信号及び第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第1の発明と同じ効果を有すると共に、少ない数の比較回路で構成されるので、さらに経済的な効果が得られる。すなわち、第2の本発明は、第1の発明と比べて、必要とする比較器数を4個から2個へと削減できるので、論理回路の規模を小さくすることがきる。   According to the second aspect of the present invention, the signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter includes the voltage level shift circuit that generates the first comparison voltage and the second comparison voltage from the error voltage, the first signal, and the second signal. A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the first waveform signal, and a first comparison that compares the first waveform signal with the first comparison voltage and outputs a first comparison signal A second comparator that compares the second waveform signal with a second comparison voltage and outputs a second comparison signal; and intermediate logic based on the first comparison signal and the second comparison signal. And a logic circuit for generating an output. Therefore, it has the same effect as that of the first invention and is constituted by a small number of comparison circuits, so that a further economic effect can be obtained. That is, according to the second aspect of the present invention, the number of required comparators can be reduced from four to two as compared with the first aspect of the invention, so that the scale of the logic circuit can be reduced.

第3の本発明によれば、昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第1の信号及び第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、第1の波形信号の電圧レベルをシフトする第1の電圧レベルシフト回路と、第1の電圧レベルシフト回路の出力と第1の比較電圧とを比較し第1の比較信号を出力する第1の比較器と、第2の波形信号の電圧レベルをシフトする第2の電圧レベルシフト回路と、第2の電圧レベルシフト回路の出力と第2の比較電圧とを比較し第2の比較信号を出力する第2の比較器と、第1の比較信号及び第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第2の発明と同じ効果を有すると共に、電圧レベルシフト回路が追加されているので、波形発生器で発生された第1の波形信号と第2の波形信号のレベルを任意に調整できるので、Va、Vb、Vc、Vdのパルス幅を自由に設定できるので、精密な電圧設定が可能となる。同様に、第3の本発明は、第1の発明と比べて、必要とする比較器数を4個から2個へと削減できるので、論理回路の規模を小さくすることがきる。   According to the third aspect of the present invention, a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter includes a voltage level shift circuit that generates a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage, a first signal, A waveform generator that generates a second waveform signal whose phase is inverted from that of the first waveform signal, a first voltage level shift circuit that shifts a voltage level of the first waveform signal, and a first voltage level shift circuit A first comparator that compares the output with the first comparison voltage and outputs a first comparison signal; a second voltage level shift circuit that shifts the voltage level of the second waveform signal; and a second voltage A second comparator that compares the output of the level shift circuit with a second comparison voltage and outputs a second comparison signal, and generates an intermediate logic output based on the first comparison signal and the second comparison signal And a logic circuit. Therefore, since the voltage level shift circuit is added while having the same effect as the second invention, the levels of the first waveform signal and the second waveform signal generated by the waveform generator can be arbitrarily adjusted. , Va, Vb, Vc, Vd can be freely set, so that precise voltage setting is possible. Similarly, according to the third aspect of the present invention, the number of required comparators can be reduced from four to two as compared with the first aspect of the invention, so that the scale of the logic circuit can be reduced.

第4の本発明によれば、昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路における波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することができる。したがって、波形発生器の出力波形を変化させることによって、Va、Vb、Vc、Vdのパルス幅を自由に設定できるので、精密な電圧設定が可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, the waveform generator in the signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter can generate a triangular wave or a sawtooth wave. Therefore, by changing the output waveform of the waveform generator, the pulse widths of Va, Vb, Vc, and Vd can be freely set, so that precise voltage setting is possible.

第5の本発明によれば、昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路は、さらに、誤差増幅回路を備え、誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成される。したがって、大きな時定数を伴わない割り込みシステムを構築でき、その結果、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路を提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the signal processing circuit for the step-up / step-down DC / DC converter further includes an error amplification circuit, and the error amplification circuit compares the voltage divided by the resistance voltage divider with the reference voltage. The voltage error amplifier includes a current error amplifier that detects current from each switching element of the switch unit and adds the current detection level and the output of the voltage error amplifier. Therefore, it is possible to construct an interrupt system without a large time constant, and as a result, it is possible to provide an error amplification circuit with a small time constant and quick response.

実施形態1.
図1は本発明の実施形態1におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。本例では、降圧比較器および昇圧比較器として計4個の比較器21,22,23,24を用いる例を示している。
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a signal processing circuit that controls a switch according to the first embodiment of the present invention. In this example, an example is shown in which a total of four comparators 21, 22, 23, and 24 are used as the step-down comparator and the step-up comparator.

誤差電圧Verrorを電圧レベルシフト回路11を通して、昇圧用比較電圧Verror_boost(第2の比較電圧)と降圧用比較電圧Verror_buck(第1の比較電圧)が作られる。一方、波形発生器12は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための回路であり、三角波、ノコギリ波等を発生する。なお、波形発生器12の出力Vx,Vyは位相が180度異なる差動出力信号である。   The error voltage Verror is passed through the voltage level shift circuit 11 to generate a boosting comparison voltage Verror_boost (second comparison voltage) and a step-down comparison voltage Verror_book (first comparison voltage). On the other hand, the waveform generator 12 is a circuit for comparing with the comparison voltage for step-up or the comparison voltage for step-down, and generates a triangular wave, a sawtooth wave, or the like. The outputs Vx and Vy of the waveform generator 12 are differential output signals that are 180 degrees out of phase.

比較回路20は、波形発生器12で作られた信号Vx,Vyと、電圧シフト回路により作られた昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckとそれぞれ比較する4個の比較器21〜24によって構成される。Vbxは降圧用比較電圧Verror_buckと波形信号Vxとを比較した結果得られる比較信号、Vbyは降圧用比較電圧Verror_buckと波形信号Vyとを比較した結果得られる比較信号、Vcxは昇圧用比較電圧Verror_boostと波形信号Vxとを比較した結果得られる比較信号、Vcyは昇圧用比較電圧Verror_boostと波形信号Vyとを比較した結果得られる比較信号である。   The comparison circuit 20 includes signals Vx and Vy generated by the waveform generator 12 and four comparators 21 to 24 that respectively compare the boosting comparison voltage Verr_boost and the bucking comparison voltage Verr_back generated by the voltage shift circuit. Composed. Vbx is a comparison signal obtained as a result of comparing the step-down comparison voltage Verror_back and the waveform signal Vx, Vby is a comparison signal obtained as a result of comparing the step-down comparison voltage Verror_back and the waveform signal Vy, and Vcx is a step-up comparison voltage Verror_boost. A comparison signal Vcy obtained as a result of comparison with the waveform signal Vx is a comparison signal obtained as a result of comparison between the boosting comparison voltage Verror_boost and the waveform signal Vy.

論理回路30では、スイッチングを行うタイミングでVgbかVgcのどちらかがHレベルとなる論理処理を行う。また、クロック信号Vclkの立ち上がりエッジでVgbかVgcのHレベルまたはLレベルの状態を確定する。   The logic circuit 30 performs a logic process in which either Vgb or Vgc becomes H level at the timing of switching. Further, the state of Hg or Lg of Vgb or Vgc is determined at the rising edge of the clock signal Vclk.

比較回路20の出力であるVcyとVbx、VbyとVcxの組み合わせにより、論理回路30の中間論理出力Vgb、Vgcは以下のようになる。ここで、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる中間論理出力で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる中間論理出力で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   The intermediate logic outputs Vgb and Vgc of the logic circuit 30 are as follows depending on the combination of Vcy and Vbx and Vby and Vcx, which are outputs of the comparison circuit 20. Here, the intermediate logic output Vgb is an intermediate logic output that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is an intermediate logic output that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

図2は、比較回路20の出力Vbx、Vby、Vcy、Vcxと論理回路30の出力Vgb、Vgcとの関係を示す図である。図2において、クロック信号VclkはVgb,Vgcを発生させるためのタイミング信号である。クロック信号Vclkは、スイッチAとスイッチBのドライブ信号を発生するための論理信号Vgb、および、スイッチCとスイッチDのドライブ信号を発生するための論理信号Vgcを発生させるためのタイミングと論理判定を司る。なお、モード選択信号Vclkは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用い、VgbとVgcの論理判定を交互に行う。   FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the outputs Vbx, Vby, Vcy, Vcx of the comparison circuit 20 and the outputs Vgb, Vgc of the logic circuit 30. In FIG. 2, a clock signal Vclk is a timing signal for generating Vgb and Vgc. The clock signal Vclk performs timing and logic determination for generating the logic signal Vgb for generating the drive signals for the switches A and B and the logic signal Vgc for generating the drive signals for the switches C and D. Control. Note that the mode selection signal Vclk does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode, and performs logical determination of Vgb and Vgc alternately.

この手順を詳細に説明すると、はじめのクロック信号Vclkの立ち上がりタイミングでVbxとVcyをチェックする。両方またはVbxがHレベルの時、VgbをHレベルとする。また、VbxがLレベル、VcyがHレベルの時、VgcをHレベルとする(表1参照)。次のクロック信号Vclkの立ち上がりタイミングでVcxとVbyをチェックする。両方またはVcxがHレベルの時、VgcをHレベルとする。また、VbyがHレベル、VcxがLレベルの時、VgbをHレベルとする(表1参照)。   Explaining this procedure in detail, Vbx and Vcy are checked at the rising timing of the first clock signal Vclk. When both or Vbx is at H level, Vgb is at H level. When Vbx is L level and Vcy is H level, Vgc is set to H level (see Table 1). Vcx and Vby are checked at the rising timing of the next clock signal Vclk. When both or Vcx is at H level, Vgc is at H level. When Vby is H level and Vcx is L level, Vgb is H level (see Table 1).

クロック信号Vclkにより、第1周期および奇数周期である第(2n+1)周期(ここで、nは自然数)ではVgcよりもVgbを優先し、第2周期および偶数周期である第(2n+2)周期(ここで、nは自然数)ではVgbよりもVgcを優先する論理とする。
ここで、クロック信号VclkはVgb,Vgcを発生させるためのタイミング信号(クロック信号)である。クロック信号Vclkの立ち上がりタイミングでVbxがHレベルの時、VgbをHレベルとする。ただし、VbxがLレベルの時、VgbはLレベルとする。
The clock signal Vclk gives priority to Vgb over Vgc in the (2n + 1) period (where n is a natural number), which is the first period and the odd period, and the (2n + 2) period (here, the second period and the even period). And n is a natural number), Vgc is given priority over Vgb.
Here, the clock signal Vclk is a timing signal (clock signal) for generating Vgb and Vgc. When Vbx is H level at the rising timing of the clock signal Vclk, Vgb is set to H level. However, when Vbx is at L level, Vgb is at L level.

なお、表1において、NAはクロック信号Vclkの立ち上がりエッジタイミングでは、VcyかVbx、VbyかVcxのどちらかがHレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。   In Table 1, NA indicates a case where Vcy or Vbx, or Vby or Vcx becomes H level at the rising edge timing of the clock signal Vclk, and becomes invalid due to a combination condition that does not exist.

例えば、第1周期のVcyとVbxとの組み合わせでは、VbxがHレベルの時、Vcyの値に関係なくVgbをHレベルとする。また、VbxがLレベル、VcyがHレベルの時、VgcをHレベルとする。また、VbxとVcyの両方がLレベルとなる条件は存在しない(ただし、Vclkの立ち上がりタイミングにおいて)。   For example, in the combination of Vcy and Vbx in the first period, when Vbx is at H level, Vgb is at H level regardless of the value of Vcy. When Vbx is L level and Vcy is H level, Vgc is set to H level. Further, there is no condition that both Vbx and Vcy are at the L level (however, at the rise timing of Vclk).

次に、第2周期のVcxとVbyとの組み合わせでは、VcxがHレベルの時、Vbyの値に関係なくVgcをHレベルとする。また、VcxがLレベル、VbyがHレベルの時、VgbをHレベルとする。また、VbyとVcxの両方がLレベルとなる条件は存在しない(ただし、Vclkの立ち上がりタイミングにおいて)。   Next, in the combination of Vcx and Vby in the second period, when Vcx is at H level, Vgc is set at H level regardless of the value of Vby. When Vcx is at L level and Vby is at H level, Vgb is at H level. Further, there is no condition that both Vby and Vcx become L level (however, at the rise timing of Vclk).

表1は、図3,4,5における4個の比較器出力電圧Vbx,Vby,Vcx,Vcyと2個の中間論理出力Vgb,Vgcとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、VbxおよびVbyは、どちらかがHレベルの時、VgbをHレベルとするための論理情報である。また、VcxおよびVcyは、どちらかがHレベルの時、VgcをHレベルとするための論理情報である。 Table 1 is a truth table showing the relationship between the four comparator output voltages Vbx, Vby, Vcx, Vcy and the two intermediate logic outputs Vgb, Vgc in FIGS. As a basic idea, Vbx and Vby are logical information for setting Vgb to H level when either is at H level. Vcx and Vcy are logical information for setting Vgc to H level when either is at H level.

図3は信号発生器10の波形が三角波の場合の降圧モード波形を示す図である。図3において、三角波信号Vxは従来技術におけるVxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcxである。三角波信号Vyは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Vxとは逆位相の関係にある。三角波信号Vyの比較回路出力はVby,Vcyであるが、図3に示すとおり、VbxとVby、VcxとVcyの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Vx,Vyが昇圧用比較電圧Verror_boostを常に上まわり、三角波信号VxまたはVyが降圧用比較電圧Verror_buckと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。   FIG. 3 is a diagram showing a step-down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. In FIG. 3, the triangular wave signal Vx has the same function as Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcx respectively correspond to the comparison circuit outputs Vb and Vc in the prior art. The triangular wave signal Vy is another triangular wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the triangular wave signal Vx. Although the comparison circuit outputs of the triangular wave signal Vy are Vby and Vcy, as shown in FIG. 3, the relationship between Vbx and Vby, and Vcx and Vcy is not necessarily in reverse phase. When the triangular wave signals Vx and Vy always exceed the boosting comparison voltage Verror_boost, and the triangular wave signal Vx or Vy has an intersection with the step-down comparison voltage Verror_back, it functions as a step-down mode.

比較電圧Verror_buckと三角波Vx,Vyがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbx,Vbyを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Verror_boostと三角波Vx,Vyは交差しないため、昇圧比較器出力Vcx,VcyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror_back and the triangular waves Vx and Vy cross, the step-down comparator outputs Vbx and Vby are inverted. On the other hand, since the boosting comparison voltage Verror_boost and the triangular waves Vx and Vy do not intersect, the boosting comparator outputs Vcx and Vcy maintain the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図3において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 3, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VclkはVgb,Vgcを発生させるためのタイミング信号(クロック信号)である。Vclkの立ち上がりタイミングでVbxまたはVbyがHレベルの時、VgbをHレベルとする。ただし、VbxおよびVbyがLレベルの時、VgbはLレベルとする。図3は2周期を表しているが、第1周期はVbxによりVgbがHレベルとなっている。また、第2周期はVbyによりVgbがHレベルとなっている。   Vclk is a timing signal (clock signal) for generating Vgb and Vgc. When Vbx or Vby is at H level at the rise timing of Vclk, Vgb is set to H level. However, when Vbx and Vby are at L level, Vgb is at L level. FIG. 3 shows two periods. In the first period, Vgb is at the H level due to Vbx. In the second period, Vgb is at H level due to Vby.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

図4は、信号発生器10の波形が三角波の場合の昇圧モード波形を示す図である。従来技術における比較回路出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcxである。三角波信号Vyは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Vxとは逆位相の関係にある。三角波信号Vyの比較回路出力はVby,Vcyであるが、図4に示すとおり、VbxとVby、VcxとVcyの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Vx,Vyが降圧用比較電圧Verror_buckを常に下まわり、三角波信号VxまたはVyが昇圧用比較電圧Verror_boostと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。   FIG. 4 is a diagram showing a boost mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. Vbx and Vcx respectively correspond to the comparison circuit outputs Vb and Vc in the prior art. The triangular wave signal Vy is another triangular wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the triangular wave signal Vx. Although the comparison circuit outputs of the triangular wave signal Vy are Vby and Vcy, as shown in FIG. 4, the relationship between Vbx and Vby, and Vcx and Vcy is not necessarily in reverse phase. When the triangular wave signals Vx and Vy are always lower than the step-down comparison voltage Verror_back and the triangular wave signal Vx or Vy has an intersection with the step-up comparison voltage Verror_boost, it functions as a step-up mode.

比較電圧Verror_boostと三角波Vx,Vyがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcx,Vcyを反転させる。一方、降圧用比較電圧Verror_buckと三角波Vx,Vyは交差しないため、降圧比較器出力Vbx,VbyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror_boost and the triangular waves Vx, Vy cross, the boost comparator outputs Vcx, Vcy are inverted. On the other hand, since the step-down comparison voltage Verror_back and the triangular waves Vx and Vy do not intersect, the step-down comparator outputs Vbx and Vby maintain the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図4において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 4, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

同じく、Vclkの立ち上がりタイミングでVcxまたはVcyがHレベルの時、VgcをHレベルとする。ただし、VcxおよびVcyがLレベルの時、VgcはLレベルとする。図4は2周期を表しているが、第1周期はVcyによりVgcがHレベルとなっている。また、第2周期はVcxによりVgcがHレベルとなっている。   Similarly, when Vcx or Vcy is at H level at the rise timing of Vclk, Vgc is set to H level. However, when Vcx and Vcy are at L level, Vgc is at L level. FIG. 4 shows two periods. In the first period, Vgc is at H level due to Vcy. In the second period, Vgc is at the H level due to Vcx.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、Vd がそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly, when Vb, Vc, and Vd are each at the H level, the switches B, C, and D are in the ON state. Conversely, when Vb, Vc, and Vd are each at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

図5は信号発生器10の波形が三角波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図5において、三角波信号Vxは従来技術におけるVxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcxである。三角波信号Vyは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Vx とは逆位相の関係にある。三角波信号Vyの比較回路出力はVby,Vcyであるが、図3に示すとおり、VbxとVby、VcxとVcyの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Vx,Vyが昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckの両方と交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。   FIG. 5 is a diagram showing a step-up / down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a triangular wave. In FIG. 5, the triangular wave signal Vx has the same function as Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcx respectively correspond to the comparison circuit outputs Vb and Vc in the prior art. The triangular wave signal Vy is another triangular wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the triangular wave signal Vx. Although the comparison circuit outputs of the triangular wave signal Vy are Vby and Vcy, as shown in FIG. 3, the relationship between Vbx and Vby, and Vcx and Vcy is not necessarily in reverse phase. When the triangular wave signals Vx and Vy have intersections with both the boosting comparison voltage Verr_boost and the bucking comparison voltage Verror_back, they function as the step-up / step-down mode.

降圧モードである第1周期において、比較電圧Verror_buckと三角波Vx,Vyがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbx,Vbyを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Verror_boostと三角波Vx,Vyは交差しないため、昇圧比較器出力Vcx,VcyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   In the first period in the step-down mode, the comparison voltage Verror_back and the triangular waves Vx and Vy cross to invert the step-down comparator outputs Vbx and Vby. On the other hand, since the boosting comparison voltage Verror_boost and the triangular waves Vx and Vy do not intersect, the boosting comparator outputs Vcx and Vcy maintain the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図5において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 5, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is a source for generating the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VclkはVgb,Vgcを発生させるためのタイミング信号(クロック信号)である。降圧モードである第1周期においては、Vclkの立ち上がりタイミングでVbxまたはVbyがHレベルの時、VgbをHレベルとする。ただし、VbxおよびVbyがLレベルの時、VgbはLレベルとする。第1周期においては、VbxとVcyの両方がHレベルとなっているが、VclkによってVgbがVgcよりも優先される。同じく、昇圧モードである第2周期においては、Vclkの立ち上がりタイミングでVcxまたはVcyがHレベルの時、VgcをHレベルとする。ただし、VcxおよびVcyがLレベルの時、VgcはLレベルとする。第2周期においては、VbyとVcxの両方がHレベルとなっているが、VclkによってVgcがVgbよりも優先される。以上のように、VgbとVgcの両方がHレベルになる条件が成立するとき、VgbとVgcを交互にHレベルとする。   Vclk is a timing signal (clock signal) for generating Vgb and Vgc. In the first period in the step-down mode, Vgb is set to H level when Vbx or Vby is at H level at the rising timing of Vclk. However, when Vbx and Vby are at L level, Vgb is at L level. In the first period, both Vbx and Vcy are at the H level, but Vclb gives priority to Vgb over Vgc. Similarly, in the second period in the boost mode, when Vcx or Vcy is H level at the rising timing of Vclk, Vgc is set to H level. However, when Vcx and Vcy are at L level, Vgc is at L level. In the second period, both Vby and Vcx are at the H level, but Vgc is prioritized over Vgb by Vclk. As described above, when the condition that both Vgb and Vgc become H level is satisfied, Vgb and Vgc are alternately set to H level.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、Vd がそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly, when Vb, Vc, and Vd are each at the H level, the switches B, C, and D are in the ON state. Conversely, when Vb, Vc, and Vd are each at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

次に、昇圧モードである第2周期において、比較電圧Verror_boostと三角波Vx,Vyがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcx,Vcyを反転させる。一方、降圧用比較電圧Verror_buckと三角波Vx,Vyは交差しないため、降圧比較器出力Vbx,VbyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   Next, in the second period in the boost mode, the comparison voltage Verror_boost and the triangular waves Vx and Vy cross to invert the boost comparator outputs Vcx and Vcy. On the other hand, since the step-down comparison voltage Verror_back and the triangular waves Vx and Vy do not intersect, the step-down comparator outputs Vbx and Vby maintain the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

従来の発明においても本発明においても、三角波またはノコギリ波を2個使用する。従来の発明においては、昇降圧モードでは1個の三角波またはノコギリ波に対して2個のしきい値が比較されるため、降圧モードもしくは昇圧モードのように1個の三角波またはノコギリ波に対して1個のしきい値が比較される場合と比較して、以下のように明らかにスイッチング回数が2倍となる。
図22 降圧モード スイッチング回数1回/1周期
図23 昇圧モード スイッチング回数1回/1周期
図24 昇降圧モード スイッチング回数2回/1周期
In both the conventional invention and the present invention, two triangular waves or sawtooth waves are used. In the conventional invention, since two threshold values are compared with one triangular wave or sawtooth wave in the step-up / step-down mode, one triangular wave or sawtooth wave is compared with the step-down mode or boost mode. Compared with the case where one threshold value is compared, the number of times of switching is clearly doubled as follows.
Fig. 22 Step-down mode Switching frequency 1 cycle / cycle Fig. 23 Boosting mode Switching frequency 1 cycle / cycle Fig. 24 Buck-boost mode Switching frequency 2 times / cycle

しかし、本発明では、周期が2倍で位相が異なる2個の三角波またはノコギリ波を用いているので、1周期で比較すると、降圧モードもしくは昇圧モードでは従来の発明と比べスイッチング回数は変らないが、昇降圧モードではスイッチング回数が半分になり、以下のように降圧モードもしくは昇圧モード単独条件と同じにすることができる。
図3,8,13 降圧モード スイッチング回数1回/1周期
図4,9,14 昇圧モード スイッチング回数1回/1周期
図5,10,15 昇降圧モード スイッチング回数1回/1周期
However, in the present invention, since two triangular waves or sawtooth waves having a period twice as much as the phase are used, the number of switching is not changed in the step-down mode or the step-up mode compared to the conventional invention when compared in one period. In the step-up / step-down mode, the number of switching operations is halved, and can be the same as the step-down mode or the step-up mode single condition as follows.
3, 8, 13 Step-down mode 1 switching / cycle 1 FIG. 4, 9, 14 Step-up mode 1 switching / cycle 1 FIG. 5, 10, 15 Buck-boost mode 1 switching / cycle 1

実施形態2.
図6は本発明におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。
本例では、降圧比較器および昇圧比較器として計2個の比較器21,22を用い、さらにモード選択信号Vselectを用いる場合を示している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a signal processing circuit for controlling the switch in the present invention.
In this example, a case where a total of two comparators 21 and 22 are used as a step-down comparator and a step-up comparator and a mode selection signal Vselect is used is shown.

誤差電圧Verrorを電圧レベルシフト回路11を通して、昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckが作られる。一方、波形発生器12は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号を発生する。ここではノコギリ波を例として示す。なお、波形発生器12の出力Vx,Vyは位相が180度異なる差動出力信号である。   The error voltage Verror is generated through the voltage level shift circuit 11 to generate a boosting comparison voltage Verror_boost and a bucking comparison voltage Verror_book. On the other hand, the waveform generator 12 generates a signal for comparison with the step-up comparison voltage or the step-down comparison voltage. Here, a sawtooth wave is shown as an example. The outputs Vx and Vy of the waveform generator 12 are differential output signals that are 180 degrees out of phase.

比較回路20は、波形発生器12で作られた信号Vx,Vyと、電圧レベルシフト回路11により作られた昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckとをそれぞれ比較する2個の比較器21、22から構成される。Vbxは降圧比較結果電圧、Vcyは昇圧比較結果電圧である。   The comparator circuit 20 compares the signals Vx and Vy generated by the waveform generator 12 with the two comparators 21 that respectively compare the step-up comparison voltage Verror_boost and the step-down comparison voltage Verror_book generated by the voltage level shift circuit 11. , 22. Vbx is a step-down comparison result voltage, and Vcy is a step-up comparison result voltage.

Vbxは降圧用比較電圧Verror_buckと波形信号Vxとの比較出力、Vcyは昇圧用比較電圧Verror_boostと波形信号Vyとの比較出力である。Vselect信号は、昇降圧モード時に、VcyとVbxの両方がON状態になった時に、VgbまたはVgcを選択するための信号である。   Vbx is a comparison output between the step-down comparison voltage Verror_back and the waveform signal Vx, and Vcy is a comparison output between the step-up comparison voltage Verror_boost and the waveform signal Vy. The Vselect signal is a signal for selecting Vgb or Vgc when both Vcy and Vbx are turned on in the step-up / step-down mode.

論理回路30では、スイッチングを行うタイミングでVgbかVgcのどちらかがHレベルとなる論理処理を行う。また、モード選択信号Vselectの立ち上がりエッジでVgbかVgcのHレベルまたはLレベルの状態を確定する。   The logic circuit 30 performs a logic process in which either Vgb or Vgc becomes H level at the timing of switching. Further, the state of the H level or L level of Vgb or Vgc is determined at the rising edge of the mode selection signal Vselect.

比較回路20の出力であるVcyとVbx、VbyとVcxの組み合わせにより、論理回路30の出力Vgb、Vgcは以下のようになる。ここで、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   The outputs Vgb and Vgc of the logic circuit 30 are as follows according to the combination of Vcy and Vbx and Vby and Vcx, which are outputs of the comparison circuit 20. Here, the intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical (H or L) reverses. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

また、モード選択信号Vselectは比較器出力電圧Vbx,Vcyの両方がHレベルの時、VgbをHレベルとするか、VgcをHレベルとするか、を交互に繰り返す。表2のVcyとVbxの組み合わせで、VcyがHレベル、VbxがLレベルの時、VgcがHレベルとなる。同様に、VcyがLレベル、VbxがHレベルの時、VgbがHレベルとなる。   The mode selection signal Vselect alternately repeats whether Vgb is set to H level or Vgc is set to H level when both of the comparator output voltages Vbx and Vcy are at H level. In the combination of Vcy and Vbx in Table 2, when Vcy is at H level and Vbx is at L level, Vgc is at H level. Similarly, when Vcy is at L level and Vbx is at H level, Vgb is at H level.

ここで、モード選択信号Vselectの機能は基本的にはVclkと変らない。クロック信号Vclkとモード選択信号Vselectの基本的な違いは、クロック信号Vclkが一周期内のスタートパルスとして位置づけられるのに対して、モード選択信号Vselectは周期毎に反転する状態出力になっている点である。ただし、クロック信号Vclkとモード選択信号Vselect共に立ち上がりタイミングでVgbとVgcを確定させている点では、目的は同じである。   Here, the function of the mode selection signal Vselect is basically the same as Vclk. The basic difference between the clock signal Vclk and the mode selection signal Vselect is that the clock signal Vclk is positioned as a start pulse within one cycle, whereas the mode selection signal Vselect is a state output that is inverted every cycle. It is. However, the purpose is the same in that both the clock signal Vclk and the mode selection signal Vselect determine Vgb and Vgc at the rising timing.

VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgbをHレベルとするか、VgcをHレベルとするかは、モード選択信号Vselectによって決定する。表2において、図8,9,10の第1周期ではモード選択信号VselectはHレベル、つまり、Vselect=1,Vselect’=0として定義する。   When both Vcy and Vbx are at the H level, whether the Vgb is set to the H level or the Vgc is set to the H level is determined by the mode selection signal Vselect. In Table 2, the mode selection signal Vselect is defined as H level, that is, Vselect = 1, Vselect ′ = 0 in the first period of FIGS.

以上により、モード選択信号Vselectにより、第1周期および奇数周期である第(2n+1)周期(ここで、nは自然数)では、VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgbがHレベルとなる。また、第2周期および偶数周期である第(2n+2)周期(ここで、nは自然数)では、VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgcがHレベルとなる。また、表2において、VcyとVbxの両方がLレベルとなる条件は存在しない(Vselectの立ち上がりタイミング)。   As described above, according to the mode selection signal Vselect, Vgb becomes H level when both Vcy and Vbx are H level in the first period and the (2n + 1) period (where n is a natural number) which is an odd period. Further, in the (2n + 2) period (where n is a natural number) that is the second period and the even period, Vgc is at the H level when both Vcy and Vbx are at the H level. In Table 2, there is no condition that both Vcy and Vbx are at L level (rising timing of Vselect).

VcyとVbx、VbyとVcxの組み合わせによる中間論理出力Vgb、Vgcを表2の論理表に示す。表2において、NAは、モード選択信号の立ち上がりエッジタイミングでは、VcyかVbxのどちらかがHレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。   The intermediate logic outputs Vgb and Vgc based on the combination of Vcy and Vbx and Vby and Vcx are shown in the logic table of Table 2. In Table 2, NA indicates a case where Vcy or Vbx becomes H level at the rising edge timing of the mode selection signal, and becomes invalid due to a combination condition that does not exist.

表2は、図8,9,10における2個の比較回路出力電圧Vbx,Vcyとスイッチドライブ信号の元となる2個の中間論理出力Vgb,Vgcとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、VbxがHレベルの時、VgbをHレベルとするための論理情報である。また、VcyがHレベルの時、VgcをHレベルとするための論理情報である。 Table 2 is a truth table representing the relationship between the two comparison circuit output voltages Vbx and Vcy in FIGS. 8, 9, and 10 and the two intermediate logic outputs Vgb and Vgc that are the basis of the switch drive signal. The basic concept is logical information for setting Vgb to H level when Vbx is at H level. Further, when Vcy is at H level, this is logical information for setting Vgc to H level.

図8は信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の降圧モード波形を示す図である。図8における実施形態2において、実施形態1と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いていることの2点である。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxが従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vxとは逆位相の関係にある。   FIG. 8 is a diagram showing a step-down mode waveform when the signal generator 10 has a sawtooth waveform. The second embodiment in FIG. 8 differs from the first embodiment in that a sawtooth wave is used in place of the triangular wave, the comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and a mode selection signal Vselect is used instead. These are two points. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Also, Vbx and Vcy correspond to the comparison circuit outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vx,Vyが昇圧用比較電圧Verror_boostを常に上まわり、ノコギリ波信号VxまたはVyが降圧用比較電圧Verror_buckと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。   When the sawtooth wave signals Vx and Vy always exceed the boosting comparison voltage Verror_boost, and the sawtooth wave signal Vx or Vy has an intersection with the bucking comparison voltage Verr_back, it functions as a buck mode.

比較電圧Verror_buckとノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbxを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Verror_boostとノコギリ波Vx,Vyは交差しないため、昇圧比較器出力VcyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   The comparison voltage Verr_back and the sawtooth waves Vx and Vy cross to invert the step-down comparator output Vbx. On the other hand, the boosting comparison voltage Verror_boost and the sawtooth waves Vx and Vy do not cross each other, so that the boosting comparator output Vcy maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図8において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 8, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is a source for generating the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではVcyが必ずLレベルとなるため、Vselect信号によるVgbとVgcへの影響はない。
以上により、図8では、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。同じく、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In the step-down mode, Vcy is always at the L level, so there is no influence on Vgb and Vgc by the Vselect signal.
As described above, in FIG. 8, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va is in opposite phase to Vgb. Similarly, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

図9は信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の昇圧モード波形を示す図である。図9における実施形態2において、実施形態1と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いていることの2点である。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxが従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vxとは逆位相の関係にある。   FIG. 9 is a diagram showing a boost mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a sawtooth wave. The second embodiment in FIG. 9 differs from the first embodiment in that a sawtooth wave is used in place of the triangular wave, the comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and a mode selection signal Vselect is used instead. These are two points. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcy correspond to the comparator outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vx,Vyが降圧用比較電圧Verror_buckを常に下まわり、ノコギリ波信号VxまたはVyが昇圧用比較電圧Verror_boostと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。   When the sawtooth wave signals Vx and Vy are always lower than the step-down comparison voltage Verror_back and the sawtooth wave signal Vx or Vy has an intersection with the step-up comparison voltage Verror_boost, it functions as a step-up mode.

比較電圧Verror_boost と、ノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcyを反転させる。一方、降圧用比較電圧Verror_buckと、ノコギリ波Vx,Vyは交差しないため、降圧比較器出力VbxはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror_boost and the sawtooth waves Vx and Vy cross, the boost comparator output Vcy is inverted. On the other hand, the step-down comparison voltage Verror_back and the sawtooth waves Vx and Vy do not cross each other, so that the step-down comparator output Vbx maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図9において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 9, an intermediate logic output Vgb is a logic signal used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。ただし、図9の昇圧モードではVbxが必ずLレベルとなるため、Vselect信号によるVgbとVgcへの影響はない。
以上により、図9では、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。同じく、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. However, in the step-up mode of FIG. 9, Vbx is always at L level, so that there is no influence on Vgb and Vgc by the Vselect signal.
As described above, in FIG. 9, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va has an opposite phase to Vgb. Similarly, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

図10は、信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図10における実施形態2において、実施形態1と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いていることの二点である。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxが従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vxとは逆位相の関係にある。   FIG. 10 is a diagram showing a step-up / down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a sawtooth wave. The second embodiment in FIG. 10 differs from the first embodiment in that a sawtooth wave is used instead of a triangular wave, and that the comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and a mode selection signal Vselect is used instead. It is two points. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcy correspond to the comparator outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vx,Vyが昇圧用比較電圧Verror_boostと降圧用比較電圧Verror_buckの両方と交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。   When the sawtooth wave signals Vx and Vy have intersections with both the boosting comparison voltage Verr_boost and the bucking comparison voltage Verror_back, it functions as a step-up / step-down mode.

降圧モードである第1周期において、比較電圧Verror_buckと、ノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbxを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Verror_boostとノコギリ波Vx,Vyは交差しないため、昇圧比較器出力VcyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   In the first period which is the step-down mode, the comparison voltage Verror_back and the sawtooth waves Vx and Vy cross to invert the step-down comparator output Vbx. On the other hand, the boosting comparison voltage Verror_boost and the sawtooth waves Vx and Vy do not cross each other, so that the boosting comparator output Vcy maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図10において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 10, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。図10では、第一周期においてVbxとVcyの両方がHレベルとなっているため、Vselect信号がHレベルの時、VgbをHレベル、VgcをLレベルとしている。
以上により、図10では、第1周期において、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。逆に、VcyとVgcは異なり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In FIG. 10, since both Vbx and Vcy are at the H level in the first cycle, when the Vselect signal is at the H level, Vgb is at the H level and Vgc is at the L level.
As described above, in FIG. 10, in the first period, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va has a phase opposite to Vgb. Conversely, Vcy and Vgc are different, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

次に、昇圧モードである第2周期において、比較電圧Verror_boostと、ノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcyを反転させる。一方、降圧用比較電圧Verror_buckと、ノコギリ波Vx,Vyは交差しないため、降圧比較器出力VbxはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   Next, in the second period, which is the boost mode, the comparison voltage Verror_boost and the sawtooth waves Vx and Vy cross to invert the boost comparator output Vcy. On the other hand, the step-down comparison voltage Verror_back and the sawtooth waves Vx and Vy do not cross each other, so that the step-down comparator output Vbx maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図10において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 10, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。図10では、第2周期においてVbxとVcyの両方がHレベルとなっているため、Vselect信号がLレベルの時、VgcをHレベル、VgbをLレベルとしている。
以上により、図10では、第2周期において、VbxとVgbは異なり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。逆に、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In FIG. 10, since both Vbx and Vcy are at the H level in the second period, when the Vselect signal is at the L level, Vgc is at the H level and Vgb is at the L level.
As described above, in FIG. 10, in the second period, Vbx and Vgb are different, Vgb is equal to Vb, and Va has a phase opposite to Vgb. Conversely, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

実施形態3.
図11は、本発明の実施形態3におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。本例では、誤差電圧Verrorをそのまま降圧比較器および昇圧比較器の比較電圧として用い、波形信号に電圧シフトを施すことを特徴としている。
Embodiment 3. FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a signal processing circuit that controls a switch according to the third embodiment of the present invention. In this example, the error voltage Verror is used as it is as the comparison voltage of the step-down comparator and the step-up comparator, and the waveform signal is subjected to voltage shift.

誤差電圧Verrorから、昇圧用比較電圧と降圧用比較電圧となる。一方、波形発生器12は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号を生成するための信号発生器であり、波形発生器12で生成される信号の一例として電圧レベルシフトされたノコギリ波を示す。なお、波形発生器12の出力Vx,Vyは位相が180度異なる差動出力信号である。波形発生器12の出力Vx,Vyはそれぞれ電圧レベルシフト回路13,14で電圧レベルがシフトされた後、比較回路20に供給される。比較回路20では、波形発生器12で作られ、電圧レベルシフト回路13,14で電圧シフトされた信号Vx,Vyを、誤差電圧Verrorと2個の比較器によって比較する。Vbxは降圧比較結果電圧、Vcyは昇圧比較結果電圧である。   From the error voltage Verror, it becomes a comparison voltage for step-up and a comparison voltage for step-down. On the other hand, the waveform generator 12 is a signal generator for generating a signal to be compared with the comparison voltage for step-up or the comparison voltage for step-down. As an example of the signal generated by the waveform generator 12, a voltage level shift is performed. Shows the sawtooth wave. The outputs Vx and Vy of the waveform generator 12 are differential output signals that are 180 degrees out of phase. The outputs Vx and Vy of the waveform generator 12 are supplied to the comparison circuit 20 after the voltage levels are shifted by the voltage level shift circuits 13 and 14, respectively. In the comparison circuit 20, the signals Vx and Vy generated by the waveform generator 12 and voltage-shifted by the voltage level shift circuits 13 and 14 are compared with the error voltage Verror by two comparators. Vbx is a step-down comparison result voltage, and Vcy is a step-up comparison result voltage.

Vbxは降圧用比較電圧Verrorと波形信号Vxとの比較出力、Vcyは昇圧用比較電圧Verrorと波形信号Vyとの比較出力である。Vselect信号は、昇降圧モード時に、VcyとVbxの両方がON状態になった時に、VgbまたはVgcを選択するための信号である。   Vbx is a comparison output between the step-down comparison voltage Verror and the waveform signal Vx, and Vcy is a comparison output between the step-up comparison voltage Verror and the waveform signal Vy. The Vselect signal is a signal for selecting Vgb or Vgc when both Vcy and Vbx are turned on in the step-up / step-down mode.

表3は、実施形態3の論理回路30の論理を示す図である。表3は以下に述べる図13,14,15における2個の比較回路出力電圧Vbx,Vcyとスイッチドライブ信号の元となる2個の中間論理出力Vgb,Vgcとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、VbxがHレベルの時、VgbをHレベルとするための論理情報である。また、VcyがHレベルの時、VgcをHレベルとするための論理情報である。 Table 3 is a diagram illustrating the logic of the logic circuit 30 according to the third embodiment. Table 3 is a truth table showing the relationship between the two comparison circuit output voltages Vbx and Vcy and the two intermediate logic outputs Vgb and Vgc that are the basis of the switch drive signal in FIGS. . The basic concept is logical information for setting Vgb to H level when Vbx is at H level. Further, when Vcy is at H level, this is logical information for setting Vgc to H level.

論理回路30では、スイッチングを行うタイミングでVgbかVgcのどちらかがHレベルとなる論理処理を行う。また、モード選択信号Vselectの立ち上がりエッジでVgbかVgcのHレベルまたはLレベルの状態を確定する。   The logic circuit 30 performs a logic process in which either Vgb or Vgc becomes H level at the timing of switching. Further, the state of the H level or L level of Vgb or Vgc is determined at the rising edge of the mode selection signal Vselect.

比較回路20の出力であるVcyとVbx、VbyとVcxの組み合わせにより、論理回路30の出力Vgb、Vgcは以下のようになる。ここで、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   The outputs Vgb and Vgc of the logic circuit 30 are as follows according to the combination of Vcy and Vbx and Vby and Vcx, which are outputs of the comparison circuit 20. Here, the intermediate logic output Vgb is a logic signal that is used to generate the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical (H or L) reverses. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

また、モード選択信号Vselectは比較器出力電圧Vbx,Vcyの両方がHレベルの時、VgbをHレベルとするか、VgcをHレベルとするか、を交互に繰り返す。表2のVcyとVbxの組み合わせで、VcyがHレベル、VbxがLレベルの時、VgcがHレベルとなる。同様に、VcyがLレベル、VbxがHレベルの時、VgbがHレベルとなる。   The mode selection signal Vselect alternately repeats whether Vgb is set to H level or Vgc is set to H level when both of the comparator output voltages Vbx and Vcy are at H level. In the combination of Vcy and Vbx in Table 2, when Vcy is at H level and Vbx is at L level, Vgc is at H level. Similarly, when Vcy is at L level and Vbx is at H level, Vgb is at H level.

VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgbをHレベルとするか、VgcをHレベルとするかは、モード選択信号Vselectによって決定する。図15の例では、VselectがHレベルの時、VgbをVgcより優先する論理としている。表3においても、VcyとVbxの両方がHレベルとなる時、Vselectの値によってVgbがHレベルとなるか、VgcがHレベルとなるか、異なる真理値表となっている。これは図13,14,15の第1周期ではモード選択信号VselectはHレベル、つまり、表3ではVselect=1として定義する。   When both Vcy and Vbx are at the H level, whether the Vgb is set to the H level or the Vgc is set to the H level is determined by the mode selection signal Vselect. In the example of FIG. 15, when Vselect is at the H level, the logic has priority over Vgb over Vgc. In Table 3, when both Vcy and Vbx are at the H level, Vgb is at the H level or Vgc is at the H level depending on the value of Vselect. The mode selection signal Vselect is defined as H level in the first period of FIGS. 13, 14, and 15, that is, Vselect = 1 in Table 3.

以上により、モード選択信号Vselectにより、第1周期および奇数周期である第(2n+1)周期(ここで、nは自然数)では、VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgbがHレベルとなる。また、第2周期および偶数周期である第(2n+2)周期(ここで、nは自然数)では、VcyとVbxの両方がHレベルの時、VgcがHレベルとなる。また、表3において、VcyとVbxの両方がLレベルとなる条件は存在しない(Vselectの立ち上がりタイミング)。すなわち、モード選択信号Vselectの立ち上がりエッジタイミングでは、VcyかVbxのどちらかがHレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。   As described above, according to the mode selection signal Vselect, Vgb becomes H level when both Vcy and Vbx are H level in the first period and the (2n + 1) period (where n is a natural number) which is an odd period. Further, in the (2n + 2) period (where n is a natural number) that is the second period and the even period, Vgc is at the H level when both Vcy and Vbx are at the H level. In Table 3, there is no condition that both Vcy and Vbx are at the L level (the rise timing of Vselect). In other words, at the rising edge timing of the mode selection signal Vselect, either Vcy or Vbx is at the H level, and therefore, it becomes invalid due to a combination condition that does not exist.

図12は、図11の比較回路20の出力Vbx、Vcyと論理回路30の出力Vgb、Vgcとの関係を示す図である。図12において、モード選択信号VselectはVgb,Vgcを発生させるためのタイミング信号である。モード選択信号Vselectは、スイッチAとスイッチBのドライブ信号を発生するための論理信号Vgb、および、スイッチCとスイッチDのドライブ信号を発生するための論理信号Vgcを発生させるためのタイミングと論理判定を司る。また、モード選択信号VselectはVgbとVgcの論理判定を交互に行う。   FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the outputs Vbx and Vcy of the comparison circuit 20 in FIG. 11 and the outputs Vgb and Vgc of the logic circuit 30. In FIG. 12, a mode selection signal Vselect is a timing signal for generating Vgb and Vgc. The mode selection signal Vselect is a timing and logic determination for generating a logic signal Vgb for generating the drive signals for the switches A and B and a logic signal Vgc for generating the drive signals for the switches C and D. To manage. Further, the mode selection signal Vselect performs the logical determination of Vgb and Vgc alternately.

この手順を詳細に説明すると、はじめのモード選択信号Vselectの状態(図ではHレベル)でVbxがHレベルの時、VgbをHレベルとする。ただし、VbxがLレベルの時、VgbはLレベルとする。次のモード選択信号Vselectの状態(図ではLレベル)でVcyがHレベルの時、VgcをHレベルとする。ただし、VcyがLレベルの時、VgcはLレベルとする。   This procedure will be described in detail. When Vbx is H level in the state of the first mode selection signal Vselect (H level in the figure), Vgb is set to H level. However, when Vbx is at L level, Vgb is at L level. When Vcy is H level in the state of the next mode selection signal Vselect (L level in the figure), Vgc is set to H level. However, when Vcy is at L level, Vgc is at L level.

モード選択信号Vselectの機能は基本的には上述のVclkと変らない。クロック信号Vclkとモード選択信号Vselectの基本的な違いは、クロック信号Vclkが一周期内のスタートパルスとして位置づけられるのに対して、モード選択信号Vselectは周期毎に反転する状態出力になっている点である。ただし、クロック信号Vclkとモード選択信号Vselect共に立ち上がりタイミングでVgbとVgcを確定させている点では、目的は同じである。   The function of the mode selection signal Vselect is basically the same as Vclk described above. The basic difference between the clock signal Vclk and the mode selection signal Vselect is that the clock signal Vclk is positioned as a start pulse within one cycle, whereas the mode selection signal Vselect is a state output that is inverted every cycle. It is. However, the purpose is the same in that both the clock signal Vclk and the mode selection signal Vselect determine Vgb and Vgc at the rising timing.

図13は信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の降圧モード波形を示す図である。図13における実施形態3において、実施形態2と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をVerror1個に削減したことである。なお、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いている点は実施形態2の図8と同じである。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxは従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vxとは逆位相の関係にある。   FIG. 13 is a diagram showing a step-down mode waveform when the signal generator 10 has a sawtooth waveform. The third embodiment in FIG. 13 is different from the second embodiment in that the sawtooth wave itself is subjected to a voltage level shift, and the comparison voltage is reduced to one Error. Note that the comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and the mode selection signal Vselect is used instead, as in FIG. 8 of the second embodiment. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcy correspond to the comparator outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vyが比較電圧Verrorを常に上まわり、ノコギリ波信号Vyが比較電圧Verrorと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。   When the sawtooth wave signal Vy always exceeds the comparison voltage Verror and the sawtooth wave signal Vy has an intersection with the comparison voltage Verror, it functions as a step-down mode.

比較電圧Verrorとノコギリ波Vxがクロスすることにより、降圧比較器出力Vbxを反転させる。一方、比較電圧Verrorとノコギリ波Vyは交差しないため、昇圧比較器出力VcyはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror and the sawtooth wave Vx cross, the step-down comparator output Vbx is inverted. On the other hand, since the comparison voltage Verror and the sawtooth wave Vy do not intersect, the boost comparator output Vcy maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図13において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 13, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is a source for generating the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではVcyが必ずLレベルとなるため、Vselect信号によるVgbとVgcへの影響はない。
以上により、図17では、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。同じく、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In the step-down mode, Vcy is always at the L level, so there is no influence on Vgb and Vgc by the Vselect signal.
As described above, in FIG. 17, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va is in opposite phase to Vgb. Similarly, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON.
As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

図14は、信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の昇圧モード波形を示す図である。図14における実施形態3において、実施形態2と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をVerror1個に削減したことである。なお、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いているのは実施形態2における図9と同じである。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxが従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vxとは逆位相の関係にある。   FIG. 14 is a diagram showing a boost mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a sawtooth wave. The third embodiment in FIG. 14 is different from the second embodiment in that the sawtooth wave itself is subjected to a voltage level shift, and the comparison voltage is reduced to one Error. The comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and the mode selection signal Vselect is used instead, as in FIG. 9 in the second embodiment. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcy correspond to the comparator outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vxが比較電圧Verrorを常に下まわり、ノコギリ波信号Vyが比較電圧Verrorと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。   When the sawtooth wave signal Vx is always below the comparison voltage Verror and the sawtooth wave signal Vy has an intersection with the comparison voltage Verror, it functions as a boost mode.

比較電圧Verrorとノコギリ波Vyがクロスすることにより、昇圧比較器出力Vcyを反転させる。一方、比較電圧Verrorとノコギリ波Vxは交差しないため、降圧比較器出力VbxはLレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the comparison voltage Verror and the sawtooth wave Vy cross, the boost comparator output Vcy is inverted. On the other hand, since the comparison voltage Verror and the sawtooth wave Vx do not cross, the step-down comparator output Vbx maintains the L level. Signals Va, Vb, Vc for controlling the four switches A, B, C, D via the intermediate logic outputs Vgb, Vgc are obtained by performing logic processing on these step-down comparator outputs and step-up comparator outputs. , Vd is generated.

図14において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 14, an intermediate logic output Vgb is a logic signal that is a source for generating the drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B. The drive signal Va of the switch A and the drive signal Vb of the switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではVcyが必ずLレベルとなるため、Vselect信号によるVgbとVgcへの影響はない。以上により、図14では、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。同じく、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。   Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In the step-down mode, Vcy is always at the L level, so there is no influence on Vgb and Vgc by the Vselect signal. Thus, in FIG. 14, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va has a phase opposite to Vgb. Similarly, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly for Vb, Vc, and Vd, switches B, C, and D are in the ON state when they are at the H level, respectively, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

図15は、信号発生器10の波形がノコギリ波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図15における実施形態3においては、実施形態2と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をVerror1個に削減したことである。なお、比較器出力Vby,Vcxを省略し、その代わりにモード選択信号Vselectを用いているのは実施形態2における図10と同じである。なお、モード選択信号Vselectは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Vxが従来技術における三角波信号Vxと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Vb,Vcに相当するのが、それぞれVbx,Vcyである。ノコギリ波信号Vyは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Vx とは逆位相の関係にある。   FIG. 15 is a diagram illustrating a step-up / down mode waveform when the waveform of the signal generator 10 is a sawtooth wave. The third embodiment in FIG. 15 differs from the second embodiment in that the sawtooth wave itself is subjected to a voltage level shift and the comparison voltage is reduced to one error. The comparator outputs Vby and Vcx are omitted, and the mode selection signal Vselect is used instead, as in FIG. 10 in the second embodiment. The mode selection signal Vselect does not substantially function in the step-down mode and the step-up mode, but is used as information for alternately switching between the step-down mode and the step-up mode in the step-up / step-down mode. The sawtooth signal Vx has the same function as the triangular wave signal Vx in the prior art. Further, Vbx and Vcy correspond to the comparator outputs Vb and Vc in the prior art, respectively. The sawtooth wave signal Vy is another sawtooth wave signal added according to the present invention, and has a phase relationship opposite to that of the sawtooth wave signal Vx.

ノコギリ波信号Vx,Vyが比較電圧Verrorと交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。降圧モードである第1周期において、比較電圧Verrorと、ノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、降圧比較器出力VbxとVcyを反転させる。これらの降圧用比較器出力、昇圧用比較器出力、モード選択信号Vselectをロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   When the sawtooth wave signals Vx and Vy have an intersection with the comparison voltage Verror, it functions as a step-up / step-down mode. In the first cycle, which is the step-down mode, the comparison voltage Verr and the sawtooth waves Vx and Vy cross to invert the step-down comparator outputs Vbx and Vcy. Signals for controlling the four switches A, B, C, and D via the intermediate logic outputs Vgb and Vgc by logically processing these step-down comparator outputs, step-up comparator outputs, and mode selection signal Vselect. Va, Vb, Vc, and Vd are generated.

図15において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 15, an intermediate logic output Vgb is a logic signal for generating a drive signal Va for switch A and a drive signal Vb for switch B. The drive signal Va for switch A and the drive signal Vb for switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。図15では、第1周期においてVbxとVcyの両方がHレベルとなっているため、Vselect信号がHレベルの時、VgbをHレベル、VgcをLレベルとしている。
以上により、図15では、第1周期において、VbxとVgbは等しくなり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。逆に、VcyとVgcは異なり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In FIG. 15, since both Vbx and Vcy are at the H level in the first period, when the Vselect signal is at the H level, Vgb is at the H level and Vgc is at the L level.
Thus, in FIG. 15, in the first period, Vbx and Vgb are equal, Vgb is equal to Vb, and Va is in the opposite phase to Vgb. Conversely, Vcy and Vgc are different, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、VdがそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly, when Vb, Vc, and Vd are each at the H level, the switches B, C, and D are in the ON state, and conversely, when Vb, Vc, and Vd are each at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

降圧モードのロジック処理では、VaがHレベルの時、VbはLレベルとなるため、スイッチAがON、スイッチBがOFFとなる。逆にVaがLレベルの時、VbはHレベルとなるため、スイッチAがOFF、スイッチBがONとなる。また、Vcは常にLレベル、Vdは常にHレベルであるため、スイッチCは常にOFF、スイッチDは常にONとなる。以上により、図19のスイッチユニットのスイッチDをONにしたまま、スイッチAとスイッチBとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。   In the logic processing in the step-down mode, when Va is at H level, Vb is at L level, so that switch A is ON and switch B is OFF. Conversely, when Va is at L level, Vb is at H level, so switch A is OFF and switch B is ON. Since Vc is always L level and Vd is always H level, the switch C is always OFF and the switch D is always ON. As described above, the switch A and the switch B are alternately turned ON / OFF while the switch D of the switch unit of FIG.

次に、昇圧モードである第2周期において、比較電圧Verrorと、ノコギリ波Vx,Vyがクロスすることにより、比較器出力Vbx,Vcyを反転させる。これらの降圧用比較器出力、昇圧用比較器出力、モード選択信号Vselectをロジック処理することにより、中間論理出力Vgb,Vgcを介して、4個のスイッチA,B,C,Dを制御する信号Va、Vb、Vc、Vdを発生させる。   Next, the comparator outputs Vbx and Vcy are inverted by crossing the comparison voltage Verror and the sawtooth waves Vx and Vy in the second period in the boost mode. Signals for controlling the four switches A, B, C, and D via the intermediate logic outputs Vgb and Vgc by logically processing these step-down comparator outputs, step-up comparator outputs, and mode selection signal Vselect. Va, Vb, Vc, and Vd are generated.

図15において、中間論理出力VgbはスイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbを作るための元になる論理信号で、スイッチAのドライブ信号VaとスイッチBのドライブ信号Vbとは論理(H or L)が逆転する。同じく、中間論理出力VgcはスイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdを作るための元になる論理信号で、スイッチCのドライブ信号VcとスイッチDのドライブ信号Vdとは論理(H or L)が逆転する。   In FIG. 15, an intermediate logic output Vgb is a logic signal for generating a drive signal Va for switch A and a drive signal Vb for switch B. The drive signal Va for switch A and the drive signal Vb for switch B are logical ( H or L) is reversed. Similarly, the intermediate logic output Vgc is a logic signal that is used to generate the drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D. The drive signal Vc of the switch C and the drive signal Vd of the switch D are logical (H or L) reverses.

VselectはVbxとVcyの両方がHレベルとなったときに、VgbとVgcを交互にHレベルとするためのモード選択信号である。図15では、第2周期においてVbxとVcyの両方がHレベルとなっているため、Vselect信号がLレベルの時、VgcをHレベル、VgbをLレベルとしている。
以上により、図15では、第2周期において、VbxとVgbは異なり、VgbはVbと等しくなり、VaはVgbと逆位相になる。逆に、VcyとVgcは等しくなり、VgcはVcと等しくなり、VdはVgcと逆位相になる。
Vselect is a mode selection signal for alternately setting Vgb and Vgc to H level when both Vbx and Vcy are at H level. In FIG. 15, since both Vbx and Vcy are at the H level in the second period, when the Vselect signal is at the L level, Vgc is at the H level and Vgb is at the L level.
As described above, in FIG. 15, Vbx and Vgb are different in the second period, Vgb is equal to Vb, and Va has a phase opposite to Vgb. Conversely, Vcy and Vgc are equal, Vgc is equal to Vc, and Vd is in opposite phase to Vgc.

なお、VaがHレベルの時、スイッチAがON状態となり、逆にVaがLレベルの時、スイッチAはOFF状態となる。Vb、Vc、Vdについても同様に、それぞれHレベルの時、スイッチB,C,DがON状態となり、逆にVb、Vc、Vd がそれぞれLレベルの時、スイッチB,C,DはOFF状態となる。   When Va is at the H level, the switch A is in the ON state. Conversely, when Va is at the L level, the switch A is in the OFF state. Similarly, when Vb, Vc, and Vd are each at the H level, the switches B, C, and D are in the ON state. Conversely, when Vb, Vc, and Vd are each at the L level, the switches B, C, and D are in the OFF state. It becomes.

昇圧モードのロジック処理では、VcがHレベルの時、VdはLレベルとなるため、スイッチCがON、スイッチDがOFFとなる。逆にVcがLレベルの時、VdはHレベルとなるため、スイッチCがOFF、スイッチDがONとなる。また、Vaは常にHレベル、Vbは常にLレベルであるため、スイッチAは常にON、スイッチBは常にOFFとなる。
以上により、図19のスイッチユニットのスイッチAをONにしたまま、スイッチCとスイッチDとが交互にON/OFFを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
In the boost mode logic processing, when Vc is at H level, Vd is at L level, so that switch C is ON and switch D is OFF. Conversely, when Vc is at L level, Vd is at H level, so that switch C is OFF and switch D is ON. Since Va is always at H level and Vb is always at L level, switch A is always ON and switch B is always OFF.
As described above, the switch C and the switch D are alternately turned ON / OFF while the switch A of the switch unit of FIG.

実施形態4.
図16は、本発明の実施形態1〜3の信号処理回路に供給される誤差電圧Verrorを生成する誤差増幅回路の一例を示す図である。従来の技術においては、図17,図18に示すようなオペアンプを用いた誤差増幅回路50がよく用いられているが、本発明においては、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路50を提供できる。誤差増幅回路50は電圧誤差増幅器51及び電流誤差増幅器52から構成され、電圧誤差増幅器51は誤差電圧を増幅するアクティブフィルタ回路で構成される。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an error amplifying circuit that generates the error voltage Verror supplied to the signal processing circuits according to the first to third embodiments of the present invention. In the prior art, an error amplifying circuit 50 using an operational amplifier as shown in FIGS. 17 and 18 is often used. However, the present invention can provide an error amplifying circuit 50 having a small time constant and quick response. . The error amplifier circuit 50 includes a voltage error amplifier 51 and a current error amplifier 52. The voltage error amplifier 51 includes an active filter circuit that amplifies the error voltage.

図17に示すようにスイッチユニット4の出力から取り出された電圧Voutは、図16において、抵抗分圧器40で分圧され、誤差増幅回路50に供給される。抵抗分圧器40においては、スイッチユニット4の出力電圧Voutを抵抗R1と抵抗R2で分圧した電圧Vfbが、基準電圧Vrefと等しくなるように、電圧としてのシステムフィードバックがはたらく。すなわち、スイッチユニット4の出力電圧Voutは、式1に示すように、基準電圧Vrefを基準として抵抗値R1とR2との関係で設定することができる。
As shown in FIG. 17, the voltage Vout extracted from the output of the switch unit 4 is divided by the resistance voltage divider 40 and supplied to the error amplification circuit 50 in FIG. 16. In the resistor voltage divider 40, system feedback as a voltage works so that the voltage Vfb obtained by dividing the output voltage Vout of the switch unit 4 by the resistors R1 and R2 is equal to the reference voltage Vref. That is, the output voltage Vout of the switch unit 4 can be set by the relationship between the resistance values R1 and R2 with reference to the reference voltage Vref as shown in Equation 1.

式1を変形すると、スイッチユニット4の出力電圧Voutは、式2のようになる。
なお、基準電圧Vrefは温度特性が平坦なバンドギャップ電圧を用いることが多い。
When Expression 1 is modified, the output voltage Vout of the switch unit 4 is expressed by Expression 2.
The reference voltage Vref is often a bandgap voltage having a flat temperature characteristic.

また、電圧誤差増幅器51はこの分圧された電圧信号Voutに対して、抵抗R3,R4,コンデンサC1,C2により、フィルタと増幅機能とを供する反転型アクティブフィルタとして機能する。電圧信号Voutに対する電圧誤差増幅器51のアクティブフィルタとしての周波数特性は式3で表すことができる。
The voltage error amplifier 51 functions as an inverting active filter that provides a filter and an amplifying function for the divided voltage signal Vout by resistors R3, R4 and capacitors C1, C2. The frequency characteristic of the voltage error amplifier 51 as an active filter with respect to the voltage signal Vout can be expressed by Equation 3.

また、電圧誤差増幅器52は誤差電圧と電流信号を加算する増幅器である。通常Voutには出力電圧を平滑化するために大きなコンデンサが接続される。したがって、電圧フィードバックシステムとしての時定数はこの容量が担うことになり、電流負荷の過渡的な要求に対して、時定数の大きな電圧フィードバックシステムでは追従できないことがある。そこで、電流検出器55において、図19に示すスイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出し、その電流検出レベルをフィードバックループ内で加算器56を用いて加算すれば、大きな時定数を伴わない昇降圧型DC/DCコンバータを構築できる。電圧誤差増幅器52はこの電流検出レベルと、電圧誤差増幅器51の誤差電圧とを加算することによって、誤差電圧Verrorを発生できる。このような構成によって、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路50を提供することができる。   The voltage error amplifier 52 is an amplifier that adds an error voltage and a current signal. Usually, a large capacitor is connected to Vout in order to smooth the output voltage. Therefore, this capacity is responsible for the time constant as the voltage feedback system, and the voltage feedback system having a large time constant may not be able to follow the transient demand of the current load. Therefore, in the current detector 55, if current is detected from each switching element of the switch unit shown in FIG. A pressure type DC / DC converter can be constructed. The voltage error amplifier 52 can generate an error voltage Verror by adding the current detection level and the error voltage of the voltage error amplifier 51. With such a configuration, it is possible to provide the error amplifying circuit 50 having a small time constant and quick response.

また、電流誤差増幅器52は電圧誤差増幅器51の出力電圧Vamp1に対して、抵抗R5,R6,コンデンサC3により、フィルタと増幅機能とを供する非反転型アクティブフィルタとして機能する。また、電流検出信号Vsenseに対しては、同じく、抵抗R5,R6,コンデンサC3により、フィルタと増幅機能とを供する反転型アクティブフィルタとして機能する。電圧誤差増幅器51の出力電圧Vamp1に対する電流誤差増幅器52の周波数特性は、式4で表すことができる。
電流検出信号Vsenseに対する電流誤差増幅器52の周波数特性は、式5で表すことができる。
The current error amplifier 52 functions as a non-inverting active filter that provides a filter and an amplifying function to the output voltage Vamp1 of the voltage error amplifier 51 by resistors R5, R6, and a capacitor C3. Similarly, the current detection signal Vsense functions as an inverting active filter that provides a filter and an amplification function by the resistors R5, R6, and the capacitor C3. The frequency characteristic of the current error amplifier 52 with respect to the output voltage Vamp1 of the voltage error amplifier 51 can be expressed by Equation 4.
The frequency characteristic of the current error amplifier 52 with respect to the current detection signal Vsense can be expressed by Equation 5.

以上のように、電圧誤差増幅器51および電流誤差増幅器52のはたらきにより、出力電圧を分圧した電圧信号と電流検出信号とから合成信号Verrorを得ることができる。   As described above, the combined signal Verror can be obtained from the voltage signal obtained by dividing the output voltage and the current detection signal by the operation of the voltage error amplifier 51 and the current error amplifier 52.

以上の実施形態は本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形や変更が可能である。   The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention.

本発明は、昇圧動作、降圧動作のいずれの動作モードにおいても動作できる昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路として適用可能である。   The present invention can be applied as a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter that can operate in any operation mode of a step-up operation and a step-down operation.

本発明の実施形態1の信号処理回路を示す図である。It is a figure which shows the signal processing circuit of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1におけるVbx,Vby,Vcx,VcyとVgb,Vgcの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Vbx, Vby, Vcx, Vcy and Vgb, Vgc in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage fall mode waveform of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の昇圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage rise mode waveform of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の昇降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the buck-boost mode waveform of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2の信号処理回路を示す図であるIt is a figure which shows the signal processing circuit of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2におけるVbx,VcyとVgb,Vgcとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Vbx and Vcy and Vgb and Vgc in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage fall mode waveform of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の昇圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage rise mode waveform of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の昇降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the buck-boost mode waveform of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の信号処理回路を示す図である。It is a figure which shows the signal processing circuit of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3におけるVbx,VcyとVgb,Vgcとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Vbx and Vcy and Vgb and Vgc in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3の降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage fall mode waveform of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3の昇圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage rise mode waveform of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3の昇降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the buck-boost mode waveform of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の誤差増幅回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the error amplifier circuit of Embodiment 4 of this invention. 従来技術による昇降圧型信号処理回路の全体システムを示す図である。It is a figure which shows the whole system of the step-up / step-down type signal processing circuit by a prior art. 従来技術による昇降圧型信号処理回路の全体システムを示す図である。It is a figure which shows the whole system of the step-up / step-down type signal processing circuit by a prior art. 従来技術による同期型昇降圧信号処理回路のスイッチユニットを示す図である。It is a figure which shows the switch unit of the synchronous buck-boost signal processing circuit by a prior art. 従来技術による信号処理回路を示す図である。It is a figure which shows the signal processing circuit by a prior art. 信号処理回路の出力信号Vgb,VgcとスイッチA,B,C,Dを制御する制御信号Va,Vb,Vc,Vdとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output signals Vgb and Vgc of the signal processing circuit and the control signals Va, Vb, Vc and Vd for controlling the switches A, B, C and D. 従来技術による降圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage fall mode waveform by a prior art. 従来技術による昇圧モード波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage rise mode waveform by a prior art. 従来技術による昇降圧モード波形である。It is a buck-boost mode waveform according to the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号処理回路
4 スイッチユニット
10 信号発生回路
11 電圧レベルシフト回路
12 波形発生器
20 比較回路
21,22,23,24 比較器
30 論理回路
40 分圧器
41 キャパシタ
42 インダクタンス
43 キャパシタ
44 負荷抵抗
50 誤差増幅器
51 電圧誤差増幅器
52 電流誤差増幅器
55 電流検出器
56 加算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal processing circuit 4 Switch unit 10 Signal generation circuit 11 Voltage level shift circuit 12 Waveform generator 20 Comparison circuit 21, 22, 23, 24 Comparator 30 Logic circuit 40 Voltage divider 41 Capacitor 42 Inductance 43 Capacitor 44 Load resistance 50 Error amplifier 51 Voltage Error Amplifier 52 Current Error Amplifier 55 Current Detector 56 Adder

Claims (5)

昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第1の信号及び前記第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第1の波形信号と前記第1の比較電圧とを比較し、第1の比較信号を出力する第1の比較器と、
前記第2の波形信号と前記第1の比較電圧とを比較し、第2の比較信号を出力する第2の比較器と、
前記第1の波形信号と前記第2の比較電圧とを比較し、第3の比較信号を出力する第3の比較器と、
前記第2の波形信号と前記第2の比較電圧とを比較し、第4の比較信号を出力する第4の比較器と、
前記第1の比較信号乃至前記第4の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路。
In a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter,
A voltage level shift circuit for generating a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage;
A waveform generator for generating a first waveform and a second waveform signal having a phase reversed from that of the first waveform signal;
A first comparator that compares the first waveform signal with the first comparison voltage and outputs a first comparison signal;
A second comparator that compares the second waveform signal with the first comparison voltage and outputs a second comparison signal;
A third comparator for comparing the first waveform signal with the second comparison voltage and outputting a third comparison signal;
A fourth comparator for comparing the second waveform signal with the second comparison voltage and outputting a fourth comparison signal;
A logic circuit for generating an intermediate logic output based on the first comparison signal to the fourth comparison signal;
A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter, wherein the switch unit is controlled based on an intermediate logic output from the logic circuit.
昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第1の信号及び前記第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第1の波形信号と前記第1の比較電圧とを比較し、第1の比較信号を出力する第1の比較器と、
前記第2の波形信号と前記第2の比較電圧とを比較し、第2の比較信号を出力する第2の比較器と、
前記第1の比較信号及び前記第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路。
In a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter,
A voltage level shift circuit for generating a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage;
A waveform generator for generating a first waveform and a second waveform signal having a phase reversed from that of the first waveform signal;
A first comparator that compares the first waveform signal with the first comparison voltage and outputs a first comparison signal;
A second comparator that compares the second waveform signal with the second comparison voltage and outputs a second comparison signal;
A logic circuit for generating an intermediate logic output based on the first comparison signal and the second comparison signal;
A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter, wherein the switch unit is controlled based on an intermediate logic output from the logic circuit.
昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第1の比較電圧及び第2の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第1の信号及び前記第1の波形信号と位相が反転した第2の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第1の波形信号の電圧レベルをシフトする第1の電圧レベルシフト回路と、
前記第1の電圧レベルシフト回路の出力と前記第1の比較電圧とを比較し、第1の比較信号を出力する第1の比較器と、
前記第2の波形信号の電圧レベルをシフトする第2の電圧レベルシフト回路と、
前記第2の電圧レベルシフト回路の出力と前記第2の比較電圧とを比較し、第2の比較信号を出力する第2の比較器と、
前記第1の比較信号及び前記第2の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路。
In a signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter,
A voltage level shift circuit for generating a first comparison voltage and a second comparison voltage from an error voltage;
A waveform generator for generating a first waveform and a second waveform signal having a phase reversed from that of the first waveform signal;
A first voltage level shift circuit for shifting the voltage level of the first waveform signal;
A first comparator that compares an output of the first voltage level shift circuit with the first comparison voltage and outputs a first comparison signal;
A second voltage level shift circuit for shifting the voltage level of the second waveform signal;
A second comparator that compares the output of the second voltage level shift circuit with the second comparison voltage and outputs a second comparison signal;
A logic circuit for generating an intermediate logic output based on the first comparison signal and the second comparison signal;
A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter, wherein the switch unit is controlled based on an intermediate logic output from the logic circuit.
前記波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路。   4. The signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter according to claim 1, wherein the waveform generator generates a triangular wave or a sawtooth wave. さらに、誤差増幅回路を備え、
前記誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと前記電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の昇降圧型DC/DCコンバータ用信号処理回路。
In addition, an error amplification circuit is provided,
The error amplifier circuit compares a voltage divided by the resistor voltage divider with a reference voltage, detects a current from each switching element of the switch unit, and detects the current detection level and the output of the voltage error amplifier. 5. A signal processing circuit for a step-up / step-down DC / DC converter according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the signal processing circuit comprises a current error amplifier for summing the two.
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