JP2010093926A - Control circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control circuit of a DC-DC converter having improved load response characteristics and reduced input/output voltage difference. <P>SOLUTION: The control circuit includes: a PWM comparison output circuit generating a PWM comparison signal from an input signal; a timing generation circuit generating a control signal from the PWM comparison signal; and a control driver circuit generating a first driving signal and a second driving signal from the control signal. The timing generation circuit includes: a first holding circuit detecting and holding that an on-period rate of the first driving signal becomes 100%; an oscillation circuit which on/off-controls oscillation output by the first holding circuit; and a second holding circuit holding a state of the first driving signal. The first holding circuit operates at a rising edge of oscillation output and is reset by the second driving signal. The second holding circuit operates at a trailing edge of oscillation output, and is reset by a signal obtained by masking the PWM comparison signal with the first driving signal or the second driving signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、制御回路に関し、特に降圧型のDC−DCコンバータの制御回路に関する。   The present invention relates to a control circuit, and more particularly to a control circuit for a step-down DC-DC converter.

半導体素子の電源電圧が低電圧化及び多様化するのに伴い、入出力電圧差の小さい高効率な電源の必要性が高まっている。このような電源として、同期整流式のDC−DCコンバータが知られている(例えば、特許文献1)。
同期整流式のDC−DCコンバータは、入力端子とグランドとの間に直列接続した2つのスイッチ素子と、2つのスイッチ素子の接続点と出力端子との間に接続したインダクタと、そのインダクタの電流が所定値に達すると反転するPWMコンパレータと、クロック信号とを有し、2つのスイッチ素子を交互にオン/オフすることで、一定の出力電圧を得るものである。
As the power supply voltage of semiconductor elements is reduced and diversified, the need for a highly efficient power supply with a small input / output voltage difference is increasing. As such a power source, a synchronous rectification type DC-DC converter is known (for example, Patent Document 1).
A synchronous rectification type DC-DC converter includes two switch elements connected in series between an input terminal and a ground, an inductor connected between a connection point of the two switch elements and an output terminal, and a current of the inductor. Has a PWM comparator that inverts when it reaches a predetermined value and a clock signal, and turns on and off the two switch elements alternately to obtain a constant output voltage.

このような、DC−DCコンバータは一定のクロックに同期して動作する。
1つのサイクルは、クロック信号の立ち上がりで、ハイサイド側のスイッチ素子をオンし、ロウサイド側のスイッチ素子をオフすることで始まる。そして、出力電圧の上昇に伴ってPWMコンパレータが反転し、ハイサイド側のスイッチ素子をオフし、ロウサイド側のスイッチ素子をオンすることで終わる。
次のサイクルは、クロック信号の立ち上がりで、ハイサイド側のスイッチ素子をオンし、ロウサイド側のスイッチ素子をオフすることで始まり、上記動作を繰り返す。
このようにして、一定の出力電圧を得ることができる。
Such a DC-DC converter operates in synchronization with a fixed clock.
One cycle starts by turning on the high-side switch element and turning off the low-side switch element at the rising edge of the clock signal. Then, as the output voltage rises, the PWM comparator is inverted, and the high-side switch element is turned off and the low-side switch element is turned on.
The next cycle starts by turning on the high-side switch element and turning off the low-side switch element at the rising edge of the clock signal, and repeats the above operation.
In this way, a constant output voltage can be obtained.

しかし、入力電圧が急峻に低下した場合や負荷電流が急変した場合などに、1クロック内でPWMコンパレータが反転しないと、次のクロックもハイサイド側のスイッチ素子がオンの状態となり、PWMコンパレータの反転後、ハイサイド側のスイッチ素子がオフして1サイクルが終わることになる。このように、1サイクルが2クロックで安定し、見かけ上の動作周波数が半分になる場合が起こりうる。   However, if the PWM comparator does not invert within one clock, such as when the input voltage drops sharply or the load current changes suddenly, the switch element on the high side will also turn on for the next clock, and the PWM comparator After the inversion, the switch element on the high side is turned off to complete one cycle. In this way, one cycle may be stabilized with two clocks, and the apparent operating frequency may be halved.

この場合、出力電圧のリップルが大きくなる等、特性に影響がでるという問題がある。   In this case, there is a problem that the characteristics are affected, for example, the ripple of the output voltage is increased.

また、上記の現象に対する対策として、1周期内でハイサイド側のスイッチ素子が必ずオフになる期間を設けて、最大デューティー比(ハイサイド側スイッチ素子のオン期間/1周期)を規定する方法がある。   Further, as a countermeasure against the above-described phenomenon, there is a method of providing a period during which the high-side switch element is always turned off within one cycle and defining the maximum duty ratio (on-period of the high-side switch element / 1 cycle). is there.

しかし、この方法では、1周期内で必ずオフ期間が入る為、最大デューティー比の制限から必要量の電力を供給できず、負荷応答特性が悪化するという欠点がある。また、デューティー比は、基本的に入出力電圧の割合で決まる為、最大デューティー比が規定されると入出力電圧差も制限されてしまう。さらに、上記オフ期間は、回路の応答速度を考慮して設定する為に固定値であり、動作周波数を高くする程最大デューティー比が小さくなり入力電圧範囲が狭くなることから、高周波化も難しい、という問題がある。
特開2007−209135号公報
However, this method has a drawback in that the off period is always included within one cycle, so that a necessary amount of power cannot be supplied due to the limitation of the maximum duty ratio, and the load response characteristic deteriorates. Further, since the duty ratio is basically determined by the ratio of the input / output voltage, if the maximum duty ratio is defined, the input / output voltage difference is also limited. Furthermore, the off period is a fixed value for setting in consideration of the response speed of the circuit, and as the operating frequency is increased, the maximum duty ratio is reduced and the input voltage range is narrowed. There is a problem.
JP 2007-209135 A

本発明は、負荷応答特性を改善し、入出力電圧差を低減したDC−DCコンバータの制御回路を提供する。   The present invention provides a control circuit for a DC-DC converter with improved load response characteristics and reduced input / output voltage difference.

本発明の一態様によれば、入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、前記制御信号から第1の駆動信号と第2の駆動信号とを生成する制御ドライバ回路と、を備えた制御回路であって、前記タイミング生成回路は、前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、を有し、前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第2の駆動信号によってリセットし、前記第2の保持回路は、前記発振出力の立ち下がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号または前記第2の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, a PWM comparison output circuit that generates a PWM comparison signal from an input signal, a timing generation circuit that generates a control signal from the PWM comparison signal, a first drive signal and a first drive signal from the control signal A control driver circuit for generating a second drive signal, wherein the timing generation circuit detects and holds that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%. A first holding circuit, an oscillation circuit capable of on / off control of oscillation output by the first holding circuit, and a second holding circuit for holding the state of the first drive signal, The first holding circuit operates at a rising edge of the oscillation output and is reset by the second drive signal, and the second holding circuit operates at a falling edge of the oscillation output, and the PWM comparison Trust Control circuit, characterized in that the reset is provided by a signal the mask in the first drive signal or the second drive signal.

また、本発明の他の一態様によれば、入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、前記制御信号から第1の駆動信号と第2の駆動信号とを生成する制御ドライバ回路と、を備えた制御回路であって、前記タイミング生成回路は、前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、前記発振出力の遅延信号を生成する遅延回路と、を有し、前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第2の駆動信号によってリセットし、前記第2の保持回路は、前記遅延信号の立ち上がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号または前記第2の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路が提供される。   According to another aspect of the present invention, a PWM comparison output circuit that generates a PWM comparison signal from an input signal, a timing generation circuit that generates a control signal from the PWM comparison signal, and a first from the control signal A control driver circuit for generating a drive signal and a second drive signal, wherein the timing generation circuit has confirmed that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%. A first holding circuit for detecting and holding; an oscillation circuit capable of on / off control of oscillation output by the first holding circuit; a second holding circuit for holding the state of the first drive signal; A delay circuit that generates a delay signal of the oscillation output, wherein the first holding circuit operates at a rising edge of the oscillation output, is reset by the second drive signal, and the second holding circuit Circuit before Operates at the rising edge of the delayed signal, the control circuit of the PWM comparison signal, characterized in that resetting the mask signal in the first drive signal or said second drive signal is provided.

また、本発明の他の一態様によれば、入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、前記制御信号から第1の駆動信号を生成する制御ドライバ回路と、を備えた制御回路であって、前記タイミング生成回路は、前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、を有し、前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第1の駆動信号によってリセットし、前記第2の保持回路は、前記発振出力の立ち下がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路が提供される。   According to another aspect of the present invention, a PWM comparison output circuit that generates a PWM comparison signal from an input signal, a timing generation circuit that generates a control signal from the PWM comparison signal, and a first from the control signal A control driver circuit that generates a drive signal, wherein the timing generation circuit detects and holds that an on-period ratio of the first drive signal has reached 100%. A first holding circuit; a second holding circuit that holds a state of the first drive signal; and a first holding circuit. The holding circuit operates at the rising edge of the oscillation output and is reset by the first drive signal, and the second holding circuit operates at the falling edge of the oscillation output and outputs the PWM comparison signal to the Control circuit, characterized in that the reset mask signal is provided by one of the drive signals.

本発明によれば、負荷応答特性を改善し、入出力電圧差を低減したDC−DCコンバータの制御回路が提供される。   According to the present invention, there is provided a control circuit for a DC-DC converter with improved load response characteristics and reduced input / output voltage difference.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。   Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御回路(破線で囲んだ部分)を用いたDC−DCコンバータの構成を例示するブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a DC-DC converter using a control circuit (portion surrounded by a broken line) according to the first embodiment of the invention.

図1に表したDC−DCコンバータは、制御回路60、インダクタL1、抵抗R1,R2を有する。
図1に表したように、例示したDC−DCコンバータは、制御回路60に入力VINを入力する。制御回路60に内蔵した2つのスイッチ素子Q1とQ2とを交互にオン/オフすることで、入力VINよりも低い出力VOUTを得る降圧型DC−DCコンバータである。
The DC-DC converter shown in FIG. 1 includes a control circuit 60, an inductor L1, and resistors R1 and R2.
As illustrated in FIG. 1, the illustrated DC-DC converter inputs the input VIN to the control circuit 60. The step-down DC-DC converter obtains an output VOUT lower than the input VIN by alternately turning on / off the two switch elements Q1 and Q2 incorporated in the control circuit 60.

2つのスイッチ素子Q1とQ2との接続点SW(接続端子)は、スイッチ素子Q1のオンにより入力VINに接続される。また、接続点SW(接続端子)は、スイッチ素子Q2のオンによりグランドに接続される。接続点SW(接続端子)は、インダクタL1を介して出力VOUTを出力する。出力VOUTを2つの抵抗R1、R2で分圧した電圧を帰還電圧VREFとして制御回路60に入力し、出力VOUTを制御する。なお、図示しないコンデンサを出力VOUTとグランド間に接続することにより、出力VOUTを平滑化してもよい。   A connection point SW (connection terminal) between the two switch elements Q1 and Q2 is connected to the input VIN when the switch element Q1 is turned on. Further, the connection point SW (connection terminal) is connected to the ground when the switch element Q2 is turned on. The connection point SW (connection terminal) outputs the output VOUT through the inductor L1. A voltage obtained by dividing the output VOUT by the two resistors R1 and R2 is input to the control circuit 60 as a feedback voltage VREF, and the output VOUT is controlled. Note that the output VOUT may be smoothed by connecting a capacitor (not shown) between the output VOUT and the ground.

図1に表した制御回路60は、スイッチ素子Q1、Q2、タイミング生成回路50、PWM比較出力回路20、制御ドライバ回路40を、同一半導体基板上に形成して1チップ化した構造を有する。
なお、抵抗R1,R2を制御回路60に内蔵することも可能である。
The control circuit 60 shown in FIG. 1 has a structure in which the switch elements Q1 and Q2, the timing generation circuit 50, the PWM comparison output circuit 20, and the control driver circuit 40 are formed on the same semiconductor substrate to form a single chip.
The resistors R1 and R2 can be built in the control circuit 60.

図1に表したように、PWM比較出力回路20は、帰還電圧VFBと入力VINとから出力信号PWM_OUT(PWM比較信号)を生成する。タイミング生成回路50は、入力信号PWM_OUT(PWM比較信号)、Q1_GATE(第1の駆動信号)、Q2_GATE(第2の駆動信号)及びT_INから出力信号T_OUTを生成する。制御ドライバ回路40は、入力信号T_OUTから、出力信号Q1_GATE(第1の駆動信号)、Q2_GATE(第2の駆動信号)及びT_INを生成する。入力VINとグランドとの間に直列に接続された2つのスイッチ素子Q1、Q2は、スイッチ素子Q1が第1の駆動信号Q1_GATEで、スイッチ素子Q2が第2の駆動信号Q2_GATEで、それぞれスイッチされ、スイッチ素子Q1とQ2との接続点SW(接続端子)を駆動する。   As shown in FIG. 1, the PWM comparison output circuit 20 generates an output signal PWM_OUT (PWM comparison signal) from the feedback voltage VFB and the input VIN. The timing generation circuit 50 generates an output signal T_OUT from the input signals PWM_OUT (PWM comparison signal), Q1_GATE (first drive signal), Q2_GATE (second drive signal), and T_IN. The control driver circuit 40 generates an output signal Q1_GATE (first drive signal), Q2_GATE (second drive signal), and T_IN from the input signal T_OUT. The two switch elements Q1 and Q2 connected in series between the input VIN and the ground are switched by the switch element Q1 using the first drive signal Q1_GATE and the switch element Q2 using the second drive signal Q2_GATE, A connection point SW (connection terminal) between the switch elements Q1 and Q2 is driven.

図1に表した制御回路60においては、スイッチ素子Q1がP型MOSFET、スイッチ素子Q2がN型MOSFETの場合を例示している。したがって、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”のとき、スイッチ素子Q1はオンであり、第1の駆動信号Q1_GATE=”1”のとき、スイッチ素子Q1はオフである。また、第2の駆動信号Q2_GATE=”0”のとき、スイッチ素子Q2はオフであり、第2の駆動信号Q2_GATE=”1”のとき、スイッチ素子Q2はオンである。なお、2つのスイッチ素子Q1,Q2は、本実施例に限定されるものではなく、他の素子、例えば共にN型MOSFET,またはバイポーラトランジスタでもよい。   In the control circuit 60 shown in FIG. 1, the case where the switch element Q1 is a P-type MOSFET and the switch element Q2 is an N-type MOSFET is illustrated. Therefore, when the first drive signal Q1_GATE = “0”, the switch element Q1 is on, and when the first drive signal Q1_GATE = “1”, the switch element Q1 is off. When the second drive signal Q2_GATE = “0”, the switch element Q2 is off, and when the second drive signal Q2_GATE = “1”, the switch element Q2 is on. The two switch elements Q1 and Q2 are not limited to the present embodiment, and other elements, for example, both N-type MOSFETs or bipolar transistors may be used.

図2は、図1に表したタイミング生成回路50の構成を例示するブロック図である。
図2に表したように、タイミング生成回路50は、オン/オフ制御可能な発信回路10、Dフリッププロップ11、12、インバータ13、NOR14を有する。
発信回路10は、Dフリップフロップ11(第1の保持回路)のQ−出力ENBによりオン/オフ制御可能である。信号ENB=”1”のときオン、つまり発振出力CLK1を連続出力し、ENB=”0”のときオフ、つまり発振出力CLK1を停止状態にする。以下、発振出力CLK1及びその派生信号(後述するCLK2及びCLK3)をクロックという。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the timing generation circuit 50 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the timing generation circuit 50 includes an oscillation circuit 10 that can be controlled on / off, D flip-flops 11 and 12, an inverter 13, and a NOR 14.
The transmission circuit 10 can be controlled on / off by the Q-output ENB of the D flip-flop 11 (first holding circuit). When the signal ENB = “1”, it is on, that is, the oscillation output CLK1 is continuously output, and when ENB = “0”, it is off, that is, the oscillation output CLK1 is stopped. Hereinafter, the oscillation output CLK1 and its derived signals (CLK2 and CLK3 described later) are referred to as clocks.

Dフリップフロップ12(第2の保持回路)は、クロックCLK1をインバータ13で反転したクロックCLK2の立ち上がりエッジで、D入力信号T_INをラッチして信号T_OUTを出力する。また、NOR14は、PWM比較信号PWM_OUTと第1の駆動信号Q1_GATEとのnor(論理和の反転)信号T_R(PWM比較信号を第1の駆動信号でマスクした信号)を生成し、Dフリップフロップ12をリセットする。   The D flip-flop 12 (second holding circuit) latches the D input signal T_IN at the rising edge of the clock CLK2 obtained by inverting the clock CLK1 by the inverter 13 and outputs the signal T_OUT. The NOR 14 generates a nor (inverted logical OR) signal T_R (a signal obtained by masking the PWM comparison signal with the first drive signal) between the PWM comparison signal PWM_OUT and the first drive signal Q1_GATE, and the D flip-flop 12. To reset.

なお、タイミング生成回路50では、Dフリップフロップ12のクロックとして、CLK1の反転クロックCLK2を用いる場合を示している。ただし、これに限定されず、Dフリップフロップ12のクロックは、クロックCLK1を、例えば、遅延回路により遅らせたクロックでもよい。   In the timing generation circuit 50, the case where the inverted clock CLK2 of CLK1 is used as the clock of the D flip-flop 12 is shown. However, the present invention is not limited to this, and the clock of the D flip-flop 12 may be a clock obtained by delaying the clock CLK1 by, for example, a delay circuit.

また、本実施例では、NOR14は、PWM比較信号PWM_OUTと第1の駆動信号Q1_GATEとのnor信号T_Rを出力している。ただし、NOR14の入力信号の一方は、第1の駆動信号Q1_GATEに限定されず、第2の駆動信号Q2_GATEでもよい(PWM比較信号を第2の駆動信号でマスクした信号)。   In this embodiment, the NOR 14 outputs a nor signal T_R of the PWM comparison signal PWM_OUT and the first drive signal Q1_GATE. However, one of the input signals of the NOR 14 is not limited to the first drive signal Q1_GATE, and may be the second drive signal Q2_GATE (a signal obtained by masking the PWM comparison signal with the second drive signal).

Dフリップフロップ11(第1の保持回路)は、クロックCLK1の立ち上がりエッジで、D入力信号T_OUTをラッチして(第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する)、Q−端子に信号ENBを出力する。また、第2の駆動信号Q2_GATEでDフリップフロップ11をリセットする。なお、Dフリップフロップ11のリセット信号入力は、第2の駆動信号Q2_GATEに限定されず、第1の駆動信号Q1_GATEでもよい。   The D flip-flop 11 (first holding circuit) latches the D input signal T_OUT at the rising edge of the clock CLK1 (detects and holds that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%). ), The signal ENB is output to the Q-terminal. Further, the D flip-flop 11 is reset by the second drive signal Q2_GATE. The reset signal input of the D flip-flop 11 is not limited to the second drive signal Q2_GATE, but may be the first drive signal Q1_GATE.

図3は、図1に表したPWM比較出力回路20の構成を例示するブロック図である。
図3に表したPWM比較出力回路20は、電流モード制御の場合の構成を例示し、基準電圧VREF、減算回路21、位相補償22、PWMコンパレータ23、加算回路24、電流検出25、スロープ補償26を有する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the PWM comparison output circuit 20 shown in FIG.
The PWM comparison output circuit 20 illustrated in FIG. 3 exemplifies a configuration in the case of current mode control. The reference voltage VREF, the subtraction circuit 21, the phase compensation 22, the PWM comparator 23, the addition circuit 24, the current detection 25, and the slope compensation 26 are illustrated. Have

減算回路21は、帰還電圧VFBを基準電圧VREFから減算した信号を位相補償22に入力し、位相補償出力VCをPWMコンパレータ23の正入力端子に入力する。加算回路24は、電流検出25の出力とスロープ補償26の出力とを加算し、加算信号VILをPWMコンパレータ23の負入力端子に入力する。
PWMコンパレータ23は、負入力端子の電圧VILが正入力端子の電圧VCより小さいとき、PWM比較信号PWM_OUT=”1”を出力し、負入力端子の電圧VILが正入力端子の電圧VCより大きいとき、PWM比較信号PWM_OUT=”0”を出力する。
The subtraction circuit 21 inputs a signal obtained by subtracting the feedback voltage VFB from the reference voltage VREF to the phase compensation 22 and inputs the phase compensation output VC to the positive input terminal of the PWM comparator 23. The adder circuit 24 adds the output of the current detection 25 and the output of the slope compensation 26 and inputs the addition signal VIL to the negative input terminal of the PWM comparator 23.
The PWM comparator 23 outputs the PWM comparison signal PWM_OUT = “1” when the voltage VIL at the negative input terminal is smaller than the voltage VC at the positive input terminal, and when the voltage VIL at the negative input terminal is larger than the voltage VC at the positive input terminal. , PWM comparison signal PWM_OUT = “0” is output.

つまり、帰還電圧VFBが基準電圧VREFより小さく、さらにスロープ補償後の電流検出出力(加算回路24の出力)が位相補償22の出力VCより小さいときは、PWM比較信号PWM_OUT=”1”である。上記以外のときは、PWM比較信号PWM_OUT=”0”となる。
なお、PWMコンパレータ23の正入力端子を、例えば、ツェナーダイオードでクランプすることにより過電流を制限することができる。
That is, when the feedback voltage VFB is smaller than the reference voltage VREF and the current detection output after slope compensation (the output of the addition circuit 24) is smaller than the output VC of the phase compensation 22, the PWM comparison signal PWM_OUT = “1”. In cases other than the above, the PWM comparison signal PWM_OUT = “0”.
The overcurrent can be limited by clamping the positive input terminal of the PWM comparator 23 with, for example, a Zener diode.

なお、図3に表したPWM比較出力回路20は、電流モード制御の構成を例示している。   Note that the PWM comparison output circuit 20 illustrated in FIG. 3 exemplifies a configuration of current mode control.

ここで、再び図1に戻り、図1に表した制御ドライバ回路40について説明する。
制御ドライバ回路40は、入力信号T_OUTから、後述するタイミングチャートに表した出力信号Q1_GATE(第1の駆動信号),Q2_GATE(第2の駆動信号)、T_INを生成する論理回路である。
Here, returning to FIG. 1 again, the control driver circuit 40 shown in FIG. 1 will be described.
The control driver circuit 40 is a logic circuit that generates, from the input signal T_OUT, output signals Q1_GATE (first drive signal), Q2_GATE (second drive signal), and T_IN shown in a timing chart described later.

2つのスイッチ素子Q1とQ2とが同時にオンすることを禁止するために、第2の駆動信号Q2_GATEは、第1の駆動信号Q1_GATEの両エッジでパルス幅を狭くした波形を有する。第1の駆動信号Q1_GATE=”1”、かつ、第2の駆動信号Q2_GATE=”0”のときは、2つのスイッチ素子Q1とQ2とは同時にオフする(デッドタイム)。   In order to inhibit the two switch elements Q1 and Q2 from being turned on simultaneously, the second drive signal Q2_GATE has a waveform in which the pulse width is narrowed at both edges of the first drive signal Q1_GATE. When the first drive signal Q1_GATE = “1” and the second drive signal Q2_GATE = “0”, the two switch elements Q1 and Q2 are simultaneously turned off (dead time).

なお、上記の2つのスイッチ素子Q1とQ2とが同時にオフすると、接続点SW(接続端子)がハイインピーダンスとなる。この場合、接続点SW(接続端子)に接続されたインダクタL1に高電圧を発生させる可能性があるため、図示しないダイオードが、スイッチ素子Q2と並列に接続されインダクタL1に回生電流を流す。   When the two switch elements Q1 and Q2 are simultaneously turned off, the connection point SW (connection terminal) becomes high impedance. In this case, since there is a possibility that a high voltage is generated in the inductor L1 connected to the connection point SW (connection terminal), a diode (not shown) is connected in parallel with the switch element Q2 and flows a regenerative current through the inductor L1.

制御ドライバ回路40の出力信号T_INは、同回路の出力信号Q1_GATE(第1の駆動信号)に過電流保護機能を加えた信号である。   The output signal T_IN of the control driver circuit 40 is a signal obtained by adding an overcurrent protection function to the output signal Q1_GATE (first drive signal) of the circuit.

次に、タイミングチャートを用いて図1〜3に表した制御回路60の動作について説明する。   Next, the operation of the control circuit 60 shown in FIGS. 1 to 3 will be described using a timing chart.

図4は、図1〜3に表した制御回路60における主要な信号CLK1、CLK2、T_IN、T_OUT、PWM_OUT、T_R、Q1_GATE、Q2_GATE、SWのタイミングチャートである。   FIG. 4 is a timing chart of main signals CLK1, CLK2, T_IN, T_OUT, PWM_OUT, T_R, Q1_GATE, Q2_GATE, and SW in the control circuit 60 shown in FIGS.

図4は、図2に表した発信回路10の入力ENBが”1”の場合、つまり連続発振状態の場合を表している。   FIG. 4 shows a case where the input ENB of the transmission circuit 10 shown in FIG. 2 is “1”, that is, a continuous oscillation state.

図4に表したように、同図(a)に表したクロックCLK1の立ち上がり時に、同図(d)に表した信号T_OUTが”0”(スイッチ素子Q1がオフの状態にあり、デューティー比が100%以下)である。図示しない信号ENBは常に”1”である。   As shown in FIG. 4, at the rising edge of the clock CLK1 shown in FIG. 4A, the signal T_OUT shown in FIG. 4D is “0” (the switch element Q1 is in an OFF state, and the duty ratio is 100% or less). The signal ENB (not shown) is always “1”.

同図(g)、(h)、(i)に表したように、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”のときは、スイッチ素子Q1はオン状態、スイッチ素子Q2はオフ状態である。このとき、接続点SW(接続端子)は、低抵抗状態のスイッチ素子Q1を介して入力VINに接続され、接続点SW(接続端子)に接続されたインダクタL1にエネルギーを蓄積すると共に出力に電荷を供給し、出力VOUTを上昇させる。   As shown in (g), (h), and (i) of FIG. 5, when the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0”, the switch element Q1 is in the ON state. The switch element Q2 is off. At this time, the connection point SW (connection terminal) is connected to the input VIN via the switch element Q1 in the low resistance state, accumulates energy in the inductor L1 connected to the connection point SW (connection terminal), and charges the output. To increase the output VOUT.

出力VOUTの上昇に伴い、帰還電圧VFBも上昇し、同図(e)に表したように、PWM比較信号PWM_OUTが”1”から”0”に変化する。このPWM比較信号PWM_OUTと同図(g)の第1の駆動信号Q1_GATEとのnor信号T_Rが、同図(f)に表したように、”0”から”1”に立ち上がる。そして、同図(d)に表したように、信号T_OUTが”1”から”0”に変化する。   As the output VOUT rises, the feedback voltage VFB also rises, and the PWM comparison signal PWM_OUT changes from “1” to “0” as shown in FIG. The nor signal T_R of the PWM comparison signal PWM_OUT and the first drive signal Q1_GATE in FIG. 5G rises from “0” to “1” as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4D, the signal T_OUT changes from “1” to “0”.

この信号T_OUTの”1”から”0”への変化が、第1の駆動信号Q1_GATEを”0”から”1”へ変化させる。PWM比較信号PWM_OUTと第1の駆動信号Q1_GATEとのnor信号T_Rは”1”から”0”に変化する。   The change from “1” to “0” of the signal T_OUT changes the first drive signal Q1_GATE from “0” to “1”. The nor signal T_R of the PWM comparison signal PWM_OUT and the first drive signal Q1_GATE changes from “1” to “0”.

また、信号T_OUTの”1”から”0”への変化は、デッドタイム経過後に第2の駆動信号Q2_GATEを”0”から”1”に変化させる。スイッチ素子Q1がオフ状態、スイッチ素子Q2がオン状態になる。このとき接続点SW(接続端子)は、低抵抗状態のスイッチ素子Q2を介してグランドに接続され、接続点SW(接続端子)に接続されたインダクタL1に蓄積されたエネルギーによる起電力で出力に回生電流を流し出力に電力を供給する。出力VOUTは、インダクタL1に蓄積されたエネルギーの減少に伴い、低下していく。   Further, when the signal T_OUT changes from “1” to “0”, the second drive signal Q2_GATE is changed from “0” to “1” after the dead time has elapsed. The switch element Q1 is turned off and the switch element Q2 is turned on. At this time, the connection point SW (connection terminal) is connected to the ground via the switch element Q2 in the low resistance state, and output to the output by the electromotive force due to the energy accumulated in the inductor L1 connected to the connection point SW (connection terminal). A regenerative current is supplied to supply power to the output. The output VOUT decreases as the energy stored in the inductor L1 decreases.

なお、第1の駆動信号Q1_GATE=”1”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”のときは、2つのスイッチ素子Q1とQ2とは共にオフ状態である。接続点SW(接続端子)はハイインピーダンス状態であるが、上記の通り、スイッチ素子Q2と並列に接続されたダイオードにより、同図(i)では、接続点SW(接続端子)はグランド電位として表している。   When the first drive signal Q1_GATE = “1” and the second drive signal Q2_GATE = “0”, the two switch elements Q1 and Q2 are both in the off state. Although the connection point SW (connection terminal) is in a high impedance state, as described above, the connection point SW (connection terminal) is represented as a ground potential in FIG. ing.

同図(b)、(c)に表したように、クロックCLK2(同図(b)では、同図(a)CLK1の反転信号)の立ち上がりで、信号T_INが”1”のため、信号T_OUTを”0”から”1”に変化させる。また、同図(g)、(h)に表したように、第2の駆動信号Q2_GATEを、”1”から”0”に変化させ、デッドタイム経過後第1の駆動信号Q1_GATEを”1”から”0”に変化させる。このようにして、同図(g)、(h)、(i)に表したように、再び、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”の状態となる。スイッチ素子Q1はオン状態、スイッチ素子Q2はオフ状態に戻り、次サイクル以降、同様の動作が繰り返される。
以上のように、本実施例の制御回路60を用いたDC−DCコンバータは、デューティー比が規定値以下の場合は、従来例と同様な動作をする。
As shown in FIGS. 7B and 7C, since the signal T_IN is “1” at the rising edge of the clock CLK2 (in FIG. 8B, the inverted signal of CLK1), the signal T_OUT Is changed from “0” to “1”. Further, as shown in FIGS. 5G and 5H, the second drive signal Q2_GATE is changed from “1” to “0”, and the first drive signal Q1_GATE is changed to “1” after the dead time elapses. To “0”. In this way, as shown in (g), (h), (i) in the same figure, the state of the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0” again. Become. The switch element Q1 returns to the on state, the switch element Q2 returns to the off state, and the same operation is repeated after the next cycle.
As described above, the DC-DC converter using the control circuit 60 of the present embodiment operates in the same manner as the conventional example when the duty ratio is equal to or less than the specified value.

次に、本実施例の制御回路60を用いたDC−DCコンバータの、デューティー比が規定値以上になった場合(以下、100%モードという。)の動作について説明する。
図5は、図1〜3に表した制御回路60における主要な信号CLK1,CLK2、T_IN、T_OUT、PWM_OUT、T_R、Q1_GATE、Q2_GATE、SW、ENBの他のタイミングチャートである。
Next, the operation of the DC-DC converter using the control circuit 60 of this embodiment when the duty ratio is equal to or higher than a specified value (hereinafter referred to as 100% mode) will be described.
FIG. 5 is another timing chart of the main signals CLK1, CLK2, T_IN, T_OUT, PWM_OUT, T_R, Q1_GATE, Q2_GATE, SW, and ENB in the control circuit 60 shown in FIGS.

図5は、100%モード、つまり図2に表した発信回路10の入力ENBが”0”になる(発振停止状態になる)場合を表している。
図5に表したように、同図(a)に表したクロックCLK1の立ち上がり時に、同図(d)に表した信号T_OUTが”1”のとき、同図(j)の信号ENBは”0”になる(100%モード)。
FIG. 5 shows the 100% mode, that is, the case where the input ENB of the transmission circuit 10 shown in FIG. 2 becomes “0” (the oscillation is stopped).
As shown in FIG. 5, when the signal T_OUT shown in FIG. 5D is “1” at the rising edge of the clock CLK1 shown in FIG. 5A, the signal ENB shown in FIG. "(100% mode).

100%モードは、1サイクル内でスイッチ素子Q1がオン、スイッチ素子Q2がオフの状態のままで、同図(e)のPWM比較信号PWM_OUTが”0”にならなかった場合である。   The 100% mode is a case where the switching device Q1 is on and the switching device Q2 is off in one cycle, and the PWM comparison signal PWM_OUT in FIG.

入力VINの電圧低下、負荷変動等により、生じる可能性がある。
この場合は、同図(a)、(e)、(j)に表したように、信号ENB=”0”で、クロックCLK1は停止する。PWM比較信号PWM_OUTが”1”から”0”になるまで、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”(スイッチ素子Q1がオン、スイッチ素子Q2がオフの状態)の状態を保持する。
This may occur due to a voltage drop of the input VIN, load fluctuation, or the like.
In this case, as shown in (a), (e), and (j) of the figure, the signal ENB = “0” and the clock CLK1 is stopped. Until the PWM comparison signal PWM_OUT changes from “1” to “0”, the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0” (the switch element Q1 is on and the switch element Q2 is off) Status).

同図(e)に表したように、PWM比較信号PWM_OUTが”1”から”0”に変化すると、上記図4で説明したのと同様の動作により図5(d)の信号T_OUTが”1”から”0”に変化する。また図5(h)の第2の駆動信号Q2_GATEが”0”から”1”に変化する。   As shown in FIG. 5E, when the PWM comparison signal PWM_OUT changes from “1” to “0”, the signal T_OUT in FIG. 5D is changed to “1” by the same operation as described in FIG. It changes from “0” to “0”. Further, the second drive signal Q2_GATE in FIG. 5H changes from “0” to “1”.

この第2の駆動信号Q2_GATEの”0”から”1”への変化により、同図(j)の信号ENBが”0”から”1”に変化して、同図(a)のクロックCLK1の発振を再開させる。   Due to the change of the second drive signal Q2_GATE from “0” to “1”, the signal ENB in FIG. 10J changes from “0” to “1”, and the clock CLK1 in FIG. Resume oscillation.

なお、同図(a)、(j)に表したように、信号ENBが”1”から”0”へ変化したときに、クロックCLK1は”1”で停止している。そのため、クロックCLK1の反転信号CLK2は、所定のタイミングで立ち上がっている。クロックCLK2として、クロックCLK1の遅延信号を用いる場合は、信号ENBが”1”から”0”へ変化するときに、クロックCLK1が”0”で停止するようにする。さらに、信号ENBが”0”から”1”へ変化するときに、クロックCLK1が”0”から”1”へ変化するようにすればよい。   As shown in FIGS. 7A and 7J, when the signal ENB changes from “1” to “0”, the clock CLK1 stops at “1”. Therefore, the inverted signal CLK2 of the clock CLK1 rises at a predetermined timing. When the delayed signal of the clock CLK1 is used as the clock CLK2, the clock CLK1 is stopped at “0” when the signal ENB changes from “1” to “0”. Further, when the signal ENB changes from “0” to “1”, the clock CLK1 may change from “0” to “1”.

入力電圧が急峻に低下した場合や負荷電流が急変した場合などに、1クロック内でPWMコンパレータが反転しない場合がある。本実施例の制御回路60を用いたDC−DCコンバータによれば、このときクロックが停止することから、1サイクルが2クロックで安定しまうという欠点がない。また、最大デューティー比に制限を設けていないことから、入出力電圧差が制限され、必要量の電力を供給できず、負荷応答特性が悪化するという欠点もない。さらに、1周期内で必ずオフ期間が入るということもないため、オフ期間を入れることによる高周波化の制限もない。
したがって、本実施例の制御回路60をDC−DCコンバータに用いれば、負荷応答特性を改善し、入出力電圧差を低減したDC−DCコンバータが提供される。
The PWM comparator may not be inverted within one clock when the input voltage drops sharply or when the load current changes suddenly. According to the DC-DC converter using the control circuit 60 of this embodiment, since the clock is stopped at this time, there is no disadvantage that one cycle is stabilized by two clocks. Further, since there is no restriction on the maximum duty ratio, there is no disadvantage that the input / output voltage difference is restricted, the required amount of power cannot be supplied, and the load response characteristic is deteriorated. Furthermore, since the off period does not necessarily enter within one cycle, there is no restriction on the increase in frequency due to the insertion of the off period.
Therefore, if the control circuit 60 of this embodiment is used for a DC-DC converter, a DC-DC converter with improved load response characteristics and reduced input / output voltage difference is provided.

(比較例)
本発明の第1の実施形態に係る制御回路60の構成は、以下に説明する比較例により新たに見いだされた問題点を解消すべく構築されたものである。
発明者は、従来技術の問題点を解決すべく制御回路を構成し、その動作を詳細に調べた。
比較例の制御回路160は、図1に表した本実施例の制御回路60のブロック図と同様な構成を有し、図1に表したタイミング生成回路50を比較例のタイミング生成回路150に変更した構成を有する。
(Comparative example)
The configuration of the control circuit 60 according to the first embodiment of the present invention is constructed so as to solve the problems newly found by the comparative example described below.
The inventor constructed a control circuit to solve the problems of the prior art and examined its operation in detail.
The control circuit 160 of the comparative example has the same configuration as the block diagram of the control circuit 60 of the present embodiment shown in FIG. 1, and the timing generation circuit 50 shown in FIG. 1 is changed to the timing generation circuit 150 of the comparative example. The configuration is as follows.

図6は、比較例のタイミング生成回路の構成を例示するブロック図である。
図6に表したように、比較例のタイミング生成回路150は、オン/オフ制御可能な発信回路10、Dフリッププロップ11、SRラッチ17、AND18を有する。
発信回路10及びDフリップフロップ11は、前記実施例のタイミング生成回路50におけるものと同様であり、説明を省略する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the timing generation circuit of the comparative example.
As illustrated in FIG. 6, the timing generation circuit 150 of the comparative example includes an oscillation circuit 10 that can be controlled on / off, a D flip-flop 11, an SR latch 17, and an AND 18.
The transmission circuit 10 and the D flip-flop 11 are the same as those in the timing generation circuit 50 of the above embodiment, and the description thereof is omitted.

SRラッチ17は、PWM比較信号PWM_OUTでリセットされる。また、AND18がクロックCLK1と第2の駆動信号Q2_GATEとのand(論理積)信号CLK3を出力し、SRラッチをセットする。   The SR latch 17 is reset by the PWM comparison signal PWM_OUT. The AND 18 outputs an AND signal CLK3 of the clock CLK1 and the second drive signal Q2_GATE, and sets the SR latch.

次に、比較例の制御回路160を用いたDC−DCコンバータの動作について説明する。
図7は、図6に表した比較例のタイミング生成回路60を用いたDC−DCコンバータにおける主要な信号CLK1,CLK3、T_IN、T_OUT、PWM_OUT、T_R、Q1_GATE、Q2_GATE、SW、ENBのタイミングチャートである。
Next, the operation of the DC-DC converter using the control circuit 160 of the comparative example will be described.
FIG. 7 is a timing chart of main signals CLK1, CLK3, T_IN, T_OUT, PWM_OUT, T_R, Q1_GATE, Q2_GATE, SW, and ENB in the DC-DC converter using the timing generation circuit 60 of the comparative example shown in FIG. is there.

入力電圧の低下等により、デューティー比が100%付近まで広がり、同図(e)のPWM比較信号PWM_OUTが同図(b)のクロックCLK3をマスクして、次の周期でスイッチ素子Q1がオンできない場合がある。図7は、そのような場合を同図の破線で囲んだ部分で表している。   Due to a decrease in the input voltage, the duty ratio is increased to near 100%, and the PWM comparison signal PWM_OUT in FIG. 5E masks the clock CLK3 in FIG. 4B, and the switching element Q1 cannot be turned on in the next cycle. There is a case. FIG. 7 shows such a case with a portion surrounded by a broken line in FIG.

同図(g)、(h)、(i)に表したように、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”のときは、スイッチ素子Q1はオン状態、スイッチ素子Q2はオフ状態である。このとき、接続点SW(接続端子)は、低抵抗状態のスイッチ素子Q1を介して入力VINに接続され、接続点SW(接続端子)に接続されたインダクタL1にエネルギーを蓄積すると共に出力に電荷を供給し、出力VOUTを上昇させる。   As shown in (g), (h), and (i) of FIG. 5, when the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0”, the switch element Q1 is in the ON state. The switch element Q2 is off. At this time, the connection point SW (connection terminal) is connected to the input VIN via the switch element Q1 in the low resistance state, accumulates energy in the inductor L1 connected to the connection point SW (connection terminal), and charges the output. To increase the output VOUT.

出力VOUTの上昇に伴い、帰還電圧VFBも上昇し、同図(e)に表したように、PWM比較信号PWM_OUTが”1”から”0”に変化する(同図の破線で囲んだ部分)。PWM比較信号PWM_OUTの変化により、同図(d)に表したように、信号T_OUTが”1”から”0”に変化する。   As the output VOUT rises, the feedback voltage VFB also rises, and the PWM comparison signal PWM_OUT changes from “1” to “0” as shown in FIG. . Due to the change of the PWM comparison signal PWM_OUT, the signal T_OUT changes from “1” to “0” as shown in FIG.

同図(g)、(h)に表したように、信号T_OUTの”1”から”0”への変化が、第1の駆動信号Q1_GATEを”0”から”1”へ変化させる。またデッドタイム経過後に第2の駆動信号Q2_GATEを”0”から”1”へ変化させる。   As shown in (g) and (h) of the figure, the change from “1” to “0” of the signal T_OUT changes the first drive signal Q1_GATE from “0” to “1”. Further, after the dead time elapses, the second drive signal Q2_GATE is changed from “0” to “1”.

スイッチ素子Q1はオフ、スイッチ素子Q2はオンの状態となり、接続点SW(接続端子)は、低抵抗状態のスイッチ素子Q2を介してグランドに接続される。インダクタL1に蓄積されたエネルギーによる起電力で出力に回生電流が流れ出力に電力を供給する。出力VOUTは、インダクタL1に蓄積されたエネルギーの減少に伴い、低下する。   The switch element Q1 is turned off and the switch element Q2 is turned on, and the connection point SW (connection terminal) is connected to the ground via the switch element Q2 in the low resistance state. A regenerative current flows through the output by the electromotive force generated by the energy stored in the inductor L1 to supply power to the output. The output VOUT decreases as the energy stored in the inductor L1 decreases.

しかし、同図(c)のクロックCLK3が、同図(e)のPWM比較信号PWM_OUTによりマスクされているため、クロックCLK3=”1”で信号T_OUT=”1”に変化できない。次の周期まで信号T_OUT=”0”のままである。この間、スイッチ素子Q1はオフのままで、出力VOUTは低下し続ける。   However, since the clock CLK3 in FIG. 5C is masked by the PWM comparison signal PWM_OUT in FIG. 5E, the signal T_OUT cannot be changed to “1” when the clock CLK3 = “1”. The signal T_OUT remains “0” until the next cycle. During this time, the switch element Q1 remains off and the output VOUT continues to decrease.

次の周期のクロックCLK3=”1”で信号T_OUT=”1”にセットされると、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”、第2の駆動信号Q2_GATE=”0”に変化する。スイッチ素子Q1がオン、スイッチ素子Q2がオフの状態になる。しかし、前の周期がオフのため、出力VOUT及び帰還電圧VFBが低下し、位相補償出力VCが上昇するため、オン期間が長くなる。同図に表したように、次の周期もオン期間となる場合が起こり、出力電圧リップル、電流リップルが大きくなるという問題が生じる。   When the signal T_OUT = “1” is set with the clock CLK3 = “1” in the next cycle, the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0” are changed. The switch element Q1 is turned on and the switch element Q2 is turned off. However, since the previous cycle is OFF, the output VOUT and the feedback voltage VFB are decreased, and the phase compensation output VC is increased, so that the ON period is lengthened. As shown in the figure, there is a case where the next cycle also becomes an ON period, which causes a problem that output voltage ripple and current ripple become large.

上記のように、比較例のタイミング生成回路150を用いたDC−DCコンバータは、PWMコンパレータの応答(回復)時間がクロックCLK3幅よりも遅い条件において、入力電圧低下等によりデューティー比が100%付近まで広がりPWM比較信号PWM_OUTがクロックCLK3をマスクしてしまい、次周期がオンできない不具合が起こる場合がある。   As described above, the DC-DC converter using the timing generation circuit 150 of the comparative example has a duty ratio of around 100% due to a decrease in input voltage or the like under the condition that the response (recovery) time of the PWM comparator is slower than the clock CLK3 width. The PWM comparison signal PWM_OUT spreads out to mask the clock CLK3, which may cause a problem that the next cycle cannot be turned on.

この不具合は、PWMコンパレータの応答時間を速くすることで改善する。しかし、応答時間を速くする為にバイアス電流を増やすことは、消費電力の増加を伴い、DC−DCコンバータの効率低下に繋がる弊害があり、必要以上にバイアス電流を増やすことができない。   This problem can be improved by increasing the response time of the PWM comparator. However, increasing the bias current in order to speed up the response time has an adverse effect of increasing the power consumption and reducing the efficiency of the DC-DC converter, and the bias current cannot be increased more than necessary.

またクロックCLK3の幅をPWMコンパレータの応答時間よりも広げることで上記誤動作を回避することはできる。しかし、クロックCLK3の幅は接続点SW(接続端子)の最小オンパルス幅となる為、電流不連続モードの特性悪化に繋がることから、必要以上にクロックCLK3の幅を広げることができない。   Further, the malfunction can be avoided by expanding the width of the clock CLK3 beyond the response time of the PWM comparator. However, since the width of the clock CLK3 is the minimum on-pulse width of the connection point SW (connection terminal), the characteristic of the current discontinuous mode is deteriorated, so that the width of the clock CLK3 cannot be increased more than necessary.

このように、比較例のタイミング生成回路150を用いたDC−DCコンバータは、100%モード動作にスムーズに移行できない場合がある。PWMコンパレータの応答特性及びクロックCLK3の幅に制約があるため、通常時に使用可能な最大デューティー比が、PWMコンパレータの応答時間により制限されてしまうためである。
これに対して、実施例のタイミング生成回路50を用いたDC−DCコンバータは、上記の問題が解決され、100%モードにスムーズに移行できる。
Thus, the DC-DC converter using the timing generation circuit 150 of the comparative example may not be able to smoothly shift to the 100% mode operation. This is because the maximum duty ratio that can be normally used is limited by the response time of the PWM comparator because there are restrictions on the response characteristics of the PWM comparator and the width of the clock CLK3.
On the other hand, the DC-DC converter using the timing generation circuit 50 of the embodiment solves the above problem and can smoothly shift to the 100% mode.

再び図5を参照すると、上記比較例で問題となったタイミングは、図5において、破線で囲んだ部分に相当する。   Referring to FIG. 5 again, the timing that becomes a problem in the comparative example corresponds to the portion surrounded by the broken line in FIG.

図5に表したように、同図(f)の信号T_Rは、同図(e)のPWM比較信号PWM_OUTを同図(g)の第1の駆動信号Q1_GATEでマスクした信号である。したがって、同図(j)の信号ENB=”0”の100%モード時において、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”のときのみPWM比較信号PWM_OUTが通り、PWM比較信号PWM_OUTのパルス幅によらない幅の狭いパルスとなる。   As shown in FIG. 5, the signal T_R in FIG. 5F is a signal obtained by masking the PWM comparison signal PWM_OUT in FIG. 5E with the first drive signal Q1_GATE in FIG. Therefore, in the 100% mode of the signal ENB = “0” in FIG. 10J, the PWM comparison signal PWM_OUT passes only when the first drive signal Q1_GATE = “0”, and depends on the pulse width of the PWM comparison signal PWM_OUT. There is no narrow pulse.

信号T_Rが”0”から”1”に変化することにより、同図(d)の信号T_OUTは”1”から”0”に変化する。同図(g)の第1の駆動信号信号Q1_GATEは”0”から”1”に変化し、デッドタイム経過後に同図(h)の第2の駆動信号Q2_GATEは”0”から”1”変化する。
第2の駆動信号Q2_GATEが”0”から”1”に変化することにより、信号ENBが”1”にリセットされる。100%モードが終了し、クロックCLK1が発振を再開する。
As the signal T_R changes from “0” to “1”, the signal T_OUT in FIG. 4D changes from “1” to “0”. The first drive signal Q1_GATE in FIG. 5G changes from “0” to “1”, and the second drive signal Q2_GATE in FIG. 5H changes from “0” to “1” after the dead time elapses. To do.
When the second drive signal Q2_GATE changes from “0” to “1”, the signal ENB is reset to “1”. The 100% mode ends and the clock CLK1 resumes oscillation.

第1の駆動信号Q1_GATEが”0”から”1”に変化すると、信号T_Rが”1”から”0”に戻り、信号T_INが”1”になる。クロックCLK2の次の立ち上がりで、信号T_OUTが”0”から”1”に変化する。第2の駆動信号Q2_GATEが”1”から”0”に変化し、デッドタイム経過後に第1の駆動信号Q1_GATEが”1”から”0”に変化する。   When the first drive signal Q1_GATE changes from “0” to “1”, the signal T_R returns from “1” to “0”, and the signal T_IN becomes “1”. At the next rising edge of the clock CLK2, the signal T_OUT changes from “0” to “1”. The second drive signal Q2_GATE changes from “1” to “0”, and after the dead time elapses, the first drive signal Q1_GATE changes from “1” to “0”.

このように、クロックCLK2の立ち上がりで、第1の駆動信号Q1_GATE=”0”かつ第2の駆動信号Q2_GATE=”0”(スイッチ素子Q1がオンでスイッチ素子Q2がオフ)の状態に戻り、次周期以降、定常時動作に復帰する。また、信号D_OUTは、クロックCLK2の立ち上がり(クロックCLK1の立ち下がり)エッジで状態をセットされるため、接続点SW(接続端子)の最小オンパルス幅はクロックCLK2(クロックCLK1)の幅と無関係になる。そのため、クロックCLK2(クロックCLK1)の幅は任意に設定可能となる。   In this manner, at the rising edge of the clock CLK2, the first drive signal Q1_GATE = “0” and the second drive signal Q2_GATE = “0” (switch element Q1 is on and switch element Q2 is off) return to the next state. After the cycle, it returns to normal operation. In addition, since the signal D_OUT is set at the rising edge (falling edge of the clock CLK1) of the clock CLK2, the minimum on-pulse width of the connection point SW (connection terminal) is independent of the width of the clock CLK2 (clock CLK1). . Therefore, the width of the clock CLK2 (clock CLK1) can be arbitrarily set.

従って、クロックCLK2の立ち上がりから、第2の駆動信号Q2_GATEが”1”から”0”へ変化し、さらに第1の駆動信号Q1_GATEが”1”から”0”へ変化するまでの時間を、PWM比較信号PWM_OUTの幅に対して、長く設定することにより、PWM比較信号PWM_OUT=”0”でリセットされることによるスイッチ素子Q1が誤オフする現象は回避することができる。   Accordingly, the time from the rising edge of the clock CLK2 until the second drive signal Q2_GATE changes from “1” to “0” and the first drive signal Q1_GATE changes from “1” to “0” is expressed as PWM. By setting the comparison signal PWM_OUT longer than the width of the comparison signal PWM_OUT, it is possible to avoid a phenomenon in which the switch element Q1 is erroneously turned off by being reset with the PWM comparison signal PWM_OUT = “0”.

第2の駆動信号Q2_GATEが”1”から”0”に変化してから、第1の駆動信号Q1_GATEが”1”から”0”に変化(スイッチ素子Q2がオフしてからスイッチ素子Q1がオン)するまでの時間は、貫通電流防止のため、デッドタイム(同時オフの時間)を設けており、通常PWM比較信号PWM_OUTの幅より長めに設定される。   The first drive signal Q1_GATE changes from “1” to “0” after the second drive signal Q2_GATE changes from “1” to “0” (the switch element Q1 turns on after the switch element Q2 turns off) ) Is set to be longer than the width of the normal PWM comparison signal PWM_OUT, and a dead time (simultaneous OFF time) is provided to prevent a through current.

以上のように、本実施例のタイミング生成回路50を用いた制御回路60によれば、PWMコンパレータを特別に高速にすることなく、また、クロックCLK1の幅に関わらず
殆どの場合で上記誤動作を回避することができる。さらに、通常動作から100%モード動作に移行する際に制限が無く、使用動作範囲・負荷応答特性で特性改善が期待でき、入出力電圧差を低減し、負荷応答の改善がされたDC−DCコンバータが提供される。
As described above, according to the control circuit 60 using the timing generation circuit 50 of this embodiment, the above-described malfunction is not caused in most cases without particularly increasing the speed of the PWM comparator and regardless of the width of the clock CLK1. It can be avoided. In addition, there is no limit when shifting from normal operation to 100% mode operation, and improvement in characteristics can be expected in the operating range and load response characteristics, the input / output voltage difference is reduced, and the load response is improved. A converter is provided.

なお、比較例のDC−DCコンバータと比較して、100%モードを検出するタイミングが、クロックCLK2の立ち上がりから見てクロックCLK1の幅だけ早くなるが、100%モード自体が必要なパルス幅を制御する手段であることから、実使用上殆ど問題とならない。   Compared to the DC-DC converter of the comparative example, the timing for detecting the 100% mode is earlier by the width of the clock CLK1 as seen from the rising edge of the clock CLK2, but the pulse width required for the 100% mode itself is controlled. Therefore, there is almost no problem in practical use.

また、本実施例のタイミング生成回路50は、PWM比較信号信号PWM_OUTを第1の駆動信号Q1_GATEでマスクしているが、PWMコンパレータの応答時間がクロックCLK1の立ち上がりからスイッチ素子Q2がオフするまでの時間よりも短い場合、PWM比較信号PWM_OUTを第2の駆動信号Q2_GATEでマスクしても同様の効果が得られる。   Further, the timing generation circuit 50 of this embodiment masks the PWM comparison signal signal PWM_OUT with the first drive signal Q1_GATE, but the response time of the PWM comparator is from the rise of the clock CLK1 until the switch element Q2 is turned off. When the time is shorter than the time, the same effect can be obtained by masking the PWM comparison signal PWM_OUT with the second drive signal Q2_GATE.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る制御回路(破線で囲んだ部分)をDC−DCコンバータに用いた場合の構成を例示するブロック図である。
図8に表したDC−DCコンバータは、制御回路61、スイッチ素子Q2、インダクタL1、抵抗R1,R2を有する。
図8に表したように、例示したDC−DCコンバータは、図1に例示したDC−DCコンバータと同様なので詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration when a control circuit (portion surrounded by a broken line) according to the second embodiment of the present invention is used in a DC-DC converter.
The DC-DC converter shown in FIG. 8 includes a control circuit 61, a switch element Q2, an inductor L1, and resistors R1 and R2.
As illustrated in FIG. 8, the illustrated DC-DC converter is the same as the DC-DC converter illustrated in FIG. 1, and thus detailed description thereof is omitted.

図8に表した制御回路61は、スイッチ素子Q1、タイミング生成回路50、PWM比較出力回路20、制御ドライバ回路40を、同一半導体基板上に形成して1チップ化した構造を有する。
つまり、制御回路61は、図1に表した制御回路60から、スイッチ素子Q2を除いたものである。
各部の動作は、図1に表した制御回路60と同様であり、詳細な説明は省略する。
The control circuit 61 shown in FIG. 8 has a structure in which the switch element Q1, the timing generation circuit 50, the PWM comparison output circuit 20, and the control driver circuit 40 are formed on the same semiconductor substrate to form a single chip.
That is, the control circuit 61 is obtained by removing the switch element Q2 from the control circuit 60 shown in FIG.
The operation of each part is the same as that of the control circuit 60 shown in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータによれば、デューティー比100%モードを許容したことにより、入出力電圧差を低減し、負荷応答の改善がされたDC−DCコンバータが提供される。
また、スイッチ素子Q2を制御回路から除いたことにより、選択の自由度が増え、Q2としてダイオードを用いることもできる。
According to the DC-DC converter using the control circuit according to the present embodiment, a DC-DC converter is provided in which the duty ratio 100% mode is allowed, thereby reducing the input / output voltage difference and improving the load response. Is done.
Further, by removing the switch element Q2 from the control circuit, the degree of freedom of selection is increased, and a diode can be used as Q2.

(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る制御回路(破線で囲んだ部分)をDC−DCコンバータに用いた場合の構成を例示するブロック図である。
図9に表したDC−DCコンバータは、制御回路62、スイッチ素子Q1,Q2、インダクタL1、抵抗R1,R2、R3を有する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration when a control circuit (portion surrounded by a broken line) according to the third embodiment of the present invention is used in a DC-DC converter.
The DC-DC converter shown in FIG. 9 includes a control circuit 62, switching elements Q1, Q2, an inductor L1, and resistors R1, R2, R3.

図9に表したように、例示したDC−DCコンバータは、スイッチ素子Q1の電流検出用に、抵抗R3を追加した以外は、図1に例示したDC−DCコンバータと同様なので詳細な説明は省略する。
図9に表した制御回路62は、タイミング生成回路50、PWM比較出力回路20、制御ドライバ回路40を、同一半導体基板上に形成して1チップ化した構造を有する。
つまり、制御回路62は、図1に表した制御回路60から、スイッチ素子Q1,Q2を除いたものである。
各部の動作は、図1に表した制御回路60と同様であり、詳細な説明は省略する。
As illustrated in FIG. 9, the illustrated DC-DC converter is the same as the DC-DC converter illustrated in FIG. 1 except that a resistor R3 is added for current detection of the switch element Q1, and thus detailed description thereof is omitted. To do.
The control circuit 62 shown in FIG. 9 has a structure in which the timing generation circuit 50, the PWM comparison output circuit 20, and the control driver circuit 40 are formed on the same semiconductor substrate into one chip.
That is, the control circuit 62 is obtained by removing the switch elements Q1 and Q2 from the control circuit 60 shown in FIG.
The operation of each part is the same as that of the control circuit 60 shown in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータによれば、デューティー比100%モードを許容したことにより、入出力電圧差を低減し、負荷応答の改善がされたDC−DCコンバータが提供される。   According to the DC-DC converter using the control circuit according to the present embodiment, a DC-DC converter is provided in which the duty ratio 100% mode is allowed, thereby reducing the input / output voltage difference and improving the load response. Is done.

また、2つのスイッチ素子Q1、Q2を制御回路から除いたことにより、制御回路の小型化及び低消費電力化が可能となる。また、選択の自由度がさらに増え、使用電圧及び電流に応じて、最適なスイッチ素子Q1、Q2を選択することができる。   Further, by removing the two switch elements Q1 and Q2 from the control circuit, it is possible to reduce the size and power consumption of the control circuit. Further, the degree of freedom of selection is further increased, and the optimum switch elements Q1 and Q2 can be selected according to the operating voltage and current.

(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る制御回路(破線で囲んだ部分)をDC−DCコンバータに用いた場合の構成を例示するブロック図である。
図10に表したDC−DCコンバータは、制御回路63、スイッチ素子Q1,ダイオードD1、インダクタL1、抵抗R1,R2を有する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration when a control circuit (portion surrounded by a broken line) according to the fourth embodiment of the present invention is used in a DC-DC converter.
The DC-DC converter shown in FIG. 10 includes a control circuit 63, a switch element Q1, a diode D1, an inductor L1, and resistors R1 and R2.

図10に表したように、例示したDC−DCコンバータは、入力VINを制御回路63に入力する。制御回路63に内蔵したスイッチ素子Q1をオン/オフすることで、入力VINよりも低い出力VOUTを得る降圧型DC−DCコンバータである。スイッチ素子Q1とダイオードD1との接続点SW(接続端子)は、スイッチ素子Q1のオンにより入力VINに接続され、スイッチ素子Q1のオフによりダイオードD1を介してグランドに接続される。接続点SW(接続端子)は、インダクタL1を介して出力VOUTを出力する。また、出力VOUTを2つの抵抗R1、R2で分圧した電圧を帰還電圧VREFとして制御回路63に入力し、出力VOUTを制御する。なお、図示しないコンデンサを出力VOUTとグランド間に接続することにより、出力VOUTを平滑化してもよい。   As illustrated in FIG. 10, the illustrated DC-DC converter inputs the input VIN to the control circuit 63. This is a step-down DC-DC converter that obtains an output VOUT lower than the input VIN by turning on / off the switch element Q1 built in the control circuit 63. A connection point SW (connection terminal) between the switch element Q1 and the diode D1 is connected to the input VIN when the switch element Q1 is turned on, and is connected to the ground via the diode D1 when the switch element Q1 is turned off. The connection point SW (connection terminal) outputs the output VOUT through the inductor L1. Further, a voltage obtained by dividing the output VOUT by the two resistors R1 and R2 is input to the control circuit 63 as the feedback voltage VREF, and the output VOUT is controlled. Note that the output VOUT may be smoothed by connecting a capacitor (not shown) between the output VOUT and the ground.

図10に表した制御回路63は、タイミング生成回路50、PWM比較出力回路20、制御ドライバ回路41を、同一半導体基板上に形成して1チップ化した構造を有する。
PWM比較出力回路20は、図1に例示したDC−DCコンバータにおけるものと同様であり、説明を省略する。
The control circuit 63 shown in FIG. 10 has a structure in which the timing generation circuit 50, the PWM comparison output circuit 20, and the control driver circuit 41 are formed on the same semiconductor substrate into one chip.
The PWM comparison output circuit 20 is the same as that in the DC-DC converter illustrated in FIG.

図10に表したタイミング生成回路51は、入力信号PWM_OUT(PWM比較信号),Q1_GATE(第1の駆動信号)及びT_INから出力信号T_OUTを生成する回路である。制御ドライバ41は、入力信号T_OUTから出力信号Q1_GATE(第1の駆動信号)及びT_INを生成する回路である。   The timing generation circuit 51 illustrated in FIG. 10 is a circuit that generates an output signal T_OUT from the input signals PWM_OUT (PWM comparison signal), Q1_GATE (first drive signal), and T_IN. The control driver 41 is a circuit that generates an output signal Q1_GATE (first drive signal) and T_IN from the input signal T_OUT.

図10に表したタイミング生成回路51は、図2に表したタイミング生成回路50において、第2の駆動信号Q2_GATEを第1の駆動信号Q1_GATEで置き換えた構成を有する。また、制御ドライバ41は、図1に表した制御ドライバ40から第2の駆動信号Q2_GATEを除いた構成を有する。   The timing generation circuit 51 illustrated in FIG. 10 has a configuration in which the second drive signal Q2_GATE is replaced with the first drive signal Q1_GATE in the timing generation circuit 50 illustrated in FIG. Further, the control driver 41 has a configuration obtained by removing the second drive signal Q2_GATE from the control driver 40 shown in FIG.

次に、タイミングチャートを用いて図10に表した制御回路63の動作について説明する。
図11は、図10に表した制御回路63における主要な信号CLK1、CLK2、T_IN、T_OUT、PWM_OUT、T_R、Q1_GATE、SWのタイミングチャートである。
Next, the operation of the control circuit 63 shown in FIG. 10 will be described using a timing chart.
FIG. 11 is a timing chart of main signals CLK1, CLK2, T_IN, T_OUT, PWM_OUT, T_R, Q1_GATE, and SW in the control circuit 63 illustrated in FIG.

図11に表したように、同図(i)の信号ENB=”0”の100%モードからENB=”1”の定常状態への移行は、同図(g)の信号第1の駆動信号Q1_GATE=”1”によるリセットにより行われる。第1の駆動信号Q1_GATEを用いるところが、図5に表した実施例の制御回路50を用いたDC−DCコンバータとの相違点である。   As shown in FIG. 11, the transition from the 100% mode of the signal ENB = “0” in FIG. 11 (i) to the steady state of ENB = “1” is the signal first drive signal in FIG. 11 (g). This is performed by resetting with Q1_GATE = “1”. The use of the first drive signal Q1_GATE is different from the DC-DC converter using the control circuit 50 of the embodiment shown in FIG.

制御回路63を用いたDC−DCコンバータでは、ダイオードD1を使用することにより、ローサイド側のドライバ信号Q2_GATE(第2の駆動信号)が不要となる。そこで、図10に表したタイミング生成回路51のDフリップフロップ11のリセット信号は、ハイサイド側のドライバ信号Q1_GATE(第1の駆動信号)を使用する。これにより、図1に例示した制御回路60を用いたDC−DCコンバータと同等の効果が得られる。   In the DC-DC converter using the control circuit 63, the low-side driver signal Q2_GATE (second drive signal) becomes unnecessary by using the diode D1. Therefore, the high-side driver signal Q1_GATE (first drive signal) is used as the reset signal for the D flip-flop 11 of the timing generation circuit 51 shown in FIG. Thereby, an effect equivalent to that of the DC-DC converter using the control circuit 60 illustrated in FIG. 1 can be obtained.

ただし、貫通電流防止用の遅れ時間(デッドタイム)の設定が不要となるため、図11に表したように、クロックCLK1の立ち上がりからスイッチ素子Q1のオンまでの時間が制御回路60を用いた場合に比較して短くなる。必要に応じてクロックCLK1の幅を設定する必要がある。   However, since it is not necessary to set a delay time (dead time) for preventing a through current, when the control circuit 60 is used as shown in FIG. 11, the time from the rising edge of the clock CLK1 to the turning on of the switch element Q1 is used. Shorter than It is necessary to set the width of the clock CLK1 as necessary.

図2に表したDフリップフロップ12は、クロックCLK2の立ち上がり(クロックCLK1の立ち下がり)エッジで状態をセットされるため、接続点SW(接続端子)の最小オンパルス幅はクロックCLK2(クロックCLK1)の幅と無関係になる。そのため、クロックCLK2(クロックCLK1)の幅は任意に設定可能となる。   Since the state of the D flip-flop 12 shown in FIG. 2 is set at the rising edge of the clock CLK2 (falling edge of the clock CLK1), the minimum on-pulse width of the connection point SW (connection terminal) is the clock CLK2 (clock CLK1). Becomes independent of width. Therefore, the width of the clock CLK2 (clock CLK1) can be arbitrarily set.

本実施形態に係る制御回路63を用いたDC−DCコンバータによれば、デューティー比100%モードを許容したことにより、入出力電圧差を低減し、負荷応答の改善がされたDC−DCコンバータが提供される。   According to the DC-DC converter using the control circuit 63 according to the present embodiment, there is provided a DC-DC converter that reduces the input / output voltage difference and improves the load response by allowing the duty ratio 100% mode. Provided.

また、ローサイド側のスイッチ素子の駆動信号Q2_GATE(第2の駆動信号)を制御回路から除いたことにより、制御回路の小型化が可能となる。   Further, by removing the drive signal Q2_GATE (second drive signal) for the low-side switch element from the control circuit, the control circuit can be reduced in size.

以上、実施例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。例えば、制御回路を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各実施例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to the examples. However, the present invention is not limited to these examples. For example, with regard to the specific configuration of each element constituting the control circuit, the present invention is similarly implemented by appropriately selecting from the well-known range by those skilled in the art, and as long as the same effects can be obtained, Included in the range.
Moreover, what combined any two or more elements of each Example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

その他、本発明の実施の形態として上述した制御回路を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての素子及び装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
In addition, all elements and devices that can be implemented by those skilled in the art based on the control circuit described above as an embodiment of the present invention are included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention. Belongs.
In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

本発明の第1の実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the DC-DC converter using the control circuit concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に表したタイミング生成回路の構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a timing generation circuit illustrated in FIG. 1. 図1に表したPWM比較出力回路の構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a PWM comparison output circuit illustrated in FIG. 1. 図1〜3に例示したDC−DCコンバータのタイミングチャートである。4 is a timing chart of the DC-DC converter illustrated in FIGS. 図1〜3に例示したDC−DCコンバータの他のタイミングチャートである。4 is another timing chart of the DC-DC converter illustrated in FIGS. 比較例のタイミング生成回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the timing generation circuit of a comparative example. 比較例のタイミングチャートである。It is a timing chart of a comparative example. 本発明の第2の実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the DC-DC converter using the control circuit concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the DC-DC converter using the control circuit concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る制御回路を用いたDC−DCコンバータの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the DC-DC converter using the control circuit concerning a 4th embodiment of the present invention. 図10に例示したDC−DCコンバータのタイミングチャートである。11 is a timing chart of the DC-DC converter illustrated in FIG. 10.

符号の説明Explanation of symbols

10 発信器
11 Dフリップフロップ(第1の保持回路)
12 Dフリップフロップ(第2の保持回路)
13 インバータ回路
14 NOR回路
17 RSラッチ
18 AND回路
20 PWM比較出力回路
21 減算回路
22 位相補償
23 PWMコンパレータ
24 加算回路
25 電流検出
26 スロープ補償
40、 41 制御ドライバ回路
50、 51、 150 タイミング生成回路
60、 61、 62、 63、 160 制御回路
D1 ダイオード
L1 インダクタ
Q1 トランジスタ(第1のスイッチ素子)
Q2 トランジスタ(第2のスイッチ素子)
R1, R2、 R3 抵抗
SW 接続点(接続端子)
VFB 帰還電圧
VIN 入力電圧
VOUT 出力電圧
10 Transmitter 11 D flip-flop (first holding circuit)
12 D flip-flop (second holding circuit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Inverter circuit 14 NOR circuit 17 RS latch 18 AND circuit 20 PWM comparison output circuit 21 Subtraction circuit 22 Phase compensation 23 PWM comparator 24 Adder circuit 25 Current detection 26 Slope compensation 40, 41 Control driver circuit 50, 51, 150 Timing generation circuit 60 , 61, 62, 63, 160 Control circuit D1 Diode L1 Inductor Q1 Transistor (first switch element)
Q2 transistor (second switch element)
R1, R2, R3 Resistance SW Connection point (connection terminal)
VFB feedback voltage VIN input voltage VOUT output voltage

Claims (5)

入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、
前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、
前記制御信号から第1の駆動信号と第2の駆動信号とを生成する制御ドライバ回路と、
を備えた制御回路であって、
前記タイミング生成回路は、
前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、
前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、
前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、
を有し、
前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第2の駆動信号によってリセットし、
前記第2の保持回路は、前記発振出力の立ち下がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号または前記第2の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路。
A PWM comparison output circuit for generating a PWM comparison signal from the input signal;
A timing generation circuit for generating a control signal from the PWM comparison signal;
A control driver circuit for generating a first drive signal and a second drive signal from the control signal;
A control circuit comprising:
The timing generation circuit includes:
A first holding circuit for detecting and holding that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%;
An oscillation circuit capable of controlling on / off of an oscillation output by the first holding circuit;
A second holding circuit for holding the state of the first drive signal;
Have
The first holding circuit operates at a rising edge of the oscillation output, and is reset by the second driving signal.
The second holding circuit operates at a falling edge of the oscillation output, and resets the PWM comparison signal with the signal masked with the first drive signal or the second drive signal. circuit.
入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、
前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、
前記制御信号から第1の駆動信号と第2の駆動信号とを生成する制御ドライバ回路と、
を備えた制御回路であって、
前記タイミング生成回路は、
前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、
前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、
前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、
前記発振出力の遅延信号を生成する遅延回路と、
を有し、
前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第2の駆動信号によってリセットし、
前記第2の保持回路は、前記遅延信号の立ち上がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号または前記第2の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路。
A PWM comparison output circuit for generating a PWM comparison signal from the input signal;
A timing generation circuit for generating a control signal from the PWM comparison signal;
A control driver circuit for generating a first drive signal and a second drive signal from the control signal;
A control circuit comprising:
The timing generation circuit includes:
A first holding circuit for detecting and holding that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%;
An oscillation circuit capable of controlling on / off of an oscillation output by the first holding circuit;
A second holding circuit for holding the state of the first drive signal;
A delay circuit for generating a delay signal of the oscillation output;
Have
The first holding circuit operates at a rising edge of the oscillation output, and is reset by the second driving signal.
The second holding circuit operates at a rising edge of the delay signal, and resets the PWM comparison signal with a signal masked by the first drive signal or the second drive signal. .
入力信号からPWM比較信号を生成するPWM比較出力回路と、
前記PWM比較信号から制御信号を生成するタイミング生成回路と、
前記制御信号から第1の駆動信号を生成する制御ドライバ回路と、
を備えた制御回路であって、
前記タイミング生成回路は、
前記第1の駆動信号のオン期間率が100%になったことを検出し保持する第1の保持回路と、
前記第1の保持回路により発振出力のオン/オフ制御が可能な発振回路と、
前記第1の駆動信号の状態を保持する第2の保持回路と、
を有し、
前記第1の保持回路は、前記発振出力の立ち上がりエッジで動作し、前記第1の駆動信号によってリセットし、
前記第2の保持回路は、前記発振出力の立ち下がりエッジで動作し、前記PWM比較信号を前記第1の駆動信号でマスクした信号でリセットすることを特徴とする制御回路。
A PWM comparison output circuit for generating a PWM comparison signal from the input signal;
A timing generation circuit for generating a control signal from the PWM comparison signal;
A control driver circuit for generating a first drive signal from the control signal;
A control circuit comprising:
The timing generation circuit includes:
A first holding circuit for detecting and holding that the ON period ratio of the first drive signal has reached 100%;
An oscillation circuit capable of controlling on / off of an oscillation output by the first holding circuit;
A second holding circuit for holding the state of the first drive signal;
Have
The first holding circuit operates at a rising edge of the oscillation output, and is reset by the first drive signal.
The control circuit, wherein the second holding circuit operates at a falling edge of the oscillation output and resets the PWM comparison signal with a signal masked by the first drive signal.
第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子に接続された接続端子と、
をさらに備え、
前記第1の駆動信号は、前記第1のスイッチ素子を駆動することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の制御回路。
A first switch element;
A connection terminal connected to the first switch element;
Further comprising
The control circuit according to claim 1, wherein the first drive signal drives the first switch element.
第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子と直列接続された第2のスイッチ素子と、
をさらに備え、
前記第1の駆動信号は、前記第1のスイッチ素子を駆動し、
前記第2の駆動信号は、前記第2のスイッチ素子を駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の制御回路。
A first switch element;
A second switch element connected in series with the first switch element;
Further comprising
The first drive signal drives the first switch element;
The control circuit according to claim 1, wherein the second drive signal drives the second switch element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016025757A (en) * 2014-07-22 2016-02-08 コーセル株式会社 Switching power supply device
JP2016119776A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 コーセル株式会社 Switching power supply device

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