JP2010220355A - スイッチングレギュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】演算増幅回路からなるセンスアンプ11は、反転入力端の電圧が入力電圧VinよりもオフセットVof分だけ小さくなるように動作するため、PMOSトランジスタM5がオフせずに、入力電圧Vinと接地電圧との間に直列に接続された抵抗R3、PMOSトランジスタM5及び抵抗R4にオフセットVofに応じた電流を流すようにし、このような状態からスイッチングトランジスタM1がオンし、電流センス回路4が電流検出を開始すると、すでにPMOSトランジスタM5がオンしているため、スイッチングトランジスタM1に流れる電流i1の立ち上がりに追従して電流センス回路4の出力電圧Viも上昇するようにした。
【選択図】図1
Description
図3は、このような電流モード制御方式のスイッチングレギュレータの従来例を示した回路図であり、図3では、電流モード制御を実現するための電流センス回路の一例を示している(例えば、特許文献1参照。)。
図3で示すように、電流センス回路にセンスアンプを利用する方式はよく用いられ、図3ではセンスアンプ34と44が使用されており、スイッチング素子12に流れる正負の電流の検出を可能にしている。
しかし、特許文献1では、電流センス回路の応答速度の影響による出力波形の非線形領域については言及されておらず、その対策についても明記されていなかった。
制御電極に入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ素子と、
該スイッチ素子のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるインダクタと、
前記スイッチ素子がオフして該インダクタへの充電が停止すると、該インダクタの放電を行う整流素子と、
前記出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅して出力する誤差増幅回路部と、
前記スイッチ素子がオンして該スイッチ素子に電流が流れる状態になると、該スイッチ素子を流れる電流の検出を行う電流検出回路部と、
該電流検出回路部で検出された電流に応じた傾斜を有するスロープ電圧を生成して出力するスロープ電圧生成回路部と、
該スロープ電圧と前記誤差増幅回路部の出力電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記スイッチ素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部と、
を有し、
前記電流検出回路部は、
前記スイッチ素子がオンすると前記スイッチ素子の電流出力端の電圧を出力し、前記スイッチ素子がオフすると前記入力電圧を出力する電圧切換回路部と、
対応する入力端に前記入力電圧と該電圧切換回路部の出力電圧が対応して入力される、差動入力に所定のオフセットが設けられた演算増幅回路を使用して、前記入力電圧と前記電圧切換回路部の出力電圧との電圧差に比例した比例電流を生成して出力する比例電流生成回路部と、
を備えるものである。
前記比例電流生成回路部は、
一端が前記入力電圧に接続された抵抗と、
電流入力端が該抵抗の他端に接続されると共に電流出力端が前記電流−電圧変換回路部に接続され、制御電極が前記演算増幅回路の出力端に接続されたトランジスタと、
を備え、
前記演算増幅回路は、一方の入力端に前記電圧切換回路部の出力電圧が入力され、他方の入力端が前記抵抗と前記トランジスタとの接続部に接続されるようにした。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるスイッチングレギュレータの回路例を示した図である。
図1のスイッチングレギュレータ1は、入力端子INに入力された入力電圧Vinを所定の定電圧に降圧して出力電圧Voutとして出力端子OUTから出力する電流モード制御方式の降圧型スイッチングレギュレータをなしている。
また、電流センス回路4は、非反転入力端に負のオフセットVofを有する演算増幅回路からなるセンスアンプ11、インバータ回路12、PMOSトランジスタM3〜M5及び抵抗R3,R4で構成されている。
出力電圧Voutが低下すると、誤差増幅回路3からの誤差電圧Veが上昇するため、スロープ電圧Vcが誤差電圧Veを超えるまでの時間が長くなることからスイッチングトランジスタM1がオンする時間が長くなり、出力電圧Voutを上昇させる。逆に、出力電圧Voutが上昇した場合は、スイッチングトランジスタM1のオン時間が短くなって出力電圧Voutは低下する。このように、出力電圧Voutの電圧変動に応じてスイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2を相補的にオン/オフさせる時間を制御することで、出力電圧Voutが所定の電圧に安定化される。
PMOSトランジスタM3及びM4は、制御信号PDに応じたゲート信号を受けて、センスアンプ11の非反転入力端への接続を切り換えている。制御信号PDがハイ(High)レベルであるとき、すなわちスイッチングトランジスタM1がオフしているときは、PMOSトランジスタM3がオンすると共にPMOSトランジスタM4がオフし、センスアンプ11の非反転入力端には入力電圧Vinが入力される。
2 基準電圧発生回路
3 誤差増幅回路
4 電流センス回路
5 スロープ電圧生成回路
6 PWMコンパレータ
7 発振回路
8 RSフリップフロップ回路
9 ドライバ回路
11 センスアンプ
12 インバータ回路
M1 スイッチングトランジスタ
M2 同期整流用トランジスタ
M3〜M5 PMOSトランジスタ
L1 インダクタ
C1 出力コンデンサ
R1〜R4 抵抗
Claims (3)
- 入力端子に入力された入力電圧を、所定の定電圧に変換して出力端子から出力電圧として出力するスイッチングレギュレータにおいて、
制御電極に入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ素子と、
該スイッチ素子のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるインダクタと、
前記スイッチ素子がオフして該インダクタへの充電が停止すると、該インダクタの放電を行う整流素子と、
前記出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅して出力する誤差増幅回路部と、
前記スイッチ素子がオンして該スイッチ素子に電流が流れる状態になると、該スイッチ素子を流れる電流の検出を行う電流検出回路部と、
該電流検出回路部で検出された電流に応じた傾斜を有するスロープ電圧を生成して出力するスロープ電圧生成回路部と、
該スロープ電圧と前記誤差増幅回路部の出力電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記スイッチ素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部と、
を有し、
前記電流検出回路部は、
前記スイッチ素子がオンすると前記スイッチ素子の電流出力端の電圧を出力し、前記スイッチ素子がオフすると前記入力電圧を出力する電圧切換回路部と、
各入力端に前記入力電圧と該電圧切換回路部の出力電圧が対応して入力される、差動入力に所定のオフセットが設けられた演算増幅回路を使用して、前記入力電圧と前記電圧切換回路部の出力電圧との電圧差に比例した比例電流を生成して出力する比例電流生成回路部と、
を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記電流検出回路部は、前記比例電流を電圧に変換して出力する電流−電圧変換回路部を備え、
前記比例電流生成回路部は、
一端が前記入力電圧に接続された抵抗と、
電流入力端が該抵抗の他端に接続されると共に電流出力端が前記電流−電圧変換回路部に接続され、制御電極が前記演算増幅回路の出力端に接続されたトランジスタと、
を備え、
前記演算増幅回路は、一方の入力端に前記電圧切換回路部の出力電圧が入力され、他方の入力端が前記抵抗と前記トランジスタとの接続部に接続されることを特徴とする請求項1記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記演算増幅回路は、前記電流−電圧変換回路部から出力された電圧が、前記スイッチ素子の電流出力端から出力された電流に比例した電圧になるように前記オフセットが設けられることを特徴とする請求項2記載のスイッチングレギュレータ。
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