JP2010220419A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply Download PDF

Info

Publication number
JP2010220419A
JP2010220419A JP2009065357A JP2009065357A JP2010220419A JP 2010220419 A JP2010220419 A JP 2010220419A JP 2009065357 A JP2009065357 A JP 2009065357A JP 2009065357 A JP2009065357 A JP 2009065357A JP 2010220419 A JP2010220419 A JP 2010220419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
clk
switching power
control unit
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009065357A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kashiwagi
健 柏木
Shinji Takeya
晋司 竹谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2009065357A priority Critical patent/JP2010220419A/en
Publication of JP2010220419A publication Critical patent/JP2010220419A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply which even if an external CLK is input, prevents application of excessive voltage to a load DL. <P>SOLUTION: According to the switching power supply, when the switching power supply is on operation based on an internal CLK of a control unit that drives a switching element and an external CLK (internal CLK frequency<external CLK frequency) is input to the control unit, the control unit drives the switching element based on the external CLK. The switching power supply is provided with a duty ratio correcting unit which upon input of the external CLK, forcibly shortens the on-time of switching operation to correct an increase in a duty ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はスイッチング電源に関し、詳しくは、外部クロック駆動時における出力電圧制御の改善に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to improvement of output voltage control when an external clock is driven.

スイッチング電源の一種に、クロック(以下CLKという)に基づいてスイッチング制御を行うのにあたり、外部CLKが入力されることにより内部CLKから外部CLKに切り換わるように構成されたものがある。   One type of switching power supply is configured to switch from an internal CLK to an external CLK when the external CLK is input when switching control is performed based on a clock (hereinafter referred to as CLK).

図5は、このような従来のスイッチング電源の一例を示すブロック図である。入力端子T1に入力される直流入力電圧Vinは、第1のスイッチング素子SW1とインダクタLの直列回路を介して負荷LDの一端に印加されるとともに、第1のスイッチング素子SW1とインダクタLの接続点に接続された第2のスイッチング素子SW2を介して負荷LDの他端に印加される。負荷LDには、並列にキャパシタCが接続されている。   FIG. 5 is a block diagram showing an example of such a conventional switching power supply. The DC input voltage Vin input to the input terminal T1 is applied to one end of the load LD through a series circuit of the first switching element SW1 and the inductor L, and the connection point between the first switching element SW1 and the inductor L. Is applied to the other end of the load LD via the second switching element SW2 connected to. A capacitor C is connected in parallel to the load LD.

第1のスイッチング素子SW1および第2のスイッチング素子SW2は、制御部CTLから出力される駆動信号d1およびd2により相補的にスイッチング駆動される。制御部CTLには、端子T2から外部CLKが入力され、インダクタLと負荷LDとキャパシタCの接続点から出力電圧Voutが帰還入力され、抵抗R1を介して入力端子T1が接続されている。   The first switching element SW1 and the second switching element SW2 are switched in a complementary manner by drive signals d1 and d2 output from the control unit CTL. An external CLK is input from the terminal T2 to the control unit CTL, an output voltage Vout is fed back from a connection point between the inductor L, the load LD, and the capacitor C, and the input terminal T1 is connected via the resistor R1.

入力端子T1に入力される直流入力電圧Vinとしてはたとえば図示しない他のスイッチング電源の出力電圧が用いられ、この場合には制御部CTLの内部CLKとのビート発生を回避するために端子T2に外部CLKとして図示しない他のスイッチング電源のCLKが入力される。第1のスイッチング素子SW1および第2のスイッチング素子SW2としては、たとえばMOS FETが用いられる。制御部CTLとしては、たとえば電圧モードの制御ICが用いられる。   As the DC input voltage Vin input to the input terminal T1, for example, an output voltage of another switching power supply (not shown) is used. In this case, in order to avoid occurrence of a beat with the internal CLK of the control unit CTL, an external terminal T2 is used. CLK of another switching power supply (not shown) is input as CLK. For example, MOS FETs are used as the first switching element SW1 and the second switching element SW2. As the control unit CTL, for example, a voltage mode control IC is used.

図6は、図5の動作を説明するタイミングチャートである。図6において、(A)はCLKであり、実線は制御部CTLの内部CLKを示し、点線は外部CLKを示している。(B)は制御部CTLの内部におけるランプ電圧であり、実線は制御部CTLの内部CLK動作時を示し、点線は外部CLK動作時を示している。(C)は制御部CTLから出力される駆動信号d1であり、実線は制御部CTLの内部CLK動作時を示し、点線は外部CLK動作時を示している。   FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of FIG. In FIG. 6, (A) is CLK, the solid line indicates the internal CLK of the control unit CTL, and the dotted line indicates the external CLK. (B) is the lamp voltage inside the control unit CTL, the solid line shows the internal CLK operation time of the control unit CTL, and the dotted line shows the external CLK operation time. (C) is the drive signal d1 output from the control unit CTL, the solid line indicates the internal CLK operation time of the control unit CTL, and the dotted line indicates the external CLK operation time.

出力電圧Voutの定電圧制御は、第1のスイッチング素子SW1および第2のスイッチング素子SW2を、制御部CTLから出力される駆動信号d1およびd2で相補的にスイッチング駆動することにより行われる。出力電圧Voutは、第1のスイッチング素子SW1のON時間(Ton)とCLK周期(T)とのデューティ比D(=Ton/T)で決定される。   The constant voltage control of the output voltage Vout is performed by driving the first switching element SW1 and the second switching element SW2 in a complementary manner with driving signals d1 and d2 output from the control unit CTL. The output voltage Vout is determined by the duty ratio D (= Ton / T) between the ON time (Ton) of the first switching element SW1 and the CLK cycle (T).

(B)に示す制御部CTLの内部におけるランプ電圧の傾きは、抵抗R1に基づく電流I(=Vin/R1)の大きさで決定される。制御部CTLは、このランプ電圧とエラーアンプのレベルを比較し、ランプ電圧≧エラーアンプレベルの時間幅を第1のスイッチング素子SW1のON時間(Ton)として、駆動信号d1を生成する。   The slope of the lamp voltage inside the control unit CTL shown in (B) is determined by the magnitude of the current I (= Vin / R1) based on the resistor R1. The control unit CTL compares the lamp voltage with the level of the error amplifier, and generates the drive signal d1 with the time width of the lamp voltage ≧ the error amplifier level as the ON time (Ton) of the first switching element SW1.

特開平1−274662号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-274662

特許文献1には、2系統以上のスイッチングレギュレータを必要とするスイッチング電源について記載されている。   Patent Document 1 describes a switching power supply that requires two or more switching regulators.

ところで、図5のスイッチング電源は、外部CLKが入力されていない場合は制御部CTLの内部CLKで動作している(内部CLK周波数<外部CLK周波数)。外部CLKが入力された瞬間は、エラーアンプは応答できない。したがって、エラーアンプが応答するまでの時間は、Tonがほぼ固定されたままの状態で周期がTからT´(T>T´)に遷移し、デューティ比DはD´(D<D´)となる。   Incidentally, the switching power supply of FIG. 5 operates with the internal CLK of the control unit CTL when the external CLK is not input (internal CLK frequency <external CLK frequency). The error amplifier cannot respond at the moment when the external CLK is input. Therefore, the period until the error amplifier responds changes the period from T to T ′ (T> T ′) while Ton remains substantially fixed, and the duty ratio D is D ′ (D <D ′). It becomes.

しかし、出力電圧Voutは、Vout=デューティ比D×Vinであることから、出力電圧Voutが上昇して負荷DLに過大電圧が印加され、最悪の場合には負荷DLが破壊されてしまうおそれがある。   However, since the output voltage Vout is Vout = duty ratio D × Vin, the output voltage Vout increases and an excessive voltage is applied to the load DL. In the worst case, the load DL may be destroyed. .

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、外部CLKが入力されても負荷DLに過大電圧が印加されることを防止できるスイッチング電源を提供することにある。   The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a switching power supply capable of preventing an excessive voltage from being applied to a load DL even when an external CLK is input.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
スイッチング素子を駆動する制御部の内部CLKで動作している状態で前記制御部に外部CLK(内部CLK周波数<外部CLK周波数)が入力されると前記制御部は外部CLKで前記スイッチング素子を駆動するように構成されたスイッチング電源において、
前記外部CLKが入力されると前記スイッチング動作のON時間を強制的に短くしてデューティ比の増大を補正するデューティ比補正部を設けたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
When an external CLK (internal CLK frequency <external CLK frequency) is input to the control unit while operating at the internal CLK of the control unit driving the switching element, the control unit drives the switching element with the external CLK. In the switching power supply configured as follows:
A duty ratio correction unit is provided that corrects an increase in duty ratio by forcibly shortening the ON time of the switching operation when the external CLK is input.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のスイッチング電源において、
前記デューティ比補正部は、
前記外部CLKが入力されると前記制御部に流れる電流を増加させる電流調整部であることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the switching power supply according to claim 1,
The duty ratio correction unit
The current adjusting unit may increase a current flowing through the control unit when the external CLK is input.

請求項3記載の発明は、請求項2記載のスイッチング電源において、
電流調整部は抵抗とトランジスタの直列回路で構成され、この直列回路は前記制御部に流れる電流を制限する抵抗と並列に接続されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the switching power supply according to claim 2,
The current adjusting unit is configured by a series circuit of a resistor and a transistor, and this series circuit is connected in parallel with a resistor that limits a current flowing through the control unit.

請求項4記載の発明は、請求項1記載のスイッチング電源において、
前記デューティ比補正部は、
前記外部CLKが入力されると前記制御部に印加される電圧を下降させる電圧調整部であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the switching power supply according to the first aspect,
The duty ratio correction unit
The voltage adjusting unit may decrease the voltage applied to the control unit when the external CLK is input.

本発明のスイッチング電源によれば、外部CLKが入力されても負荷DLに過大電圧が印加されることを防止できる。   According to the switching power supply of the present invention, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the load DL even when an external CLK is input.

本発明の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 図1の電流調整部IREGの具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific example of the electric current adjustment part IREG of FIG. 図1および図2の動作を説明するタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating the operation of FIGS. 1 and 2. 本発明の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of this invention. 従来のスイッチング電源の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional switching power supply. 図5の動作を説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 5.

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図5と共通する部分には同一の符号を付けている。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG.

図1では、抵抗R1と並列に、電流調整部IREGを設けている。電流調整部IREGは、外部CLKが入力されることにより、制御部CTLに流れる電流Iを増加させる。   In FIG. 1, a current adjustment unit IREG is provided in parallel with the resistor R1. The current adjustment unit IREG increases the current I flowing through the control unit CTL when the external CLK is input.

図2は、電流調整部IREGの具体例を示す回路図である。図2において、トランジスタTRのコレクタは抵抗R2を介して抵抗R1の一端に接続され、エミッタは抵抗R1の他端に接続され、ベースは入力端子T2に接続されている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the current adjustment unit IREG. In FIG. 2, the collector of the transistor TR is connected to one end of the resistor R1 via the resistor R2, the emitter is connected to the other end of the resistor R1, and the base is connected to the input terminal T2.

図3はこれら図1および図2の動作を説明するタイミングチャートで、図6と同様に、(A)はCLKであり、実線は制御部CTLの内部CLKを示し、点線は外部CLKを示している。(B)は制御部CTLの内部におけるランプ電圧であり、実線は制御部CTLの内部CLK動作時を示し、点線は外部CLK動作時を示している。(C)は制御部CTLから出力される駆動信号d1であり、実線は制御部CTLの内部CLK動作時を示し、点線は外部CLK動作時を示している。   FIG. 3 is a timing chart for explaining the operations of FIG. 1 and FIG. 2. As in FIG. 6, (A) is CLK, the solid line indicates the internal CLK of the control unit CTL, and the dotted line indicates the external CLK. Yes. (B) is the lamp voltage inside the control unit CTL, the solid line shows the internal CLK operation time of the control unit CTL, and the dotted line shows the external CLK operation time. (C) is the drive signal d1 output from the control unit CTL, the solid line indicates the internal CLK operation time of the control unit CTL, and the dotted line indicates the external CLK operation time.

1)制御部CTLの内部CLKで動作している状態では、電流調整部IREGを構成するトランジスタTRはOFFであり、制御部CTLに流れる入力電流Iは抵抗R1のみで規制される。
2)制御部CTLの内部CLKで動作している状態で外部CLKが入力されると、電流調整部IREGを構成するトランジスタTRはONになり、電流調整部IREGを構成する抵抗R2は抵抗R1と並列に接続されることになる。これにより、制御部CTLに流れる入力電流Iは抵抗R1とR2の並列抵抗値で規制されることになり、1)の状態に比べて増加する。なお、内部CLK周波数<外部CLK周波数とする。
1) In a state of operating with the internal CLK of the control unit CTL, the transistor TR constituting the current adjustment unit IREG is OFF, and the input current I flowing through the control unit CTL is restricted only by the resistor R1.
2) When an external CLK is input while operating with the internal CLK of the control unit CTL, the transistor TR constituting the current adjustment unit IREG is turned on, and the resistor R2 constituting the current adjustment unit IREG is connected to the resistor R1. It will be connected in parallel. As a result, the input current I flowing through the control unit CTL is regulated by the parallel resistance value of the resistors R1 and R2, and increases compared to the state of 1). Note that internal CLK frequency <external CLK frequency.

3)制御部CTLに流れる入力電流Iが増加することにより、(B)に示す制御部CTL内部のランプ電圧の傾きが急峻となり、TonからTon´(Ton>Ton´)に遷移し、デューティ比もDからD´になる。
4)ここで、D=D´となるように抵抗R2の値を選択しておくことにより出力電圧Voutの上昇を抑制でき、出力電圧Voutの上昇によって負荷DLに過大電圧が印加されて破壊されてしまうことを防止できる。
3) As the input current I flowing through the control unit CTL increases, the slope of the lamp voltage inside the control unit CTL shown in (B) becomes steep, transitioning from Ton to Ton ′ (Ton> Ton ′), and the duty ratio Is also changed from D to D ′.
4) Here, by selecting the value of the resistor R2 so that D = D ′, it is possible to suppress the increase in the output voltage Vout, and an excessive voltage is applied to the load DL due to the increase in the output voltage Vout, which is destroyed. Can be prevented.

なお、図1および図2では、抵抗R1と並列に、抵抗R2とトランジスタTRで構成された電流調整部IREGを設けて制御部CTLに流れる電流Iを調整する例を示したが、図4に示すように入力端子T1と抵抗R1の間に電圧調整部VREGを挿入し、外部CLKが入力されたらデューティ比が大きくなった分だけ電圧調整部VREGの出力電圧を下降させて、出力電圧Voutの上昇を抑制するようにしてもよい。   1 and 2 show an example in which the current I flowing through the control unit CTL is adjusted by providing the current adjusting unit IREG including the resistor R2 and the transistor TR in parallel with the resistor R1. As shown in the figure, the voltage adjustment unit VREG is inserted between the input terminal T1 and the resistor R1, and when the external CLK is input, the output voltage of the voltage adjustment unit VREG is lowered by an amount corresponding to the increase of the duty ratio, and the output voltage Vout You may make it suppress a raise.

たとえば半導体テスタのような大規模構成の電子装置では、内部回路に複数種類の直流電圧を供給する電源装置として、大容量の直流電流を出力する第1のスイッチング電源にそれぞれ所望の直流電圧を出力する複数の第2のスイッチング電源が並列に接続されることがある。このような電源装置において、第1のスイッチング電源と第2のスイッチング電源のスイッチング素子をそれぞれ異なるクロック周波数で駆動すると、これら異なるクロック周波数の干渉によるビートが発生して内部回路に供給される直流電圧にビートノイズが重畳され、内部回路の動作および検査機能に悪影響を与えてしまう。   For example, in a large-scale electronic device such as a semiconductor tester, a desired DC voltage is output to a first switching power supply that outputs a large-capacity DC current as a power supply device that supplies a plurality of types of DC voltages to an internal circuit. A plurality of second switching power supplies may be connected in parallel. In such a power supply device, when the switching elements of the first switching power supply and the second switching power supply are driven at different clock frequencies, beats due to interference of these different clock frequencies are generated and the DC voltage supplied to the internal circuit Beat noise is superimposed on the internal circuit, which adversely affects the operation of the internal circuit and the inspection function.

このような悪影響を回避するために、第1のスイッチング電源の内部CLKを第2のスイッチング電源に外部CLKとして入力して第2のスイッチング電源を外部CLKで駆動することが行われるが、第2のスイッチング電源として本発明に基づくスイッチング電源を用いることにより、第2のスイッチング電源の負荷である内部回路に過大電圧が印加されることを防止できる。   In order to avoid such an adverse effect, the internal switching CLK of the first switching power supply is input to the second switching power supply as the external CLK and the second switching power supply is driven by the external CLK. By using the switching power supply according to the present invention as the switching power supply, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the internal circuit that is the load of the second switching power supply.

以上説明したように、本発明によれば、外部CLKが入力されても負荷DLに過大電圧が印加されることを防止するスイッチング電源が実現できる。   As described above, according to the present invention, a switching power supply that prevents an excessive voltage from being applied to the load DL even when an external CLK is input can be realized.

SW1、SW2 スイッチング素子
CTL 制御部
LD 負荷
IREG 電流調整部
VREG 電圧調整部
SW1, SW2 Switching element CTL control unit LD load IREG Current adjustment unit VREG Voltage adjustment unit

Claims (4)

スイッチング素子を駆動する制御部の内部CLKで動作している状態で前記制御部に外部CLK(内部CLK周波数<外部CLK周波数)が入力されると前記制御部は外部CLKで前記スイッチング素子を駆動するように構成されたスイッチング電源において、
前記外部CLKが入力されると前記スイッチング動作のON時間を強制的に短くしてデューティ比の増大を補正するデューティ比補正部を設けたことを特徴とするスイッチング電源。
When an external CLK (internal CLK frequency <external CLK frequency) is input to the control unit while operating at the internal CLK of the control unit driving the switching element, the control unit drives the switching element with the external CLK. In the switching power supply configured as follows:
A switching power supply comprising a duty ratio correction unit for correcting an increase in duty ratio by forcibly shortening an ON time of the switching operation when the external CLK is input.
前記デューティ比補正部は、
前記外部CLKが入力されると前記制御部に流れる電流を増加させる電流調整部であることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源。
The duty ratio correction unit
The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is a current adjusting unit that increases a current flowing through the control unit when the external CLK is input.
電流調整部は抵抗とトランジスタの直列回路で構成され、この直列回路は前記制御部に流れる電流を制限する抵抗と並列に接続されていることを特徴とする請求項2記載のスイッチング電源。   3. The switching power supply according to claim 2, wherein the current adjusting unit is constituted by a series circuit of a resistor and a transistor, and the series circuit is connected in parallel with a resistor that limits a current flowing through the control unit. 前記デューティ比補正部は、
前記外部CLKが入力されると前記制御部に印加される電圧を下降させる電圧調整部であることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源。
The duty ratio correction unit
The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is a voltage adjusting unit that decreases a voltage applied to the control unit when the external CLK is input.
JP2009065357A 2009-03-18 2009-03-18 Switching power supply Pending JP2010220419A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009065357A JP2010220419A (en) 2009-03-18 2009-03-18 Switching power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009065357A JP2010220419A (en) 2009-03-18 2009-03-18 Switching power supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010220419A true JP2010220419A (en) 2010-09-30

Family

ID=42978637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009065357A Pending JP2010220419A (en) 2009-03-18 2009-03-18 Switching power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010220419A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6042091B2 (en) Switching regulator control circuit, switching regulator and electronic equipment, switching power supply, television
JP5408900B2 (en) Regulator circuit and control method thereof
JP5877074B2 (en) Comparator, oscillator using the same, DC / DC converter control circuit, DC / DC converter, electronic device
US9831780B2 (en) Buck-boost converter and method for controlling buck-boost converter
JP4690784B2 (en) DC-DC converter
JP4781744B2 (en) POWER SUPPLY DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING THE SAME
KR100927882B1 (en) Control method of DC-DC converter and DC-DC converter
KR20090028498A (en) Switching regulator and method of controlling the same
US8134348B2 (en) DC-DC converter
KR20170120605A (en) Multi-level switching regulator circuits and methods with finite state machine control
US20110101932A1 (en) Dc-dc converter and dc voltage conversion method
KR101919625B1 (en) Current controlling mode DC-DC Converter
US8493042B2 (en) Switching regulator
KR20060049915A (en) Dc-dc converter circuit
JP2011239522A (en) Power supply device, control circuit, and method of controlling power supply device
KR20150131116A (en) Systems and methods for 100 percent duty cycle in switching regulators
US20120081091A1 (en) Control circuit, dcdc converter, and driving method
JP2007082316A (en) Dc/dc converter
JP4487649B2 (en) Control device for step-up / step-down DC-DC converter
JP2004153965A (en) Dc-dc converter and drive circuit therefor
US9401650B2 (en) Power supply apparatus
JP5515390B2 (en) Switching power supply
JP2007244083A (en) Current control circuit
KR102076991B1 (en) Charge pump apparatus
JP2010015879A (en) Method of setting brightness of light emitting element, and interface circuit