JP2011182533A - Power supply device, control circuit, and control method for power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置、制御回路及び電源装置の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power supply device, a control circuit, and a control method for the power supply device.
従来、電源装置として、コンパレータ方式のDC−DCコンバータが知られている。例えば、入力電圧より低い出力電圧を生成する、所謂降圧型のDC−DCコンバータは、入力電圧が供給されるスイッチ回路に接続されたコイルに流れる電流を、平滑用コンデンサにより平滑化して出力電圧を生成する。このようにして生成される出力電圧は、コイル電流と平滑用コンデンサの等価直列抵抗(Equivalent Series Resistance:ESR)に起因するリップル電圧(リップル成分)を含む。したがって、このDC−DCコンバータは、コンパレータにて出力電圧と一定の基準電圧とを比較し、リップル成分により出力電圧が基準電圧を横切る場合にスイッチ回路をスイッチングすることで、出力電圧を制御する。 Conventionally, a comparator type DC-DC converter is known as a power supply device. For example, a so-called step-down DC-DC converter that generates an output voltage lower than the input voltage is used to smooth the output voltage by smoothing the current flowing in the coil connected to the switch circuit to which the input voltage is supplied by a smoothing capacitor. Generate. The output voltage generated in this way includes a ripple voltage (ripple component) caused by the coil current and the equivalent series resistance (ESR) of the smoothing capacitor. Therefore, this DC-DC converter controls the output voltage by comparing the output voltage with a constant reference voltage by a comparator and switching the switch circuit when the output voltage crosses the reference voltage due to a ripple component.
上述のようにスイッチ回路をスイッチングして出力電圧を生成するDC−DCコンバータに対して、出力電圧の安定化、すなわちリップル成分の少ない出力電圧の生成が望まれている。この要求に対して、等価直列抵抗の小さな平滑用コンデンサを用いたDC−DCコンバータが検討されている(例えば、特許文献1参照)。このようなDC−DCコンバータでは、例えばコンパレータに入力される基準電圧を、所定の傾斜にて変化するスロープ電圧とすることにより、リップルが小さな出力電圧であっても安定してスイッチ回路をスイッチング制御している。 For a DC-DC converter that generates an output voltage by switching a switch circuit as described above, it is desired to stabilize the output voltage, that is, to generate an output voltage with a small ripple component. In response to this requirement, a DC-DC converter using a smoothing capacitor having a small equivalent series resistance has been studied (for example, see Patent Document 1). In such a DC-DC converter, for example, the reference voltage input to the comparator is a slope voltage that changes with a predetermined slope, so that the switching circuit can be stably controlled even when the output voltage has a small ripple. is doing.
ところが、上記コンパレータ方式のDC−DCコンバータでは、入力電圧、出力電圧又は出力電流が変動すると、スイッチ回路のスイッチングのデューティが変動する。例えば入力電圧が高くなった場合には、コイル電流が増加し、そのコイル電流を平滑化した出力電圧が高くなる。このとき、上記スロープ電圧の傾斜が固定であるため、基準電圧と出力電圧が交差する電圧が高くなる。この結果、出力電圧が所望の電圧(目標電圧)よりも高い電圧で安定することになる。逆に、入力電圧が低くなった場合には、出力電圧が所望の電圧よりも低い電圧で安定することになる。すなわち、入力電圧の変動に応じたデューティの変化に対応することができず、ラインレギュレーションが悪化する場合がある。 However, in the comparator-type DC-DC converter, when the input voltage, the output voltage, or the output current varies, the switching duty of the switch circuit varies. For example, when the input voltage increases, the coil current increases, and the output voltage obtained by smoothing the coil current increases. At this time, since the slope of the slope voltage is fixed, the voltage at which the reference voltage and the output voltage intersect increases. As a result, the output voltage is stabilized at a voltage higher than a desired voltage (target voltage). On the contrary, when the input voltage becomes low, the output voltage is stabilized at a voltage lower than the desired voltage. That is, it may not be possible to cope with a change in duty according to a change in input voltage, and line regulation may deteriorate.
電源装置で、出力電圧の変動を抑制することを目的とする。 An object of the power supply device is to suppress fluctuations in output voltage.
開示の電源装置は、入力電圧が供給されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路と出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルとを含むコンバータ部と、前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路を所定時間オン又はオフする制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する電圧生成回路を含む。 The disclosed power supply device includes a converter circuit including a switch circuit to which an input voltage is supplied, a coil connected between the switch circuit and an output terminal that outputs an output voltage, and a feedback voltage corresponding to the output voltage. And a control circuit that turns on or off the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between the output voltage and the reference voltage, and the control circuit includes an offset voltage and a predetermined voltage according to the output voltage and the input voltage. The slope voltage that changes with the slope of the output voltage is added to the voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope voltage are added to the reference voltage set according to the output voltage. And a voltage generation circuit for generating the reference voltage.
開示の電源装置によれば、出力電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。 According to the disclosed power supply device, there is an effect that fluctuation of the output voltage can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態を図1〜図8に従って説明する。
図1に示すように、DC−DCコンバータ1は、入力電圧Viに基づいて出力電圧Voを生成するコンバータ部2と、コンバータ部2を制御する制御回路3とを含む。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the DC-
コンバータ部2は、メイン側のトランジスタT1と、同期側のトランジスタT2と、コイルL1と、コンデンサC1とを含む。
メイン側のトランジスタT1及び同期側のトランジスタT2は、NチャネルMOSトランジスタである。トランジスタT1は、その第1端子(ドレイン)が入力電圧Viの供給される入力端子Piに接続されるとともに、第2端子(ソース)がトランジスタT2の第1端子(ドレイン)に接続されている。このトランジスタT2の第2端子(ソース)は、入力電圧Viよりも低い電位の電源線(ここでは、グランド)に接続されている。このように、入力端子Piとグランドとの間には、トランジスタT1とトランジスタT2とが直列に接続されている。
The main-side transistor T1 and the synchronization-side transistor T2 are N-channel MOS transistors. The transistor T1 has a first terminal (drain) connected to the input terminal Pi to which the input voltage Vi is supplied, and a second terminal (source) connected to the first terminal (drain) of the transistor T2. The second terminal (source) of the transistor T2 is connected to a power supply line (here, ground) having a potential lower than the input voltage Vi. Thus, the transistor T1 and the transistor T2 are connected in series between the input terminal Pi and the ground.
また、トランジスタT1の制御端子(ゲート)には制御回路3から制御信号DHが供給されるのに対し、トランジスタT2の制御端子(ゲート)には制御回路3から制御信号DLが供給される。これらトランジスタT1,T2は、制御信号DH,DLに応答してオンオフする。制御回路3は、トランジスタT1,T2を相補的にオンオフするように制御信号DH,DLを生成する。すなわち、トランジスタT1,T2はスイッチ回路の一例として挙げられる。
The control signal DH is supplied from the
両トランジスタT1,T2間のノードN1は、コイルL1の第1端子(入力側端子)に接続されている。このコイルL1の第2端子(出力側端子)は、出力電圧Voを出力する出力端子Poに接続されている。このように、入力端子Piと出力端子Poとの間には、メイン側のトランジスタT1とコイルL1とが直列に接続されている。また、上記コイルL1の第2端子は平滑用コンデンサC1の第1端子に接続されるとともに、そのコンデンサC1の第2端子はグランドに接続されている。なお、このコンデンサC1は、出力電圧Voを平滑化する平滑回路に含まれる。 A node N1 between the transistors T1 and T2 is connected to the first terminal (input side terminal) of the coil L1. A second terminal (output side terminal) of the coil L1 is connected to an output terminal Po that outputs an output voltage Vo. Thus, the main-side transistor T1 and the coil L1 are connected in series between the input terminal Pi and the output terminal Po. The second terminal of the coil L1 is connected to the first terminal of the smoothing capacitor C1, and the second terminal of the capacitor C1 is connected to the ground. The capacitor C1 is included in a smoothing circuit that smoothes the output voltage Vo.
このようなコンバータ部2では、メイン側のトランジスタT1がオンし同期側のトランジスタT2がオフした場合に、コイルL1に入力電圧Viと出力電圧Voとの差に応じたコイル電流ILが流れる。これにより、コイルL1にはエネルギー(電力)が蓄積される。一方、メイン側のトランジスタT1がオフし同期側のトランジスタT2がオンすると、コイルL1が蓄えたエネルギーを放出するため、そのコイルL1に誘導電流(コイル電流IL)が流れる。
In such a
制御回路3は、コンバータ部2から帰還される出力電圧Voに基づいて、制御信号DH,DLのパルス幅を調整する。この制御回路3は、比較器(コンパレータ)10と、RS−フリップフロップ回路(RS−FF回路)11と、参照電圧生成回路12と、タイマ回路13と、駆動回路14と、抵抗R1,R2,Rt1とを含む。
The
比較器10の反転入力端子には、出力電圧Voに基づく電圧が供給される。本実施形態では、比較器10の反転入力端子に、抵抗R1,R2により生成された電圧が供給される。具体的には、抵抗R1の第1端子には、出力端子Poが接続されることにより、出力電圧Voが帰還される。また、抵抗R1の第2端子が抵抗R2の第1端子に接続されるとともに、その抵抗R2の第2端子がグランドに接続されている。これら抵抗R1,R2間の接続点は比較器10の反転入力端子に接続されている。ここで、抵抗R1,R2は、それぞれの抵抗値に応じて、出力電圧Voを分圧した分圧電圧(フィードバック電圧)VFBを生成する。このフィードバック電圧VFBの値は、抵抗R1,R2の抵抗値の比と、出力電圧Voとグランドの電位差とに対応する。このため、抵抗R1,R2は、出力電圧Voに比例したフィードバック電圧VFBを生成することになる。
A voltage based on the output voltage Vo is supplied to the inverting input terminal of the
比較器10の非反転端子には、参照電圧生成回路12から出力される参照電圧VR1が供給される。ここで、参照電圧VR1は、出力電圧Voに応じて設定される基準電圧VR0(図3参照)に対して、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存させたオフセット電圧Voffと所定の傾斜にて変化するスロープ電圧Vsを付加した電圧である(図7参照)。比較器10は、フィードバック電圧VFBと参照電圧VR1との比較結果に応じた信号Seを生成する。本実施形態において、比較器10は、フィードバック電圧VFBが参照電圧VR1よりも高いときにLレベルの信号Seを生成する一方、フィードバック電圧VFBが参照電圧VR1よりも低いときにHレベルの信号Seを生成する。そして、比較器10は、この信号SeをRS−FF回路11に出力する。
The reference voltage VR1 output from the reference
RS−FF回路11のセット端子には、信号Seが供給される。また、RS−FF回路11のリセット端子には、タイマ回路13から出力される信号S2が供給される。このRS−FF回路11は、Hレベルの信号Seに応答してHレベルの信号S1を出力する一方、Hレベルの信号S2に応答してLレベルの信号S1を出力する。すなわち、RS−FF回路11に対して、Hレベルの信号Seはセット信号であるとともに、Hレベルの信号S2はリセット信号である。そして、RS−FF回路11から出力される信号S1は、参照電圧生成回路12とタイマ回路13と駆動回路14とに供給される。
A signal Se is supplied to the set terminal of the RS-
参照電圧生成回路12には、入力電圧Viと、出力電圧Voと、RS−FF回路11から出力される信号S1とが供給される。この参照電圧生成回路12は、フィードバック電圧VFBが一定電圧である基準電圧VR0と等しくなるように、その基準電圧VR0に対して、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存させたオフセット電圧Voffと所定の傾斜にて変化するスロープ電圧Vsとを付加して参照電圧VR1を生成する。そして、参照電圧生成回路12は、その参照電圧VR1を上記比較器10に出力する。
The reference
タイマ回路13は、Hレベルの信号S1に応答して、その信号S1の立ち上がりタイミングから所定時間経過後にHレベルのパルス信号S2を出力する。ここで、所定時間は、オン時間設定用の抵抗Rt1の抵抗値に対応する。すなわち、タイマ回路13は、信号S1の立ち上がりタイミングから、抵抗Rt1の抵抗値に応じた時間経過後にHレベルのパルス信号S2を出力する。
In response to the H level signal S1, the
駆動回路14は、信号S1に基づいて、コンバータ部2のトランジスタT1,T2を相補的にオンオフさせる制御信号DH,DLを生成する。なお、駆動回路14において、両トランジスタT1,T2が同時にオンしないように、制御信号DH,DLにデッドタイムを設定してもよい。
The
本実施形態において、駆動回路14は、Hレベルの信号S1に応答してHレベルの制御信号DHとLレベルの制御信号DLを出力する。一方、駆動回路14は、Lレベルの信号S1に応答してLレベルの制御信号DHとHレベルの制御信号DLを出力する。メイン側のトランジスタT1は、Hレベルの制御信号DHに応答してオンする一方、Lレベルの制御信号DLに応答してオフする。同様に、同期側のトランジスタT2は、Hレベルの制御信号DLに応答してオンする一方、Lレベルの制御信号DLに応答してオフする。
In the present embodiment, the
ここで、上記比較器10は、出力電圧Voに応じたフィードバック電圧VFBが参照電圧VR1より低いときにHレベルの信号Seを出力する。このHレベルの信号Seに応答して、RS−FF回路11は、Hレベルの信号S1を出力する。そして、駆動回路14は、そのHレベルの信号S1に応答してHレベルの制御信号DHとLレベルの制御信号DLを生成する。したがって、制御回路3は、フィードバック電圧VFBが参照電圧VR1よりも低くなると(参照電圧VR1がフィードバック電圧VFBを横切ると)、メイン側のトランジスタT1をオンするとともに、同期側のトランジスタT2をオフする。
Here, the
一方、上記Hレベルの信号S1に応答して、タイマ回路13は、信号S1の立ち上がりタイミングから所定時間経過後にHレベルのパルス信号S2を出力する。すると、RS−FF回路11は、そのHレベルの信号S2に応答してLレベルの信号S1を出力する。そして、駆動回路14は、Lレベルの信号S1に応答してLレベルの制御信号DHとHレベルの制御信号DLを生成する。したがって、制御回路3は、メイン側のトランジスタT1をオンしてから所定時間経過後に、メイン側のトランジスタT1をオフするとともに、同期側のトランジスタT2をオンする。なお、再びフィードバック電圧VFBが参照電圧VR1より低くなると、制御回路3は、メイン側のトランジスタT1をオンするとともに、同期側のトランジスタT2をオフする。
On the other hand, in response to the H level signal S1, the
換言すると、制御回路3は、フィードバック電圧VFBが参照電圧VR1より低くなると、所定期間だけメイン側のトランジスタT1をオンする。ここで、メイン側のトランジスタT1をオンする期間を「オン期間」、トランジスタT1をオフする期間を「オフ期間」とする。なお、同期側のトランジスタT2は、トランジスタT1に対して相補的に制御されるため、「オン期間」にオフし、「オフ期間」にオンする。
In other words, when the feedback voltage VFB becomes lower than the reference voltage VR1, the
次に、上記タイマ回路13について詳述する。
上述したように、タイマ回路13は、信号S1の立ち上がりタイミングから、抵抗Rt1の抵抗値に応じた時間経過後にHレベルのパルス信号S2を出力する。すると、RS−FF回路11は、Hレベルの信号S2に応答してLレベルの信号S1を出力する。この結果、RS−FF回路11から出力される信号S1は、抵抗Rt1の抵抗値に応じた期間だけHレベルとなる。すなわち、タイマ回路13は、RS−FF回路11から出力される信号S1のパルス幅、つまり「オン期間」を決定する。
Next, the
As described above, the
ところで、入力電圧Viと出力電圧Voが安定している場合、出力電圧Voは、入力電圧Viと、メイン側のトランジスタT1のオンデューティとに応じた電圧になる。トランジスタT1のオンデューティは、トランジスタT1をオンする周期、すなわちスイッチング周期Tと、トランジスタT1をオンしている時間(オン時間Ton)との比で表わされる。したがって、出力電圧Voは、 By the way, when the input voltage Vi and the output voltage Vo are stable, the output voltage Vo becomes a voltage according to the input voltage Vi and the on-duty of the transistor T1 on the main side. The on-duty of the transistor T1 is represented by the ratio of the period during which the transistor T1 is turned on, that is, the switching period T, and the time during which the transistor T1 is on (on time Ton). Therefore, the output voltage Vo is
スイッチング周期Tは、オン時間Tonと、トランジスタT1をオフしている時間(オフ時間Toff)との合計値である。また、スイッチング周期Tは、スイッチングサイクルfswの逆数である。したがって、オン時間Tonとオフ時間Toffはそれぞれ、 The switching period T is a total value of the on time Ton and the time during which the transistor T1 is turned off (off time Toff). The switching period T is the reciprocal of the switching cycle fsw. Therefore, the on time Ton and the off time Toff are respectively
上述したように、タイマ回路13は、抵抗Rt1の抵抗値に応じて信号S1のパルス幅、すなわちトランジスタT1のオン時間Tonを決定する。ここで、上記式より、トランジスタT1のオフ時間Toffは、オン時間Tonと、入力電圧Vi及び出力電圧Voに応じた値となる。したがって、タイマ回路13の抵抗Rt1の抵抗値は、オフ時間Toffをも決定する。すなわち、スイッチング周期T(スイッチング周波数fsw)は、抵抗Rt1の抵抗値に応じて決定される。この抵抗Rt1の抵抗値を、同じ符号を用いて表わし、抵抗Rt1以外の値をαとすると、オン時間Tonとオフ時間Toffはそれぞれ、
As described above, the
さらに、タイマ回路13は、Hレベルのパルス信号S2を出力するタイミング、すなわちRS−FF回路11から出力される信号S1のパルス幅を、入力電圧Viと出力電圧Voに応じて調整する。
Furthermore, the
このようなタイマ回路13の一例を図2に従って説明する。
図2に示すように、タイマ回路13は、オペアンプ15,16と、インバータ回路17と、コンデンサC11と、上記抵抗Rt1と、トランジスタT11〜T14とを含む。
An example of such a
As shown in FIG. 2, the
抵抗Rt1は、その第1端子がオペアンプ15の反転入力端子とNチャネルMOSトランジスタT11のソースに接続されるとともに、第2端子がグランドに接続されている。オペアンプ15の非反転入力端子には、入力電圧Viが供給される。このオペアンプ15の出力端子がトランジスタT11のゲートに接続されるとともに、そのトランジスタT11のドレインがPチャネルMOSトランジスタT12のドレインに接続されている。
The resistor Rt1 has a first terminal connected to the inverting input terminal of the
上記抵抗Rt1の両端子間には、この抵抗Rt1に流れる電流と抵抗値に応じた電位差が生じる。オペアンプ15は、抵抗Rt1とトランジスタT11の間のノードの電位を、入力電圧Viと等しくするように、トランジスタT11のゲート電圧を生成する。したがって、トランジスタT11には、入力電圧Viに応じた電流が流れる。
A potential difference corresponding to the current flowing through the resistor Rt1 and the resistance value is generated between both terminals of the resistor Rt1. The
上記トランジスタT12のソースにはバイアス電圧VBが供給される。また、トランジスタT12のゲートは、同トランジスタT12のドレインとPチャネルMOSトランジスタT13のゲートとに接続されている。なお、バイアス電圧VBは、入力電圧Vi、または図示しない電源回路により生成された電圧である。上記トランジスタT13のソースには、そのバイアス電圧が供給される。したがって、トランジスタT12とトランジスタT13とはカレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT12,T13の電気的特性に応じて、トランジスタT11に流れる電流に比例した電流(入力電圧Viに依存した電流)をトランジスタT13に流す。 A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T12. The gate of the transistor T12 is connected to the drain of the transistor T12 and the gate of the P-channel MOS transistor T13. The bias voltage VB is an input voltage Vi or a voltage generated by a power supply circuit (not shown). The bias voltage is supplied to the source of the transistor T13. Therefore, the transistor T12 and the transistor T13 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, a current proportional to the current flowing through the transistor T11 (current depending on the input voltage Vi) is supplied to the transistor T13 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T12 and T13.
トランジスタT13のドレインは、コンデンサC11の第1端子とNチャネルMOSトランジスタT14のドレインとに接続されている。これらコンデンサC11の第2端子及びトランジスタT14のソースはグランドに接続されている。このようにトランジスタT14はコンデンサC11に並列接続されている。なお、コンデンサC11には、トランジスタT13から入力電圧Viに依存した電流が供給される。 The drain of the transistor T13 is connected to the first terminal of the capacitor C11 and the drain of the N-channel MOS transistor T14. The second terminal of the capacitor C11 and the source of the transistor T14 are connected to the ground. Thus, the transistor T14 is connected in parallel to the capacitor C11. The capacitor C11 is supplied with a current depending on the input voltage Vi from the transistor T13.
トランジスタT14のゲートには、上記RS−FF回路11から出力される信号S1をインバータ回路17によって論理反転させた信号S1xが供給される。ここで、信号S1がHレベルであるときにメイン側のトランジスタT1(図1参照)がオンする一方、信号S1がLレベルであるときにトランジスタT1がオフする。これに対し、トランジスタT14は、信号S1xがHレベルであるとき、つまり信号S1がLレベルであるときに(トランジスタT1がオフするときに)オンする。このようにトランジスタT14がオンすると、コンデンサC11の両端子が互いに接続されるため、コンデンサC11の第1端子(ノードN11)の電圧Vn11はグランドレベルになる。一方、トランジスタT14は、信号S1xがLレベルであるとき、つまり信号S1がHレベルであるときに(トランジスタT1がオンするときに)オフする。このようにトランジスタT14がオフすると、コンデンサC11は、トランジスタT13から供給される電流(入力電圧Viに依存した電流)により充電される。この結果、ノードN11の電圧Vn11は、グランドレベルから入力電圧Viに応じて上昇する。すなわち、タイマ回路13は、メイン側のトランジスタT1がオフしているときにコンデンサC11の両端子間を短絡することにより、ノードN11の電圧Vn11をグランドレベルにリセットする。そして、タイマ回路13は、トランジスタT1がオンすると、コンデンサC11の充電を開始する。その結果、ノードN11の電圧Vn11が入力電圧Viに応じて上昇する。
A signal S1x obtained by logically inverting the signal S1 output from the RS-
ノードN11はオペアンプ16の非反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ16の反転入力端子には、出力電圧Voが供給される。このオペアンプ16は、ノードN11の電圧Vn11と出力電圧Voとの比較結果に応じた信号S2を出力する。具体的には、オペアンプ16は、電圧Vn11が出力電圧Voよりも低いときにLレベルの信号S2を出力する一方、電圧Vn11が出力電圧Voよりも高くなるとHレベルの信号S2を出力する。ここで、上述のように、ノードN11の電圧Vn11は、メイン側のトランジスタT1がオンしたとき、入力電圧Viに応じて上昇する。したがって、トランジスタT1がオンしてからHレベルの信号S2が出力されるまでの期間は、入力電圧Viと出力電圧Voに依存する。
The node N11 is connected to the non-inverting input terminal of the
なお、コンデンサC11を充電するための電流、すなわちトランジスタT11に流れる電流は、入力電圧Viに比例する。このため、トランジスタT1がオンしてからHレベルの信号S2が出力されるまでの期間は、入力電圧Viに比例する。そして、オペアンプ16は電圧Vn11と出力電圧Voを比較するため、トランジスタT1がオンしてからHレベルの信号S2が出力されるまでの期間は、出力電圧Voに比例する。すなわち、トランジスタT1のオン期間は、入力電圧Viに反比例するとともに、出力電圧Voに比例する。一方、トランジスタT1のオフ期間は、出力電圧Voに反比例する。
Note that the current for charging the capacitor C11, that is, the current flowing through the transistor T11 is proportional to the input voltage Vi. Therefore, the period from when the transistor T1 is turned on until the H level signal S2 is output is proportional to the input voltage Vi. Since the
次に、上記参照電圧生成回路12の一例を図3〜図6に従って説明する。
図3に示すように、参照電圧生成回路12は、オフセット電圧生成回路20と、スロープ電圧生成回路30と、付加回路40とを含む。
Next, an example of the reference
As shown in FIG. 3, the reference
オフセット電圧生成回路20は、入力電圧Vi及び出力電圧Voにフィードフォワード制御で依存させたオフセット電圧Voffを生成する。スロープ電圧生成回路30は、出力電圧Voにフィードフォワード制御で依存させたスロープ電圧Vsを生成する。付加回路40は、基準電圧VR0に対して、オフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsを付加して参照電圧VR1を生成する。なお、基準電圧VR0は、出力電圧Voを制御する目標の電圧に応じて設定されている。
The offset
オフセット電圧生成回路20は、電流源21と、スイッチSW1,SW2と、コンデンサC21とを含む。電流源21は、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存した電流I1(=(Vi−Vo)×A)を流す。この電流源21は、その第1端子にバイアス電圧VBが供給されるとともに、第2端子にスイッチSW1が接続されている。本実施形態では、スイッチSW1は、NチャネルMOSトランジスタである。このスイッチSW1は、そのドレインが電流源21の第2端子に接続されるとともに、ソースがコンデンサC21の第1端子に接続されている。そのコンデンサC21の第2端子はグランドに接続されている。
The offset
また、スイッチSW1のゲートには、RS−FF回路11から出力される信号S1が供給される。このスイッチSW1は、Hレベルの信号S1に応答してオンする一方、Lレベルの信号S1に応答してオフする。すなわち、スイッチSW1は、メイン側のトランジスタT1のオン期間にオンする一方、トランジスタT1のオフ期間にオフする。このようにスイッチSW1は、トランジスタT1と同期してオンオフする。このスイッチSW1がオンすると、上記コンデンサC21には、電流源21から入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存した電流I1が供給される。ここで、電流源21の一例を図4に従って説明する。
The signal S1 output from the RS-
図4に示すように、電流源21は、オペアンプ22,23と、トランジスタT21,T22,T23と、抵抗R21とを含む。オペアンプ22は、その非反転入力端子に入力電圧Viが供給されるとともに、反転入力端子に出力電圧Voが供給される。このオペアンプ22は、図示しない付加素子により所定の電圧ゲインに設定された差動増幅器である。すなわち、オペアンプ22は、入力電圧Viから出力電圧Voを減算した結果を、電圧ゲインにより増幅して電圧V1を生成する。この電圧V1は、オペアンプ22の電圧ゲインをA1とすると、
As shown in FIG. 4, the
この電圧V1はオペアンプ23の反転入力端子に供給される。このオペアンプ23の出力端子はNチャネルMOSトランジスタT21のゲートに接続されている。トランジスタT21は、そのドレインがPチャネルMOSトランジスタT22のドレインに接続されるとともに、ソースがオペアンプ23の非反転入力端子と抵抗R21の第1端子とに接続されている。その抵抗R21の第2端子はグランドに接続されている。
This
上記オペアンプ23は、非反転入力端子の電圧を上記電圧V1と等しくするように、トランジスタT21を制御する。すなわち、抵抗R21の第1端子の電圧が電圧V1になるように制御される。したがって、抵抗R21の両端子間には、この抵抗R21の抵抗値と、両端子間の電位差(電圧V1)とに応じた電流I1aが流れる。このため、電流I1aは、
The
上記トランジスタT22は、そのソースにバイアス電圧VBが供給されるとともに、ゲートが同トランジスタT22のドレインとPチャネルMOSトランジスタT23のゲートに接続されている。そのトランジスタT23のソースにはバイアス電圧VBが供給される。このため、トランジスタT22とトランジスタT23とは、カレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT22,T23の電気的特性に応じて、抵抗R21に流れる電流I1aに比例した上記電流I1をトランジスタT23に流す。本実施形態では、トランジスタT22とトランジスタT23の電気的特性の比が1:m1に設定されている。したがって、トランジスタT23に流れる電流I1は、 The transistor T22 is supplied with a bias voltage VB at its source, and has a gate connected to the drain of the transistor T22 and the gate of a P-channel MOS transistor T23. A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T23. For this reason, the transistor T22 and the transistor T23 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, the current I1 proportional to the current I1a flowing through the resistor R21 is caused to flow through the transistor T23 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T22 and T23. In the present embodiment, the ratio of the electrical characteristics of the transistor T22 and the transistor T23 is set to 1: m1. Therefore, the current I1 flowing through the transistor T23 is
図3に示すように、スイッチSW1とコンデンサC21の間のノードN21は加減算回路41とスイッチSW2とに接続されている。本実施形態では、スイッチSW2は、NチャネルMOSトランジスタである。このスイッチSW2は、そのドレインがノードN21に接続されるとともに、ソースがグランドに接続されている。また、スイッチSW2のゲートには、信号S1に基づいて生成されるリセット信号Srが供給される。このスイッチSW2は、信号SrがHレベルであるときにオンする一方、信号SrがLレベルであるときにオフする。なお、上記リセット信号Srは、信号S1の立ち上がりから一定時間だけHレベルとなるパルス信号である。このため、スイッチSW2は、信号S1の立ち上がりから一定時間だけオンする。このスイッチSW2がオンすると、コンデンサC21の両端子が互いに接続されるため、上記コンデンサC21に蓄えられた電荷が放電されてコンデンサC21の第1端子(ノードN21)の電圧がグランドレベルにリセットされる。なお、このノードN21の電圧がオフセット電圧Voffとして加減算回路41に供給される。
As shown in FIG. 3, a node N21 between the switch SW1 and the capacitor C21 is connected to the addition /
ここで、上記リセット信号Srを生成するリセット信号生成回路の一例を図5に従って説明する。
図5に示すように、直列に接続された奇数段(図5では3段)のインバータ回路25a〜25cと、アンド回路26とを含む。1段目のインバータ回路25aにはRS−FF回路11からの信号S1が入力される。3段目のインバータ回路25cの出力端子はアンド回路26の入力端子に接続されている。また、このアンド回路26には信号S1が直接入力される。
Here, an example of the reset signal generation circuit for generating the reset signal Sr will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the inverter circuits 25 a to 25 c in odd stages (three stages in FIG. 5) connected in series and an AND
このように構成されたリセット信号生成回路では、信号S1がLレベルからHレベルに立ち上がると、インバータ回路25a〜25cの動作遅延時間に相当するパルス幅でHレベルとなるワンショットパルス(リセット信号Sr)が生成される。そして、このリセット信号Srが図3に示すスイッチSW2のゲートに供給される。 In the reset signal generation circuit configured as described above, when the signal S1 rises from the L level to the H level, the one-shot pulse (reset signal Sr) that becomes the H level with a pulse width corresponding to the operation delay time of the inverter circuits 25a to 25c. ) Is generated. The reset signal Sr is supplied to the gate of the switch SW2 shown in FIG.
次に、上述のように構成されたオフセット電圧生成回路20の作用について図3及び図7に従って説明する。なお、図7は、参照電圧生成回路12の動作を示す波形図であるが、同図において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
Next, the operation of the offset
オフセット電圧生成回路20では、信号S1がHレベルのとき(トランジスタT1のオン期間)にスイッチSW1がオンされる。すると、コンデンサC21が入力電圧Viと出力電圧Voとの差電圧(Vi−Vo)に比例した電流I1により充電される。このため、ノードN21の電圧、つまりオフセット電圧Voffは、
In the offset
ここで、電流源21が流す電流I1は、上記式5に示されるように、入力電圧Viが高くなると増加し、入力電圧Viが低くなると減少する。また、電流I1は、出力電圧Voが高くなると減少し、出力電圧Voが低くなると増加する。すなわち、電流I1は、入力電圧Viに対して比例的に変化する一方で、出力電圧Voに対して反比例的に変化する。また、オフセット電圧Voffは、その電流I1によってコンデンサC21に蓄積される電荷に応じて変化する。すなわち、オフセット電圧Voffの波形は、電流I1に応じた傾きとなる。したがって、オフセット電圧Voffの傾きは、入力電圧Viが高くなると傾斜が急(変化量が大)になるのに対し、入力電圧Viが低くなると傾斜が緩やか(変化量が小)になる。また、オフセット電圧Voffの傾きは、出力電圧Voが高くなると傾斜が緩やかになるのに対し、出力電圧Voが低くなると急になる。すなわち、オフセット電圧Voffは、入力電圧Viに対して比例的に変化する一方で、出力電圧Voに対して反比例的に変化する。
Here, the current I1 supplied by the
一方、オフセット電圧生成回路20では、信号S1がLレベルのとき(トランジスタT1のオフ期間)に、スイッチSW1がオフされる。なお、このときのスイッチSW2は、Lレベルの信号Srに応答してオフされている。このため、このときのオフセット電圧Voffは、図7に示すように、上記式6の電圧(スイッチSW1がオフされる直前の電圧)に保持される。
On the other hand, in the offset
続いて、信号S1がHレベルになると(トランジスタT1がオンされると)、その立ち上がりから一定期間だけリセット信号SrがHレベルになるため、そのHレベルの信号Srに応答してスイッチSW2がオンされる。すると、コンデンサC21の第1端子(ノードN21)がグランドに接続されるため、コンデンサC21の両端子間が短絡されることになる。これにより、図7に示すように、ノードN21の電圧(オフセット電圧Voff)がグランドレベルにリセットされる。その後、リセット信号SrがLレベルに立ち下がると、スイッチSW2がオフされる。このとき、上記Hレベルの信号S1に応答してスイッチSW1がオンされているため、スイッチSW2がオフされると、電流I1によるコンデンサC21の充電が再び開始される。 Subsequently, when the signal S1 becomes H level (when the transistor T1 is turned on), the reset signal Sr becomes H level for a certain period from the rise, so that the switch SW2 is turned on in response to the H level signal Sr. Is done. Then, since the first terminal (node N21) of the capacitor C21 is connected to the ground, both terminals of the capacitor C21 are short-circuited. As a result, as shown in FIG. 7, the voltage at node N21 (offset voltage Voff) is reset to the ground level. Thereafter, when the reset signal Sr falls to the L level, the switch SW2 is turned off. At this time, since the switch SW1 is turned on in response to the H level signal S1, the charging of the capacitor C21 by the current I1 is started again when the switch SW2 is turned off.
このように、オフセット電圧生成回路20は、コンデンサC21に接続されたスイッチSW1を、メイン側のトランジスタT1と同期してオンオフするとともに、トランジスタT1がオンしたときに一定期間だけスイッチSW2をオンする。これにより、トランジスタT1のオン期間とオフ期間とに応じたオフセット電圧Voffが生成される。このオフセット電圧Voffは、図7に示すように、トランジスタT1がオンした時に0(ゼロ)となった後、そのオン期間に入力電圧Vi及び出力電圧Vo(上記電流I1)に応じて増加する。さらに、オフセット電圧Voffは、オフ期間では、そのオフ期間に切り替わる直前のノードN21の電圧を保持する。
In this manner, the offset
次に、上記スロープ電圧生成回路30について図3及び図6に従って説明する。
図3に示すように、スロープ電圧生成回路30は、電流源31と、コンデンサC22と、スイッチSW3とを含む。電流源31は、出力電圧Voに依存した電流I2(=Vo×B)を流す。この電流源31は、その第1端子にバイアス電圧VBが供給されるとともに、第2端子にコンデンサC22の第1端子が接続されている。このコンデンサC22の第2端子はグランドに接続されている。なお、コンデンサC22には、電流源31から出力電圧Voに依存した電流I2が供給される。
Next, the slope
As shown in FIG. 3, the slope
また、電流源31とコンデンサC22の間のノードN22は、上記加減算回路41とスイッチSW3に接続されている。本実施形態では、スイッチSW3は、NチャネルMOSトランジスタである。このスイッチSW3は、そのドレインがノードN22に接続されるとともに、ソースがグランドに接続されている。
A node N22 between the
スイッチSW3のゲートには、上記RS−FF回路11から出力される信号S1が供給される。このスイッチSW3は、信号S1がHレベルであるときにオンする一方、信号S1がLレベルであるときにオフする。すなわち、スイッチSW3は、メイン側のトランジスタT1のオン期間にオンする一方、トランジスタT1のオフ期間にオフする。このようにスイッチSW3は、メイン側のトランジスタT1と同期してオンオフする。このスイッチSW3がオフすると、上記コンデンサC22は、電流源31から供給される電流I2(出力電圧Voに依存した電流)により充電される。これにより、ノードN22の電圧が出力電圧Voに応じて上昇する。一方、スイッチSW3がオンすると、コンデンサC22の第1端子(ノードN22)がグランドに接続されるため、コンデンサC22の両端子間が短絡されることになる。これにより、コンデンサC22に蓄えられた電荷が放電されてコンデンサC22の第1端子(ノードN22)の電圧がグランドレベルにリセットされる。なお、このノードN22の電圧がスロープ電圧Vsとして加減算回路41に供給される。
A signal S1 output from the RS-
ここで、電流源31の一例を図6に従って説明する。
図6に示すように、電流源31は、オペアンプ32と、トランジスタT31,T32,T33と、抵抗R31とを含む。オペアンプ32の反転入力端子には出力電圧Voが供給される。このオペアンプ32の出力端子はNチャネルMOSトランジスタT31のゲートに接続されている。トランジスタT31は、そのドレインがPチャネルMOSトランジスタT32のドレインに接続されるとともに、ソースがオペアンプ32の非反転入力端子と抵抗R31の第1端子とに接続されている。その抵抗R31の第2端子はグランドに接続されている。
Here, an example of the
As shown in FIG. 6, the
上記オペアンプ32は、非反転入力端子の電圧を出力電圧Voと等しくするように、トランジスタT31を制御する。すなわち、抵抗R31の第1端子の電圧が出力電圧Voになるように制御される。したがって、抵抗R31の両端子間には、この抵抗R31の抵抗値と、両端子間の電位差(出力電圧Vo)とに応じた電流I2aが流れる。すなわち、電流I2aは、
The
上記トランジスタT32は、そのソースにバイアス電圧VBが供給されるとともに、ゲートが同トランジスタT32のドレインとPチャネルMOSトランジスタT33のゲートに接続されている。そのトランジスタT33のソースにはバイアス電圧VBが供給される。したがって、トランジスタT32とトランジスタT33とは、カレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT32,T33の電気的特性に応じて、抵抗R31に流れる電流I2aに比例した電流I2をトランジスタT33に流す。本実施形態では、トランジスタT32とトランジスタT33の電気的特性の比が1:m2に設定されている。したがって、トランジスタT33に流れる電流I2は、 The transistor T32 is supplied with a bias voltage VB at its source, and has its gate connected to the drain of the transistor T32 and the gate of a P-channel MOS transistor T33. A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T33. Therefore, the transistor T32 and the transistor T33 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, a current I2 proportional to the current I2a flowing through the resistor R31 is supplied to the transistor T33 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T32 and T33. In the present embodiment, the ratio of the electrical characteristics of the transistor T32 and the transistor T33 is set to 1: m2. Therefore, the current I2 flowing through the transistor T33 is
次に、このように構成されたスロープ電圧生成回路30の作用について図3及び図7に従って説明する。
スロープ電圧生成回路30では、信号S1がLレベルのとき(トランジスタT1のオフ期間)にスイッチSW3がオフされる。すると、コンデンサC22が出力電圧Voに比例した電流I2により充電される。このため、ノードN22の電圧、すなわちスロープ電圧Vsは、
Next, the operation of the slope
In the slope
ここで、電流源31が流す電流I2は、上記式7に示されるように、出力電圧Voが高くなると増加し、出力電圧が低くなると減少する。すなわち、電流I2は、出力電圧Voに対して比例的に変化する。また、スロープ電圧Vsは、その電流I2によってコンデンサC22に蓄積される電荷に応じて変化する。すなわち、スロープ電圧Vsの波形は、電流I2に応じた傾きとなる。したがって、スロープ電圧Vsの傾きは、出力電圧Voが高くなると傾斜が急(変化量が大)になるのに対し、出力電圧Voが低くなると傾斜が緩やか(変化量が小)になる。すなわち、スロープ電圧Vsは、出力電圧Voに対して比例的に変化する。
Here, the current I2 supplied by the
一方、スロープ電圧生成回路30では、信号S1がHレベルのとき(トランジスタT1のオン期間)にスイッチSW3がオンされる。すると、コンデンサC22の第1端子(ノードN22)がグランドに接続されるため、コンデンサC22の両端子間が短絡されることになる。これにより、図7に示すように、ノードN22の電圧(スロープ電圧Vs)がグランドレベルにリセットされる。
On the other hand, in the slope
このように、スロープ電圧生成回路30は、コンデンサC22に並列接続されたスイッチSW3を、メイン側のトランジスタT1と同期してオンオフすることにより、トランジスタT1のオン期間とオフ期間とに応じたスロープ電圧Vsを生成する。このスロープ電圧Vsは、図7に示すように、トランジスタT1のオン期間に0(ゼロ)となり、トランジスタT1のオフ期間に、出力電圧Vo(電流I2)に応じて増加する。
As described above, the slope
次に、上記付加回路40について図3に従って説明する。
図3に示すように、付加回路40は、基準電源E1と、加減算回路41とを含む。加減算回路41には、基準電源E1と、上記ノードN21,N22とが接続されている。このため、加減算回路41には、基準電源E1によって生成される基準電圧VR0と、オフセット電圧Voffと、スロープ電圧Vsとが供給される。この加減算回路41は、基準電圧VR0に対して、オフセット電圧Voffを減算するとともに、スロープ電圧Vsを加算することにより、上記参照電圧VR1を生成する。したがって、この参照電圧VR1は、
Next, the
As shown in FIG. 3, the
ここで、オフセット電圧Voffは、上述したように、トランジスタT1のオン期間において、入力電圧Vi及び出力電圧Voに応じて上昇するとともに、トランジスタT1のオフ期間において、上記オン期間で上昇した電圧が保持される電圧である。また、スロープ電圧Vsは、トランジスタT1のオン期間に0(ゼロ)となり、トランジスタT1のオフ期間に、出力電圧Voに応じて増加する電圧である。このため、図7に示すように、参照電圧VR1は、トランジスタT1のオン期間において、基準電圧VR0からオフセット電圧Voffに従って減少する。また、参照電圧VR1は、トランジスタT1のオフ期間において、基準電圧VR0に対してオフセット電圧Voffを減算した電圧からスロープ電圧Vsに従って上昇する。このため、参照電圧VR1の波形は三角波形状になる。 Here, as described above, the offset voltage Voff rises according to the input voltage Vi and the output voltage Vo in the on-period of the transistor T1, and the voltage that has risen in the on-period is held in the off-period of the transistor T1. Voltage. The slope voltage Vs is 0 (zero) during the on period of the transistor T1, and increases according to the output voltage Vo during the off period of the transistor T1. Therefore, as shown in FIG. 7, the reference voltage VR1 decreases from the reference voltage VR0 according to the offset voltage Voff in the on period of the transistor T1. Further, the reference voltage VR1 rises according to the slope voltage Vs from the voltage obtained by subtracting the offset voltage Voff from the reference voltage VR0 in the off period of the transistor T1. For this reason, the waveform of the reference voltage VR1 has a triangular wave shape.
次に、従来例と対比しつつDC−DCコンバータ1(とくに、参照電圧生成回路12)の動作を図8に従って説明する。なお、図8は、参照電圧生成回路12の動作を示す波形図であるが、同図において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
Next, the operation of the DC-DC converter 1 (particularly, the reference voltage generation circuit 12) will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a waveform diagram showing the operation of the reference
図1に示す比較器10は、フィードバック電圧VFBよりも参照電圧VR1が高くなるとHレベルの信号Seを出力する。そして、その信号Seに従ってトランジスタT1がオンされる。すなわち、フィードバック電圧VFBの波形と、参照電圧VR1の波形との交点において、トランジスタT1がオンされる。このため、トランジスタT1がオフされてからこの交点までの時間がオフ時間Toffになる。このとき、入力電圧Viが減少すると、上記式1及び式2に示されるように、トランジスタT1のオン時間Tonが長くなり、オフ時間Toffが短くなる(図8(c)の破線→実線参照)。ここで、まず、従来例のように、基準電圧VR0に対してオフセット電圧が付加されずに、傾斜が固定されたスロープ電圧のみが付加される参照電圧VR2の場合について説明する。図8(c)に示すように、入力電圧Viが減少してオフ時間Toffが短くなる場合には(破線→実線参照)、上記参照電圧VR2のスロープが固定であるため、オフ時間Toffが短くなる分だけ、参照電圧VR2と交差するフィードバック電圧VFBの電圧値が低くなる(一点鎖線参照)。すなわち、従来例の場合には、図8(d)に示すように、入力電圧Viの変動(オフ時間Toffの変動)に応じて、フィードバック電圧VFBが変動する。
The
これに対し、本実施形態の参照電圧VR1は、基準電圧VR0に対して、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存したオフセット電圧Voff及び出力電圧Voに依存したスロープ電圧Vsが付加されて生成されている。ここで、オフセット電圧Voffは、入力電圧Viが減少すると、変化量が小さくなり、波形の傾斜が緩やかになる。このため、図8(a)に示すように、入力電圧Viの減少に伴ってオン時間Tonが長くなるものの、それと同時にオフセット電圧Voffの波形の傾斜が緩やかになる。これにより、入力電圧Viが高くオン時間Tonが短い場合(破線参照)よりも、入力電圧Viが低くオン時間Tonが長い場合(実線参照)の方が、オン期間からオフ期間への切り替わり時のオフセット電圧Voffの電圧値が低くなる。このオフセット電圧Voffの変化に伴って、入力電圧Viが高くオン時間Tonが短い場合(破線参照)よりも、入力電圧Viが低くオン時間Tonが長い場合(実線参照)の方が、オン期間からオフ期間への切り替わり時の参照電圧VR1の電圧値が高くなる。 In contrast, the reference voltage VR1 of the present embodiment is generated by adding an offset voltage Voff depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo and a slope voltage Vs depending on the output voltage Vo to the reference voltage VR0. Yes. Here, when the input voltage Vi decreases, the amount of change in the offset voltage Voff decreases, and the slope of the waveform becomes gentle. Therefore, as shown in FIG. 8A, the on-time Ton becomes longer as the input voltage Vi decreases, but at the same time, the slope of the waveform of the offset voltage Voff becomes gentler. Accordingly, when the input voltage Vi is low and the on time Ton is long (see the solid line) when the input voltage Vi is high and the on time Ton is short (see the broken line), the switching from the on period to the off period is more effective. The voltage value of the offset voltage Voff decreases. As the offset voltage Voff changes, the input voltage Vi is low and the on time Ton is long (see the solid line) from the on period than the input voltage Vi is high and the on time Ton is short (see the broken line). The voltage value of the reference voltage VR1 at the time of switching to the off period increases.
また、スロープ電圧Vsの傾斜は、入力電圧Viの変動によっては変動しない。このため、入力電圧Viの減少に伴ってオフ時間Toffが短くなっても、上述のようにオン期間におけるオフセット電圧Voffの低下分だけ(参照電圧VR1の上昇分だけ)、参照電圧VR1を横切るフィードバック電圧VFBの電圧値の低下を抑制することができる。換言すると、トランジスタT1のオン期間において、入力電圧Viの減少に伴ってオフ時間Toffが短くなる分だけ電圧値を低下させるようにオフセット電圧Voffが生成される。具体的には、図8(a),(b)に示すように、トランジスタT1のオン期間において、トランジスタT1のオフ期間におけるスロープ電圧Vsの変化分(上昇分)に等しい電圧値となるように入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存させたオフセット電圧Voffが生成される。すなわち、参照電圧生成回路12では、トランジスタT1のオフ期間におけるスロープ電圧Vsの変化量とオン期間におけるオフセット電圧Voffの変化量とが等しくなるように、それらスロープ電圧Vs及びオフセット電圧Voffが生成される。これにより、図8(b)に示すように、入力電圧Viが変動しても、その変動に伴うフィードバック電圧VFBの変動を抑制することができる。なお、ここでは詳細な説明を省略するが、入力電圧Viが増加した場合も同様に、その変動に伴うフィードバック電圧VFBの変動を抑制することができる(例えば図8(a)の実線→破線参照)。
Further, the slope of the slope voltage Vs does not vary depending on the variation of the input voltage Vi. Therefore, even when the OFF time Toff is shortened as the input voltage Vi decreases, as described above, the feedback across the reference voltage VR1 is reduced by the decrease in the offset voltage Voff during the ON period (only by the increase in the reference voltage VR1). A decrease in the voltage value of the voltage VFB can be suppressed. In other words, during the ON period of the transistor T1, the offset voltage Voff is generated so as to decrease the voltage value by the amount that the OFF time Toff is shortened as the input voltage Vi decreases. Specifically, as shown in FIGS. 8A and 8B, in the ON period of the transistor T1, the voltage value is equal to the amount of change (increase) in the slope voltage Vs in the OFF period of the transistor T1. An offset voltage Voff depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo is generated. That is, the reference
さらに、上記参照電圧VR1とフィードバック電圧VFBとの関係をより具体的に説明する。上述したように、フィードバック電圧VFBの波形と参照電圧VR1の波形との交点において、トランジスタT1がオンされる。このため、トランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなることから、 Further, the relationship between the reference voltage VR1 and the feedback voltage VFB will be described more specifically. As described above, the transistor T1 is turned on at the intersection of the waveform of the feedback voltage VFB and the waveform of the reference voltage VR1. For this reason, the feedback voltage VFB when the transistor T1 is turned on is equal to the reference voltage VR1.
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)参照電圧生成回路12は、入力電圧Viと出力電圧Voに依存した電圧値のオフセット電圧Voffと、トランジスタT1のオフ期間に出力電圧Voに依存した傾斜にて変化するスロープ電圧Vsとを基準電圧VR0に付加して参照電圧VR1を生成する。制御回路3の比較器10は、出力電圧Voに応じたフィードバック電圧VFBと参照電圧VR1とを比較し、その比較結果に応じた信号Seを出力する。制御回路3は、この信号Seの出力タイミングで、コンバータ部2のトランジスタT1を所定時間オンするようにした。また、トランジスタT1のオフ期間は、入力電圧Viと出力電圧Voの差に応じて変動する。このため、参照電圧生成回路12が入力電圧Viと出力電圧Voに応じてオフセット電圧Voffの電圧値を変更するとともに、出力電圧Voに応じてスロープ電圧Vsの傾斜を変更することにより、その参照電圧VR1を横切る時のフィードバック電圧VFBの電圧値の変動を抑制することができる。このため、出力電圧Voの安定化を図ることができる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The reference
(2)参照電圧生成回路12は、トランジスタT1のオフ期間におけるスロープ電圧Vsの変化分に等しい電圧値となるようにオフセット電圧Voffを生成する。これにより、参照電圧VR1を横切る時のフィードバック電圧VFBを基準電圧VR0と等しくすることができる。したがって、フィードバック電圧VFBを入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存しない一定値とすることができ、入力電圧Viの変動に伴う出力電圧Voの変動を好適に抑制することができる。さらに、フィードバック電圧VFBが出力電圧Voの目標電圧に応じて設定される基準電圧と等しくなるため、出力電圧Voの目標電圧の設定を容易に行うことができる。
(2) The reference
(3)参照電圧生成回路12では、回路規模の大幅な増大を招く複雑な回路(例えば、除算回路等)を設ける必要がないため、簡便な回路構成によって参照電圧VR1を生成することができるとともに、回路規模の増大を抑制することができる。また、除算回路では、除算するために、非線形に変化するMOSトランジスタのオン抵抗を利用するため精度が悪い。これに対し、本実施形態の参照電圧生成回路12では、そのような除算回路を必要としないため、所望の参照電圧VR1(オフセット電圧Voff、スロープ電圧)を精度良く生成することができる。
(3) In the reference
(4)制御回路3は、フィードバック電圧VFBを安定化する、すなわち出力電圧Voを安定化することができる。したがって、出力電圧Voのリップル成分を必要としないため、等価直列抵抗(ESR)の抵抗値が小さいコンデンサ(例えば積層セラミックコンデンサ)を平滑用コンデンサC1として用いることができる。この結果、DC−DCコンバータの小型化及び低コスト化を図ることができる。
(4) The
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第1実施形態における参照電圧生成回路12を、図9に示される参照電圧生成回路12aに変更してもよい。
In addition, the said 1st Embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
The reference
図9に示すように、参照電圧生成回路12aは、電流源51,52と、スイッチSW4,SW5と、コンデンサC31と、インバータ回路53と、加算回路54と、基準電源E1とを含む。なお、スイッチSW4,SW5は、NチャネルMOSトランジスタである。
As shown in FIG. 9, the reference
電流源51は、電流源31と同様に、電流I2(=Vo×B)を流す。この電流源51は、その第1端子にバイアス電圧VBが供給されるとともに、第2端子がスイッチSW4のドレインに接続されている。このスイッチSW4のソースは、スイッチSW5のドレインに接続されている。また、スイッチSW4のゲートには、RS−FF回路11(図1参照)から出力される信号S1をインバータ回路53によって論理反転させた信号S1xが供給される。
Similar to the
上記スイッチSW5は、そのソースが電流源52の第1端子に接続されるとともに、ゲートにRS−FF回路11から出力される信号S1が供給される。上記電流源52の第2端子はグランドに接続されている。なお、この電流源52は、電流源21と同様に、電流I1(=(Vi−Vo)×A)を流す。
The source of the switch SW5 is connected to the first terminal of the
また、スイッチSW4,SW5の間のノードN31は、コンデンサC31の第1端子と加算回路54に接続されている。コンデンサC31の第2端子はグランドに接続されている。
A node N31 between the switches SW4 and SW5 is connected to the first terminal of the capacitor C31 and the
また、上記加算回路54には、基準電源E1が接続されている。この加算回路54は、基準電源E1によって生成される基準電圧VR0に対しノードN31の電圧Vn31を付加して参照電圧VR1を生成する。そして、加算回路54は、その参照電圧VR1を図1に示す比較器10に出力する。
The
このように構成された参照電圧生成回路12aでは、メイン側のトランジスタT1のオフ期間に、Lレベルの信号S1(Hレベルの信号S1x)に応答して、スイッチSW4がオンされるとともにスイッチSW5がオフされる。これにより、コンデンサC31は、電流I2(=Vo×B)により充電される。この結果、ノードN31の電圧Vn31は、出力電圧Voに応じた傾斜にて上昇する。このときのノードN31の電圧Vn31がスロープ電圧Vsに相当する。
In the reference
一方、トランジスタT1のオン期間では、Hレベルの信号S1(Lレベルの信号S1x)に応答して、スイッチSW4がオフされるとともにスイッチSW5がオンされる。これにより、電流I1(=(Vi−Vo)×A)に応じてコンデンサC31に蓄えられた電荷が放電される。この結果、ノードN31の電圧Vn31は、入力電圧Vi及び出力電圧Voに応じた傾斜にて低下する。このときのノードN31の電圧Vn31がオフセット電圧Voffに相当する。 On the other hand, in the ON period of the transistor T1, in response to the H level signal S1 (L level signal S1x), the switch SW4 is turned off and the switch SW5 is turned on. Thereby, the electric charge stored in the capacitor C31 is discharged according to the current I1 (= (Vi−Vo) × A). As a result, the voltage Vn31 at the node N31 decreases with a slope corresponding to the input voltage Vi and the output voltage Vo. At this time, the voltage Vn31 of the node N31 corresponds to the offset voltage Voff.
そして、加算回路54において、これらスロープ電圧Vs及びオフセット電圧Voffに相当する電圧Vn31を基準電圧VR0に付加して参照電圧VR1が生成される。このため、参照電圧VR1の波形は、図7に示した波形と同様に、三角波形状になる。この参照電圧VR1は、
Then, in the
ここで、上述したように、トランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなるため、 Here, as described above, the feedback voltage VFB when turning on the transistor T1 is equal to the reference voltage VR1.
なお、上記参照電圧生成回路12aにおいて、電流源51と、スイッチSW4と、コンデンサC31とがスロープ電圧生成回路として機能するとともに、電流源52と、スイッチSW5と、コンデンサC31とがオフセット電圧生成回路として機能する。このように、コンデンサC31がスロープ電圧生成回路とオフセット電圧生成回路とで共用されるため、上記第1実施形態に比べて回路規模を小さくすることができる。また、基準電源E1と、加算回路54とが付加回路として機能する。
In the reference
・上記第1実施形態における参照電圧生成回路12を、図10に示される参照電圧生成回路12bに変更してもよい。具体的には、オフセット電圧生成回路20の内部構成を変更するとともに、スロープ電圧生成回路30内の電流源31が流す電流値を変更するようにしてもよい。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図11は、参照電圧生成回路12bの動作を示す波形図であるが、同図において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
The reference
図10に示すように、参照電圧生成回路12bは、オフセット電圧生成回路20bと、スロープ電圧生成回路30bと、付加回路40bとを含む。
オフセット電圧生成回路20b内のオペアンプ27は、その非反転入力端子に入力電圧Viが供給されるとともに、反転入力端子に出力電圧Voが供給される。また、オペアンプ27の出力端子は加減算回路41に接続されている。このオペアンプ27は、図示しない付加素子により所定の電圧ゲインに設定された差動増幅器である。すなわち、オペアンプ27は、入力電圧Viから出力電圧Voを減算し、その結果を電圧ゲインにより増幅したオフセット電圧Voffを出力する。オペアンプ27の電圧ゲインをDとすると、オフセット電圧Voffは、
As shown in FIG. 10, the reference
The
また、スロープ電圧生成回路30b内の電流源33は、入力電圧Viに依存した電流I3(=Vi×F)を流す。なお、スロープ電圧生成回路30bは、この電流源33が流す電流I3の電流値が異なるだけで、その他の構成は上記第1実施形態のスロープ電圧生成回路30と同様である。このため、メイン側のトランジスタT1のオフ期間にスイッチSW3がオフされる。すると、コンデンサC22が入力電圧Viに比例した電流I3により充電されるため、図11に示すように、ノードN22の電圧(スロープ電圧Vs)が入力電圧Viに依存した傾斜にて上昇する。したがって、このときのスロープ電圧Vsは、
Further, the current source 33 in the slope
一方、スイッチSW3は、トランジスタT1のオン期間にオンされる。すると、図11に示すように、ノードN22の電圧(スロープ電圧Vs)がグランドレベルにリセットされる。このように、スロープ電圧生成回路30bは、オフ期間において入力電圧Viに依存した傾斜にて上昇し、オン期間においてグランドレベルにリセットするスロープ電圧Vsを生成する。
On the other hand, the switch SW3 is turned on while the transistor T1 is on. Then, as shown in FIG. 11, the voltage at the node N22 (slope voltage Vs) is reset to the ground level. As described above, the slope
そして、付加回路40bにおいて、これらオフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsが基準電圧VR0に付加されて参照電圧VR1が生成される。具体的には、参照電圧VR1は、
In the
ここで、上述のように、トランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなるため、 Here, as described above, the feedback voltage VFB when turning on the transistor T1 is equal to the reference voltage VR1.
・上記第1実施形態における参照電圧生成回路12を、図12に示される参照電圧生成回路12cに変更してもよい。具体的には、スロープ電圧Vsの傾斜を固定とし、オフセット電圧のみを入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存させるようにしてもよい。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
The reference
図12に示すように、参照電圧生成回路12cは、オフセット電圧生成回路20cと、スロープ電圧生成回路30cと、付加回路40cとを含む。
オフセット電圧生成回路20c内の電圧源E2は、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存した下記式で表わされるオフセット電圧Voffを加減算回路41に供給する。
As shown in FIG. 12, the reference
The voltage source E2 in the offset
電圧源E2は、電流源61と、オペアンプ62,63,64と、トランジスタT61〜T65と、抵抗R61とを含む。
電流源61は、電流I5をトランジスタT61に供給する。この電流源61は、その第1端子にバイアス電圧VBが供給されるとともに、第2端子がNチャネルMOSトランジスタT61のドレインに接続されている。トランジスタT61は、そのソースがグランドに接続されるとともに、ゲートがオペアンプ62の出力端子に接続されている。また、トランジスタT61と電流源61との間の接続点は、オペアンプ62の非反転入力端子に接続されている。このオペアンプ62の反転入力端子には、入力電圧Viが供給される。
Voltage source E2 includes a current source 61,
The current source 61 supplies a current I5 to the transistor T61. The current source 61 has a first terminal supplied with a bias voltage VB and a second terminal connected to the drain of the N-channel MOS transistor T61. The transistor T61 has a source connected to the ground and a gate connected to the output terminal of the
オペアンプ62は、非反転入力端子の電圧を、反転入力端子に供給される入力電圧Viと等しくするように、トランジスタT61を制御する。その結果、トランジスタT61は、深い三極管領域で動作し、抵抗として機能する。そして、このトランジスタT61には、上記電流源61から供給される電流I5が流れる。したがって、このトランジスタT61のオン抵抗Ro1は、電流I5と、ソース−ドレイン間の電位差、すなわち入力電圧Viとに応じて、
The
上記オペアンプ62の出力端子はトランジスタT62に接続されている。トランジスタT62は、トランジスタT61と同型のNチャネルMOSトランジスタであるとともに、トランジスタT61と同じ電気的特性を持つ。このトランジスタT62のゲートはオペアンプの出力端子に接続されている。また、トランジスタT62は、そのソースがグランドに接続されるとともに、ドレインがトランジスタT63に接続されている。
The output terminal of the
トランジスタT63はnpnトランジスタである。このトランジスタT63のエミッタは、トランジスタT62のドレインとオペアンプ63の非反転入力端子に接続されている。また、トランジスタT63は、そのベースがオペアンプ63の出力端子に接続されるとともに、コレクタがPチャネルMOSトランジスタT64のドレインに接続されている。
The transistor T63 is an npn transistor. The emitter of the transistor T63 is connected to the drain of the transistor T62 and the non-inverting input terminal of the
オペアンプ63の反転入力端子は、オペアンプ64の出力端子が接続されている。このオペアンプ64は、非反転入力端子に入力電圧Viが供給されるとともに、反転入力端子に出力電圧Voが供給される。このオペアンプ64は、図示しない付加素子により所定の電圧ゲインに設定された差動増幅器である。すなわち、オペアンプ64は、入力電圧Viから出力電圧Voを減算し、その結果を電圧ゲインにより増幅した電圧V2を出力する。オペアンプ64の電圧ゲインをG1とすると、電圧V2は、
The inverting input terminal of the
オペアンプ63は、トランジスタT63のエミッタ電圧、すなわちトランジスタT62のドレイン電圧を、電圧V2と等しくするようにトランジスタT63を制御する。上述したように、トランジスタT62は、トランジスタT61と同じ電気的特性を有し、トランジスタT61のゲート電圧と等しい電圧がゲートに供給されている。したがって、トランジスタT62は、トランジスタT61と同様に、深い三極管領域で動作するため、抵抗として機能する。このため、トランジスタT62のオン抵抗Ro2は、トランジスタT61のオン抵抗Ro1と等しくなる。したがって、トランジスタT62には、ソース−ドレイン間の電位差(=V2)とオン抵抗Ro2に応じた電流I6が流れる。この電流I6は、上記数式から、
The
また、上記トランジスタT64は、そのソースにバイアス電圧VBが供給されるとともに、ゲートが同トランジスタT64のドレインとPチャネルMOSトランジスタT65のゲートに接続されている。トランジスタT65は、そのソースにバイアス電圧VBが供給されるとともに、ドレインが抵抗R61の第1端子に接続されている。したがって、トランジスタT64とトランジスタT65はカレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT64,T65の電気的特性に応じて、トランジスタT64に流れる電流I6に比例した電流I7をトランジスタT65に流す。本実施形態では、トランジスタT64とトランジスタT65の電気的特性の比が1:m3に設定されている。このため、トランジスタT65に流れる電流I7は、 The transistor T64 is supplied with a bias voltage VB at its source, and has its gate connected to the drain of the transistor T64 and the gate of the P-channel MOS transistor T65. The transistor T65 has a source supplied with the bias voltage VB and a drain connected to the first terminal of the resistor R61. Therefore, the transistor T64 and the transistor T65 are included in the current mirror circuit. This current mirror circuit causes a current I7 proportional to the current I6 flowing through the transistor T64 to flow through the transistor T65 in accordance with the electrical characteristics of both transistors T64 and T65. In the present embodiment, the ratio of the electrical characteristics of the transistor T64 and the transistor T65 is set to 1: m3. Therefore, the current I7 flowing through the transistor T65 is
上記抵抗R61の第2端子はグランドに接続されている。この抵抗R61とトランジスタT65の間の接続点は、図12に示す加減算回路41に接続されている。そして、加減算回路41に供給される上記接続点の電圧、すなわちオフセット電圧Voffは、
The second terminal of the resistor R61 is connected to the ground. A connection point between the resistor R61 and the transistor T65 is connected to an addition /
また、図12に示すように、スロープ電圧生成回路30c内の電流源34は、入力電圧Vi及び出力電圧Voに依存しない一定電流Icを流す。なお、スロープ電圧生成回路30cは、この電流源34が流す電流Icの電流値が異なるだけで、その他の構成は上記第1実施形態のスロープ電圧生成回路30と同様である。このため、メイン側のトランジスタT1のオフ期間にスイッチSW3がオフされる。すると、コンデンサC22が電流源34から供給される一定電流Icにより充電される。このため、ノードN22の電圧、すなわちスロープ電圧Vsは、
Further, as shown in FIG. 12, the current source 34 in the slope
一方、スイッチSW3は、トランジスタT1のオン期間にオンされる。このため、ノードN22の電圧(スロープ電圧Vs)がグランドレベルにリセットされる。このように、スロープ電圧生成回路30cは、オフ期間において固定の傾斜にて上昇し、オン期間においてグランドレベルにリセットするスロープ電圧Vsを生成する。
On the other hand, the switch SW3 is turned on while the transistor T1 is on. For this reason, the voltage (slope voltage Vs) of the node N22 is reset to the ground level. As described above, the slope
そして、付加回路40cにおいて、これらオフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsが基準電圧VR0に付加されて参照電圧VR1が生成される。具体的には、参照電圧VR1は、
In the
ここで、上述のように、トランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなるため、 Here, as described above, the feedback voltage VFB when turning on the transistor T1 is equal to the reference voltage VR1.
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、図14〜図17に従って説明する。この実施形態のDC−DCコンバータ1aは、参照電圧生成回路12dの内部構成が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図17は、参照電圧生成回路12dの動作を示す波形図であるが、同図において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. The DC-DC converter 1a of this embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration of the reference
図14に示すように、制御回路3a内の参照電圧生成回路12dには、入力電圧Vi、出力電圧Vo及びRS−FF回路11からの信号S1と併せて、同期側のトランジスタT2に流れるボトム電流ILbが供給される。なお、このボトム電流ILbは、メイン側のトランジスタT1のオフ期間におけるコイル電流ILに相当する。
As shown in FIG. 14, the reference
次に、参照電圧生成回路12dの内部構成例を図15に従って説明する。
図15に示すように、参照電圧生成回路12dは、オフセット電圧生成回路20dと、スロープ電圧生成回路30dと、付加回路40dとを含む。なお、オフセット電圧生成回路20d及び付加回路40dは、上記第1実施形態のオフセット電圧生成回路20及び付加回路40の構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Next, an internal configuration example of the reference
As shown in FIG. 15, the reference
スロープ電圧生成回路30dは、ボトム電流ILbが供給される電流/電圧変換器(I/V変換器)35と、電流傾斜検出回路36とを含む。I/V変換器35は、上記ボトム電流ILbを電流電圧変換したボトム電圧VLbを電流傾斜検出回路36に出力する。
The slope
電流傾斜検出回路36は、ボトム電圧VLb(ボトム電流ILb)に基づいて、コイルL1に流れるコイル電流ILの負の傾斜(図17の枠参照)を検出するとともに、その検出した傾斜に応じたスロープ電圧Vsを生成する。
Based on the bottom voltage VLb (bottom current ILb), the current
ところで、コイルL1に流れるコイル電流ILは、図17に示すように、メイン側のトランジスタT1がオンされると、入力電圧Viと出力電圧Voとの差電圧(Vi−Vo)に依存した傾斜にて電流値ILminから電流値ILmaxまで徐々に増加する。一方、コイル電流ILは、トランジスタT1がオフすると、出力電圧Voに依存した傾斜にて電流値ILmaxから電流値ILminまで徐々に減少する。すなわち、コイル電流ILは、その波形において、オン期間は正の傾斜にて変化し、オフ期間は負の傾斜にて変化する。このようなコイル電流ILの変化分は、コイル電流ILにおけるリップル成分であり、このリップル成分はメイン側のトランジスタT1のオンオフに対応して変化する。ここで、上記コイル電流ILの電流値ILmax、電流値ILminはそれぞれ、 Incidentally, as shown in FIG. 17, the coil current IL flowing through the coil L1 has a slope depending on the difference voltage (Vi−Vo) between the input voltage Vi and the output voltage Vo when the main transistor T1 is turned on. The current value ILmin gradually increases from the current value ILmax. On the other hand, when the transistor T1 is turned off, the coil current IL gradually decreases from the current value ILmax to the current value ILmin with a slope depending on the output voltage Vo. That is, in the waveform, the coil current IL changes with a positive slope during the on period and changes with a negative slope during the off period. Such a change in the coil current IL is a ripple component in the coil current IL, and this ripple component changes corresponding to the on / off state of the main-side transistor T1. Here, the current value ILmax and the current value ILmin of the coil current IL are respectively
また、上記ボトム電流ILbは、トランジスタT1のオン期間では、同期側のトランジスタT2がオフするため、図17に示すように、0(ゼロ)になる。一方、ボトム電流ILbは、トランジスタT1のオフ期間では、電流値ILmaxまで上昇した後、出力電圧Voに依存した傾斜にて減少する。具体的には、オフ期間におけるボトム電流ILbは、 Further, the bottom current ILb becomes 0 (zero) as shown in FIG. 17 because the synchronous transistor T2 is turned off during the on period of the transistor T1. On the other hand, in the off period of the transistor T1, the bottom current ILb rises to the current value ILmax and then decreases with a slope depending on the output voltage Vo. Specifically, the bottom current ILb in the off period is
したがって、上記電流傾斜検出回路36は、ボトム電圧VLbに基づいて、トランジスタT1のオフ期間におけるコイル電流ILの負の傾斜(ボトム電流ILbの傾斜)を検出し、その傾斜成分に応じたスロープ電圧Vsを生成する。具体的には、電流傾斜検出回路36は、トランジスタT1のオフ期間において、ボトム電流ILbの傾斜成分に応じて徐々に増加するスロープ電圧Vsを生成する。
Therefore, the current
次に、電流傾斜検出回路36の内部構成例を図16に従って説明する。
図16に示すように、電流傾斜検出回路36は、オペアンプ71と、遅延回路72と、スイッチSW6と、コンデンサC71とを含む。
Next, an example of the internal configuration of the current
As shown in FIG. 16, the current
オペアンプ71の反転入力端子には、I/V変換器35からボトム電圧VLbが供給される。また、I/V変換器35から出力されるボトム電圧VLbは、スイッチSW6の第1端子に供給される。このスイッチSW6の第2端子は、オペアンプ71の非反転入力端子とコンデンサC71の第1端子に接続されている。また、コンデンサC71の第2端子はグランドに接続されている。
A bottom voltage VLb is supplied from the I /
上記スイッチSW6の制御端子は遅延回路72に接続されている。この遅延回路72には、メイン側のトランジスタT1をオンオフ制御するための制御信号DHが供給される。遅延回路72は、Hレベルの制御信号DHに応答して直ちにHレベルの信号CSを出力する一方で、Lレベルの制御信号DHに応答してそのLレベルの信号DHから所定時間遅延してLレベルの信号CSを出力する。上記スイッチSW6は、Hレベルの信号CSに応答してオンする一方、Lレベルの信号CSに応答してオフする。
The control terminal of the switch SW6 is connected to the
スイッチSW6がオンすると、オペアンプ71の両入力端子にはボトム電圧VLbが供給される。また、このボトム電圧VLbは、コンデンサC71の第1端子に供給される。このため、コンデンサC71の第1端子の電圧は、オペアンプ71の入力端子電圧と等しくなる。
When the switch SW6 is turned on, the bottom voltage VLb is supplied to both input terminals of the
一方、スイッチSW6がオフすると、オペアンプ71の非反転入力端子とコンデンサC71の第1端子にはボトム電圧VLbが供給されなくなる。すると、オペアンプ71の非反転入力端子の電圧は、コンデンサC71の第1端子の電圧、すなわち、スイッチSW6をオフする直前の電圧をコンデンサC71により保持した電圧となる。このとき、コンデンサC71により保持された電圧は、ボトム電流ILbの電流値ILmaxに相当する電圧VLmaxとなる。ここでは、このコンデンサC71に保持した電圧を保持電圧VLsとする。
On the other hand, when the switch SW6 is turned off, the bottom voltage VLb is not supplied to the non-inverting input terminal of the
なお、上記遅延回路72における遅延時間は、オペアンプ71の非反転入力端子に入力される電圧が安定化するまでの待ち時間に相当する。すなわち、オペアンプ71の非反転入力端子に入力されるボトム電圧VLbは、トランジスタT1がオンからオフに切り替わる時(トランジスタT2がオフからオンに切り替わる時)に、グランドレベルから上記電圧VLmaxまで立ち上がる。但し、スイッチSW6とコンデンサC71とによる時定数等によって、オペアンプ71の非反転入力端子の電圧は、上記トランジスタT1,T2の切り替わり後に直ちに電圧VLmaxまで立ち上がらない場合がある。そこで、スイッチSW6をオフするタイミングを上記トランジスタT1,T2の切り替えよりも所定時間遅らせることで、オペアンプ71の非反転入力端子に入力される電圧が電圧VLmaxになってから(安定してから)スイッチSW6をオフするようにしている。これにより、コンデンサC71により電圧VLmaxを確実に保持することができる。なお、この遅延回路72における遅延時間は、オフ時間Toffに比べて十分に短い時間であるため、図17ではこれを省略している。
The delay time in the
上記オペアンプ71は、両入力端子における電位差を増幅した電圧をスロープ電圧Vsとして出力する。このスロープ電圧Vsは、ボトム電圧VLbと保持電圧VLs(電圧VLmax)の電位差に対応する、つまり、ボトム電流ILbの変化量(傾斜成分)に対応する。すなわち、スロープ電圧Vsは、図17に示すように、オン期間は0V(破線で示すレベル)となり、スイッチSW6がオフされると、ボトム電圧VLb(ボトム電流ILb)の傾斜成分に応じて徐々に増加する。したがって、オフ期間におけるスロープ電圧Vsは、上記式11及び式12から
The
また、上記オフセット電圧生成回路20dは、上記第1実施形態のオフセット電圧生成回路20と同様のオフセット電圧Voffを生成する(図17参照)。
そして、付加回路40dにおいて、これらオフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsが基準電圧VR0に付加されて参照電圧VR1が生成される。具体的には、参照電圧VR1は、
The offset
In the
ここで、上述のように、メイン側のトランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなるため、 Here, as described above, the feedback voltage VFB when the main-side transistor T1 is turned on is equal to the reference voltage VR1.
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、図18〜図20に従って説明する。この実施形態のDC−DCコンバータ1bは、参照電圧生成回路12eの内部構成が上記第2実施形態と異なっている。以下、第2実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図20は、参照電圧生成回路12eの動作を示す波形図であるが、同図において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIGS. The DC-DC converter 1b of this embodiment is different from the second embodiment in the internal configuration of the reference
図18に示すように、制御回路3b内の参照電圧生成回路12eには、入力電圧Vi、出力電圧Vo及びRS−FF回路11からの信号S1と併せて、同期側のトランジスタT2に流れるボトム電流ILbとメイン側のトランジスタT1に流れるピーク電流ILpとが供給される。なお、ピーク電流ILpは、メイン側のトランジスタT1のオン期間におけるコイル電流ILに相当する。
As shown in FIG. 18, the reference
次に、参照電圧生成回路12eの内部構成例を図19に従って説明する。
図19に示すように、参照電圧生成回路12eは、オフセット電圧生成回路20eと、スロープ電圧生成回路30eと、付加回路40eとを含む。なお、スロープ電圧生成回路30eは、上記第2実施形態のスロープ電圧生成回路30dの構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Next, an example of the internal configuration of the reference
As shown in FIG. 19, the reference
オフセット電圧生成回路20eは、上記ピーク電流ILpが供給される電流/電圧変換器(I/V変換器)81と、電流傾斜検出回路82と、サンプルホールド回路(S/H回路)83とを含む。I/V変換器81は、上記ピーク電流ILpを電流電圧変換したピーク電圧VLpを電流傾斜検出回路82に出力する。
The offset
ここで、ピーク電流ILpは、図20に示すように、トランジスタT1のオフ期間では、メイン側のトランジスタT1がオフするため、0(ゼロ)になる。一方、トランジスタT1のオン期間では、電流値ILminまで上昇した後、入力電圧Viと出力電圧Voの差電圧(Vi−Vo)に依存した傾斜にて電流値ILmaxまで増加する。具体的には、オン期間におけるピーク電流ILpは、 Here, as shown in FIG. 20, the peak current ILp becomes 0 (zero) in the off period of the transistor T1, because the main transistor T1 is turned off. On the other hand, in the ON period of the transistor T1, after increasing to the current value ILmin, it increases to the current value ILmax with a slope depending on the difference voltage (Vi−Vo) between the input voltage Vi and the output voltage Vo. Specifically, the peak current ILp during the on period is
そして、電流傾斜検出回路82は、ピーク電圧VLpに基づいて、トランジスタT1のオン期間におけるコイル電流ILの正の傾斜(ピーク電流ILpの傾斜)を検出するとともに、その検出成分に応じた電圧V3を生成する。具体的には、電流傾斜検出回路82は、ピーク電流ILpの電流値ILminに相当する電圧を保持した保持電圧VLs(図20参照)とピーク電圧VLpとの電位差に対応する、つまり、ピーク電流ILpの変化量(傾斜成分)に対応する電圧V3を生成する。すなわち、この電圧V3は、オフ期間では0Vとなり、オン期間ではピーク電圧VLpの傾斜成分に応じて徐々に減少する。したがって、オン期間における電圧V3は、上記式13及び式14から、
Based on the peak voltage VLp, the current
S/H回路83は、RS−FF回路11から出力される信号S1に応答して、上記電圧V3をサンプルホールドしてオフセット電圧Voffを生成する。本実施形態では、S/H回路83は、Lレベルの信号S1が入力されている期間に、その信号S1が立ち下がる直前に入力される電圧V3を保持し、その保持した電圧をオフセット電圧Voffとして加算回路43に出力する。また、S/H回路83は、Hレベルの信号S1が入力されている期間に、電流傾斜検出回路82から入力される電圧V3をそのままオフセット電圧Voffとして加算回路43に出力する。したがって、オフセット電圧Voffは、図20に示すように、トランジスタT1のオン期間において、
In response to the signal S1 output from the RS-
また、スロープ電圧生成回路30eは、上記第2実施形態のスロープ電圧生成回路30dと同様のスロープ電圧Vsを生成する(図20参照)。
そして、付加回路40e内の加算回路43において、これらオフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsが基準電圧VR0に加算されて参照電圧VR1が生成される。具体的には、参照電圧VR1は、
The slope
Then, in the adding
ここで、上述のように、トランジスタT1をオンするときのフィードバック電圧VFBは、参照電圧VR1と等しくなるため、 Here, as described above, the feedback voltage VFB when turning on the transistor T1 is equal to the reference voltage VR1.
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態におけるスロープ電圧Vsを入力電圧Viと出力電圧Voとに依存させた電圧としてもよい。例えば、第1実施形態におけるスロープ電圧Vsが、
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
The slope voltage Vs in each of the above embodiments may be a voltage that depends on the input voltage Vi and the output voltage Vo. For example, the slope voltage Vs in the first embodiment is
・上記各実施形態では、オフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsを基準電圧VR0に付加して参照電圧VR1を生成し、その参照電圧VR1と出力電圧Voに応じたフィードバック電圧VFBを比較するようにした。すなわち、上記各実施形態では、出力電圧Voと基準電圧VR0において、基準電圧VR0側にオフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsを付加した。これに対し、オフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsを出力電圧Vo側に付加するようにしてもよい。このように構成したDC−DCコンバータは、上記各実施形態と同様に、出力電圧Voを安定化することができるという効果を奏する。なお、この場合、オフセット電圧Voff及びスロープ電圧Vsを出力電圧Voに応じた電圧(例えば出力電圧Voの分圧電圧)に付加してフィードバック電圧VFBを生成する回路が電圧生成回路に相当する。 In each of the above embodiments, the reference voltage VR1 is generated by adding the offset voltage Voff and the slope voltage Vs to the reference voltage VR0, and the reference voltage VR1 and the feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vo are compared. That is, in each of the above embodiments, the offset voltage Voff and the slope voltage Vs are added to the reference voltage VR0 side in the output voltage Vo and the reference voltage VR0. On the other hand, the offset voltage Voff and the slope voltage Vs may be added to the output voltage Vo side. The DC-DC converter configured as described above has an effect that the output voltage Vo can be stabilized as in the above embodiments. In this case, a circuit that generates the feedback voltage VFB by adding the offset voltage Voff and the slope voltage Vs to a voltage corresponding to the output voltage Vo (for example, a divided voltage of the output voltage Vo) corresponds to a voltage generation circuit.
・上記各実施形態において、タイマ回路13を、信号S1の立ち上がりタイミングから、入力電圧Viと出力電圧Voに依存した時間経過後にHレベルとなるパルス信号S2を出力するように構成した。このタイマ回路13の構成を適宜変更してもよい。例えば、タイマ回路13を固定された時間経過後にHレベルの信号S2を出力するように構成してもよい。また、タイマ回路13を、入力電圧Viのみ(もしくは出力電圧Voのみ)に依存したタイミングでHレベルの信号S2を出力するように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the
・上記第2及び第3実施形態の電流傾斜検出回路36では、図16に示す遅延回路72に制御信号DHを供給するようにしたが、トランジスタT1のオン期間又はオフ期間に対応する信号であればよく、例えば図14に示す信号S1を遅延回路72に供給するようにしてもよい。また、この遅延回路72を省略するようにしてもよい。この場合、制御信号DH等をスイッチSW6の制御端子に直接供給する。
In the current
・上記各実施形態における基準電圧VR0を制御回路3,3a,3bの外部で生成するようにしてもよい。
・上記各実施形態において、バイポーラトランジスタをMOS型トランジスタに置き換えてもよい。また、カレントミラー回路に含まれるMOSトランジスタをバイポーラトランジスタに置き換えてもよい。
In the above embodiments, the reference voltage VR0 may be generated outside the
In each of the above embodiments, the bipolar transistor may be replaced with a MOS transistor. Further, the MOS transistor included in the current mirror circuit may be replaced with a bipolar transistor.
・上記各実施形態では、コンバータ部2に含まれるスイッチ回路の一例としてNチャネルMOSトランジスタを開示したが、例えばPチャネルMOSトランジスタを用いてもよい。また、スイッチ回路としてバイポーラトランジスタを用いてもよい。あるいは、複数のトランジスタを含むスイッチ回路を用いてもよい。
In each of the above embodiments, an N-channel MOS transistor is disclosed as an example of a switch circuit included in the
・上記各実施形態では、同期側のトランジスタT2を制御信号DLによりオンオフする構成を開示したが、例えばトランジスタT2に代えてダイオードを接続するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the configuration in which the synchronous transistor T2 is turned on / off by the control signal DL is disclosed. However, for example, a diode may be connected instead of the transistor T2.
・上記各実施形態では、出力電圧Voを抵抗R1,R2にて分圧した分圧電圧をフィードバック電圧VFBとしたが、これに限らず、例えば出力電圧Voそのものをフィードバック電圧VFBとしてもよい。 In each of the above embodiments, the divided voltage obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors R1 and R2 is used as the feedback voltage VFB. However, the present invention is not limited to this. For example, the output voltage Vo itself may be used as the feedback voltage VFB.
・上記各実施形態におけるトランジスタT1,T2を各制御回路3,3a,3bに含めるようにしてもよい。また、コンバータ部2を各制御回路3,3a,3bに含めるようにしてもよい。
The transistors T1 and T2 in the above embodiments may be included in the
・上記各実施形態では、フィードバック電圧VFBと参照電圧VR1とを比較し、その比較結果に応じてメイン側のトランジスタT1のオンタイミングを設定するボトム検出型コンパレータ方式のDC−DCコンバータに具体化した。これに限らず、フィードバック電圧VFBと参照電圧VR1とを比較し、その比較結果に応じてメイン側のトランジスタT1のオフタイミングを設定するトップ検出型コンパレータ方式のDC−DCコンバータに具体化してもよい。 In each of the above embodiments, the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1 are compared, and the bottom detection type comparator type DC-DC converter that sets the ON timing of the main-side transistor T1 according to the comparison result is realized. . Not limited to this, the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1 may be compared, and a top detection type comparator type DC-DC converter that sets the off timing of the main transistor T1 according to the comparison result may be embodied. .
以上の様々な実施の形態をまとめると、以下のようになる。
(付記1)
入力電圧が供給されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路と出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルとを含むコンバータ部と、
前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路を所定時間オン又はオフする制御回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する電圧生成回路を含むことを特徴とする電源装置。
(付記2)
前記制御回路は、前記フィードバック電圧と前記参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路を所定時間オンし、
前記電圧生成回路は、前記スイッチ回路のオフ期間における前記スロープ電圧の変化分に等しい電圧値となるように前記オフセット電圧を生成することを特徴とする付記1に記載の電源装置。
(付記3)
前記制御回路は、前記フィードバック電圧と前記参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路を所定時間オフし、
前記電圧生成回路は、前記スイッチ回路のオン期間における前記スロープ電圧の変化分に等しい電圧値となるように前記オフセット電圧を生成することを特徴とする付記1に記載の電源装置。
(付記4)
前記電圧生成回路は、前記参照電圧を横切るときの前記フィードバック電圧が前記基準電圧と等しくなるように、前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を生成することを特徴とする付記1に記載の電源装置。
(付記5)
前記電圧生成回路は、
前記スイッチ回路のオン期間において前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた傾斜にて変化させた電圧を前記オフセット電圧として生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間に、前記出力電圧及び前記入力電圧の少なくとも一方に応じた傾斜にて変化するスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記6)
前記電圧生成回路は、
前記スイッチ回路のオフ期間に、前記出力電圧及び前記入力電圧の少なくとも一方に応じた電流によりコンデンサを充電する一方、前記スイッチ回路のオン期間に、前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた電流により前記コンデンサに蓄積された電荷を放電することで、前記スイッチ回路のオフ期間における前記コンデンサの端子電圧を前記スロープ電圧として生成し、前記スイッチ回路のオン期間における前記コンデンサの端子電圧を前記オフセット電圧として生成することを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記7)
前記電圧生成回路は、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた電圧値の前記オフセット電圧を生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間に、前記出力電圧及び前記入力電圧の少なくとも一方に応じた傾斜にて変化するスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記8)
前記電圧生成回路は、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた電圧値の前記オフセット電圧を生成するオフセット電圧生成回路と、
固定の傾斜にて変化する前記スロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記9)
前記電圧生成回路は、
前記スイッチ回路のオン期間において前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた傾斜にて変化させた電圧を前記オフセット電圧として生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間における前記コイルに流れるコイル電流の傾斜に応じたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記10)
前記電圧生成回路は、
前記スイッチ回路のオン期間における前記コイルに流れるコイル電流の傾斜に応じたオフセット電圧を生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間における前記コイル電流の傾斜に応じたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする付記2に記載の電源装置。
(付記11)
入力電圧の供給されるスイッチ回路を、出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで所定時間オン又はオフする制御回路であって、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する電圧生成回路を含むことを特徴とする制御回路。
(付記12)
入力電圧の供給されるスイッチ回路を、出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで所定時間オン又はオフする電源装置の制御方法であって、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成することを特徴とする電源装置の制御方法。
The various embodiments described above can be summarized as follows.
(Appendix 1)
A converter unit including a switch circuit to which an input voltage is supplied, and a coil connected between the switch circuit and an output terminal that outputs an output voltage;
A control circuit that turns on or off the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to the output voltage and a reference voltage;
The control circuit includes:
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A power supply apparatus comprising: a voltage generation circuit that generates the reference voltage by adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage.
(Appendix 2)
The control circuit turns on the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between the feedback voltage and the reference voltage,
The power supply apparatus according to
(Appendix 3)
The control circuit turns off the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between the feedback voltage and the reference voltage,
The power supply apparatus according to
(Appendix 4)
The power supply apparatus according to
(Appendix 5)
The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates, as the offset voltage, a voltage that is changed with a slope corresponding to the output voltage and the input voltage during an on period of the switch circuit;
The power supply apparatus according to
(Appendix 6)
The voltage generation circuit includes:
The capacitor is charged with a current according to at least one of the output voltage and the input voltage during the off period of the switch circuit, while the current according to the output voltage and the input voltage is during the on period of the switch circuit. By discharging the charge accumulated in the capacitor, the terminal voltage of the capacitor in the off period of the switch circuit is generated as the slope voltage, and the terminal voltage of the capacitor in the on period of the switch circuit is used as the offset voltage. The power supply device according to
(Appendix 7)
The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates the offset voltage having a voltage value corresponding to the output voltage and the input voltage;
The power supply apparatus according to
(Appendix 8)
The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates the offset voltage having a voltage value corresponding to the output voltage and the input voltage;
The power supply apparatus according to
(Appendix 9)
The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates, as the offset voltage, a voltage that is changed with a slope corresponding to the output voltage and the input voltage during an on period of the switch circuit;
The power supply apparatus according to
(Appendix 10)
The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates an offset voltage according to a gradient of a coil current flowing in the coil during an on period of the switch circuit;
The power supply apparatus according to
(Appendix 11)
A control circuit that turns on or off a switch circuit to which an input voltage is supplied for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to an output voltage and a reference voltage,
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A control circuit comprising: a voltage generation circuit that generates the reference voltage by adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage.
(Appendix 12)
A control method for a power supply device, wherein a switch circuit to which an input voltage is supplied is turned on or off for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to an output voltage and a reference voltage,
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A control method for a power supply apparatus, comprising: adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage.
1,1b,1c DC−DCコンバータ(電源装置)
2 コンバータ部
3,3a,3b 制御回路
10 比較器
12,12a〜12e 参照電圧生成回路(電圧生成回路)
20,20b〜20e オフセット電圧生成回路
30,30b〜30e スロープ電圧生成回路
T1 メイン側のトランジスタ(スイッチ回路)
L1 コイル
Po 出力端子(出力端)
Vi 入力電圧
Vo 出力電圧
VFB フィードバック電圧
VR1 参照電圧
VR0 基準電圧
Voff オフセット電圧
Vs スロープ電圧
IL コイル電流
ILb ボトム電流
ILp ピーク電流
1,1b, 1c DC-DC converter (power supply)
2
20, 20b to 20e Offset
L1 coil Po output terminal (output terminal)
Vi input voltage Vo output voltage VFB feedback voltage VR1 reference voltage VR0 reference voltage Voff offset voltage Vs slope voltage IL coil current ILb bottom current ILp peak current
Claims (7)
前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路を所定時間オン又はオフする制御回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する電圧生成回路を含むことを特徴とする電源装置。 A converter unit including a switch circuit to which an input voltage is supplied, and a coil connected between the switch circuit and an output terminal that outputs an output voltage;
A control circuit that turns on or off the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to the output voltage and a reference voltage;
The control circuit includes:
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A power supply apparatus comprising: a voltage generation circuit that generates the reference voltage by adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage.
前記電圧生成回路は、前記スイッチ回路のオフ期間における前記スロープ電圧の変化分に等しい電圧値となるように前記オフセット電圧を生成することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The control circuit turns on the switch circuit for a predetermined time at a timing according to a comparison result between the feedback voltage and the reference voltage,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the voltage generation circuit generates the offset voltage so as to have a voltage value equal to a change amount of the slope voltage during an off period of the switch circuit.
前記スイッチ回路のオン期間において前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた傾斜にて変化させた電圧を前記オフセット電圧として生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間に、前記出力電圧及び前記入力電圧の少なくとも一方に応じた傾斜にて変化するスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates, as the offset voltage, a voltage that is changed with a slope corresponding to the output voltage and the input voltage during an on period of the switch circuit;
The power supply according to claim 2, further comprising: a slope voltage generation circuit that generates a slope voltage that changes at a slope corresponding to at least one of the output voltage and the input voltage during an off period of the switch circuit. apparatus.
前記スイッチ回路のオフ期間に、前記出力電圧及び前記入力電圧の少なくとも一方に応じた電流によりコンデンサを充電する一方、前記スイッチ回路のオン期間に、前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた電流により前記コンデンサに蓄積された電荷を放電することで、前記スイッチ回路のオフ期間における前記コンデンサの端子電圧を前記スロープ電圧として生成し、前記スイッチ回路のオン期間における前記コンデンサの端子電圧を前記オフセット電圧として生成することを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 The voltage generation circuit includes:
The capacitor is charged with a current according to at least one of the output voltage and the input voltage during the off period of the switch circuit, while the current according to the output voltage and the input voltage is during the on period of the switch circuit. By discharging the charge accumulated in the capacitor, the terminal voltage of the capacitor in the off period of the switch circuit is generated as the slope voltage, and the terminal voltage of the capacitor in the on period of the switch circuit is used as the offset voltage. The power supply device according to claim 2, wherein the power supply device is generated.
前記スイッチ回路のオン期間において前記出力電圧と前記入力電圧とに応じた傾斜にて変化させた電圧を前記オフセット電圧として生成するオフセット電圧生成回路と、
前記スイッチ回路のオフ期間における前記コイルに流れるコイル電流の傾斜に応じたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路とを含むことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 The voltage generation circuit includes:
An offset voltage generation circuit that generates, as the offset voltage, a voltage that is changed with a slope corresponding to the output voltage and the input voltage during an on period of the switch circuit;
The power supply device according to claim 2, further comprising: a slope voltage generation circuit that generates a slope voltage corresponding to a slope of a coil current flowing through the coil during an off period of the switch circuit.
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する電圧生成回路を含むことを特徴とする制御回路。 A control circuit that turns on or off a switch circuit to which an input voltage is supplied for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to an output voltage and a reference voltage,
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A control circuit comprising: a voltage generation circuit that generates the reference voltage by adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage.
前記出力電圧と前記入力電圧とに応じたオフセット電圧及び所定の傾斜にて変化するスロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧に付加して前記フィードバック電圧を生成する、又は前記オフセット電圧及び前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定される基準電圧に付加して前記参照電圧を生成することを特徴とする電源装置の制御方法。 A control method for a power supply device, wherein a switch circuit to which an input voltage is supplied is turned on or off for a predetermined time at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to an output voltage and a reference voltage,
An offset voltage according to the output voltage and the input voltage and a slope voltage changing at a predetermined slope are added to a voltage according to the output voltage to generate the feedback voltage, or the offset voltage and the slope A control method for a power supply apparatus, comprising: adding a voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage.
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