JP2011199972A - Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus - Google Patents

Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2011199972A
JP2011199972A JP2010062163A JP2010062163A JP2011199972A JP 2011199972 A JP2011199972 A JP 2011199972A JP 2010062163 A JP2010062163 A JP 2010062163A JP 2010062163 A JP2010062163 A JP 2010062163A JP 2011199972 A JP2011199972 A JP 2011199972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
drive unit
signal
voltage
period
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
JP2010062163A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kanbayashi
健一 神林
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.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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 Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority to JP2010062163A priority Critical patent/JP2011199972A/en
Publication of JP2011199972A publication Critical patent/JP2011199972A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control circuit for switching power supplies wherein dead time can be appropriately adjusted to the characteristics of a switch and an electronic apparatus.SOLUTION: The control circuit includes a first drive unit that drives a first switch; a second drive unit that drives a second switch; a regulator that supplies power to the first drive unit and the second drive unit; and a control unit that, when the output current of the regulator is increased, enlarges the period set between the on period of the first switch and the on period of the second switch.

Description

本願は、同期整流方式のスイッチング電源の制御回路及び電子機器に関する。   The present application relates to a control circuit for a synchronous rectification switching power supply and an electronic apparatus.

電子機器等において、負荷への電力供給にスイッチング電源が用いられており、例えば、直流電圧を別の直流電圧に変換するDCDCコンバータが用いられている。また、従来、ダイオードに代えて、MOSFET等の半導体スイッチング素子を同期整流素子として使用する同期整流方式のDCDCコンバータがある。同期整流方式のDCDCコンバータに関して、電圧変換時の変換効率を向上させる技術が知られている。   In an electronic device or the like, a switching power supply is used to supply power to a load, and for example, a DCDC converter that converts a DC voltage into another DC voltage is used. Conventionally, instead of a diode, there is a synchronous rectification type DCDC converter that uses a semiconductor switching element such as a MOSFET as a synchronous rectification element. With respect to the DC-DC converter of the synchronous rectification method, a technique for improving the conversion efficiency at the time of voltage conversion is known.

特開2006−296186号公報JP 2006-296186 A

直列に接続された2つのスイッチを交互にオン状態とする同期整流方式のDCDCコンバータにおいては、一般に、貫通電流を防止するためにデッドタイムが設けられる。デッドタイムとは、一方のスイッチのオン期間と他方のスイッチのオン期間との間に設定される時間であり、2つのスイッチが共にオフ状態となる期間である。しかしながら、過小なデッドタイムは貫通電流をもたらし、過大なデッドタイムは電力変換効率の低下を招く。   In a synchronous rectification type DCDC converter in which two switches connected in series are alternately turned on, a dead time is generally provided in order to prevent a through current. The dead time is a time set between the ON period of one switch and the ON period of the other switch, and is a period during which both switches are in the OFF state. However, an excessive dead time causes a through current, and an excessive dead time causes a reduction in power conversion efficiency.

本願は、スイッチの特性に合わせてデッドタイムを適切に調整することが可能なスイッチング電源の制御回路及び電子機器を提供することを目的とする。   An object of the present application is to provide a switching power supply control circuit and an electronic device capable of appropriately adjusting a dead time in accordance with the characteristics of a switch.

本願に開示されているスイッチング電源の制御回路は、第1スイッチと第2スイッチとを交互にオン状態とする同期整流方式のスイッチング電源の制御回路であって、前記第1スイッチを駆動する第1駆動部と、前記第2スイッチを駆動する第2駆動部と、前記第1駆動部と前記第2駆動部とに電力を供給するレギュレータと、前記レギュレータの出力電流が大きくなると、前記第1スイッチのオン期間と前記第2スイッチのオン期間との間に設定される期間を大きくする制御部と、を備える。   A control circuit for a switching power supply disclosed in the present application is a control circuit for a synchronous rectification switching power supply in which a first switch and a second switch are alternately turned on, and the first switch that drives the first switch. A drive unit; a second drive unit that drives the second switch; a regulator that supplies power to the first drive unit and the second drive unit; and when the output current of the regulator increases, the first switch A control unit that increases a period set between the ON period of the second switch and the ON period of the second switch.

開示のスイッチング電源の制御回路、電子機器によれば、スイッチの特性に合わせてデッドタイムを適切に調整することができる。   According to the control circuit and electronic device of the disclosed switching power supply, the dead time can be appropriately adjusted according to the characteristics of the switch.

第1実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 1st embodiment. デッドタイム調整回路の具体例1を示す図である。It is a figure which shows the specific example 1 of a dead time adjustment circuit. バイアスレギュレータの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a bias regulator. 第1実施形態の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of 1st Embodiment. 第2実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 2nd embodiment. デッドタイム調整回路の具体例2を示す図である。It is a figure which shows the specific example 2 of a dead time adjustment circuit.

図1は、第1実施形態の回路ブロック図である。図1では、図が煩雑になるのを避けるため、電源IC1について、駆動回路13、14を除いて電源ラインが省略され、信号ラインのみが記載されている。   FIG. 1 is a circuit block diagram of the first embodiment. In FIG. 1, in order to avoid the drawing from becoming complicated, the power supply lines of the power supply IC 1 are omitted except for the drive circuits 13 and 14, and only the signal lines are shown.

入力電圧Vinとして電源電圧VCCが供給される。出力電圧Voutを抵抗R1、R2で分圧した帰還電圧が電源IC1内部においてコンパレータ2に入力され、基準電圧Vrefと比較される。コンパレータ2の出力信号は、RSフリップフロップ3のセット端子に入力される。出力電圧Voutが低下し、帰還電圧が基準電圧Vrefを下回ると、コンパレータ2は、RSフリップフロップ3をセットする。   The power supply voltage VCC is supplied as the input voltage Vin. A feedback voltage obtained by dividing the output voltage Vout by the resistors R1 and R2 is input to the comparator 2 in the power supply IC1 and compared with the reference voltage Vref. The output signal of the comparator 2 is input to the set terminal of the RS flip-flop 3. When the output voltage Vout decreases and the feedback voltage falls below the reference voltage Vref, the comparator 2 sets the RS flip-flop 3.

オン時間生成回路4には、出力電圧Vout、入力電圧Vin、及びRSフリップフロップ3から出力される制御信号INが入力される。オン時間生成回路4は、出力電圧Vout、入力電圧Vinに基づいてハイサイドスイッチSW1のオン時間を決める回路である。コンパレータ2の出力信号に応じてRSフリップフロップ3がセットされ、制御信号INがHレベルになると、オン時間生成回路4は、出力電圧Vout、入力電圧Vinに基づくオン時間の経過後にRSフリップフロップ3をリセットし、制御信号INをLレベルにする。   The on-time generation circuit 4 receives the output voltage Vout, the input voltage Vin, and the control signal IN output from the RS flip-flop 3. The on-time generation circuit 4 is a circuit that determines the on-time of the high-side switch SW1 based on the output voltage Vout and the input voltage Vin. When the RS flip-flop 3 is set in accordance with the output signal of the comparator 2 and the control signal IN becomes H level, the on-time generating circuit 4 causes the RS flip-flop 3 to pass after the on-time based on the output voltage Vout and the input voltage Vin elapses. Is reset and the control signal IN is set to L level.

制御信号INは、ANDゲート5、6に入力される。ANDゲート5は、ローサイド駆動回路14から出力される駆動信号DRVLがインバータ7で反転された信号と、制御信号INとの論理積を出力する。ANDゲート6は、ハイサイド駆動回路13から出力される駆動信号DRVHがレベルシフト回路12でレベル変換され、インバータ8で反転された信号と、制御信号INとの論理積を出力する。   The control signal IN is input to the AND gates 5 and 6. The AND gate 5 outputs a logical product of a signal obtained by inverting the drive signal DRVL output from the low-side drive circuit 14 by the inverter 7 and the control signal IN. The AND gate 6 outputs a logical product of the control signal IN and a signal obtained by level-converting the drive signal DRVH output from the high-side drive circuit 13 by the level shift circuit 12 and inverted by the inverter 8.

ANDゲート5の出力は、ANDゲート9、レベルシフト回路12、ハイサイド駆動回路13を経て、駆動信号DRVHとしてハイサイドスイッチSW1のゲートに入力される。ハイサイドスイッチSW1は、例えば、NチャネルMOSFETである。ANDゲート6の出力は、ORゲート10、インバータ11、ローサイド駆動回路14を経て、駆動信号DRVLとしてローサイドスイッチSW2のゲートに入力される。ローサイドスイッチSW2は、例えば、NチャネルMOSFETである。   The output of the AND gate 5 is input to the gate of the high side switch SW1 as the drive signal DRVH via the AND gate 9, the level shift circuit 12, and the high side drive circuit 13. The high side switch SW1 is, for example, an N channel MOSFET. The output of the AND gate 6 is input to the gate of the low side switch SW2 as the drive signal DRVL via the OR gate 10, the inverter 11, and the low side drive circuit 14. The low side switch SW2 is, for example, an N channel MOSFET.

このように、駆動信号DRVH、DRVLは、それぞれANDゲート5、6で制御信号INと他方の駆動信号の反転信号との論理積をとった信号に基づいて生成される。これにより、スイッチSW1、SW2を同時にオン状態とするのを防止している。   Thus, the drive signals DRVH and DRVL are generated based on signals obtained by ANDing the control signal IN and the inverted signal of the other drive signal by the AND gates 5 and 6, respectively. This prevents the switches SW1 and SW2 from being turned on simultaneously.

バイアスレギュレータ15は、駆動回路13、14に電力を供給する内部レギュレータである。ローサイド駆動回路14には、バイアスレギュレータ15より電圧VBが供給される。一方、ハイサイド駆動回路13には、コンデンサC1より電圧CBが供給される。コンデンサC1は、ブートストラップ回路である。コンデンサC1は、一端がバイアスレギュレータ15とダイオードD1を介して接続され、他端がスイッチSW1、SW2と出力コイルL1との接続点LXに接続される。   The bias regulator 15 is an internal regulator that supplies power to the drive circuits 13 and 14. A voltage VB is supplied from the bias regulator 15 to the low side drive circuit 14. On the other hand, the voltage CB is supplied to the high side drive circuit 13 from the capacitor C1. The capacitor C1 is a bootstrap circuit. One end of the capacitor C1 is connected to the bias regulator 15 via the diode D1, and the other end is connected to a connection point LX between the switches SW1 and SW2 and the output coil L1.

コンデンサC1の働きについて説明する。前述のように、本実施形態のDCDCコンバータでは、電源電圧VCCが印加される入力電圧Vinのラインと接続点LXとの間に接続されるハイサイドスイッチSW1にNチャネルMOSFETが使用される。NチャネルMOSFETをオンにするためには、ゲート電圧にソースより高い電圧が必要となる。ハイサイドスイッチSW1がオン状態のときソース、ドレインは共に電源電圧VCCとなる。したがって、ハイサイドスイッチSW1がNチャネルMOSFETの場合、電源電圧VCCよりも高いゲート電圧を作る必要がある。   The function of the capacitor C1 will be described. As described above, in the DCDC converter according to this embodiment, an N-channel MOSFET is used for the high-side switch SW1 connected between the line of the input voltage Vin to which the power supply voltage VCC is applied and the connection point LX. In order to turn on the N-channel MOSFET, a gate voltage higher than that of the source is required. When the high side switch SW1 is in the on state, the source and drain are both at the power supply voltage VCC. Therefore, when the high-side switch SW1 is an N-channel MOSFET, it is necessary to create a gate voltage higher than the power supply voltage VCC.

コンデンサC1は、バイアスレギュレータ15からダイオードD1を経由して接続点LXへと接続される。ダイオードD1の順方向電圧降下を0.7Vとする。スイッチングにより接続点LXがグランド電位になると、コンデンサC1はダイオードD1を経由してVB−0.7Vの電圧まで充電される。スイッチングにより接続点LXの電圧が電源電圧VCCまで上昇すると、コンデンサC1の−側が電源電圧VCCとなるので、+側の電位はVCC+VB−0.7Vまで上昇する。したがって、コンデンサC1の+側からハイサイド駆動回路13の電源を供給していると、駆動回路13は、ローサイドスイッチSW2がオン状態のときも、ハイサイドスイッチSW1がオン状態のときも、常にVB−0.7Vの電圧供給を受けられる。これにより、ハイサイド駆動回路13は、安定してゲート駆動を行うことができる。また、レベルシフト回路12は、VBレベルとCBレベルとの間でレベル変換を行う。   The capacitor C1 is connected from the bias regulator 15 via the diode D1 to the connection point LX. The forward voltage drop of the diode D1 is 0.7V. When the connection point LX becomes the ground potential by switching, the capacitor C1 is charged to a voltage of VB-0.7V via the diode D1. When the voltage at the connection point LX rises to the power supply voltage VCC by switching, the − side of the capacitor C1 becomes the power supply voltage VCC, and therefore the + side potential rises to VCC + VB−0.7V. Therefore, when the power source of the high side drive circuit 13 is supplied from the + side of the capacitor C1, the drive circuit 13 is always VB regardless of whether the low side switch SW2 is on or the high side switch SW1 is on. -0.7V voltage supply can be received. Thereby, the high-side drive circuit 13 can perform gate drive stably. The level shift circuit 12 performs level conversion between the VB level and the CB level.

上記の構成により、本実施形態のDCDCコンバータでは、ハイサイドスイッチSW1、ローサイドスイッチSW2が交互にオン状態とされ、出力コイルL1にスイッチSW1、SW2を介して電流が流れる。また、出力コンデンサC2は、出力コイルL1とともに出力電圧Voutを平滑化する。これにより、入力電圧Vinが降圧され、出力電圧Voutが生成される。   With the above configuration, in the DCDC converter of the present embodiment, the high side switch SW1 and the low side switch SW2 are alternately turned on, and a current flows through the output coil L1 via the switches SW1 and SW2. Further, the output capacitor C2 smoothes the output voltage Vout together with the output coil L1. As a result, the input voltage Vin is stepped down to generate the output voltage Vout.

本実施形態のように直列に接続された2つのスイッチを交互にオン状態とする同期整流方式のDCDCコンバータにおいては、貫通電流を防止するためにデッドタイムが設けられる。ここで、スイッチが完全にオン(またはオフ)状態となるまでの時間は、FETのサイズ等、スイッチの特性によって異なる。例えば、スイッチが完全にオン状態となるために必要な電荷量である総ゲート電荷量Qgが大きくなると、スイッチが完全にオン状態となるまでの時間は長くなる。   In the synchronous rectification type DCDC converter in which two switches connected in series are alternately turned on as in this embodiment, a dead time is provided to prevent a through current. Here, the time until the switch is completely turned on (or off) varies depending on the characteristics of the switch, such as the size of the FET. For example, when the total gate charge amount Qg, which is a charge amount necessary for the switch to be completely turned on, increases, the time until the switch is completely turned on becomes longer.

また、スイッチング周波数をfoscとすると、おおよそスイッチの駆動電流I≒Qg×foscであるため、スイッチの総ゲート電荷量Qgが大きい場合には、スイッチを駆動する駆動回路に電力を供給するレギュレータの出力電流が大きくなる。そこで、本実施形態のDCDCコンバータでは、電源IC1はデッドタイム調整回路16を備え、デッドタイム調整回路16は、バイアスレギュレータ15の出力電流をモニタし、その出力電流が大きくなると、デッドタイムを大きくする。   When the switching frequency is fosc, the switch drive current I is approximately equal to Qg × fosc. Therefore, when the total gate charge amount Qg of the switch is large, the output of the regulator that supplies power to the drive circuit that drives the switch The current increases. Therefore, in the DCDC converter of this embodiment, the power supply IC1 includes the dead time adjustment circuit 16, and the dead time adjustment circuit 16 monitors the output current of the bias regulator 15, and increases the dead time when the output current increases. .

図2は、デッドタイム調整回路16の具体例1を示す。まず、図3を参照して、バイアスレギュレータ15の構成について説明する。図3は、バイアスレギュレータ15の具体例を示す図であり、図2と図3とにおいて対応する各部には同一の符号が付されている。オペアンプ51は、電圧VBを抵抗R10、R11で分圧した電圧と、バンドギャップリファレンス回路50から出力される基準電圧との差分を増幅する。ソースに電源電圧VCCが印加されたトランジスタP10は、オペアンプ51の出力によってゲート電圧が制御される。これにより、バイアスレギュレータ15は、電源電圧VCCから電圧VBを生成する。   FIG. 2 shows a specific example 1 of the dead time adjustment circuit 16. First, the configuration of the bias regulator 15 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the bias regulator 15, and corresponding parts in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals. The operational amplifier 51 amplifies the difference between the voltage obtained by dividing the voltage VB with the resistors R10 and R11 and the reference voltage output from the band gap reference circuit 50. The gate voltage of the transistor P10 to which the power supply voltage VCC is applied to the source is controlled by the output of the operational amplifier 51. Thereby, the bias regulator 15 generates the voltage VB from the power supply voltage VCC.

続いて、図2に戻り、デッドタイム調整回路16の構成について説明する。ソースに電源電圧VCCが印加されたトランジスタP11は、バイアスレギュレータ15の出力部のトランジスタP10と同様にゲート電圧が制御される。これにより、トランジスタP11は、バイアスレギュレータ15の出力電流に対応した電流を流す。トランジスタN11、N12、及びトランジスタP12、P13は、それぞれカレントミラー回路を構成し、トランジスタP11を流れる電流に対してミラー比に応じた電流がトランジスタN13に中継される。なお、ミラー比が1:1の場合には、トランジスタP11に流れる電流とトランジスタN13に流れる電流とが等しくなる。トランジスタN13は、定電流を流すようにゲート電圧が制御される。したがって、トランジスタN13に接続されたトランジスタP14には、トランジスタN13が流す定電流からバイアスレギュレータ15の出力電流に対応した電流を差し引いた値の電流が流れる。   Next, returning to FIG. 2, the configuration of the dead time adjusting circuit 16 will be described. The gate voltage of the transistor P11 having the power supply voltage VCC applied to the source is controlled in the same manner as the transistor P10 in the output section of the bias regulator 15. Thereby, the transistor P11 passes a current corresponding to the output current of the bias regulator 15. The transistors N11 and N12 and the transistors P12 and P13 each constitute a current mirror circuit, and a current corresponding to the mirror ratio with respect to the current flowing through the transistor P11 is relayed to the transistor N13. When the mirror ratio is 1: 1, the current flowing through the transistor P11 is equal to the current flowing through the transistor N13. The gate voltage of the transistor N13 is controlled so that a constant current flows. Therefore, a current having a value obtained by subtracting a current corresponding to the output current of the bias regulator 15 from a constant current flowing through the transistor N13 flows through the transistor P14 connected to the transistor N13.

トランジスタP14、P15はカレントミラー回路を構成するため、トランジスタP15は、トランジスタP14を流れる電流と同じ値の電流を流してコンデンサC11を充電する。また、コンデンサC11は、ゲートに制御信号IN(図1参照)の反転信号XINが入力されるトランジスタN14によって放電される。コンデンサC11の電圧を基に生成される信号VBBは、ANDゲート9(図1参照)に入力される。   Since the transistors P14 and P15 constitute a current mirror circuit, the transistor P15 charges the capacitor C11 by flowing a current having the same value as the current flowing through the transistor P14. Further, the capacitor C11 is discharged by the transistor N14 whose gate receives the inverted signal XIN of the control signal IN (see FIG. 1). A signal VBB generated based on the voltage of the capacitor C11 is input to the AND gate 9 (see FIG. 1).

一方、トランジスタP14、P16、及びトランジスタN15、N16は、それぞれカレントミラー回路を構成するため、トランジスタN16は、トランジスタP14を流れる電流と同じ値の電流を流してコンデンサC12を放電する。また、コンデンサC12は、ゲートに制御信号IN(図1参照)の反転信号XINが入力されるトランジスタP17によって充電される。コンデンサC12の電圧を基に生成される信号VBAは、ORゲート10(図1参照)に入力される。   On the other hand, since the transistors P14 and P16 and the transistors N15 and N16 form a current mirror circuit, the transistor N16 discharges the capacitor C12 by flowing a current having the same value as the current flowing through the transistor P14. The capacitor C12 is charged by a transistor P17 whose gate receives an inverted signal XIN of the control signal IN (see FIG. 1). A signal VBA generated based on the voltage of the capacitor C12 is input to the OR gate 10 (see FIG. 1).

上記の構成が奏する作用、効果について説明する。図4は、第1実施形態の動作を示すタイミングチャートである。反転信号XINがLレベルになると、トランジスタN14(図2参照)がオフ状態となり、コンデンサC11が充電されるのに伴って信号VBBの電圧レベルが上昇する。信号VBBの立上りのスルーレートは、バイアスレギュレータ15の出力電流が増加すると小さくなる。また、駆動信号DRVHは、信号VBBが入力されるANDゲート9(図1参照)の出力に基づいて生成される。したがって、バイアスレギュレータ15の出力電流が大きくなると、駆動信号DRVHの遷移が遅れ、デッドタイムtD1が大きくなる。   The operation and effect of the above configuration will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the first embodiment. When the inversion signal XIN becomes L level, the transistor N14 (see FIG. 2) is turned off, and the voltage level of the signal VBB increases as the capacitor C11 is charged. The rising slew rate of the signal VBB decreases as the output current of the bias regulator 15 increases. The drive signal DRVH is generated based on the output of the AND gate 9 (see FIG. 1) to which the signal VBB is input. Therefore, when the output current of the bias regulator 15 increases, the transition of the drive signal DRVH is delayed and the dead time tD1 increases.

一方、反転信号XINがHレベルになると、トランジスタP17(図2参照)がオフ状態となり、コンデンサC12が放電されるのに伴って信号VBAの電圧レベルが下降する。信号VBAの立下りのスルーレートは、バイアスレギュレータ15の出力電流が増加すると小さくなる。また、駆動信号DRVLは、信号VBAが入力されるORゲート10(図1参照)の出力に基づいて生成される。したがって、バイアスレギュレータ15の出力電流が大きくなると、駆動信号DRVLの遷移が遅れ、デッドタイムtD2が大きくなる。   On the other hand, when the inverted signal XIN becomes H level, the transistor P17 (see FIG. 2) is turned off, and the voltage level of the signal VBA decreases as the capacitor C12 is discharged. The falling slew rate of the signal VBA decreases as the output current of the bias regulator 15 increases. The drive signal DRVL is generated based on the output of the OR gate 10 (see FIG. 1) to which the signal VBA is input. Therefore, when the output current of the bias regulator 15 increases, the transition of the drive signal DRVL is delayed, and the dead time tD2 increases.

このように、デッドタイム調整回路16は、バイアスレギュレータ15の出力電流をモニタし、その出力電流が大きくなると、デッドタイムを大きくする。したがって、スイッチSW1、SW2の総ゲート電荷量Qgが大きい(すなわち、スイッチSW1、SW2が完全にオン状態となるまでの時間が長い)場合にデッドタイムを長めに設定することができるので、貫通電流を防止することができる。スイッチSW1、SW2の特性に合わせてデッドタイムを設定しているので、過剰なデッドタイムを設定することが避けられ、DCDCコンバータの電力変換効率を向上することができる。また、内部レギュレータであるバイアスレギュレータ15の出力電流からデッドタイムを調整することで、出力電圧Voutや接続点LXの電圧に生じ得るスパイク等の影響を受けないという利点がある。   Thus, the dead time adjustment circuit 16 monitors the output current of the bias regulator 15, and increases the dead time when the output current increases. Accordingly, when the total gate charge amount Qg of the switches SW1 and SW2 is large (that is, the time until the switches SW1 and SW2 are completely turned on is long), the dead time can be set longer, so that the through current Can be prevented. Since the dead time is set according to the characteristics of the switches SW1 and SW2, it is possible to avoid setting an excessive dead time and to improve the power conversion efficiency of the DCDC converter. Further, by adjusting the dead time from the output current of the bias regulator 15 which is an internal regulator, there is an advantage that the output voltage Vout and the spike at the connection point LX are not affected by the spike.

図5は、第2実施形態の回路ブロック図である。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、駆動回路13、14の電源を電源IC1の外部に備える点である。第1実施形態では、内部レギュレータであるバイアスレギュレータ15から駆動回路13、14に電力を供給するのに対して、第2実施形態では、外部電源17から駆動回路13、14に電力を供給する。   FIG. 5 is a circuit block diagram of the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that the power supply for the drive circuits 13 and 14 is provided outside the power supply IC1. In the first embodiment, power is supplied to the drive circuits 13 and 14 from the bias regulator 15 which is an internal regulator, whereas in the second embodiment, power is supplied to the drive circuits 13 and 14 from the external power supply 17.

また、第2実施形態では、電源IC1は、外部電源17の入力部にセンス抵抗R3、及び電圧電流変換アンプ18を備える。駆動回路13、14への電力供給ラインに挿入されたセンス抵抗R3の両端の電圧の差を、電圧電流変換アンプ18が電流に変換する。電圧電流変換アンプ18の出力がデッドタイム調整回路16に入力される。   In the second embodiment, the power supply IC 1 includes a sense resistor R 3 and a voltage / current conversion amplifier 18 at the input portion of the external power supply 17. The voltage-current conversion amplifier 18 converts the voltage difference between both ends of the sense resistor R3 inserted in the power supply line to the drive circuits 13 and 14 into a current. The output of the voltage / current conversion amplifier 18 is input to the dead time adjustment circuit 16.

図6は、第1実施形態において図2で説明したデッドタイム調整回路16の具体例1を、第2実施形態に対応させた、デッドタイム調整回路16の具体例2を示す。トランジスタP30、N30、抵抗R30、R31を含む構成が図5の電圧電流変換アンプ18に相当する。ソースがセンス抵抗R3の一端に接続されたトランジスタP30は、センス抵抗R3の他端の電圧を抵抗R30、R31で分圧した電圧によってゲート電圧が制御される。これにより、トランジスタP30は、センス抵抗R3の両端の電圧の差に応じた(すなわち、駆動回路13、14に電力を供給する外部電源17の出力電流に対応した)センス電流を流す。トランジスタN30、N12、及びトランジスタP12、P13は、それぞれカレントミラー回路を構成し、トランジスタP30を流れるセンス電流と同じ値の電流がトランジスタN13に中継される。   FIG. 6 shows a specific example 2 of the dead time adjustment circuit 16 in which the specific example 1 of the dead time adjustment circuit 16 described in FIG. 2 in the first embodiment corresponds to the second embodiment. A configuration including the transistors P30 and N30 and the resistors R30 and R31 corresponds to the voltage-current conversion amplifier 18 of FIG. The gate voltage of the transistor P30 whose source is connected to one end of the sense resistor R3 is controlled by a voltage obtained by dividing the voltage at the other end of the sense resistor R3 by the resistors R30 and R31. Thereby, the transistor P30 passes a sense current corresponding to the voltage difference between both ends of the sense resistor R3 (that is, corresponding to the output current of the external power supply 17 that supplies power to the drive circuits 13 and 14). The transistors N30 and N12 and the transistors P12 and P13 form a current mirror circuit, respectively, and a current having the same value as the sense current flowing through the transistor P30 is relayed to the transistor N13.

その他の点は第1実施形態と同様であるため、図5、図6において、図1、図2と対応する各部に同一の符号を付して、説明を省略する。駆動回路13、14の電源を電源IC1の外部に備える第2実施形態の構成によっても、デッドタイム調整回路16は、外部電源17の出力電流をモニタし、その出力電流が大きくなると、デッドタイムを大きくすることができ、第1実施形態と同様の効果が得られる。   Since the other points are the same as in the first embodiment, in FIG. 5 and FIG. 6, the same reference numerals are given to the parts corresponding to FIG. 1 and FIG. Even with the configuration of the second embodiment in which the power supply of the drive circuits 13 and 14 is provided outside the power supply IC 1, the dead time adjustment circuit 16 monitors the output current of the external power supply 17. The same effect as the first embodiment can be obtained.

以上、詳細に説明したように、前記第1、第2を含む実施形態によれば、スイッチSW1、SW2の特性に合わせてデッドタイムを適切に調整することができる。同期整流方式のDCDCコンバータにおいて、貫通電流を防止することができ、また、電力変換効率を向上することができる。   As described above in detail, according to the first and second embodiments, it is possible to appropriately adjust the dead time in accordance with the characteristics of the switches SW1 and SW2. In a synchronous rectification type DCDC converter, a through current can be prevented and power conversion efficiency can be improved.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、DCDCコンバータの構成は、前記実施形態に限られるものではない。ハイサイドスイッチSW1にPチャネルMOSFETを使用する構成でもよい。スイッチSW1、SW2は、電源IC1に内蔵されてもよい。図2、図6に示したデッドタイム調整回路16の具体例において、反転信号XINに代えて駆動信号DRVLをトランジスタN14のゲートに入力し、駆動信号DRVLに応じて信号VBBをリセットするようにしてもよい。   For example, the configuration of the DCDC converter is not limited to the above embodiment. A configuration in which a P-channel MOSFET is used for the high-side switch SW1 may be used. The switches SW1 and SW2 may be built in the power supply IC1. In the specific example of the dead time adjustment circuit 16 shown in FIGS. 2 and 6, the drive signal DRVL is input to the gate of the transistor N14 instead of the inverted signal XIN, and the signal VBB is reset according to the drive signal DRVL. Also good.

また、上述したDCDCコンバータと、入力電圧Vinを供給するバッテリと、出力電圧Voutを供給されて動作するシステムと、を備える電子機器を構成してもよい。   Moreover, you may comprise an electronic device provided with the DCDC converter mentioned above, the battery which supplies the input voltage Vin, and the system which operates by supplying the output voltage Vout.

尚、ハイサイドスイッチSW1、ローサイドスイッチSW2は、それぞれ第1スイッチ、第2スイッチの一例である。ハイサイド駆動回路13、ローサイド駆動回路14は、それぞれ第1駆動部、第2駆動部の一例である。バイアスレギュレータ15は、レギュレータの一例である。デッドタイム調整回路16は、制御部の一例である。コンデンサC11、コンデンサC12は、それぞれ第1コンデンサ、第2コンデンサの一例である。信号VBB、信号VBAは、それぞれ第1信号、第2信号の一例である。制御信号INは、制御信号の一例である。RSフリップフロップ3、オン時間生成回路4は、スイッチング制御部の一例である。ANDゲート5、ANDゲート6、インバータ7、インバータ8、ANDゲート9、ORゲート10、インバータ11は、ロジック部の一例である。センス抵抗R3は、センス抵抗の一例である。電圧電流変換アンプ18は、電圧電流変換アンプの一例である。   The high side switch SW1 and the low side switch SW2 are examples of the first switch and the second switch, respectively. The high side drive circuit 13 and the low side drive circuit 14 are examples of a first drive unit and a second drive unit, respectively. The bias regulator 15 is an example of a regulator. The dead time adjustment circuit 16 is an example of a control unit. Capacitor C11 and capacitor C12 are examples of a first capacitor and a second capacitor, respectively. The signal VBB and the signal VBA are examples of the first signal and the second signal, respectively. The control signal IN is an example of a control signal. The RS flip-flop 3 and the on-time generation circuit 4 are examples of a switching control unit. The AND gate 5, the AND gate 6, the inverter 7, the inverter 8, the AND gate 9, the OR gate 10, and the inverter 11 are examples of a logic unit. The sense resistor R3 is an example of a sense resistor. The voltage / current conversion amplifier 18 is an example of a voltage / current conversion amplifier.

1 電源IC
2 コンパレータ
3 RSフリップフロップ
4 オン時間生成回路
5、6、9 ANDゲート
7、8、11 インバータ
10 ORゲート
12 レベルシフト回路
13、14 駆動回路
15 バイアスレギュレータ
16 デッドタイム調整回路
17 外部電源
18 電圧電流変換アンプ
C11、C12 コンデンサ
R3 センス抵抗
SW1、SW2 スイッチ
1 Power supply IC
2 Comparator 3 RS flip-flop 4 On-time generation circuit 5, 6, 9 AND gate 7, 8, 11 Inverter 10 OR gate 12 Level shift circuit 13, 14 Drive circuit 15 Bias regulator 16 Dead time adjustment circuit 17 External power supply 18 Voltage current Conversion amplifier C11, C12 Capacitor R3 Sense resistor SW1, SW2 Switch

Claims (6)

第1スイッチと第2スイッチとを交互にオン状態とする同期整流方式のスイッチング電源の制御回路であって、
前記第1スイッチを駆動する第1駆動部と、
前記第2スイッチを駆動する第2駆動部と、
前記第1駆動部と前記第2駆動部とに電力を供給するレギュレータと、
前記レギュレータの出力電流が大きくなると、前記第1スイッチのオン期間と前記第2スイッチのオン期間との間に設定される期間を大きくする制御部と、
を備えることを特徴とする制御回路。
A control circuit for a synchronous rectification switching power supply that alternately turns on a first switch and a second switch,
A first drive unit for driving the first switch;
A second drive unit for driving the second switch;
A regulator for supplying power to the first drive unit and the second drive unit;
A controller that increases a period set between an ON period of the first switch and an ON period of the second switch when the output current of the regulator increases;
A control circuit comprising:
前記制御部は、
前記レギュレータの出力電流に応じて大きさが変化する充電電流によって充電される第1コンデンサと、
前記レギュレータの出力電流に応じて大きさが変化する放電電流によって放電される第2コンデンサと、
を備え、
前記第1コンデンサの電圧に基づく第1信号と前記第2コンデンサの電圧に基づく第2信号とによって前記期間を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
The controller is
A first capacitor that is charged by a charging current that varies in size according to the output current of the regulator;
A second capacitor that is discharged by a discharge current whose magnitude changes according to the output current of the regulator;
With
The control circuit according to claim 1, wherein the period is adjusted by a first signal based on a voltage of the first capacitor and a second signal based on a voltage of the second capacitor.
前記スイッチング電源の出力電圧に応じた帰還電圧と基準電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力信号に基づいて、前記第1スイッチと前記第2スイッチとをオンオフ制御する制御信号を出力するスイッチング制御部と、
前記制御信号、前記第1信号、前記第2信号を基に論理演算を行って、前記第1駆動部、前記第2駆動部から出力される各駆動信号の論理を生成するロジック部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の制御回路。
A comparator that compares a feedback voltage according to the output voltage of the switching power supply with a reference voltage;
A switching control unit for outputting a control signal for controlling on / off of the first switch and the second switch based on an output signal of the comparator;
A logic unit that performs a logical operation based on the control signal, the first signal, and the second signal, and generates a logic of each driving signal output from the first driving unit and the second driving unit;
The control circuit according to claim 2, further comprising:
前記第1信号と前記第2信号とは、それぞれ前記制御信号の論理に応じてリセットされる
ことを特徴とする請求項3に記載の制御回路。
The control circuit according to claim 3, wherein the first signal and the second signal are each reset according to the logic of the control signal.
第1スイッチと第2スイッチとを交互にオン状態とする同期整流方式のスイッチング電源の制御回路であって、
前記第1スイッチを駆動する第1駆動部と、
前記第2スイッチを駆動する第2駆動部と、
前記第1駆動部と前記第2駆動部とへの電力供給線に設けられたセンス抵抗と、
前記センス抵抗の両端の電圧の差に応じたセンス電流を出力する電圧電流変換アンプと、
前記センス電流が大きくなると、前記第1スイッチのオン期間と前記第2スイッチのオン期間との間に設定される期間を大きくする制御部と、
を備えることを特徴とする制御回路。
A control circuit for a synchronous rectification switching power supply that alternately turns on a first switch and a second switch,
A first drive unit for driving the first switch;
A second drive unit for driving the second switch;
A sense resistor provided on a power supply line to the first drive unit and the second drive unit;
A voltage-current conversion amplifier that outputs a sense current according to a voltage difference between both ends of the sense resistor;
A controller that increases a period set between an on period of the first switch and an on period of the second switch when the sense current is increased;
A control circuit comprising:
第1スイッチと、
第2スイッチと、
前記第1スイッチを駆動する第1駆動部と、
前記第2スイッチを駆動する第2駆動部と、
前記第1駆動部と前記第2駆動部とに電力を供給するレギュレータと、
前記レギュレータの出力電流が大きくなると、前記第1スイッチのオン期間と前記第2スイッチのオン期間との間に設定される期間を大きくする制御部と、
を含むスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の出力電圧が供給されるシステムと、
を備えることを特徴とする電子機器。
A first switch;
A second switch;
A first drive unit for driving the first switch;
A second drive unit for driving the second switch;
A regulator for supplying power to the first drive unit and the second drive unit;
A controller that increases a period set between an ON period of the first switch and an ON period of the second switch when the output current of the regulator increases;
A switching power supply including
A system to which the output voltage of the switching power supply is supplied;
An electronic device comprising:
JP2010062163A 2010-03-18 2010-03-18 Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus Pending JP2011199972A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010062163A JP2011199972A (en) 2010-03-18 2010-03-18 Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010062163A JP2011199972A (en) 2010-03-18 2010-03-18 Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011199972A true JP2011199972A (en) 2011-10-06

Family

ID=44877492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010062163A Pending JP2011199972A (en) 2010-03-18 2010-03-18 Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011199972A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003469A (en) * 2012-06-19 2014-01-09 Denso Corp Wireless signal transmission system for vehicle
US9553521B2 (en) 2012-08-29 2017-01-24 Fujitsu Limited Power supply device and control method of power supply device
JP2018133916A (en) * 2017-02-15 2018-08-23 ローム株式会社 Bootstrap circuit
JP2020120244A (en) * 2019-01-23 2020-08-06 三菱電機株式会社 Gate drive circuit and gate drive system
JP2021090264A (en) * 2019-12-03 2021-06-10 ローム株式会社 Gate drive circuit and control circuit of switching circuit, and switching power supply
WO2024090101A1 (en) * 2022-10-26 2024-05-02 株式会社デンソー Switching power supply device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003469A (en) * 2012-06-19 2014-01-09 Denso Corp Wireless signal transmission system for vehicle
US9553521B2 (en) 2012-08-29 2017-01-24 Fujitsu Limited Power supply device and control method of power supply device
JP2018133916A (en) * 2017-02-15 2018-08-23 ローム株式会社 Bootstrap circuit
JP2020120244A (en) * 2019-01-23 2020-08-06 三菱電機株式会社 Gate drive circuit and gate drive system
JP2021090264A (en) * 2019-12-03 2021-06-10 ローム株式会社 Gate drive circuit and control circuit of switching circuit, and switching power supply
JP7308137B2 (en) 2019-12-03 2023-07-13 ローム株式会社 Gate drive and control circuits for switching circuits, switching power supplies
WO2024090101A1 (en) * 2022-10-26 2024-05-02 株式会社デンソー Switching power supply device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8120338B2 (en) Dropper-type regulator
US9774255B2 (en) Synchronous buck DC-DC converter and method thereof
US9831780B2 (en) Buck-boost converter and method for controlling buck-boost converter
US8193793B2 (en) DC-DC converter
US7990121B2 (en) Synchronous rectification switching regulator, control circuit thereof, and method of controlling the operation thereof
JP4497991B2 (en) Power supply driver circuit and switching power supply device
US9685865B2 (en) Power-supply apparatus having a high-side transistor and a low-side transistor
US8860391B2 (en) DC-DC converter, and power supply circuit having DC-DC converter
US10283994B2 (en) Switching charging circuit
US9735677B2 (en) DC-DC converter having digital control and reference PWM generators
JP2009131062A (en) Step-down switching regulator
JP2013031357A (en) Control circuit for switching regulator, switching regulator, electronic apparatus, switching power-supply device, and television
JP2010045947A (en) Abnormal-current preventive circuit for dc-dc converter
JP2011109806A (en) Dc-dc converter, and semiconductor integrated circuit
KR20090039638A (en) Dc/dc converter
US12003181B2 (en) Buck DC/DC converter, controller thereof and controlling method thereof, and electronic device
JP5456495B2 (en) Buck-boost switching power supply control circuit, buck-boost switching power supply, and buck-boost switching power supply control method
KR20100088527A (en) Dc-dc converter and switching control circuit
JP2011199972A (en) Control circuit for switching power supplies and electronic apparatus
JP2012147552A (en) Dc-dc converter
IT201900011544A1 (en) PILOTING CIRCUIT FOR A HALF-BRIDGE
JP5510572B2 (en) Abnormal current prevention circuit for DC-DC converter
US8928177B2 (en) Control circuit and electronic device
US20070104304A1 (en) Semiconductor device
TWI766061B (en) switching regulator