JP2012054626A - 出力スイッチング回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力スイッチング回路1は,高電源に接続された第1のトランジスタ31と低電源に接続された第2のトランジスタ32とを有し第1,第2のトランジスタ31,32の接続ノードを出力端子33とするスイッチング回路30と,出力端子33の出力信号Voをローパスフィルタ40を介してフィードバックしたフィードバック信号FBと,入力信号Inとを比較し,比較信号Vcompを生成する比較ユニット10と,比較信号Vcompに応じて第1,第2のトランジスタ31,32を駆動する第1,第2の駆動パルスVp,Vnを生成する駆動パルス生成ユニット20とを有する。
【選択図】図1
Description
前記出力端子の出力信号をローパスフィルタを介してフィードバックしたフィードバック信号と,入力信号とを比較し,比較信号を生成する比較ユニットと,
前記比較信号に応じて前記第1,第2のトランジスタを駆動する第1,第2の駆動パルスを生成する駆動パルス生成ユニットとを有する。
図1は,第1の実施形態における出力スイッチング回路を説明する図である。出力スイッチング回路1は,後述するフィードバック信号FBと入力信号Inを比較する比較ユニット10と,比較ユニット10から出力される比較信号Vcompに応じて駆動パルスVp,Vnを生成する駆動パルス生成ユニット20と,駆動パルス生成ユニット20から出力される駆動パルスVp,Vnに基づき動作するスイッチング回路30とを有する。
図3は,図1の比較ユニット10を説明する図である。比較ユニット10は,フィードバック信号FBの電圧と入力信号Inの電圧を比較する比較器11と,比較器11の出力信号をサンプリングするサンプリング回路12と,サンプリング回路12の出力信号に基づき比較信号Vcompを生成する比較信号生成回路13とを有する。
図5は,第2の実施形態における駆動パルス生成ユニットを説明する図である。駆動パルス生成ユニット50は,比較ユニット10が出力する比較信号Vcompに基づき第1の駆動パルスVpを生成する第1のPDM回路51と,インバータ53によって反転された比較信号Vcompに基づき第2の駆動パルスVnを生成する第2のPDM回路52とを有する。
第2の実施形態で説明した出力スイッチング回路を,例えばDCDCコンバータとして機能させる場合を想定する。この場合,出力スイッチング回路の入力信号Inの電圧レベルは一定になる。また,負荷装置の要求電力(負荷)によっては,比較ユニット10から出力される比較信号Vcompのレベルが継続してハイレベルの状態を維持することがあり,出力電圧Voが最適に制御されなくなる。第3の実施形態では,比較ユニット10から出力される比較信号Vcompのレベルが継続してハイレベルの状態を維持する場合に実行する駆動パルスの生成処理について説明する。
第4の実施形態では,比較ユニット10の比較信号Vcompのレベルが継続してローレベルの状態になる場合に実行する駆動パルスの生成処理について説明する。
図11は,第2の周期T2毎に第2の駆動パルスVnにおける第2のトランジスタ32を導通する時間を徐々に長くする他の制御を説明する信号波形図であり,図10の信号波形図に相当する。
ところで,第3の実施形態で説明したように駆動パルスを生成した場合,比較信号Vcompが,ローレベルからハイレベルに切り替わり複数の第2の周期T2の間ハイレベルを維持しその後このハイレベルからローレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すことがある。以下の説明では,この変化を周期的変化と呼び,この複数の第2の周期T2を第3の周期T3と呼ぶ。
第4の実施形態で説明したように駆動パルスを生成した場合も,比較信号Vcompが,ハイレベルからローレベルに切り替わり複数の第2の周期T2の間ローレベルを維持しその後このローレベルからハイレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すことがある。以下の説明では,この変化を周期的変化と呼び,この複数の第2の周期T2を第3の周期T3と呼ぶ。
図14は,第6の実施形態における駆動パルス生成ユニット140を説明する図である。駆動パルス生成ユニット140は,図7の駆動パルス生成ユニット70と図9の駆動パルス生成ユニット90を組み合わせた駆動パルス生成ユニットである。駆動パルス生成ユニット140は,第1のPDM回路141と,第2のPDM回路142と,インバータ143と,第1のスロットカウンタ144と,第1の駆動パルス制御回路145とを有し,これらは,図7の第1のPDM回路71と,第2のPDM回路72と,インバータ73と,第1のスロットカウンタ74と,第1の駆動パルス制御回路75と同機能である。さらに,第2のスロットカウンタ146と,第2の駆動パルス制御回路147とを有し,これらは,図9の第2のスロットカウンタ94と,第2の駆動パルス制御回路95と同機能である。
高電源に接続された第1のトランジスタと低電源に接続された第2のトランジスタとを有し前記第1,第2のトランジスタの接続ノードを出力端子とするスイッチング回路と,
前記出力端子の出力信号をローパスフィルタを介してフィードバックしたフィードバック信号と,入力信号とを比較し,比較信号を生成する比較ユニットと,
前記比較信号に応じて前記第1,第2のトランジスタを駆動する第1,第2の駆動パルスを生成する駆動パルス生成ユニットとを有する出力スイッチング回路。
付記1において,
前記比較ユニットは,
前記フィードバック信号と前記入力信号とを比較する比較器と,
前記比較器の出力を基準クロックでサンプリングし第1または第2のレベルを有するサンプリング信号を生成するサンプリング回路と,
第1の周期毎に前記サンプリング信号の第1または第2のレベルのパルス幅に応じて,前記第1または第2のレベルを有し前記第1の周期のパルス幅を有する前記比較信号を生成する比較信号生成回路とを有する出力スイッチング回路。
付記1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも高いことを示す第1のレベルの間,当該比較信号をパルス密度変調した前記第1の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。
付記1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも低いことを示す第2のレベルの間,当該比較信号をパルス密度変調した前記第2の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。
付記1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも高いことを示す第1のレベルの間,前記第1の周期よりも高周波のパルス列を有する前記第1の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。
付記1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも低いことを示す第2のレベルの間,前記第1の周期よりも高周波のパルス列を有する前記第2の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。
付記5において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第1のレベルの間,前記第1の周期よりも短い第2の周期毎に前記第1の駆動パルスにおける前記第1のトランジスタを導通する時間を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記7において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第1のレベルになった時,最初の前記第2の周期における前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタの導通パルス数を第1の数に制御し,その後,前記第2の周期毎に前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタの非導通パルスを前記導通パルスに徐々に置換することにより前記第1のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記8において,前記駆動パルス生成ユニットは,前記第2の周期の後半部分において,前記第1のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記7において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が,前記第2のレベルから前記第1のレベルに切り替わり複数の前記第2の周期の間前記第1のレベルを維持しその後前記第1のレベルから前記第2のレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すと,最初の前記第2の周期における前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタを導通する時間をより長くする出力スイッチング回路。
付記6において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第2のレベルの間,前記第1の周期よりも短い第2の周期毎に前記第2の駆動パルスにおける前記第2のトランジスタを導通する時間を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記11において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第2のレベルになった時,最初の前記第2の周期における前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの導通パルス数を第2の数に制御し,その後,前記第2の周期毎に前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの非導通パルスを前記導通パルスに徐々に置換することにより前記第2のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記12において,前記駆動パルス生成ユニットは,前記第2の周期の後半部分において,前記第2のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする出力スイッチング回路。
付記11において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第2のレベルになった時,前記第2の周期毎に前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの導通パルス数を徐々に増やす出力スイッチング回路。
付記14において,前記駆動パルス生成ユニットは,前記第2の周期の後半部分において,前記第2のトランジスタの導通パルス数を徐々に増やす出力スイッチング回路。
付記11において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が,前記第1のレベルから前記第2のレベルに切り替わり複数の前記第2の周期の間前記第2のレベルを維持しその後前記第2のレベルから前記第1のレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すと,最初の前記第2の周期における前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタを導通する時間をより長くする出力スイッチング回路。
10…比較ユニット:
11…比較器:
12…サンプリング回路:
13…比較信号生成回路:
20,50,70,90,140…駆動パルス生成ユニット:
30…スイッチング回路:
31…第1のトランジスタ:
32…第2のトランジスタ:
33…出力端子:
40…LPF:
41…負荷装置:
51,71,91,141…第1のPDM回路:
52,72,92,142…第2のPDM回路:
53,73,93,113,143…インバータ:
74,144…第1のスロットカウンタ:
75,145…第1の駆動パルス制御回路:
94,146…第2のスロットカウンタ:
95,147…第2の駆動パルス制御回路:
Claims (10)
- 高電源に接続された第1のトランジスタと低電源に接続された第2のトランジスタとを有し前記第1,第2のトランジスタの接続ノードを出力端子とするスイッチング回路と,
前記出力端子の出力信号をローパスフィルタを介してフィードバックしたフィードバック信号と,入力信号とを比較し,比較信号を生成する比較ユニットと,
前記比較信号に応じて前記第1,第2のトランジスタを駆動する第1,第2の駆動パルスを生成する駆動パルス生成ユニットとを有する出力スイッチング回路。 - 請求項1において,
前記比較ユニットは,
前記フィードバック信号と前記入力信号とを比較する比較器と,
前記比較器の出力を基準クロックでサンプリングし第1または第2のレベルを有するサンプリング信号を生成するサンプリング回路と,
第1の周期毎に前記サンプリング信号の第1または第2のレベルのパルス幅に応じて,前記第1または第2のレベルを有し前記第1の周期のパルス幅を有する前記比較信号を生成する比較信号生成回路とを有する出力スイッチング回路。 - 請求項1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも高いことを示す第1のレベルの間,前記第1の周期よりも高周波のパルス列を有する前記第1の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。 - 請求項1または2において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記入力信号の電圧が前記フィードバック信号の電圧よりも低いことを示す第2のレベルの間,前記第1の周期よりも高周波のパルス列を有する前記第2の駆動パルスを生成する出力スイッチング回路。 - 請求項3において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第1のレベルの間,前記第1の周期よりも短い第2の周期毎に前記第1の駆動パルスにおける前記第1のトランジスタを導通する時間を徐々に長くする出力スイッチング回路。 - 請求項5において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第1のレベルになった時,最初の前記第2の周期における前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタの導通パルス数を第1の数に制御し,その後,前記第2の周期毎に前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタの非導通パルスを前記導通パルスに徐々に置換することにより前記第1のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする出力スイッチング回路。 - 請求項5において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が,前記第2のレベルから前記第1のレベルに切り替わり複数の前記第2の周期の間前記第1のレベルを維持しその後前記第1のレベルから前記第2のレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すと,最初の前記第2の周期における前記第1の駆動パルスの前記第1のトランジスタを導通する時間をより長くする出力スイッチング回路。 - 請求項4において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第2のレベルの間,前記第1の周期よりも短い第2の周期毎に前記第2の駆動パルスにおける前記第2のトランジスタを導通する時間を徐々に長くする出力スイッチング回路。 - 請求項8において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が前記第2のレベルになった時,最初の前記第2の周期における前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの導通パルス数を第2の数に制御し,その後,前記第2の周期毎に前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの非導通パルスを前記導通パルスに徐々に置換することにより前記第2のトランジスタの導通パルス幅を徐々に長くする,または,前記比較信号が前記第2のレベルになった時,前記第2の周期毎に前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタの導通パルス数を徐々に増やす出力スイッチング回路。 - 請求項8において,
前記駆動パルス生成ユニットは,前記比較信号が,前記第1のレベルから前記第2のレベルに切り替わり複数の前記第2の周期の間前記第2のレベルを維持しその後前記第2のレベルから前記第1のレベルに切り替わる変化を複数回繰り返すと,最初の前記第2の周期における前記第2の駆動パルスの前記第2のトランジスタを導通する時間をより長くする出力スイッチング回路。
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