JP2014018076A

JP2014018076A - Power supply device, control circuit, and method of controlling power supply device

Info

Publication number: JP2014018076A
Application number: JP2013226606A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Nimura; 一好二村
Original assignee: Spansion LLC
Current assignee: Spansion LLC
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2029-05-08
Also published as: JP5881664B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device which suppresses fluctuation of output voltage.SOLUTION: A current inclination detection circuit 27 of a control circuit 12 detects only a ripple component of coil current IL, and generates slope voltage VS corresponding to detection result. An adding circuit 28 generates reference voltage VR1 by adding the slope voltage VS to reference voltage VR0. Then, a comparator 21 compares feedback voltage VFB corresponding to output voltage Vo with the reference voltage VR1, and outputs a signal Vc1 corresponding to comparison result. The control circuit 12 turns on/off transistors T1 and T2 of a converter 11 on the basis of the signal Vc1.

Description

電源装置、制御回路、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.

入力電圧より高い又は低い出力電圧を生成する電源装置として、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、特許文献１参照）。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をオンオフ制御し、その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）により出力電圧に生じるリップル電圧（リップル成分）を含む。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータは、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より低くなるとスイッチ回路をオンすることで、出力電圧を制御する。 A comparator-type DC-DC converter is known as a power supply device that generates an output voltage higher or lower than an input voltage (see, for example, Patent Document 1). For example, a so-called step-down DC-DC converter that generates an output voltage lower than an input voltage controls on / off of a switch circuit to which the input voltage is supplied, and smoothes a current flowing in a coil connected to the switch circuit. To generate an output voltage. The output voltage generated in this way includes a ripple voltage (ripple component) generated in the output voltage due to an equivalent series resistance (ESR) of the coil current and the smoothing capacitor. Therefore, the DC-DC converter compares the output voltage with a certain reference voltage, and controls the output voltage by turning on the switch circuit when the output voltage becomes lower than the reference voltage due to the ripple component.

上記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、つまりリップル成分の少ない出力電圧が望まれている。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。 For the DC-DC converter that generates the output voltage by switching the switch circuit as described above, the output voltage is stabilized, that is, the output voltage with a small ripple component is desired. In response to this requirement, a DC-DC converter using a smoothing capacitor having a small equivalent series resistance has been studied.

米国特許出願公開第２００７／０１２０５４７号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0120547

しかし、平滑用コンデンサの等価直列抵抗の値を小さくすると、フィードバック系が不安定になり、スイッチ回路の制御周期が不安定となる。この結果、図８に示すように、不定期にコイルに電圧ＶＬが加わり、コイルに流れる電流ＩＬが不規則に変化し、出力電圧Ｖｏが変動するという問題があった。 However, if the value of the equivalent series resistance of the smoothing capacitor is reduced, the feedback system becomes unstable, and the control cycle of the switch circuit becomes unstable. As a result, as shown in FIG. 8, there is a problem that the voltage VL is irregularly applied to the coil, the current IL flowing through the coil changes irregularly, and the output voltage Vo varies.

この電源装置で、出力電圧の変動を抑制することを目的とする。 An object of this power supply apparatus is to suppress fluctuations in output voltage.

この電源装置は、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、フィードバック電圧を参照電圧とを比較し、その比較結果に応じて前記スイッチ回路をオンオフ制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記スイッチ回路のオフ期間に前記コイルに流れるコイル電流の傾斜を検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧を生成する電流傾斜検出回路と、前記スロープ電圧を、前記フィードバック電圧と前記参照電圧の何れか一方に付加する加算回路と、前記スロープ電圧を、前記出力電圧に応じた電圧又は基準電圧に付加して前記フィードバック電圧又は前記参照電圧を生成する加算回路と、を有する。 This power supply device compares a feedback voltage with a reference voltage, 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 controls on / off of the switch circuit according to the comparison result, and the control circuit detects a slope of a coil current flowing through the coil during an off period of the switch circuit, and the detection result A current slope detection circuit for generating a slope voltage corresponding to the current voltage, a summing circuit for adding the slope voltage to one of the feedback voltage and the reference voltage, and a voltage or reference corresponding to the output voltage. And an adder circuit that generates the feedback voltage or the reference voltage in addition to a voltage.

開示の電源装置は、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。 The disclosed power supply apparatus has an effect that fluctuations in output voltage can be suppressed.

一実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータのブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the DC-DC converter of one embodiment. タイマ回路の回路図である。It is a circuit diagram of a timer circuit. 電流傾斜検出回路の回路図である。It is a circuit diagram of a current gradient detection circuit. 図１のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を示すタイミング図である。FIG. 2 is a timing diagram showing an operation of the DC-DC converter of FIG. 1. 図１のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the operation | movement of the DC-DC converter of FIG. 別のＤＣ−ＤＣコンバータのブロック回路図である。It is a block circuit diagram of another DC-DC converter. 図６のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を示すタイミング図である。FIG. 7 is a timing diagram showing an operation of the DC-DC converter of FIG. 6. 従来のＤＣ−ＤＣコンバータの動作例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the operation example of the conventional DC-DC converter.

以下、一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータは、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１１と、出力電圧Ｖｏに基づいてコンバータ部１１を制御する制御回路１２とを含む。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the DC-DC converter includes a converter unit 11 that generates an output voltage Vo based on the input voltage Vi, and a control circuit 12 that controls the converter unit 11 based on the output voltage Vo.

コンバータ部１１は、トランジスタＴ１，Ｔ２、コイルＬ１、コンデンサＣ１を含む。入力電圧Ｖｉが供給される入力端子Ｐｉと、出力電圧Ｖｏを出力する出力端子Ｐｏとの間は、メイン側のトランジスタＴ１とコイルＬ１が直列に接続されている。また、入力端子Ｐｉと、入力電圧Ｖｉより低い電圧を供給するための電源線との間に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が直列に接続されている。 The converter unit 11 includes transistors T1 and T2, a coil L1, and a capacitor C1. A main-side transistor T1 and a coil L1 are connected in series between an input terminal Pi to which an input voltage Vi is supplied and an output terminal Po that outputs an output voltage Vo. A main-side transistor T1 and a synchronization-side transistor T2 are connected in series between the input terminal Pi and a power supply line for supplying a voltage lower than the input voltage Vi.

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の第１端子（ドレイン）は入力電圧Ｖｉが供給される入力端子Ｐｉに接続され、トランジスタＴ２の第２端子（ソース）はトランジスタＴ２の第２端子（ドレイン）に接続され、トランジスタＴ２の第１端子（ソース）は入力電圧Ｖｉより低い電位の電源線（本実施形態ではグランド）に接続されている。トランジスタＴ１の制御端子（ゲート）には制御回路１２から制御信号ＤＨが供給され、トランジスタＴ２の制御端子（ゲート）には制御回路１２から制御信号ＤＬが供給されている。 The main-side transistor T1 and the synchronization-side transistor T2 are N-channel MOS transistors. The first terminal (drain) of the transistor T1 is connected to the input terminal Pi to which the input voltage Vi is supplied, the second terminal (source) of the transistor T2 is connected to the second terminal (drain) of the transistor T2, and the transistor T2 The first terminal (source) is connected to a power supply line (ground in this embodiment) having a potential lower than the input voltage Vi. A control signal DH is supplied from the control circuit 12 to the control terminal (gate) of the transistor T1, and a control signal DL is supplied from the control circuit 12 to the control terminal (gate) of the transistor T2.

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１２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。つまり、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。そして、制御回路１２は、スイッチ回路としての機能を有するトランジスタＴ１をオンオフするスイッチ制御回路を含む。 The transistors T1 and T2 are turned on / off in response to the control signals DH and DL. The control circuit 12 generates the control signals DH and DL so that the main-side transistor T1 and the synchronization-side transistor T2 are complementarily turned on and off. That is, the transistors T1 and T2 are examples of the switch circuit. The control circuit 12 includes a switch control circuit that turns on and off the transistor T1 having a function as a switch circuit.

両トランジスタＴ１，Ｔ２間の接続点は、コイルＬ１の第１端子（入力側端子）に接続され、コイルＬ１の第２端子は出力端子Ｐｏに接続されている。また、コイルＬ１の第２端子（出力側端子）は平滑用コンデンサＣ１の第１端子に接続され、コンデンサＣ１の第２端子はグランドに接続されている。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 connection point between the transistors T1 and T2 is connected to a first terminal (input side terminal) of the coil L1, and a second terminal of the coil L1 is connected to the output terminal Po. The second terminal (output side 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.

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、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、コイルＬ１にはエネルギー（電力）が蓄積される。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は蓄えたエネルギを放出し、そのコイルＬ１に誘導電流（コイル電流ＩＬ）が流れる。制御回路１２は、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。 When the main transistor T1 is turned on and the synchronous transistor T2 is turned off, a coil current IL corresponding to the difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo flows through the coil L1, and energy (electric power) is accumulated in the coil L1. Is done. When the main-side transistor T1 is turned off and the synchronous-side transistor T2 is turned on, the coil L1 releases the stored energy, and an induced current (coil current IL) flows through the coil L1. The control circuit 12 adjusts the pulse widths of the control signals DH and DL based on the output voltage Vo that is fed back.

次に、本実施形態の制御回路の構成を説明する。
制御回路１２は、比較器（コンパレータ）２１、ＲＳ−フリップフロップ回路（ＲＳ−ＦＦ回路）２２、タイマ回路２３、駆動回路２４、ドライバ回路２５，２６、電流傾斜検出回路２７、加算回路２８、抵抗Ｒ１，Ｒ２、基準電源Ｅ１を含む。 Next, the configuration of the control circuit of this embodiment will be described.
The control circuit 12 includes a comparator (comparator) 21, an RS-flip-flop circuit (RS-FF circuit) 22, a timer circuit 23, a drive circuit 24, driver circuits 25 and 26, a current gradient detection circuit 27, an adder circuit 28, a resistor R1, R2 and reference power supply E1 are included.

比較器２１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、抵抗Ｒ１，Ｒ２により生成された電圧が供給される。抵抗Ｒ１の第１端子に出力電圧Ｖｏが帰還され、抵抗Ｒ１の第２端子は抵抗Ｒ２の第１端子に接続され、抵抗Ｒ２の第２端子はグランドに接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間の接続点は比較器２１の反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの抵抗値に応じて、出力電圧Ｖｏを分圧した電圧（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とグランドの電位に対応する。従って、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。 A voltage based on the output voltage Vo is supplied to the inverting input terminal of the comparator 21. In the present embodiment, the voltage generated by the resistors R1 and R2 is supplied. The output voltage Vo is fed back to the first terminal of the resistor R1, the second terminal of the resistor R1 is connected to the first terminal of the resistor R2, and the second terminal of the resistor R2 is connected to the ground. A connection point between the resistors R1 and R2 is connected to the inverting input terminal of the comparator 21. The resistors R1 and R2 generate a voltage (divided voltage, feedback voltage) VFB obtained by dividing the output voltage Vo according to the respective resistance values. The value of the feedback voltage VFB corresponds to the ratio of the resistance values of the resistors R1 and R2, and the output voltage Vo and the ground potential. Accordingly, the resistors R1 and R2 generate a feedback voltage VFB that is proportional to the output voltage Vo.

比較器２１の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲ１が供給される。比較器２１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た信号Ｖｃ１を生成する。本実施形態において、比較器２１は、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Ｖｃ１を生成し、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Ｖｃ１を生成する。この信号Ｖｃ１は、ＲＳ−ＦＦ回路２２に供給される。 The reference voltage VR1 is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 21. The comparator 21 compares the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1, and generates a signal Vc1 according to the comparison result. In the present embodiment, the comparator 21 generates an H level signal Vc1 when the feedback voltage VFB is lower than the reference voltage VR1, and generates an L level signal Vc1 when the feedback voltage VFB is higher than the reference voltage VR1. To do. This signal Vc1 is supplied to the RS-FF circuit 22.

ＲＳ−ＦＦ回路２２は、セット端子に信号Ｖｃ１が供給され、リセット端子に信号Ｓ２が供給される。ＲＳ−ＦＦ回路２２は、Ｈレベルの信号Ｖｃ１に応答してＨレベルの信号Ｓ１を出力し、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。つまり、ＲＳ−ＦＦ回路２２に対して、信号Ｖｃ１はセット信号であり、信号Ｓ２はリセット信号である。ＲＳ−ＦＦ回路２２から出力される信号Ｓ１は、タイマ回路２３と駆動回路２４に供給される。 In the RS-FF circuit 22, the signal Vc1 is supplied to the set terminal, and the signal S2 is supplied to the reset terminal. The RS-FF circuit 22 outputs an H level signal S1 in response to the H level signal Vc1, and outputs an L level signal S1 in response to the H level signal S2. That is, for the RS-FF circuit 22, the signal Vc1 is a set signal and the signal S2 is a reset signal. The signal S1 output from the RS-FF circuit 22 is supplied to the timer circuit 23 and the drive circuit 24.

タイマ回路２３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。所定時間は、例えば、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏに依存する時間である。つまり、タイマ回路２３は、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レベルのパルス信号Ｓ２を出力する。上記のＲＳ−ＦＦ回路２２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２２から出力される信号Ｓ１は、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏに依存した期間、Ｈレベルとなる。即ち、タイマ回路２３は、ＲＳ−ＦＦ回路２２から出力される信号Ｓ１のパルス幅を決定する。 In response to the H level signal S1, the timer circuit 23 outputs the H level pulse signal S2 after a predetermined time has elapsed from the rising timing of the signal S1. The predetermined time is, for example, a time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo. That is, the timer circuit 23 outputs the pulse signal S2 at the H level after the time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo from the rising timing of the signal S1. The RS-FF circuit 22 outputs an L level signal S1 in response to an H level signal S2. As a result, the signal S1 output from the RS-FF circuit 22 becomes H level during a period depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo. That is, the timer circuit 23 determines the pulse width of the signal S1 output from the RS-FF circuit 22.

タイマ回路２３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２３は、オペアンプ３１，３２、インバータ回路３３、コンデンサＣ１１、抵抗Ｒ１１、トランジスタＴ１１〜Ｔ１４を含む。 An example of the timer circuit 23 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the timer circuit 23 includes operational amplifiers 31 and 32, an inverter circuit 33, a capacitor C11, a resistor R11, and transistors T11 to T14.

オペアンプ３１の非反転入力端子には入力電圧Ｖｉが供給されている。オペアンプ３１の反転入力端子は抵抗Ｒ１１の第１端子に接続され、その抵抗Ｒ１１の第２端子はグランドに接続されている。また、抵抗Ｒ１１の第１端子はトランジスタＴ１１に接続されている。トランジスタＴ１１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、ソースが抵抗Ｒ１１に接続され、ゲートがオペアンプ３１の出力端子に接続され、ドレインはトランジスタＴ１２に接続されている。 An input voltage Vi is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 31. The inverting input terminal of the operational amplifier 31 is connected to the first terminal of the resistor R11, and the second terminal of the resistor R11 is connected to the ground. The first terminal of the resistor R11 is connected to the transistor T11. The transistor T11 is an N-channel MOS transistor, the source is connected to the resistor R11, the gate is connected to the output terminal of the operational amplifier 31, and the drain is connected to the transistor T12.

抵抗Ｒ１１の両端子間には、この抵抗Ｒ１１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３１は、抵抗Ｒ１１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。従って、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 R11 and the resistance value is generated between both terminals of the resistor R11. The operational amplifier 31 generates the gate voltage of the transistor T11 so that the potential of the node between the resistor R11 and the transistor T11 is equal to the input voltage Vi. Therefore, a current corresponding to the input voltage Vi flows through the transistor T11.

トランジスタＴ１２はＰチャネルＭＯＳトランジスタであり、ソースにバイアス電圧ＶＢが供給され、ドレインはトランジスタＴ１１に接続され、ゲートは同トランジスタＴ１２のドレインとトランジスタＴ１３のゲートに接続されている。トランジスタＴ１３はトランジスタＴ１２と同型のＭＯＳトランジスタであり、ソースにバイアス電圧ＶＢが供給されている。従って、トランジスタＴ１２とトランジスタＴ１３はカレントミラー回路に含まれ、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に流れる電流と比例した電流をトランジスタＴ１３に流す。 The transistor T12 is a P-channel MOS transistor, the bias voltage VB is supplied to the source, the drain is connected to the transistor T11, and the gate is connected to the drain of the transistor T12 and the gate of the transistor T13. The transistor T13 is a MOS transistor of the same type as the transistor T12, and a bias voltage VB is supplied to the source. Therefore, the transistor T12 and the transistor T13 are included in the current mirror circuit, and the current mirror circuit passes a current proportional to the current flowing through the transistor T11 to the transistor T13 according to 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端子とトランジスタＴ１４に接続され、コンデンサＣ１１の第２端子はグランドに接続されている。トランジスタＴ１４はＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、ソースがグランドに接続され、ドレインがトランジスタＴ１３、即ちコンデンサＣ１１の第１端子に接続されている。つまり、トランジスタＴ１４はコンデンサＣ１１に並列接続されている。 The drain of the transistor T13 is connected to the first terminal of the capacitor C11 and the transistor T14, and the second terminal of the capacitor C11 is connected to the ground. The transistor T14 is an N-channel MOS transistor, the source is connected to the ground, and the drain is connected to the transistor T13, that is, the first terminal of the capacitor C11. That is, the transistor T14 is connected in parallel to the capacitor C11.

トランジスタＴ１４のゲートには、インバータ回路３３により信号Ｓ１を論理反転した信号Ｓ１ｘが供給されている。信号Ｓ１は、図１に示すＲＳ−ＦＦ回路２２から出力される信号であり、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Ｔ１１がオンし、信号Ｓ１がＬレベルであるときにメイン側のトランジスタＴ１１がオフする。 A signal S1x obtained by logically inverting the signal S1 by the inverter circuit 33 is supplied to the gate of the transistor T14. The signal S1 is a signal output from the RS-FF circuit 22 shown in FIG. 1. When the signal S1 is at the H level, the main transistor T11 is turned on, and when the signal S1 is at the L level, the main side is turned on. Transistor T11 is turned off.

一方、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レベルである時にオンし、信号Ｓ１ｘがＬレベル（信号Ｓ１がＨレベル）であるときにオフする。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。そして、オンしたトランジスタＴ１４は、コンデンサＣ１１の両端子を互いに接続するため、コンデンサＣ１１の第１端子はグランドレベルとなる。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により充電される。この結果、コンデンサＣ１１の第１端子のレベルは、グランドレベルから入力電圧Ｖｉに応じて上昇する。 On the other hand, the transistor T14 is turned on when the signal S1x is at the H level, that is, when the signal S1 is at the L level, and turned off when the signal S1x is at the L level (the signal S1 is at the H level). The capacitor C11 is supplied with a current depending on the input voltage Vi from the transistor T13. Since the turned-on transistor T14 connects both terminals of the capacitor C11 to each other, the first terminal of the capacitor C11 is at the ground level. When the transistor T14 is turned off, the capacitor C11 is charged by the current supplied from the transistor T13. As a result, the level of the first terminal of the capacitor C11 rises from the ground level according to the input voltage Vi.

即ち、タイマ回路２３は、図１に示すメイン側のトランジスタＴ１１がオフしているときにコンデンサＣ１１の両端子間を短絡して、ノードＮ１２の電圧Ｖｎ１をグランドレベルにリセットする。そして、トランジスタＴ１１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Ｎ１２の電圧Ｖｎ１が入力電圧Ｖｉに応じて上昇する。 That is, the timer circuit 23 short-circuits both terminals of the capacitor C11 when the main-side transistor T11 shown in FIG. 1 is OFF, and resets the voltage Vn1 of the node N12 to the ground level. When the transistor T11 is turned on, charging of the capacitor C11 is started. As a result, the voltage Vn1 at the node N12 rises according to the input voltage Vi.

ノードＮ１２はオペアンプ３２の非反転入力端子に接続され、オペアンプ３２の反転入力端子には出力電圧Ｖｏが供給されている。オペアンプ３２は、ノードＮ１２の電圧Ｖｎ１と出力電圧Ｖｏとを比較し、その比較結果に応じた信号Ｓ２を出力する。上記のように、ノードＮ１２の電圧Ｖｎ１は入力電圧Ｖｉに応じて変化する。オペアンプ３２は、電圧Ｖｎ１が出力電圧Ｖｏよりも低いときにＬレベルの信号Ｓ２を出力し、電圧Ｖｎ１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。そして、電圧Ｖｎ１は、メイン側のトランジスタＴ１がオンすると上昇する。従って、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 N12 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32, and the output voltage Vo is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 32. The operational amplifier 32 compares the voltage Vn1 at the node N12 with the output voltage Vo, and outputs a signal S2 corresponding to the comparison result. As described above, the voltage Vn1 at the node N12 changes according to the input voltage Vi. The operational amplifier 32 outputs an L level signal S2 when the voltage Vn1 is lower than the output voltage Vo, and outputs an H level signal S2 when the voltage Vn1 becomes higher than the output voltage Vo. The voltage Vn1 increases when the main transistor T1 is turned on. Therefore, the period from when the transistor T1 is turned on until the H level signal S2 is output depends on the input voltage Vi and the output voltage Vo.

尚、コンデンサＣ１１を充電するための電流、即ちトランジスタＴ１１に流れる電流は、入力電圧Ｖｉに比例する。その結果、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に反比例する。そして、オペアンプ３２は電圧Ｖｎ１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。つまり、トランジスタＴ１がオンしている期間（オン期間）は、入力電圧Ｖｉに反比例し、出力電圧Ｖｏに比例する。トランジスタＴ１がオフしている期間（オフ期間）は、出力電圧Ｖｏに反比例する。従って、制御回路１２は、ほぼ一定のスイッチング周波数となるよう制御する。 The current for charging the capacitor C11, that is, the current flowing through the transistor T11 is proportional to the input voltage Vi. As a result, the period from when the transistor T1 is turned on until the H level signal S2 is output is inversely proportional to the input voltage Vi. Since the operational amplifier 32 compares the voltage Vn1 with the output voltage Vo, the period from when the transistor T1 is turned on until the H-level signal S2 is output is proportional to the output voltage Vo. That is, the period during which the transistor T1 is on (on period) is inversely proportional to the input voltage Vi and proportional to the output voltage Vo. The period during which the transistor T1 is off (off period) is inversely proportional to the output voltage Vo. Therefore, the control circuit 12 performs control so that the switching frequency becomes substantially constant.

図１に示すように、駆動回路２４は、信号Ｓ１に基づいて、コンバータ部１１のトランジスタＴ１，Ｔ２を、相補的にオンオフするように、制御信号ＳＨ，ＳＬを生成する。なお、駆動回路２４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ＳＨ，ＳＬにデッドタイムを設定してもよい。ドライバ回路２５は、高電位側の電源端子にバイアス電圧ＶＢが供給され、低電位側の電源端子がコンバータ部１１のトランジスタＴ１，Ｔ２間のノードに接続されている。ドライバ回路２５は、制御信号ＳＨに応答して制御信号ＤＨを出力する。ドライバ回路２６は、高電位側の電源端子にバイアス電圧ＶＢが供給され、低電位側の電源端子がグランドに接続されている。ドライバ回路２６は、制御信号ＳＬに応答して制御信号ＤＬを出力する。 As shown in FIG. 1, the drive circuit 24 generates the control signals SH and SL based on the signal S1 so that the transistors T1 and T2 of the converter unit 11 are turned on and off in a complementary manner. In the drive circuit 24, dead times may be set in the control signals SH and SL so that both transistors T1 and T2 are not turned on simultaneously. In the driver circuit 25, the bias voltage VB is supplied to the power terminal on the high potential side, and the power terminal on the low potential side is connected to the node between the transistors T 1 and T 2 of the converter unit 11. The driver circuit 25 outputs a control signal DH in response to the control signal SH. In the driver circuit 26, the bias voltage VB is supplied to the power terminal on the high potential side, and the power terminal on the low potential side is connected to the ground. Driver circuit 26 outputs control signal DL in response to control signal SL.

本実施形態において、駆動回路２４は、Ｈレベルの信号Ｓ１に応答してＨレベルの信号ＳＨとＬレベルの信号ＳＬを出力し、Ｌレベルの信号Ｓ１に応答してＬレベルの信号ＳＨとＬレベルの信号ＳＬを出力する。メイン側のトランジスタＴ１は、Ｈレベルの信号ＳＨに基づく制御信号ＤＨに応答してオンし、Ｌレベルの信号ＳＨに基づく制御信号ＤＨ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レベルの信号ＳＬに基づく制御信号ＤＬに応答してオンし、Ｌレベルの信号ＳＬに基づく制御信号ＤＬに応答してオフする。 In the present embodiment, the drive circuit 24 outputs an H level signal SH and an L level signal SL in response to the H level signal S1, and in response to the L level signal S1, the L level signals SH and L. A level signal SL is output. The main-side transistor T1 is turned on in response to the control signal DH based on the H level signal SH, and is turned off in response to the control signal DH based on the L level signal SH. Similarly, the synchronous transistor T2 is turned on in response to the control signal DL based on the H level signal SL and turned off in response to the control signal DL based on the L level signal SL.

上記のコンパレータ２１は、出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなるとＨレベルの信号Ｖｃ１を出力し、ＲＳ−ＦＦ回路２２は、その信号Ｖｃ１に応答してＨレベルの信号Ｓ１を出力する。タイマ回路２３は、Ｈレベルの信号Ｓ１が出力されてから所定時間経過後にＨレベルの信号Ｓ２を出力し、ＲＳ−ＦＦ回路２２はその信号Ｓ２に応答してＬレベルの信号Ｓ１を出力する。駆動回路２４は、信号Ｓ１に応答してトランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフするための制御信号ＳＨ，ＳＬを出力する。 The comparator 21 outputs an H level signal Vc1 when the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1, and the RS-FF circuit 22 outputs an H level signal S1 in response to the signal Vc1. The timer circuit 23 outputs an H level signal S2 after a lapse of a predetermined time from the output of the H level signal S1, and the RS-FF circuit 22 outputs an L level signal S1 in response to the signal S2. The drive circuit 24 outputs control signals SH and SL for turning on and off the transistors T1 and T2 in response to the signal S1.

従って、制御回路１２は、出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなるとメイン側のトランジスタＴ１をオンし、同期側のトランジスタＴ２をオフする。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、メイン側のトランジスタＴ１をオフし、同期側のトランジスタＴ２をオンする。再び出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなると、制御回路１２はメイン側のトランジスタＴ１をオンし、同期側のトランジスタＴ２をオフする。 Accordingly, when the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1, the control circuit 12 turns on the main-side transistor T1 and turns off the synchronous-side transistor T2. After a predetermined time has elapsed since the main-side transistor T1 was turned on, the main-side transistor T1 is turned off and the synchronous-side transistor T2 is turned on. When the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1 again, the control circuit 12 turns on the main transistor T1 and turns off the synchronous transistor T2.

言い換えると、制御回路１２は、出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなると、所定期間メイン側のトランジスタＴ１をオンし、所定期間経過後にトランジスタＴ１をオフする。メイン側のトランジスタＴ１をオンする期間を「オン期間」とし、トランジスタＴ１をオフする期間を「オフ期間」とする。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 output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1, the control circuit 12 turns on the transistor T1 on the main side for a predetermined period and turns off the transistor T1 after a predetermined period. A period during which the main-side transistor T1 is turned on is referred to as an “on period”, and a period during which the transistor T1 is turned off is referred to as an “off period”. Since the transistor T2 is complementarily controlled with respect to the transistor T1, the transistor T2 is turned off in the “on period” and turned on in the “off period”.

電流傾斜検出回路２７は、コイルＬ１に流れるコイル電流ＩＬの負の傾斜を検出し、その検出した傾斜に応じた補正電圧ＶＳを生成する。加算回路２８は、基準電源Ｅ１の基準電圧ＶＲ０に、電流傾斜検出回路２７にて生成された補正電圧ＶＳを加算して上記の参照電圧ＶＲ１を生成する。 The current gradient detection circuit 27 detects a negative gradient of the coil current IL flowing through the coil L1, and generates a correction voltage VS corresponding to the detected gradient. The adder circuit 28 adds the correction voltage VS generated by the current slope detection circuit 27 to the reference voltage VR0 of the reference power supply E1 to generate the reference voltage VR1.

コイルＬ１に流れるコイル電流ＩＬは、メイン側のトランジスタＴ１がオンされると増加し、メイン側のトランジスタＴ２がオフされると減少する。つまり、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。 The coil current IL flowing through the coil L1 increases when the main-side transistor T1 is turned on, and decreases when the main-side transistor T2 is turned off. 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.

従って、電流傾斜検出回路２７は、このコイル電流ＩＬのリップル成分を検出し、そのリップル成分に応じた補正電圧ＶＳを生成する。なお、コイル電流ＩＬは、上記したように、メイン側のトランジスタＴ１がオフされると、徐々に減少する。 Therefore, the current gradient detection circuit 27 detects a ripple component of the coil current IL and generates a correction voltage VS corresponding to the ripple component. As described above, the coil current IL gradually decreases when the main-side transistor T1 is turned off.

出力電圧Ｖｏのリップル成分は、主に、コイルＬ１に流れるコイル電流と、コンデンサＣ１を接続することによる抵抗成分（等価直列抵抗：ＥＳＲ）により決定される。出力電圧Ｖｏの変動量を低減する、即ち出力電圧Ｖｏのリップル成分（振幅）を小さくするためには、コンデンサＣ１におけるリーク電流を小さくする、即ち等価直列抵抗の抵抗値を小さくする方法がある。例えば、積層セラミックコンデンサは、平滑用コンデンサとして従来用いられた導電性高分子コンデンサと比べて等価直列抵抗の抵抗値が小さい。従って、例えば積層セラミックコンデンサのように等価直列抵抗の抵抗値が小さなコンデンサを用いると、リップル成分が少なくなって出力電圧Ｖｏが安定化する。 The ripple component of the output voltage Vo is mainly determined by the coil current flowing through the coil L1 and the resistance component (equivalent series resistance: ESR) by connecting the capacitor C1. In order to reduce the fluctuation amount of the output voltage Vo, that is, to reduce the ripple component (amplitude) of the output voltage Vo, there is a method of reducing the leakage current in the capacitor C1, that is, reducing the resistance value of the equivalent series resistance. For example, a multilayer ceramic capacitor has a smaller equivalent series resistance than a conductive polymer capacitor conventionally used as a smoothing capacitor. Therefore, when a capacitor having a small equivalent series resistance, such as a multilayer ceramic capacitor, is used, the ripple component is reduced and the output voltage Vo is stabilized.

そして、制御回路１２のコンパレータ２１は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧したフィードバック電圧ＶＦＢを、参照電圧ＶＲ１と比較する。このコンパレータ２１に供給されるフィードバック電圧ＶＦＢは、出力電圧Ｖｏよりも変動量が少なく、ほぼ一定電圧となる。このため、参照電圧ＶＲ１を変化させる必要がある。そして、参照電圧ＶＲ１の変化量は、従来の出力電圧Ｖｏのリップル成分と対応することが好ましい。従って、本実施形態では、コイル電流ＩＬのリップル成分を検出し、そのリップル成分に応じて参照電圧ＶＲ１を増加させる。つまり、電流傾斜検出回路２７は、コイル電流ＩＬのリップル成分を検出し、そのリップル成分に応じて徐々に増加する補正電圧ＶＳを生成する。 Then, the comparator 21 of the control circuit 12 compares the feedback voltage VFB obtained by dividing the output voltage Vo with the resistors R1 and R2 with the reference voltage VR1. The feedback voltage VFB supplied to the comparator 21 has a smaller amount of fluctuation than the output voltage Vo, and is a substantially constant voltage. For this reason, it is necessary to change the reference voltage VR1. The amount of change in the reference voltage VR1 preferably corresponds to the ripple component of the conventional output voltage Vo. Therefore, in this embodiment, the ripple component of the coil current IL is detected, and the reference voltage VR1 is increased according to the ripple component. That is, the current gradient detection circuit 27 detects a ripple component of the coil current IL and generates a correction voltage VS that gradually increases in accordance with the ripple component.

加算回路２８は、基準電源Ｅ１の基準電圧ＶＲ０に、電流傾斜検出回路２７にて生成された補正電圧ＶＳを加算して上記の参照電圧ＶＲ１を生成する。この参照電圧ＶＲ１は、メイン側のトランジスタＴ１がオフしている期間におけるコイル電流ＩＬのリップル成分に対応して増加する。 The adder circuit 28 adds the correction voltage VS generated by the current slope detection circuit 27 to the reference voltage VR0 of the reference power supply E1 to generate the reference voltage VR1. This reference voltage VR1 increases corresponding to the ripple component of the coil current IL during the period when the main-side transistor T1 is off.

コンパレータ２１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Ｖｃ１を出力する。この信号Ｖｃ１に応答してＲＳ−ＦＦ回路２２がＨレベルの信号Ｓ１を出力することにより、メイン側のトランジスタＴ１がオンする。トランジスタＴ１がオンすることにより、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの差電圧に応じてコイルＬ１のコイル電流ＩＬが増加する。このコイル電流ＩＬに応じて、コンデンサＣ１において充放電によって平滑化された出力電圧Ｖｏが生成される。 The comparator 21 outputs an H level signal Vc1 when the reference voltage VR1 becomes higher than the feedback voltage VFB. In response to this signal Vc1, the RS-FF circuit 22 outputs an H level signal S1, whereby the main transistor T1 is turned on. When the transistor T1 is turned on, the coil current IL of the coil L1 increases according to the voltage difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo. In response to the coil current IL, an output voltage Vo that is smoothed by charging and discharging is generated in the capacitor C1.

例えば負荷急変等により、出力電圧Ｖｏが低下すると、出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなるタイミングが早くなり、Ｈレベルの信号Ｖｃ１が出力されるタイミングが早くなる。即ち、トランジスタＴ１のオフ期間が短くなる。一方、出力電圧Ｖｏが上昇すると、出力電圧Ｖｏが参照電圧ＶＲ１より低くなるタイミングが遅くなり、Ｈレベルの信号Ｖｃ１が出力されるタイミングが遅くなる。即ち、トランジスタＴ１のオフ期間が長くなる。 For example, when the output voltage Vo decreases due to a sudden load change or the like, the timing at which the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1 is advanced, and the timing at which the H-level signal Vc1 is output is advanced. That is, the off period of the transistor T1 is shortened. On the other hand, when the output voltage Vo rises, the timing at which the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage VR1 is delayed, and the timing at which the H-level signal Vc1 is output is delayed. That is, the off period of the transistor T1 becomes longer.

このような動作により、トランジスタＴ１がオンされるタイミングは、出力電圧Ｖｏと参照電圧ＶＲ１との比較結果に基づいて決定される。したがって、出力電圧Ｖｏの高低に基づいてオンタイミング（オフ時間）が調整され、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＲ０に基づく一定電圧（目標電圧）に近づくように制御される。つまり、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。そして、出力電圧Ｖｏ等が安定した状態では、オフ期間におけるコイル電流ＩＬの変化量は、一定値であるため、図５に示すように、安定した間隔（周期）でトランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフすることができる。このため、従来と比べて、コイル電流ＩＬのリップル成分を低減し、出力電圧Ｖｏを安定化することができる。 With such an operation, the timing at which the transistor T1 is turned on is determined based on the comparison result between the output voltage Vo and the reference voltage VR1. Therefore, the ON timing (OFF time) is adjusted based on the level of the output voltage Vo, and the output voltage Vo is controlled to approach a constant voltage (target voltage) based on the reference voltage VR0. That is, the reference voltage VR0 is set according to the target voltage for controlling the output voltage Vo. When the output voltage Vo or the like is stable, the amount of change in the coil current IL during the off period is a constant value, so that the transistors T1 and T2 are turned on and off at a stable interval (period) as shown in FIG. be able to. Therefore, the ripple component of the coil current IL can be reduced and the output voltage Vo can be stabilized as compared with the conventional case.

次に、電流傾斜検出回路２７の構成例を説明する。
図３に示すように、電流傾斜検出回路２７は、オペアンプ４１、遅延回路４２、スイッチＳＷ１、コンデンサＣ２１を含む。 Next, a configuration example of the current gradient detection circuit 27 will be described.
As shown in FIG. 3, the current gradient detection circuit 27 includes an operational amplifier 41, a delay circuit 42, a switch SW1, and a capacitor C21.

オペアンプ４１の非反転入力端子は図１に示すコンバータ部１１に含まれるコイルＬ１の入力側端子、即ちトランジスタＴ１１，Ｔ１２間のノードに接続され、そのノードにおける電圧（以下、コイル電圧）ＶＬが供給される。また、このノードにはスイッチＳＷ１の第１端子が接続されている。スイッチＳＷ１の第２端子は、オペアンプ４１の反転入力端子と、コンデンサＣ２１の第１端子に接続され、コンデンサＣ２１の第２端子はグランドに接続されている。スイッチＳＷ１の制御端子は遅延回路４２に接続されている。 The non-inverting input terminal of the operational amplifier 41 is connected to the input side terminal of the coil L1 included in the converter unit 11 shown in FIG. 1, that is, the node between the transistors T11 and T12, and the voltage at the node (hereinafter referred to as the coil voltage) VL is supplied. Is done. Further, the first terminal of the switch SW1 is connected to this node. The second terminal of the switch SW1 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 41 and the first terminal of the capacitor C21, and the second terminal of the capacitor C21 is connected to the ground. The control terminal of the switch SW1 is connected to the delay circuit 42.

遅延回路４２には、図１に示すメイン側のトランジスタＴ１１をオンオフ制御するための制御信号ＤＨが供給される。図４に示すように、遅延回路４２は、Ｈレベルの制御信号ＤＨに応答してＨレベルの信号ＣＳを出力し、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。スイッチＳＷ１は、Ｈレベルの信号ＣＳに応答してオンし、Ｌレベルの信号に応答してオフする。 The delay circuit 42 is supplied with a control signal DH for ON / OFF control of the main-side transistor T11 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the delay circuit 42 outputs an H level signal CS in response to the H level control signal DH, and responds to the L level control signal DH from the L level signal DH for a predetermined time. Delayed and outputs an L level signal CS. The switch SW1 is turned on in response to the H level signal CS and turned off in response to the L level signal.

スイッチＳＷ１がオンすると、オペアンプ４１の両端子にはコイル電圧ＶＬが供給される。また、このコイル電圧ＶＬはコンデンサＣ２１の第１端子に供給される。従って、コンデンサＣ２１の第１端子の電圧は、オペアンプ４１の端子電圧と等しくなる。 When the switch SW1 is turned on, the coil voltage VL is supplied to both terminals of the operational amplifier 41. The coil voltage VL is supplied to the first terminal of the capacitor C21. Therefore, the voltage at the first terminal of the capacitor C21 is equal to the terminal voltage of the operational amplifier 41.

スイッチＳＷ１がオフすると、オペアンプ４１の反転入力端子とコンデンサＣ２１の第１端子にはコイル電圧ＶＬが供給されなくなる。その結果、オペアンプ４１の反転入力端子の電圧は、コンデンサＣ２１の端子電圧、即ち、コンデンサＣ２１によりスイッチＳＷ１をオフする直前の電圧を保持した電圧となる。このコンデンサＣ２１に保持した電圧を保持電圧ＶＬｓとする。 When the switch SW1 is turned off, the coil voltage VL is not supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 41 and the first terminal of the capacitor C21. As a result, the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier 41 is a voltage that holds the terminal voltage of the capacitor C21, that is, the voltage immediately before the switch SW1 is turned off by the capacitor C21. The voltage held in the capacitor C21 is referred to as a holding voltage VLs.

上記の遅延回路４２は、オペアンプ４１の２つの入力端子に供給される電圧が互いに同じ値であるときに、その２つの入力端子のうちの何れか一方（本実施形態では反転入力端子）における電圧をコンデンサＣ２１に保持するために設けられている。上記したように、オペアンプ４１の非反転入力端子は図１に示すコイルＬ１の入力側端子に直接的に接続され、オペアンプ４１の反転入力端子はスイッチＳＷ１を介して接続されている。また、オペアンプ４１の反転入力端子にはコンデンサＣ２１が接続されている。そして、コイル電圧ＶＬは、図１に示すトランジスタＴ１，Ｔ２の切り替えに応じて変化する。このため、スイッチＳＷ１をオンしているときに、オペアンプ４１の両端子における電圧レベルが互いに相違する期間がある。このため、スイッチＳＷ１をオフするタイミングをトランジスタ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４１の両入力端子の電圧レベルが互いに等しくなってからスイッチＳＷ１をオフしてその電圧をコンデンサＣ２１に保持するようにしている。 When the voltages supplied to the two input terminals of the operational amplifier 41 have the same value, the delay circuit 42 has a voltage at one of the two input terminals (inverted input terminal in this embodiment). Is provided in the capacitor C21. As described above, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 41 is directly connected to the input side terminal of the coil L1 shown in FIG. 1, and the inverting input terminal of the operational amplifier 41 is connected via the switch SW1. A capacitor C21 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 41. The coil voltage VL changes according to the switching of the transistors T1 and T2 shown in FIG. For this reason, when the switch SW1 is on, there are periods in which the voltage levels at both terminals of the operational amplifier 41 are different from each other. For this reason, by delaying the timing for turning off the switch SW1 by a predetermined time from the switching of the transistors T1 and T2, the switch SW1 is turned off after the voltage levels of both input terminals of the operational amplifier 41 are equal to each other, and the voltage is supplied to the capacitor C21. To keep on.

図１において、コイル電圧ＶＬは、トランジスタＴ１のオン期間では、入力電圧Ｖｉに応じた電圧となる。そして、コイル電圧ＶＬは、トランジスタＴ２のオフ期間に、同期側のトランジスタＴ２のオン抵抗によって、コイル電流ＩＬに応じて変化する。なお、オフ期間に、コイル電流ＩＬは減少し、そのコイル電流ＩＬに応じてコイル電圧ＶＬが上昇する（図４参照）。 In FIG. 1, the coil voltage VL is a voltage corresponding to the input voltage Vi during the on period of the transistor T1. The coil voltage VL changes in accordance with the coil current IL due to the ON resistance of the synchronous transistor T2 during the OFF period of the transistor T2. During the off period, the coil current IL decreases, and the coil voltage VL increases according to the coil current IL (see FIG. 4).

オペアンプ４１は、両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。この電圧ＶＳは、コイル電圧ＶＬと保持電圧ＶＬｓの電位差に対応する、即ち、オフ期間におけるコイル電流ＩＬの変化量（リップル成分）に対応する。このスロープ電圧ＶＳは、図４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ＳＷ１がオフされると、徐々に増加する。 The operational amplifier 41 outputs a voltage obtained by amplifying the potential difference between both terminals as a slope voltage VS. This voltage VS corresponds to the potential difference between the coil voltage VL and the holding voltage VLs, that is, corresponds to the amount of change (ripple component) of the coil current IL in the off period. As shown in FIG. 4, the slope voltage VS is 0 V (level indicated by a broken line) during the on period, and gradually increases when the switch SW1 is turned off.

このように、電流傾斜検出回路２７は、コイル電流ＩＬのリップル成分のみを検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧ＶＳを生成する。従って、出力端子Ｐｏに接続された負荷（図示略）によるコンバータ部１１における電流（出力電流Ｉｏ）のＤＣ的な増減は、スロープ電圧ＶＳに影響しない。このため、出力電流を検出する方式と比べて、安定した出力電圧Ｖｏを生成することができる。 Thus, the current gradient detection circuit 27 detects only the ripple component of the coil current IL and generates the slope voltage VS according to the detection result. Therefore, a DC increase / decrease in the current (output current Io) in the converter unit 11 due to a load (not shown) connected to the output terminal Po does not affect the slope voltage VS. For this reason, it is possible to generate a stable output voltage Vo as compared with the method of detecting the output current.

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）制御回路１２の電流傾斜検出回路２７は、コイル電流ＩＬのリップル成分のみを検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧ＶＳを生成する。加算回路２８は、基準電圧ＶＲ０にスロープ電圧ＶＳを加算して参照電圧ＶＲ１を生成する。そして、比較器２１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Ｖｃ１を出力する。制御回路１２は、この信号Ｖｃ１に基づいてコンバータ部１１のトランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフするようにした。その結果、リップルが少ない出力電圧ＶｏであってもトランジスタＴ１，Ｔ２を周期的にオンオフ制御することができるため、出力電圧Ｖｏの安定化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The current gradient detection circuit 27 of the control circuit 12 detects only the ripple component of the coil current IL and generates a slope voltage VS according to the detection result. The adder circuit 28 adds the slope voltage VS to the reference voltage VR0 to generate the reference voltage VR1. The comparator 21 compares the feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vo with the reference voltage VR1, and outputs a signal Vc1 corresponding to the comparison result. The control circuit 12 turns on and off the transistors T1 and T2 of the converter unit 11 based on the signal Vc1. As a result, even if the output voltage Vo has a small ripple, the transistors T1 and T2 can be periodically turned on / off, so that the output voltage Vo can be stabilized.

（２）電流傾斜検出回路２７は、コイル電流ＩＬのリップル成分のみを検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧ＶＳを生成する。従って、出力端子Ｐｏに接続された負荷によるコンバータ部１１における電流（出力電流Ｉｏ）のＤＣ的な増減は、スロープ電圧ＶＳに影響しない。このため、出力電流を検出する方式と比べて、安定した出力電圧Ｖｏを生成することができる。 (2) The current gradient detection circuit 27 detects only the ripple component of the coil current IL and generates a slope voltage VS according to the detection result. Therefore, the DC increase / decrease of the current (output current Io) in the converter unit 11 due to the load connected to the output terminal Po does not affect the slope voltage VS. For this reason, it is possible to generate a stable output voltage Vo as compared with the method of detecting the output current.

（３）平滑用コンデンサＣ１を接続することによる等価直列抵抗（ＥＳＲ）の抵抗値を小さくすることができるため、コンデンサＣ１に積層セラミックコンデンサを用いることができ、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。 (3) Since the resistance value of the equivalent series resistance (ESR) by connecting the smoothing capacitor C1 can be reduced, a multilayer ceramic capacitor can be used for the capacitor C1, and the DC-DC converter can be reduced in size and size. Cost can be reduced.

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態は、コイル電流ＩＬのリップル成分に応じたスロープ電圧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。つまり、出力電圧Ｖｏと基準電圧ＶＲ０において、基準電圧ＶＲ０側にスロープ電圧を付加した。これに対し、スロープ電圧を出力電圧Ｖｏ側に付加するようにしてもよい。 In addition, you may implement the said embodiment in the following aspects.
In the above embodiment, the reference voltage VR1 is generated by adding the slope voltage VS corresponding to the ripple component of the coil current IL to the reference voltage VR0, and the reference voltage VR1 is compared with the feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vo. I did it. That is, the slope voltage is added to the reference voltage VR0 side in the output voltage Vo and the reference voltage VR0. On the other hand, a slope voltage may be added to the output voltage Vo side.

例えば、図６に示すように、制御回路１２ａは、加算回路２８ａを含む。加算回路２８ａの第１の入力端子は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間に接続され、フィードバック電圧ＶＦＢが供給される。加算回路２８ａの第２の入力端子には電流傾斜検出回路２７に接続され、スロープ電圧ＶＳが供給される。加算回路２８ａは、第１の入力端子に供給される電圧に対して、第２の入力端子に供給される電圧を反転した電圧を加算する、即ち図７に示すようにフィードバック電圧ＶＦＢからスロープ電圧ＶＳを減算してフィードバック電圧ＶＦ２を生成する。比較器２１は、加算回路２８ａから出力されるフィードバック電圧ＶＦ２と、基準電源Ｅ１から供給される基準電圧ＶＲ０（参照電圧）とを比較し、その比較結果に応じた信号Ｖｃ１を出力する。このように構成したＤＣ−ＤＣコンバータは、上記実施形態と同様の効果を奏する。 For example, as shown in FIG. 6, the control circuit 12a includes an adder circuit 28a. The first input terminal of the adder circuit 28a is connected between the resistors R1 and R2 and supplied with the feedback voltage VFB. The second input terminal of the adder circuit 28a is connected to the current gradient detection circuit 27 and supplied with the slope voltage VS. The adder circuit 28a adds a voltage obtained by inverting the voltage supplied to the second input terminal to the voltage supplied to the first input terminal, that is, the slope voltage from the feedback voltage VFB as shown in FIG. The feedback voltage VF2 is generated by subtracting VS. The comparator 21 compares the feedback voltage VF2 output from the adding circuit 28a with the reference voltage VR0 (reference voltage) supplied from the reference power supply E1, and outputs a signal Vc1 according to the comparison result. The DC-DC converter configured as described above has the same effect as the above embodiment.

・上記実施形態において、タイマ回路２３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レベルのパルス信号Ｓ２を出力するように構成した。このタイマ回路２３の構成を適宜変更してもよい。 In the above embodiment, the timer circuit 23 is configured to output the H level pulse signal S2 after the time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo from the rising timing of the signal S1. The configuration of the timer circuit 23 may be changed as appropriate.

例えば、タイマ回路２３を固定された時間経過後に信号Ｓ２を出力するように構成してもよい。また、タイマ回路２３を、出力電圧Ｖｏのみに依存したタイミングで信号Ｓ２を出力するように構成してもよい。また、タイマ回路２３を、入力電圧Ｖｉのみに依存したタイミングで信号Ｓ２を出力するように構成してもよい。 For example, the timer circuit 23 may be configured to output the signal S2 after a fixed time has elapsed. The timer circuit 23 may be configured to output the signal S2 at a timing depending only on the output voltage Vo. The timer circuit 23 may be configured to output the signal S2 at a timing depending only on the input voltage Vi.

・上記実施形態では、スイッチ回路、第２のスイッチ回路の一例としてＭＯＳトランジスタを開示したが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、複数のトランジスタを含むスイッチ回路を用いても良い。 In the above embodiment, the MOS transistor is disclosed as an example of the switch circuit and the second switch circuit, but a bipolar transistor may be used. Further, a switch circuit including a plurality of transistors may be used.

・上記実施形態では、同期側のトランジスタＴ２のオン抵抗により、コイル電圧ＶＬがコイル電流ＩＬに応じて変化するようにしている。従って、コイル電圧ＶＬがコイル電流ＩＬに応じて変化可能であれば、同期側のスイッチの構成を適宜変更してもよい。例えば、トランジスタＴ２に換えて、抵抗とダイオードの直列回路を接続するようにしてもよい。 In the above embodiment, the coil voltage VL changes according to the coil current IL due to the ON resistance of the synchronous transistor T2. Therefore, if the coil voltage VL can be changed according to the coil current IL, the configuration of the synchronous switch may be changed as appropriate. For example, instead of the transistor T2, a series circuit of a resistor and a diode may be connected.

・上記実施形態では、図３に示す遅延回路４２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、図１に示す信号ＳＨ、信号Ｓ１を遅延回路４２に供給するようにしてもよい。また、トランジスタＴ２をオンオフするための信号ＤＨ，ＳＨを論理反転して遅延回路４２に供給する、又は信号ＤＨ，ＳＨを遅延回路に供給してその遅延回路内で論理反転するようにしてもよい。 In the above embodiment, the control signal DH is supplied to the delay circuit 42 shown in FIG. 3. However, any signal corresponding to the ON period or OFF period of the transistor T1 may be used. S1 may be supplied to the delay circuit 42. Further, the signals DH and SH for turning on / off the transistor T2 may be logically inverted and supplied to the delay circuit 42, or the signals DH and SH may be supplied to the delay circuit and logically inverted in the delay circuit. .

上記各実施形態に関し、以下の付記を開示する。
（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、
フィードバック電圧と参照電圧とを比較し、その比較結果に応じて前記スイッチ回路をオンオフ制御する制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、
前記スイッチ回路のオフ期間に前記コイルに流れるコイル電流の傾斜を検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧を生成する電流傾斜検出回路と、
前記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、又は前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定された基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する加算回路と、
を有することを特徴とする電源装置。
（付記２）
前記コンバータ部は、
前記スイッチ回路と前記コイルとの間のノードに接続された第２のスイッチ回路を含み、
前記制御回路は、前記スイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とを相補的にオンオフ制御し、
前記コイルにはオンした前記第２のスイッチ回路を介して前記コイル電流が流れ、
前記電流傾斜検出回路は、前記ノードの電圧に基づいて前記コイル電流の傾斜を検出する、
ことを特徴とする付記１に記載の電源装置。
（付記３）
前記コンバータ部は、
前記スイッチ回路と前記コイルとの間のノードと電源線との間に接続され、ダイオードと抵抗との直列回路を含み、
前記コイルには前記スイッチ回路のオフ期間に前記ダイオード及び前記抵抗を介して前記コイル電流が流れ、
前記電流傾斜検出回路は、前記ノードの電圧に基づいて前記コイル電流の傾斜を検出する、
ことを特徴とする付記１に記載の電源装置。
（付記４）
前記電流傾斜検出回路は、
第１の入力端子が前記ノードに接続され、第２の入力端子がスイッチを介して前記ノードに接続され、前記第１の入力端子と前記第２の入力端子との差電圧に応じて前記スロープ電圧を出力するオペアンプと、
前記第２の入力端子に接続されたコンデンサと、
を有し、前記スイッチは前記スイッチ回路のオン期間とオフ期間とに応じてオンオフする、
ことを有することを特徴とする付記２又は３に記載の電源装置。
（付記５）
出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧とを比較し、その比較結果に応じて、入力電圧が供給されるスイッチ回路をオンオフ制御する制御回路であって、
前記スイッチ回路と前記出力電圧が出力される出力端との間に接続されたコイルに、前記スイッチ回路のオフ期間に流れるコイル電流の傾斜を検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧を生成する電流傾斜検出回路と、
前記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、又は前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定された基準電圧に付加して前記参照電圧を生成する加算回路と、
を有することを特徴とする制御回路。
（付記６）
出力電圧に応じたフィードバック電圧と参照電圧とを比較し、その比較結果に応じて、入力電圧が供給されるスイッチ回路をオンオフ制御する電源装置の制御方法であって、
前記スイッチ回路と前記出力電圧が出力される出力端との間に接続されたコイルに流れるコイル電流の傾斜を検出し、その検出結果に応じたスロープ電圧を生成し、前記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、又は前記スロープ電圧を前記出力電圧に応じて設定された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 following notes are disclosed regarding the above embodiments.
(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 compares a feedback voltage with a reference voltage and controls the switch circuit on and off according to the comparison result;
Have
The control circuit includes:
A current gradient detection circuit that detects a gradient of a coil current flowing in the coil during an off period of the switch circuit and generates a slope voltage according to the detection result;
An adder circuit that adds the slope voltage to a voltage corresponding to the output voltage to generate the feedback voltage, or adds the slope voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage When,
A power supply device comprising:
(Appendix 2)
The converter unit is
A second switch circuit connected to a node between the switch circuit and the coil;
The control circuit performs on / off control of the switch circuit and the second switch circuit in a complementary manner,
The coil current flows through the second switch circuit that is turned on to the coil,
The current slope detection circuit detects the slope of the coil current based on the voltage of the node.
The power supply device according to Supplementary Note 1, wherein
(Appendix 3)
The converter unit is
Connected between a node between the switch circuit and the coil and a power supply line, and includes a series circuit of a diode and a resistor;
The coil current flows through the diode and the resistor during an off period of the switch circuit in the coil,
The current slope detection circuit detects the slope of the coil current based on the voltage of the node.
The power supply device according to Supplementary Note 1, wherein
(Appendix 4)
The current slope detection circuit includes:
A first input terminal is connected to the node, a second input terminal is connected to the node via a switch, and the slope is determined according to a voltage difference between the first input terminal and the second input terminal. An operational amplifier that outputs voltage;
A capacitor connected to the second input terminal;
The switch is turned on and off according to an on period and an off period of the switch circuit,
The power supply device according to appendix 2 or 3, characterized by comprising:
(Appendix 5)
A control circuit that compares a feedback voltage according to an output voltage with a reference voltage and controls on / off of a switch circuit to which an input voltage is supplied according to the comparison result,
The coil connected between the switch circuit and the output terminal from which the output voltage is output detects the slope of the coil current flowing during the OFF period of the switch circuit, and generates a slope voltage according to the detection result. A current gradient detection circuit;
An adder circuit that adds the slope voltage to a voltage corresponding to the output voltage to generate the feedback voltage, or adds the slope voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage When,
A control circuit comprising:
(Appendix 6)
A control method of a power supply device that compares a feedback voltage according to an output voltage with a reference voltage and controls on / off of a switch circuit to which an input voltage is supplied according to the comparison result,
A slope of a coil current flowing in a coil connected between the switch circuit and an output terminal from which the output voltage is output is detected, a slope voltage is generated according to the detection result, and the slope voltage is converted into the output voltage. The feedback voltage is generated by adding to the voltage according to or the reference voltage is generated by adding the slope voltage to the reference voltage set according to the output voltage,
A control method for a power supply device.

１１コンバータ部
１２，１２ａ制御回路
２７電流傾斜検出回路
２８加算回路
４１オペアンプ
Ｃ２１コンデンサ
ＳＷ１スイッチ
Ｔ１，Ｔ２トランジスタ
Ｌ１コイル
ＩＬコイル電流
ＶＬコイル電圧
Ｖｉ入力電圧
Ｖｏ出力電圧
ＶＦＢフィードバック電圧
ＶＲ０基準電圧
ＶＲ１参照電圧
ＶＳスロープ電圧 11 Converter unit 12, 12a Control circuit 27 Current slope detection circuit 28 Addition circuit 41 Operational amplifier C21 Capacitor SW1 Switch T1, T2 Transistor L1 Coil IL Coil current VL Coil voltage Vi Input voltage Vo Output voltage VFB Feedback voltage VR0 Reference voltage VR1 Reference voltage VS Slope voltage

Claims

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 compares the feedback voltage according to the output voltage with a reference voltage, and controls the switch circuit according to the comparison result.
Have
The control circuit includes:
A current gradient detection circuit that generates a slope voltage corresponding to the gradient of the coil current flowing in the coil during the off period of the switch circuit;
An adder circuit that adds the slope voltage to a voltage corresponding to the output voltage to generate the feedback voltage, or adds the slope voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage When,
A power supply device comprising:

The converter unit is
A second switch circuit connected to a node between the switch circuit and the coil;
The control circuit performs on / off control of the switch circuit and the second switch circuit in a complementary manner,
The coil current flows through the second switch circuit that is turned on to the coil,
The current slope detection circuit detects the slope of the coil current based on the voltage of the node.
The power supply device according to claim 1.

The current slope detection circuit includes:
A first input terminal is connected to the node, a second input terminal is connected to the node via a switch, and the slope is determined according to a voltage difference between the first input terminal and the second input terminal. An operational amplifier that outputs voltage;
A capacitor connected to the second input terminal;
The switch is turned on and off according to an on period and an off period of the switch circuit,
The power supply device according to claim 2, wherein:

A control circuit that compares a feedback voltage according to an output voltage with a reference voltage and controls on / off of a switch circuit to which an input voltage is supplied according to the comparison result,
The coil connected between the switch circuit and the output terminal from which the output voltage is output detects the slope of the coil current flowing during the OFF period of the switch circuit, and generates a slope voltage according to the detection result. A current gradient detection circuit;
An adder circuit that adds the slope voltage to a voltage corresponding to the output voltage to generate the feedback voltage, or adds the slope voltage to a reference voltage set according to the output voltage to generate the reference voltage When,
A control circuit comprising:

A control method of a power supply device that compares a feedback voltage according to an output voltage with a reference voltage and controls on / off of a switch circuit to which an input voltage is supplied according to the comparison result,
A slope of a coil current flowing in a coil connected between the switch circuit and an output terminal from which the output voltage is output is detected, a slope voltage is generated according to the detection result, and the slope voltage is converted into the output voltage. The feedback voltage is generated by adding to the voltage according to or the reference voltage is generated by adding the slope voltage to the reference voltage set according to the output voltage,
A control method for a power supply device.