JP2014150637A - Step-up switching regulator and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a step-up switching regulator that allows preventing malfunction of an overcurrent protection function while suppressing ripple of an output voltage.SOLUTION: A pulse generator 10 generates a pulse signal S10 for turning on and off a switching element Q1. A flip flop 11 outputs a gate control signal S11 becoming a low level when an output voltage Vexceeds a predetermined value or when a current IL exceeds a predetermined value. A mask signal generating unit 20 outputs a mask signal S20 including a low-level period longer than a low-level period of the pulse signal S10 for every predetermined period synchronized with the pulse signal S10. An AND gate 12A supplies a logical product of the pulse signal S10, the gate control signal S11, and the mask signal S20 to the switching element Q1.

Description

本発明は、昇圧型スイッチングレギュレータに関し、特に、過電流保護機能を有する昇圧型スイッチングレギュレータに関する。   The present invention relates to a step-up switching regulator, and more particularly to a step-up switching regulator having an overcurrent protection function.

昇圧型スイッチングレギュレータの一種であるチョッパ方式の昇圧型DC−DCコンバータ(ブーストコンバータ)は、入力された直流をスイッチング素子によってパルス電流に細分化し、それをつなぎ合わせて必要な電圧の直流出力を得るものである。かかる昇圧型のDC−DCコンバータは、スイッチング素子、インダクタ(チョークコイル)、キャパシタ、ダイオード、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路により構成される。このような昇圧型のDC−DCコンバータにおいて、インダクタおよびスイッチング素子に流れる電流が過大となることを防止するために過電流保護機能を備えたものが知られている。   A chopper boost DC-DC converter (boost converter), which is a type of boost switching regulator, subdivides input direct current into pulse currents by a switching element and connects them to obtain a DC output of a necessary voltage. Is. Such a step-up DC-DC converter includes a switching element, an inductor (choke coil), a capacitor, a diode, and a control circuit that controls on / off of the switching element. In such a step-up DC-DC converter, one having an overcurrent protection function is known in order to prevent the current flowing through the inductor and the switching element from becoming excessive.

例えば、特許文献1には、スイッチングレギュレータの出力電圧を所定の基準電圧と比較し、2つの電圧の誤差に応じた誤差信号Verrを生成する誤差増幅器と、スイッチングレギュレータの出力インダクタに流れるコイル電流に応じた検出信号を、誤差増幅器からの誤差信号と比較し、検出信号の値が誤差信号の値に達すると所定レベルとなるオフ信号を出力するコンパレータと、オフ信号が所定レベルとなると、スイッチング素子をオフし、クロック信号が所定レベルに遷移すると、スイッチング素子をオンする駆動部と、誤差増幅器から出力される誤差信号を、スイッチングレギュレータの出力電圧に応じたクランプ値にてクランプするクランプ回路と、を備えたスイッチングレギュレータが記載されている。   For example, in Patent Document 1, an output voltage of a switching regulator is compared with a predetermined reference voltage, an error amplifier that generates an error signal Verr according to an error between two voltages, and a coil current flowing through an output inductor of the switching regulator. The detection signal corresponding to the error signal from the error amplifier is compared, and when the value of the detection signal reaches the value of the error signal, the comparator outputs an off signal that becomes a predetermined level, and when the off signal becomes the predetermined level, the switching element And when the clock signal transitions to a predetermined level, a drive unit that turns on the switching element, a clamp circuit that clamps the error signal output from the error amplifier with a clamp value according to the output voltage of the switching regulator, A switching regulator is described.

特開2009−136064号公報JP 2009-136064 A

昇圧型のスイッチングレギュレータには、スイッチング素子を駆動するゲート信号のデューティを固定とし、検出した出力電圧が目標電圧よりも小さい場合にはゲート信号を供給し、検出した出力電圧が目標電圧よりも大きい場合にはゲート信号を供給しないという制御方法がある。このような制御方式によれば、例えば出力電圧に応じてゲート信号のパルス幅を制御するPWM方式のスイッチングレギュレータと比較して回路規模を小さくすることが可能となる。しかしながら、当制御方式において、リップルを抑制しつつ過電流保護機能の誤動作を防止することは何ら考慮されていなかった。   A step-up type switching regulator has a fixed duty of a gate signal for driving a switching element, supplies a gate signal when the detected output voltage is smaller than the target voltage, and the detected output voltage is larger than the target voltage. In some cases, there is a control method in which no gate signal is supplied. According to such a control method, for example, the circuit scale can be reduced as compared with a PWM switching regulator that controls the pulse width of the gate signal in accordance with the output voltage. However, in this control method, no consideration has been given to preventing malfunction of the overcurrent protection function while suppressing ripples.

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、パルス信号の供給期間および非供給期間によって出力電圧を制御する方式において、出力電圧のリップルを抑制しつつ過電流保護機能の誤作動を防止することができる昇圧型スイッチングレギュレータおよび該昇圧型スイッチングレギュレータに使用する半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in the method of controlling the output voltage according to the supply period and non-supply period of the pulse signal, malfunction of the overcurrent protection function is suppressed while suppressing ripple of the output voltage. An object of the present invention is to provide a step-up switching regulator that can be prevented and a semiconductor device used in the step-up switching regulator.

上記の目的を達成するために、本発明に係る昇圧型スイッチングレギュレータは、インダクタと整流素子とスイッチング素子と出力端子とを備えた昇圧型スイッチングレギュレータであって、前記スイッチング素子をオンオフするためのパルス信号を生成するパルス生成器と、前記出力端子に出力される出力電圧の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第1の制御手段と、前記インダクタおよび前記スイッチング素子に流れる電流の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第2の制御手段と、前記パルス信号に同期した所定期間毎に、前記パルス信号に基づく前記スイッチング素子のオフ期間よりも長い期間に亘り前記スイッチング素子をオフさせる第3の制御手段と、を含む。   In order to achieve the above object, a step-up switching regulator according to the present invention is a step-up switching regulator including an inductor, a rectifier element, a switching element, and an output terminal, and a pulse for turning on and off the switching element. A pulse generator for generating a signal, first control means for turning off the switching element when the magnitude of the output voltage output to the output terminal exceeds a predetermined value, and flowing through the inductor and the switching element Second control means for turning off the switching element when the magnitude of the current exceeds a predetermined value, and longer than the off period of the switching element based on the pulse signal for each predetermined period synchronized with the pulse signal And third control means for turning off the switching element over a period of time.

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、インダクタと整流素子と容量素子とを含む外部部品が接続される昇圧型スイッチングレギュレータ用の半導体装置であって、前記スイッチングレギュレータの出力が入力される第1端子と、前記インダクタの一端及び、又は前記整流素子の一端が接続される第2端子と、前記第2端子に一端が接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンオフするためのパルス信号を生成するパルス生成器と、前記第1端子に生じる電圧の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第1の制御手段と、前記スイッチング素子に流れる電流の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第2の制御手段と、前記パルス信号に同期した所定期間毎に、前記パルス信号に基づく前記スイッチング素子のオフ期間よりも長い期間に亘り前記スイッチング素子をオフさせる第3の制御手段と、を含む。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device for a step-up switching regulator to which an external component including an inductor, a rectifying element, and a capacitive element is connected. A first terminal to which the output is input, a second terminal to which one end of the inductor and / or one end of the rectifying element is connected, a switching element having one end connected to the second terminal, and the switching element A pulse generator that generates a pulse signal for turning on and off, a first control unit that turns off the switching element when the magnitude of the voltage generated at the first terminal exceeds a predetermined value, and the flow through the switching element Second control means for turning off the switching element when the magnitude of the current exceeds a predetermined value, and in synchronization with the pulse signal; At predetermined time intervals, including a third control means for turning off said switching element over a longer period than the off period of the switching elements based on the pulse signal.

本発明に係る昇圧型スイッチングレギュレータによれば、出力電圧のリップルを抑制しつつ過電流保護機能の誤作動を防止することが可能となる。   According to the step-up switching regulator according to the present invention, it is possible to prevent the malfunction of the overcurrent protection function while suppressing the ripple of the output voltage.

本発明の比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pressure | voltage rise type switching regulator which concerns on the comparative example of this invention. 本発明の比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the pressure | voltage rise type switching regulator which concerns on the comparative example of this invention. 本発明の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the step-up type switching regulator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るマスク信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the mask signal generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るマスク信号生成部の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the mask signal generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the pressure | voltage rise type switching regulator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る他のマスク信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the other mask signal generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る他のマスク信号生成部の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the other mask signal generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the step-up type switching regulator which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the pressure | voltage rise type switching regulator which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the step-up type switching regulator which concerns on embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータについて説明する前に比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータについて説明する。   Before describing the step-up switching regulator according to the embodiment of the present invention, a step-up switching regulator according to a comparative example will be described.

図1は、上記したデューティ一定のゲート信号を用いる制御方式を採用した本発明の比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータ100(以下、単にレギュレータ100とも称する)の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a step-up switching regulator 100 (hereinafter also simply referred to as a regulator 100) according to a comparative example of the present invention that employs the above-described control method using a gate signal with a constant duty.

レギュレータ100は、パルス生成器10、フリップフロップ11、ANDゲート12、第1の比較器13、第2の比較器14、電源入力端子15、出力端子16、スイッチング素子Q1、インダクタ(チョークコイル)L1、ダイオードD1、キャパシタC1、抵抗素子R1〜R3を含んで構成されている。この昇圧型スイッチングレギュレータ100は、電源入力端子15に供給される入力電圧VINを所定の目標電圧Vまで昇圧し、これを出力端子16から出力電圧VOUTとして出力するものである。 The regulator 100 includes a pulse generator 10, a flip-flop 11, an AND gate 12, a first comparator 13, a second comparator 14, a power input terminal 15, an output terminal 16, a switching element Q1, and an inductor (choke coil) L1. , A diode D1, a capacitor C1, and resistance elements R1 to R3. The step-up switching regulator 100 boosts the input voltage VIN supplied to the power supply input terminal 15 to a predetermined target voltage V T and outputs it as an output voltage VOUT from the output terminal 16.

入力電圧VINが供給される入力端子15には、インダクタL1の一方の端子が接続される。インダクタL1の他方の端子には、スイッチング素子Q1を構成するNMOSトランジスタのドレインおよびダイオードD1のアノードが接続される。ダイオードD1のカソードは、出力端子16およびキャパシタC1の一方の端子が接続され、キャパシタC1の他方の端端はグランドラインに接続される。スイッチング素子Q1がオン状態となることにより、インダクタL1にはエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子Q1がオフ状態となることにより、インダクタL1は蓄えたエネルギーを放出して、電流変化を妨げる方向に誘導電流を発生させる。誘導電流は、ダイオードD1を介してキャパシタC1を流れることにより、キャパシタC1を充電する。すなわち、スイッチング素子Q1のオフ期間においては、インダクタL1に蓄えられた電荷がキャパシタC1に輸送される。 One terminal of the inductor L1 is connected to the input terminal 15 to which the input voltage VIN is supplied. The other terminal of the inductor L1 is connected to the drain of the NMOS transistor constituting the switching element Q1 and the anode of the diode D1. The cathode of the diode D1 is connected to the output terminal 16 and one terminal of the capacitor C1, and the other end of the capacitor C1 is connected to the ground line. When the switching element Q1 is turned on, energy is stored in the inductor L1. On the other hand, when the switching element Q1 is turned off, the inductor L1 releases the stored energy and generates an induced current in a direction that prevents a current change. The induced current flows through the capacitor C1 through the diode D1, thereby charging the capacitor C1. That is, during the off period of switching element Q1, the charge stored in inductor L1 is transported to capacitor C1.

抵抗素子R1は、インダクタL1およびスイッチング素子Q1を流れる電流ILを電圧に変換するための電流検出抵抗であり、グランドラインとスイッチング素子Q1のソースとの間に設けられている。スイッチング素子Q1と抵抗素子R1との接続点の電位(以下、第1の検出電圧VS1と称する)は、第1の比較器13の反転入力端子に接続されている。第1の比較器13の非反転入力端子には、第1の基準電圧Vref1が供給されている。第1の比較器13は、反転入力端子に入力される第1の検出電圧VS1のレベルが第1の基準電圧Vref1のレベルを超えるとローレベルとなる第1の判定信号S13を出力し、これをフリップフロップ11のリセット入力端子RNに供給する。 The resistance element R1 is a current detection resistor for converting the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 into a voltage, and is provided between the ground line and the source of the switching element Q1. The potential at the connection point between the switching element Q1 and the resistance element R1 (hereinafter referred to as the first detection voltage V S1 ) is connected to the inverting input terminal of the first comparator 13. The first reference voltage V ref1 is supplied to the non-inverting input terminal of the first comparator 13. The first comparator 13 outputs a first determination signal S13 that becomes a low level when the level of the first detection voltage V S1 input to the inverting input terminal exceeds the level of the first reference voltage V ref1. This is supplied to the reset input terminal RN of the flip-flop 11.

出力端子16とグランドラインとの間には直列接続された抵抗素子R2およびR3からなる分圧回路が接続されている。出力端子16に現れる出力電圧VOUTは、抵抗素子R2およびR3の抵抗比に応じて分圧される。出力電圧VOUTに応じた電圧(以下、第2の検出電圧VS2と称する)が抵抗素子R2およびR3の接続点から導出され第2の比較器14の反転入力端子に供給される。第2の比較器14の非反転入力端子には、第2の基準電圧Vref2が供給されている。第2の比較器14は、反転入力端子に入力される第2の検出電圧VS2のレベルが第2の基準電圧Vref2のレベルを超えるとローレベルとなる第2の判定信号S14を出力し、これをフリップフロップ11のデータ入力端子Dに供給する。なお、抵抗素子R2は可変抵抗とされ、抵抗素子R2の抵抗値によって出力電圧VOUTの目標値を調整できる構成となっている。 A voltage dividing circuit composed of resistance elements R2 and R3 connected in series is connected between the output terminal 16 and the ground line. The output voltage VOUT appearing at the output terminal 16 is divided according to the resistance ratio of the resistance elements R2 and R3. A voltage corresponding to the output voltage V OUT (hereinafter referred to as the second detection voltage V S2 ) is derived from the connection point of the resistance elements R 2 and R 3 and supplied to the inverting input terminal of the second comparator 14. A second reference voltage V ref2 is supplied to the non-inverting input terminal of the second comparator 14. The second comparator 14 outputs a second determination signal S14 that becomes a low level when the level of the second detection voltage V S2 input to the inverting input terminal exceeds the level of the second reference voltage V ref2. This is supplied to the data input terminal D of the flip-flop 11. The resistance element R2 is a variable resistance, and the target value of the output voltage VOUT can be adjusted by the resistance value of the resistance element R2.

パルス生成器10は、図示しないクロック生成器から供給される基準クロック信号SCKを入力とし、基準クロック信号SCKに同期した一定のデューティを有するパルス信号S10を生成し、これをANDゲート12の第1の入力端子に供給する。基準クロック信号SCKは、フリップフロップ11のクロック入力端子Cにも供給される。 The pulse generator 10 receives a reference clock signal SCK supplied from a clock generator (not shown) and generates a pulse signal S10 having a constant duty synchronized with the reference clock signal SCK . Supply to the first input terminal. The reference clock signal SCK is also supplied to the clock input terminal C of the flip-flop 11.

フリップフロップ11は、第1の判定信号S13をリセット入力とし、第2の判定信号S14をデータ入力とし、基準クロック信号SCKをクロック入力として動作するDフリップフロップである。フリップフロップ11は、データ入力端子Dに入力される第2の判定信号S14の信号レベルを基準クロック信号SCKの立ち上がりのタイミングで保持し、その保持している値を出力端子Qから出力し、リセット入力端子RNに入力される第1の判定信号S13の信号レベルがローレベルとなったときに出力端子Qから出力している出力値をリセットする(すなわちローレベルとする)。すなわち、フリップフロップ11は、レギュレータ100の出力電圧VOUTが所定の目標電圧Vを超えたとき、または、インダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが所定の過電流保護作動閾値IF(以下閾値IFとも称する)を超えたときにローレベルを呈し、それ以外はハイレベルを呈するゲート制御信号S11を出力端子Qから出力する。ゲート制御信号S11は、ANDゲート12の第2の入力端子に供給される。 The flip-flop 11 is a D flip-flop that operates using the first determination signal S13 as a reset input, the second determination signal S14 as a data input, and the reference clock signal SCK as a clock input. The flip-flop 11 holds the signal level of the second determination signal S14 input to the data input terminal D at the rising timing of the reference clock signal SCK , and outputs the held value from the output terminal Q. When the signal level of the first determination signal S13 input to the reset input terminal RN becomes low level, the output value output from the output terminal Q is reset (that is, set to low level). That is, the flip-flop 11 when the output voltage V OUT of the regulator 100 exceeds a predetermined target voltage V T, or, current flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 IL predetermined overcurrent protection operation threshold IF (below the threshold A gate control signal S11 that exhibits a low level when it exceeds (also referred to as IF) and exhibits a high level otherwise is output from the output terminal Q. The gate control signal S11 is supplied to the second input terminal of the AND gate 12.

ANDゲート12は、第1の入力端子に入力されるパルス生成器10からのパルス信号S10と、第2の入力端子に入力されるフリップフロップ11からのゲート制御信号S11の論理積を演算し、その演算結果をゲート信号S12として出力する。ゲート信号S12は、スイッチング素子Q1のゲートに供給される。   The AND gate 12 calculates the logical product of the pulse signal S10 from the pulse generator 10 input to the first input terminal and the gate control signal S11 from the flip-flop 11 input to the second input terminal, The calculation result is output as a gate signal S12. The gate signal S12 is supplied to the gate of the switching element Q1.

すなわち、フリップフロップ11のゲート制御信号S11がハイレベルとなる期間(出力電圧VOUTが所定の目標電圧V以下であり且つインダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが閾値IF以下のとき)ではパルス生成器10からのパルス信号S10がゲート信号S12としてスイッチング素子Q1のゲートに供給される。この場合、スイッチング素子Q1は、パルス信号S10の信号レベルに応じてオンオフ動作を行うので、出力電圧VOUTは上昇する(昇圧動作)。一方、フリップフロップ11のゲート制御信号S11がローレベルとなる期間(出力電圧VOUTが所定の目標電圧Vを超えたとき、またはインダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが閾値IFを超えたとき)では、パルス生成器10からのパルス信号S10のスイッチング素子Q1への供給が遮断される。この場合、スイッチング素子Q1のオンオフ動作が停止するので、出力電圧VOUTは低下する(降圧動作)。このように、ゲート制御信号S11によってパルス信号S10のスイッチング素子Q1への供給/非供給が制御される。 That is, in a period when the gate control signal S11 of the flip-flop 11 is at a high level (when the output voltage VOUT is equal to or lower than the predetermined target voltage V T and the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 is equal to or lower than the threshold IF). A pulse signal S10 from the pulse generator 10 is supplied to the gate of the switching element Q1 as a gate signal S12. In this case, since the switching element Q1 performs an on / off operation according to the signal level of the pulse signal S10, the output voltage VOUT rises (boosting operation). On the other hand, the period during which the gate control signal S11 of the flip-flop 11 is at a low level (when the output voltage VOUT exceeds a predetermined target voltage V T or the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 exceeds the threshold value IF ), The supply of the pulse signal S10 from the pulse generator 10 to the switching element Q1 is cut off. In this case, since the on / off operation of the switching element Q1 is stopped, the output voltage VOUT decreases (step-down operation). In this way, supply / non-supply of the pulse signal S10 to the switching element Q1 is controlled by the gate control signal S11.

以下に、上記した構成を有するレギュレータ100の動作について説明する。図2は、レギュレータ100の動作を示すタイムチャートである。   Hereinafter, the operation of the regulator 100 having the above-described configuration will be described. FIG. 2 is a time chart showing the operation of the regulator 100.

パルス生成器10は、一定周期の基準クロック信号SCKが入力されると、これに同期した一定デューティのパルス信号S10を生成する。出力端子S16から出力される出力電圧VOUTが目標電圧V以下の期間では第2の比較器14から出力される第2の判定信号S14はハイレベルとなるので、第1の比較器13によって過電流が検出されない限り、ゲート制御信号S11はハイレベルとなり、パルス信号S10がゲート信号S12としてスイッチング素子Q1に供給される。これにより、スイッチング素子Q1がパルス信号S10に従ってオンオフを繰り返し、これに応じてインダクタL1はエネルギーの蓄積と放出を繰り返す。インダクタL1から放出された誘導電流は、ダイオードD1を介してキャパシタC1に流れ、キャパシタC1を充電する。これにより、出力電圧VOUTが上昇する(昇圧動作)。 When the reference clock signal SCK having a constant period is input, the pulse generator 10 generates a pulse signal S10 having a constant duty synchronized with the reference clock signal SCK . Since the output voltage V OUT is less time target voltage V T output from the output terminal S16 the second determination signal S14 is high level output from the second comparator 14, the first comparator 13 Unless an overcurrent is detected, the gate control signal S11 is at a high level, and the pulse signal S10 is supplied to the switching element Q1 as the gate signal S12. As a result, the switching element Q1 is repeatedly turned on and off in accordance with the pulse signal S10, and the inductor L1 repeatedly accumulates and discharges energy accordingly. The induced current discharged from the inductor L1 flows to the capacitor C1 through the diode D1, and charges the capacitor C1. As a result, the output voltage VOUT increases (step-up operation).

出力電圧VOUTが目標電圧Vに達すると、第2の比較器14から出力される第2の判定信号S14はローレベルとなり、これによってゲート制御信号S11がローレベルとなるので、パルス信号S10のスイッチング素子Q1への供給が遮断される。これにより、スイッチング素子Q1はオフ状態となり、インダクタL1によるエネルギーの蓄積および放出が停止され、出力電圧VOUTは徐々に低下する(降圧動作)。 When the output voltage V OUT reaches the target voltage V T , the second determination signal S14 output from the second comparator 14 becomes low level, which causes the gate control signal S11 to become low level, so that the pulse signal S10 Supply to the switching element Q1 is cut off. As a result, the switching element Q1 is turned off, energy storage and discharge by the inductor L1 are stopped, and the output voltage VOUT gradually decreases (step-down operation).

出力電圧VOUTが目標電圧Vを下回ると、スイッチング素子Q1のオンオフ動作が再開され、出力電圧VOUTは上昇し始める。このように、レギュレータ100は、出力電圧VOUTに応じて、一定デューティのパルス信号S10の供給および非供給をゲート制御信号S11によって制御することにより、出力電圧VOUTを目標値に収束させる。 When the output voltage V OUT falls below the target voltage V T , the on / off operation of the switching element Q1 is resumed, and the output voltage V OUT starts to rise. As described above, the regulator 100 controls the supply and non-supply of the pulse signal S10 having a constant duty according to the output voltage V OUT by the gate control signal S11, thereby converging the output voltage VOUT to the target value.

また、インダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが所定の過電流保護作動閾値IFを超えると、第1の比較器13から出力される判定信号S13がローレベルとなり、ゲート制御信号S11がローレベルとなるので、パルス信号S10のスイッチング素子Q1への供給が遮断される。これにより、スイッチング素子Q1はオフ状態となるので、過電流によるスイッチング素子Q1の発熱や破壊を防止することができる。   When the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 exceeds a predetermined overcurrent protection operation threshold value IF, the determination signal S13 output from the first comparator 13 becomes low level, and the gate control signal S11 becomes low level. Therefore, the supply of the pulse signal S10 to the switching element Q1 is interrupted. Thereby, since the switching element Q1 is turned off, heat generation and destruction of the switching element Q1 due to overcurrent can be prevented.

しかしながら、上記の制御方式では、以下のような問題が生じる場合がある。すなわち、パルス信号S10のオンデューティが大きいと、入力電圧VINの大きさやスイッチング素子Q1のゲート製造ばらつき等によっては、インダクタL1からキャパシタC1への電荷の輸送が不十分となることがある。かかる状況において、パルス信号S10に応じてスイッチング素子Q1のオンオフ動作が繰り返されると、インダクタL1から放出される電荷量よりもインダクタL1に蓄積される電荷量の方が多くなる。その結果、インダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが重畳されて過大となり、第1の比較器13による過電流保護機能が作動し、スイッチング素子Q1がオフ状態となる。これにより、インダクタL1に蓄積された電荷がキャパシタC1に一気に流れ込み、出力電圧VOUTにリップルを生じる結果となる。このような過電流保護機能の誤作動を回避するために、過電流保護機能が作動する閾値IFを高くすることが考えられるが、出力電圧VOUTに生じるリップルは閾値IFが大きくなる程大きくなる。このように、比較例に係るレギュレータ100のような制御方式においては、リップルを抑制しつつ過電流保護機能の誤作動を防止することは困難である。 However, the above control method may cause the following problems. That is, if the on-duty of the pulse signal S10 is large, the charge transport from the inductor L1 to the capacitor C1 may be insufficient depending on the magnitude of the input voltage VIN , the gate manufacturing variation of the switching element Q1, and the like. In such a situation, when the on / off operation of the switching element Q1 is repeated according to the pulse signal S10, the amount of charge accumulated in the inductor L1 becomes larger than the amount of charge released from the inductor L1. As a result, the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 is superimposed and becomes excessive, the overcurrent protection function by the first comparator 13 is activated, and the switching element Q1 is turned off. As a result, the charge accumulated in the inductor L1 flows into the capacitor C1 at a stretch, resulting in a ripple in the output voltage VOUT . In order to avoid such malfunction of the overcurrent protection function, it is conceivable to increase the threshold IF at which the overcurrent protection function operates. However, the ripple generated in the output voltage VOUT increases as the threshold IF increases. . Thus, in a control method such as the regulator 100 according to the comparative example, it is difficult to prevent malfunction of the overcurrent protection function while suppressing ripples.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図3は、本発明の第1の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1の構成を示すブロック図である。なお、図3において、上記した比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータ100と同一の構成要素および信号等には、同一の参照符号を付与している。
[First embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the step-up switching regulator 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals are assigned to the same components and signals as those of the step-up switching regulator 100 according to the comparative example described above.

昇圧型スイッチングレギュレータ1(以下、単に、レギュレータ1とも称する)は、パルス生成器10、フリップフロップ11、ANDゲート12A、第1の比較器13、第2の比較器14、電源入力端子15、出力端子16、スイッチング素子Q1、インダクタ(チョークコイル)L1、ダイオードD1、キャパシタC1、抵抗素子R1〜R3およびマスク信号生成部20を含んで構成されている。すなわち、本実施形態に係るレギュレータ1は、マスク信号生成部20を有する点およびANDゲート12Aがパルス信号S10、ゲート制御信号S11およびマスク信号S20を入力とする3入力である点が上記した比較例に係るレギュレータ100と異なる。本実施形態に係るレギュレータ1は、比較例に係るレギュレータ100と同様、電源入力端子15に供給される入力電圧VINを所定の目標電圧Vまで昇圧し、これを出力電圧VOUTとして出力端子16から出力するものである。 A step-up switching regulator 1 (hereinafter also simply referred to as regulator 1) includes a pulse generator 10, a flip-flop 11, an AND gate 12A, a first comparator 13, a second comparator 14, a power input terminal 15, and an output. The terminal 16 includes a switching element Q1, an inductor (choke coil) L1, a diode D1, a capacitor C1, resistance elements R1 to R3, and a mask signal generation unit 20. That is, the regulator 1 according to the present embodiment is the comparative example described above in that the mask signal generation unit 20 and the AND gate 12A have three inputs with the pulse signal S10, the gate control signal S11, and the mask signal S20 as inputs. Different from the regulator 100 according to FIG. Like the regulator 100 according to the comparative example, the regulator 1 according to the present embodiment boosts the input voltage VIN supplied to the power input terminal 15 to a predetermined target voltage V T and uses this as the output voltage VOUT as an output terminal. 16 is output.

なお、抵抗素子R2、R3、第2の比較器14、フリップフロップ11、ANDゲート12Aは、本発明における第1の制御手段に対応する。抵抗素子R1、第1の比較器13、フリップフロップ11、ANDゲート12Aは、本発明における第2の制御手段に対応する。マスク信号生成部20およびANDゲート12Aは、本発明における第3の制御手段に対応する。フリップフロップ11は、本発明における第1の制御信号生成部に対応する。マスク信号生成部20は、本発明における第2の制御信号生成部に対応する。ANDゲート12Aは、本発明における論理演算部に対応する。   The resistance elements R2 and R3, the second comparator 14, the flip-flop 11, and the AND gate 12A correspond to the first control means in the present invention. The resistor element R1, the first comparator 13, the flip-flop 11, and the AND gate 12A correspond to the second control means in the present invention. The mask signal generator 20 and the AND gate 12A correspond to the third control means in the present invention. The flip-flop 11 corresponds to the first control signal generation unit in the present invention. The mask signal generation unit 20 corresponds to the second control signal generation unit in the present invention. The AND gate 12A corresponds to the logical operation unit in the present invention.

入力電圧VINが供給される入力端子15には、インダクタL1の一方の端子が接続される。インダクタL1の他方の端子には、スイッチング素子Q1を構成するNMOSトランジスタのドレインおよびダイオードD1のアノードが接続される。ダイオードD1のカソードは、出力端子16およびキャパシタC1の一方の端子が接続され、キャパシタC1の他方の端子はグランドラインに接続される。スイッチング素子Q1がオン状態となることにより、インダクタL1にはエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子Q1がオフ状態となることにより、インダクタL1は蓄えたエネルギーを放出して、電流変化を妨げる方向に誘導電流を発生させる。誘導電流は、ダイオードD1を介してキャパシタC1を流れることにより、キャパシタC1を充電する。すなわち、スイッチング素子Q1のオフ期間においては、インダクタL1に蓄えられた電荷がキャパシタC1に輸送される。 One terminal of the inductor L1 is connected to the input terminal 15 to which the input voltage VIN is supplied. The other terminal of the inductor L1 is connected to the drain of the NMOS transistor constituting the switching element Q1 and the anode of the diode D1. The cathode of the diode D1 is connected to the output terminal 16 and one terminal of the capacitor C1, and the other terminal of the capacitor C1 is connected to the ground line. When the switching element Q1 is turned on, energy is stored in the inductor L1. On the other hand, when the switching element Q1 is turned off, the inductor L1 releases the stored energy and generates an induced current in a direction that prevents a current change. The induced current flows through the capacitor C1 through the diode D1, thereby charging the capacitor C1. That is, during the off period of switching element Q1, the charge stored in inductor L1 is transported to capacitor C1.

抵抗素子R1は、インダクタL1およびスイッチング素子Q1を流れる電流ILを電圧に変換するための電流検出抵抗であり、グランドラインとスイッチング素子Q1のソースとの間に設けられている。スイッチング素子Q1と抵抗素子R1との接続点の電位(第1の検出電圧VS1)は、第1の比較器13の反転入力端子に接続されている。第1の比較器13の非反転入力端子には、第1の基準電圧Vref1が供給されている。第1の比較器13は、反転入力端子に入力される第1の検出電圧VS1のレベルが第1の基準電圧Vref1のレベルを超えるとローレベルとなる第1の判定信号S13を出力し、これをフリップフロップ11のリセット入力端子RNに供給する。 The resistance element R1 is a current detection resistor for converting the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 into a voltage, and is provided between the ground line and the source of the switching element Q1. A potential at the connection point between the switching element Q1 and the resistance element R1 (first detection voltage V S1 ) is connected to the inverting input terminal of the first comparator 13. The first reference voltage V ref1 is supplied to the non-inverting input terminal of the first comparator 13. The first comparator 13 outputs a first determination signal S13 that becomes a low level when the level of the first detection voltage V S1 input to the inverting input terminal exceeds the level of the first reference voltage V ref1. This is supplied to the reset input terminal RN of the flip-flop 11.

出力端子16とグランドラインとの間には直列接続された抵抗素子R2およびR3からなる分圧回路が接続されている。出力端子16に現れる出力電圧VOUTは、抵抗素子R2およびR3の抵抗比に応じて分圧される。出力電圧VOUTに応じた電圧(第2の検出電圧VS2)が抵抗素子R2およびR3の接続点から導出され第2の比較器14の反転入力端子に供給される。第2の比較器14の非反転入力端子には、第2の基準電圧Vref2が供給されている。第2の比較器14は、反転入力端子に入力される第2の検出電圧VS2のレベルが第2の基準電圧Vref2のレベルを超えるとローレベルとなる第2の判定信号S14を出力し、これをフリップフロップ11のデータ入力端子Dに供給する。なお、抵抗素子R2は可変抵抗とされ、抵抗素子R2の抵抗値によって出力電圧VOUTの目標値を調整できる構成となっている。 A voltage dividing circuit composed of resistance elements R2 and R3 connected in series is connected between the output terminal 16 and the ground line. The output voltage VOUT appearing at the output terminal 16 is divided according to the resistance ratio of the resistance elements R2 and R3. A voltage (second detection voltage V S2 ) corresponding to the output voltage V OUT is derived from the connection point of the resistance elements R 2 and R 3 and supplied to the inverting input terminal of the second comparator 14. A second reference voltage V ref2 is supplied to the non-inverting input terminal of the second comparator 14. The second comparator 14 outputs a second determination signal S14 that becomes a low level when the level of the second detection voltage V S2 input to the inverting input terminal exceeds the level of the second reference voltage V ref2. This is supplied to the data input terminal D of the flip-flop 11. The resistance element R2 is a variable resistance, and the target value of the output voltage VOUT can be adjusted by the resistance value of the resistance element R2.

パルス生成器10は、図示しないクロック生成器から供給される基準クロック信号SCKを入力とし、基準クロック信号SCKに同期した一定のデューティを有するパルス信号S10を生成し、これをANDゲート12Aの第1の入力端子およびマスク信号生成部20に供給する。基準クロック信号SCKは、フリップフロップ11のクロック入力端子Cにも供給される。 Pulse generator 10 receives as input the reference clock signal S CK fed from a clock generator (not shown), generates a pulse signal S10 having a constant duty synchronized with the reference clock signal S CK, which of the AND gates 12A This is supplied to the first input terminal and mask signal generation unit 20. The reference clock signal SCK is also supplied to the clock input terminal C of the flip-flop 11.

フリップフロップ11は、第1の判定信号S13をリセット入力とし、第2の判定信号S14をデータ入力とし、基準クロック信号SCKをクロック入力として動作するDフリップフロップである。フリップフロップ11は、データ入力端子Dに入力される第2の判定信号S14の信号レベルを基準クロック信号SCKの立ち上がりのタイミングで保持し、その保持している値を出力端子Qから出力し、リセット入力端子RNに入力される第1の判定信号S13の信号レベルがローレベルとなったときに出力端子Qから出力している出力値をリセットする(すなわちローレベルとする)。すなわち、フリップフロップ11は、スイッチングレギュレータ100の出力電圧VOUTが所定の目標電圧Vを超えたとき、またはインダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILが所定の過電流保護作動閾値IFを超えたときにローレベルを呈し、それ以外はハイレベルを呈するゲート制御信号(第1の制御信号)S11を出力端子Qから出力する。ゲート制御信号S11は、ANDゲート12Aの第2の入力端子に供給される。 The flip-flop 11 is a D flip-flop that operates using the first determination signal S13 as a reset input, the second determination signal S14 as a data input, and the reference clock signal SCK as a clock input. The flip-flop 11 holds the signal level of the second determination signal S14 input to the data input terminal D at the rising timing of the reference clock signal SCK , and outputs the held value from the output terminal Q. When the signal level of the first determination signal S13 input to the reset input terminal RN becomes low level, the output value output from the output terminal Q is reset (that is, set to low level). That is, in the flip-flop 11, the output voltage V OUT of the switching regulator 100 exceeds a predetermined target voltage V T , or the current IL flowing through the inductor L1 and the switching element Q1 exceeds a predetermined overcurrent protection operation threshold IF. A gate control signal (first control signal) S11 that sometimes exhibits a low level and otherwise exhibits a high level is output from the output terminal Q. The gate control signal S11 is supplied to the second input terminal of the AND gate 12A.

マスク信号生成部20は、パルス生成器10から供給されるパルス信号S10を入力とし、スイッチング素子Q1にゲート信号S12として供給されるパルス信号S10のパルス列を所定期間毎にマスキングするためのマスク信号(第2の制御信号)S20を生成する回路である。マスク信号S20は、ANDゲート12Aの第3の入力端子に供給される。   The mask signal generation unit 20 receives the pulse signal S10 supplied from the pulse generator 10, and receives a mask signal (for masking the pulse train of the pulse signal S10 supplied as the gate signal S12 to the switching element Q1 every predetermined period ( This is a circuit for generating a second control signal (S20). The mask signal S20 is supplied to the third input terminal of the AND gate 12A.

ANDゲート12Aは、第1の入力端子に入力されるパルス生成器10からのパルス信号S10と、第2の入力端子に入力されるフリップフロップ11からのゲート制御信号S11と、第3の入力端子に入力されるマスク信号生成部20からのマスク信号S20の論理積を演算し、その演算結果をゲート信号S12として出力する。ゲート信号S12は、スイッチング素子Q1のゲートに供給される。   The AND gate 12A includes a pulse signal S10 from the pulse generator 10 input to the first input terminal, a gate control signal S11 from the flip-flop 11 input to the second input terminal, and a third input terminal. The logical product of the mask signal S20 from the mask signal generation unit 20 input to is calculated, and the calculation result is output as the gate signal S12. The gate signal S12 is supplied to the gate of the switching element Q1.

図4は、マスク信号生成部20の構成を示すブロック図である。マスク信号生成部20は、第1のフリップフロップ21、第2のフリップフロップ22およびNANDゲート23を含んで構成されている。第1のフリップフロップ21のクロック入力端子CNには、パルス生成器10からのパルス信号S10が入力される。第1のフリップフロップ21の正規出力端子QはNANDゲートの第1の入力端子に接続され、相補出力端子QNは、自身のデータ入力端子Dおよび第2のフリップフロップ22のクロック入力端子CNに接続されている。第2のフリップフロップ22の正規出力端子QはNANDゲートの第2の入力端子に接続され、相補出力端子QNは、自身のデータ入力端子Dに接続されている。なお、第1のフリップフロップ21および第2のフリップフロップ22は、クロック入力端子CNに入力されたパルス信号S10の立下りエッジで動作するDフリップフロップである。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the mask signal generation unit 20. The mask signal generation unit 20 includes a first flip-flop 21, a second flip-flop 22, and a NAND gate 23. The pulse signal S10 from the pulse generator 10 is input to the clock input terminal CN of the first flip-flop 21. The normal output terminal Q of the first flip-flop 21 is connected to the first input terminal of the NAND gate, and the complementary output terminal QN is connected to its own data input terminal D and the clock input terminal CN of the second flip-flop 22. Has been. The normal output terminal Q of the second flip-flop 22 is connected to the second input terminal of the NAND gate, and the complementary output terminal QN is connected to its own data input terminal D. The first flip-flop 21 and the second flip-flop 22 are D flip-flops that operate at the falling edge of the pulse signal S10 input to the clock input terminal CN.

図5は、マスク信号生成部20の動作を示すタイムチャートである。図5において、第1のフリップフロップ21の出力信号S21(NAND回路23の第1の入力信号)、第2のフリップフロップ22の出力信号S22(NAND回路23の第2の入力信号)およびマスク信号S20(NAND回路23の出力信号)が示されている。第1のフリップフロップ21および第2のフリップフロップ22は、相補出力端子QNが自身のデータ入力端子Dに接続されていることから、第1および第2のフリップフロップ21、22は、クロック入力端子CNに入力される入力信号の立下りエッジ毎に出力値を交互に反転させるTフリップフロップとして動作する。その結果、第1のフリップフロップ21は、パルス信号S10の周期の2倍の周期の出力信号S21を出力し、第2のフリップフロップ22は、パルス信号S20の周期の4倍の周期の出力信号S22を出力する。NANDゲート23は、これらの信号S21およびS22の否定論理積を演算してその結果をマスク信号S20として出力する。   FIG. 5 is a time chart showing the operation of the mask signal generation unit 20. In FIG. 5, the output signal S21 of the first flip-flop 21 (first input signal of the NAND circuit 23), the output signal S22 of the second flip-flop 22 (second input signal of the NAND circuit 23), and the mask signal S20 (output signal of the NAND circuit 23) is shown. Since the first flip-flop 21 and the second flip-flop 22 have their complementary output terminals QN connected to their data input terminals D, the first and second flip-flops 21 and 22 are clock input terminals. It operates as a T flip-flop that alternately inverts the output value at every falling edge of the input signal input to CN. As a result, the first flip-flop 21 outputs an output signal S21 having a cycle twice that of the pulse signal S10, and the second flip-flop 22 outputs an output signal having a cycle four times that of the pulse signal S20. S22 is output. The NAND gate 23 calculates the negative logical product of these signals S21 and S22 and outputs the result as a mask signal S20.

すなわち、マスク信号生成部20は、パルス信号S10のパルス列における4パルスに1回の割合でパルス信号S10の1周期分に相当する時間だけローレベルとなるマスク信号S20を生成する。換言すれば、マスク信号生成部20は、パルス信号S10の4周期分に相当する時間間隔で、パルス信号S10の1周期分に相当する時間だけローレベルとなるマスク信号S20を生成する。このように、マスク信号生成部20は、パルス信号S10のパルス数を4カウントする毎にローレベルを出力するカウンタとして動作する。   That is, the mask signal generation unit 20 generates the mask signal S20 that is at a low level for a time corresponding to one cycle of the pulse signal S10 at a rate of once per four pulses in the pulse train of the pulse signal S10. In other words, the mask signal generation unit 20 generates the mask signal S20 that is at a low level for a time corresponding to one period of the pulse signal S10 at a time interval corresponding to four periods of the pulse signal S10. As described above, the mask signal generation unit 20 operates as a counter that outputs a low level every time the number of pulses of the pulse signal S10 is counted four.

以下に、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1の動作について説明する。図6は、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1の動作を示すタイムチャートである。   The operation of the step-up switching regulator 1 according to this embodiment will be described below. FIG. 6 is a time chart showing the operation of the step-up switching regulator 1 according to the present embodiment.

パルス生成器10は、一定周期の基準クロック信号SCKが入力されると、これに同期した一定デューティのパルス信号S10を生成する。出力端子S16から出力される出力電圧VOUTが目標電圧V以下の期間では第2の比較器14から出力される第2の判定信号S14はハイレベルとなるので、第1の比較器13によって過電流が検出されない限り、ゲート制御信号S11はハイレベルとなり、昇圧動作となる。 When the reference clock signal SCK having a constant period is input, the pulse generator 10 generates a pulse signal S10 having a constant duty synchronized with the reference clock signal SCK . Since the output voltage V OUT is less time target voltage V T output from the output terminal S16 the second determination signal S14 is high level output from the second comparator 14, the first comparator 13 Unless an overcurrent is detected, the gate control signal S11 is at a high level, and a boosting operation is performed.

一方、マスク信号生成部20は、パルス信号S10の4周期分に相当する時間間隔でパルス信号S10の1周期分に相当する期間だけローレベルとなるマスク信号S20を生成する。マスク信号S20がローレベルとなる期間では、ANDゲート12Aはローレベルのゲート信号S12を出力することとなる。これにより、マスク信号S20がローレベルとなる期間では、パルス信号S10のスイッチング素子Q1への供給は遮断される。つまり、スイッチング素子Q1がオンオフを繰り返す昇圧動作期間において、ANDゲート12Aは、パルス信号S10のパルスをマスク信号S20の信号レベルに応じて部分的に間引いた(欠落させた)ゲート信号S12を出力する。   On the other hand, the mask signal generator 20 generates a mask signal S20 that is at a low level for a period corresponding to one period of the pulse signal S10 at a time interval corresponding to four periods of the pulse signal S10. During the period when the mask signal S20 is at the low level, the AND gate 12A outputs the gate signal S12 at the low level. Thereby, the supply of the pulse signal S10 to the switching element Q1 is cut off during the period when the mask signal S20 is at the low level. That is, in the boosting operation period in which the switching element Q1 is repeatedly turned on and off, the AND gate 12A outputs the gate signal S12 in which the pulse of the pulse signal S10 is partially thinned (missed) according to the signal level of the mask signal S20. .

スイッチング素子Q1は、マスク信号S20がローレベルとなる期間においては、オフ状態を維持する。マスク信号S20がローレベルとなる期間はパルス信号S10のローレベル期間よりも十分に長いので、スイッチング素子Q1は、オンオフ動作を繰り返す昇圧動作期間内に比較的長いオフ期間を確保することができる。昇圧動作期間内に比較的長いオフ期間を設けることで、インダクタL1からキャパシタC1への電荷輸送を確実に行うことが可能となり、上記した比較例に係る昇圧型スイッチングレギュレータにおける電流重畳に伴う過電流保護機能の誤作動を防止することができる。   The switching element Q1 maintains an off state during a period when the mask signal S20 is at a low level. Since the period in which the mask signal S20 is at the low level is sufficiently longer than the low level period of the pulse signal S10, the switching element Q1 can ensure a relatively long off period within the boosting operation period in which the on / off operation is repeated. By providing a relatively long off-period within the boosting operation period, it is possible to reliably perform charge transport from the inductor L1 to the capacitor C1, and an overcurrent accompanying current superposition in the boosting switching regulator according to the comparative example described above. The malfunction of the protective function can be prevented.

このように、本発明の第1の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1によれば、マスク信号S20によって昇圧動作期間内に比較的長いスイッチング素子Q1の強制オフ期間が一定周期で挿入されるので、この強制オフ期間においてインダクタL1からキャパシタC1への電荷輸送を確実に行うことができる。これにより、昇圧動作期間内においてインダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILの増大を防止することができる。その結果、過電流保護機能の誤作動を防止することができ、過電流保護機能作動閾値IFを高く設定しても出力電圧のリップルを防止することが可能となる。   As described above, according to the step-up switching regulator 1 according to the first embodiment of the present invention, the relatively long forced-off period of the switching element Q1 is inserted at a constant period within the step-up operation period by the mask signal S20. In this forced off period, charge transport from the inductor L1 to the capacitor C1 can be performed reliably. Thereby, it is possible to prevent an increase in current IL flowing through inductor L1 and switching element Q1 during the boosting operation period. As a result, malfunction of the overcurrent protection function can be prevented, and ripple of the output voltage can be prevented even if the overcurrent protection function activation threshold IF is set high.

なお、上記の実施形態では、パルス信号S10のパルス列における4パルスに1回の割合でローレベルとなるマスク信号S20を生成する場合を例示したが、マスク信号S20がローレベルとなる周期(すなわち、スイッチング素子Q1の強制オフの周期)は、適宜変更することが可能である。   In the above-described embodiment, the case where the mask signal S20 that is at a low level is generated at a rate of once every four pulses in the pulse train of the pulse signal S10 is illustrated. The period of forced off of the switching element Q1) can be changed as appropriate.

図7は、パルス信号S10のパルス列における5パルスに1回の割合(すなわち、パルス信号S10の5周期分に相当する時間間隔で)でローレベルとなるマスク信号S20´を生成するマスク信号生成部20´の構成を示すブロック図、図8は、このマスク信号生成部20´の入出力信号のタイムチャートである。マスク信号生成部20´は、パルス信号S10を共通のクロック入力とする第1乃至第3のフリップフロップ24、25、26と、第1および第2のフリップフロップ24、25の正規出力がそれぞれ入力されるANDゲート27と、第3のフリップフロップ26の正規出力およびANDゲート27の出力をそれぞれ入力するNORゲート28と、第1および第2のフリップフロップ24、25の相補出力をそれぞれ入力するとともに、第3のフリップフロップ26の正規出力を入力する3入力のNANDゲート29を含んで構成される。また、NORゲート28の出力は第1のフリップフロップ24のデータ入力とされ、第1のフリップフロップ24の正規出力は第2のフリップフロップ25のデータ入力とされ、第2のフリップフロップ25の正規出力は第3のフリップフロップ26のデータ入力とされる。   FIG. 7 shows a mask signal generation unit that generates a mask signal S20 ′ that becomes a low level at a rate of once every five pulses in the pulse train of the pulse signal S10 (that is, at a time interval corresponding to five cycles of the pulse signal S10). FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of 20 ′, and FIG. 8 is a time chart of input / output signals of the mask signal generation unit 20 ′. The mask signal generation unit 20 'receives the normal outputs of the first to third flip-flops 24, 25, and 26 and the first and second flip-flops 24 and 25, respectively, which use the pulse signal S10 as a common clock input. AND gate 27, NOR gate 28 for inputting the normal output of third flip-flop 26 and the output of AND gate 27, respectively, and complementary outputs of first and second flip-flops 24 and 25, respectively. , And a three-input NAND gate 29 for inputting the normal output of the third flip-flop 26. The output of the NOR gate 28 is used as the data input of the first flip-flop 24, the normal output of the first flip-flop 24 is used as the data input of the second flip-flop 25, and the normal input of the second flip-flop 25 is used. The output is the data input of the third flip-flop 26.

このように、マスク信号S20によるパルス信号S10のマスキングの周期を変更した場合であっても、インダクタL1における電荷の蓄積量が放出量よりも過剰とならない限り昇圧動作期間内における電流ILの増大を防止することができる。   Thus, even when the masking cycle of the pulse signal S10 by the mask signal S20 is changed, the current IL is increased within the boosting operation period as long as the charge accumulation amount in the inductor L1 does not exceed the discharge amount. Can be prevented.

[第2の実施形態]
図9は、本発明の第2の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2の構成を示すブロック図である。なお、図9において、上記した第1の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1と同一又は対応する構成要素および信号等には、同一の参照符号を付与している。以下において、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2が第1の実施形態と異なる部分について説明し、共通する部分については説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the step-up switching regulator 2 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals are assigned to components and signals that are the same as or correspond to those of the step-up switching regulator 1 according to the first embodiment. In the following, the step-up switching regulator 2 according to the present embodiment will be described with respect to parts different from the first embodiment, and description of common parts will be omitted.

第1の実施形態ではマスク信号生成部20がパルス信号S10を入力としてマスク信号S20を出力し、ANDゲート12Aがパルス信号S10、マスク信号S20およびゲート制御信号S11を入力としてこれらの論理積を演算してその演算結果をゲート信号S12として出力する構成とした。これに対し、第2の実施形態では、ANDゲート12Bがパルス信号S10とゲート制御信号S11の論理積であるプレゲート信号S12Bを出力し、マスク信号生成部20Aがプレゲート信号S12Bを入力としてマスク信号S20を生成し、ANDゲート12Cがマスク信号S20とプレゲート信号S12Bの論理積を演算してその結果をゲート信号S12として出力する構成としている。また、本実施形態に係るマスク信号生成部20Aは、入力信号のパルス数をカウントして一定期間毎にローレベルとなるマスク信号S20を生成する点は上記した第1の実施形態に係るマスク信号生成部20と同様である。本実施形態に係るマスク信号生成部20Aは、フリップフロップ11から出力されるゲート制御信号S11をリセット入力として受信するためのリセット入力端子RNを有している。マスク信号生成部20Aは、リセット入力端子RNにローレベルのゲート制御信号S11が入力されると、入力信号(本実施形態では、プレゲート信号S12B)のカウント動作をリセットし、その後ゲート制御信号S11がハイレベルとなると、入力信号のパルス数を初めからカウントする。なお、ANDゲート12Bは、本発明における第1の論理演算部に対応し、ANDゲート12Cは、本発明における第2の論理演算部に対応する。   In the first embodiment, the mask signal generation unit 20 receives the pulse signal S10 and outputs the mask signal S20, and the AND gate 12A calculates the logical product of the pulse signal S10, the mask signal S20, and the gate control signal S11 as inputs. Thus, the calculation result is output as the gate signal S12. On the other hand, in the second embodiment, the AND gate 12B outputs a pre-gate signal S12B that is a logical product of the pulse signal S10 and the gate control signal S11, and the mask signal generation unit 20A receives the pre-gate signal S12B as an input and receives the mask signal S20. The AND gate 12C calculates the logical product of the mask signal S20 and the pre-gate signal S12B and outputs the result as the gate signal S12. Further, the mask signal generation unit 20A according to the present embodiment counts the number of pulses of the input signal and generates the mask signal S20 that becomes a low level for every predetermined period. The mask signal according to the first embodiment described above. The same as the generation unit 20. The mask signal generation unit 20A according to the present embodiment has a reset input terminal RN for receiving the gate control signal S11 output from the flip-flop 11 as a reset input. When the low-level gate control signal S11 is input to the reset input terminal RN, the mask signal generation unit 20A resets the count operation of the input signal (pre-gate signal S12B in the present embodiment), and then the gate control signal S11 is When the level becomes high, the number of pulses of the input signal is counted from the beginning. The AND gate 12B corresponds to the first logical operation unit in the present invention, and the AND gate 12C corresponds to the second logical operation unit in the present invention.

以下に、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2の動作について説明する。図10は、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2の動作を示すタイムチャートである。パルス生成器10は、一定周期の基準クロック信号SCKが入力されると、これに同期した一定デューティのパルス信号S10を生成する。フリップフロップ11は、出力電圧VOUTに応じてハイレベルまたはローレベルのゲート制御信号S11を出力する。ANDゲート12Bは、パルス信号S10とゲート制御信号S11の論理積を演算してその結果をプレゲート信号S12Bとして出力する。すなわち、ゲート制御信号S11がハイレベルとなる期間では、パルス信号S10がプレゲート信号S12Bとして出力され、ゲート制御信号S11がローレベルとなる期間では、プレゲート信号S12Bはローレベルとなる。つまり、ゲート制御信号S11がハイレベルとなる期間においてスイッチング素子Q1がオンオフを繰り返す昇圧動作となる。 The operation of the step-up switching regulator 2 according to this embodiment will be described below. FIG. 10 is a time chart showing the operation of the step-up switching regulator 2 according to this embodiment. When the reference clock signal SCK having a constant period is input, the pulse generator 10 generates a pulse signal S10 having a constant duty synchronized with the reference clock signal SCK . The flip-flop 11 outputs a gate control signal S11 having a high level or a low level according to the output voltage VOUT . The AND gate 12B calculates the logical product of the pulse signal S10 and the gate control signal S11 and outputs the result as a pre-gate signal S12B. That is, the pulse signal S10 is output as the pre-gate signal S12B during the period when the gate control signal S11 is at the high level, and the pre-gate signal S12B is at the low level during the period when the gate control signal S11 is at the low level. That is, the boosting operation in which the switching element Q1 is repeatedly turned on and off during the period when the gate control signal S11 is at the high level.

マスク信号生成部20Aは、昇圧動作期間内において、プレゲート信号S12B(すなわち、ゲート制御信号S11のハイレベル期間におけるパルス信号S10)のパルス列の4パルスに1回の割合でプレゲート信号S12B(パルス信号S10)の1周期分に相当する期間だけローレベルとなるマスク信号S20を生成する。換言すれば、マスク信号生成部20Aは、パルス信号S10の4周期分に相当する時間間隔で、パルス信号S10の1周期分に相当する時間だけローレベルとなるマスク信号S20を生成する。このように、マスク信号生成部20Aは、パルス信号S10のパルス数を4カウントする毎にローレベルを出力するカウンタとして動作する。   The mask signal generation unit 20A includes the pregate signal S12B (pulse signal S10) at a rate of once every four pulses of the pulse train of the pregate signal S12B (that is, the pulse signal S10 in the high level period of the gate control signal S11) within the boost operation period. The mask signal S20 that is at a low level only during a period corresponding to one cycle of) is generated. In other words, the mask signal generation unit 20A generates a mask signal S20 that is at a low level for a time corresponding to one period of the pulse signal S10 at a time interval corresponding to four periods of the pulse signal S10. In this way, the mask signal generation unit 20A operates as a counter that outputs a low level every time the number of pulses of the pulse signal S10 is counted four.

ここで、マスク信号生成部20Aは、リセット入力端子RNに入力されるゲート制御信号S11がローレベルとなると(すなわち昇圧動作が停止すると)、カウント動作をリセットする。その後、ゲート制御信号S11がハイレベルとなり、昇圧動作が再開されるとマスク信号生成部20Aは、プレゲート信号S12B(パルス信号S10)のパルス数を改めて1からカウントする。すなわち、マスク信号生成部20は、昇圧動作の再開後に生じるプレゲート信号S12B(パルス信号S10)のパルス列の最初のパルスを1カウント目とする。これにより、昇圧動作の再開後、マスク信号S20が最初にローレベルとなるまでの期間を常に一定とすることができる。   Here, the mask signal generation unit 20A resets the count operation when the gate control signal S11 input to the reset input terminal RN becomes a low level (that is, when the boosting operation is stopped). Thereafter, when the gate control signal S11 becomes a high level and the boosting operation is resumed, the mask signal generation unit 20A starts counting the number of pulses of the pre-gate signal S12B (pulse signal S10) from 1 again. That is, the mask signal generation unit 20 sets the first pulse of the pulse train of the pre-gate signal S12B (pulse signal S10) generated after the restart of the boosting operation as the first count. As a result, after the boosting operation is resumed, the period until the mask signal S20 first becomes a low level can always be constant.

ANDゲート12Cは、プレゲート信号S12Bとマスク信号S20の論理積をゲート信号S12として出力する。   The AND gate 12C outputs a logical product of the pre-gate signal S12B and the mask signal S20 as the gate signal S12.

これにより、第1の実施形態の場合と同様、昇圧動作期間内においてパルス信号S10のパルスがマスク信号S20によって部分的に間引かれた状態のゲート信号S12が得られる。   As a result, as in the case of the first embodiment, the gate signal S12 in a state where the pulse of the pulse signal S10 is partially thinned out by the mask signal S20 within the boosting operation period is obtained.

このように、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2によれば、第1の実施形態の場合と同様、マスク信号S20によって昇圧動作期間内に比較的長いスイッチング素子Q1の強制オフ期間が一定周期で挿入されるので、この強制オフ期間においてインダクタL1からキャパシタC1への電荷輸送を確実に行うことができる。これにより、昇圧動作期間内においてインダクタL1およびスイッチング素子Q1に流れる電流ILの増大を防止することができる。その結果、過電流保護機能の誤作動を防止することができ、過電流保護機能作動閾値IFを高く設定しても出力電圧のリップルを防止することが可能となる。   Thus, according to the step-up switching regulator 2 according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the forced off period of the switching element Q1 that is relatively long within the step-up operation period by the mask signal S20 is a constant cycle. Therefore, charge transport from the inductor L1 to the capacitor C1 can be reliably performed in this forced off period. Thereby, it is possible to prevent an increase in current IL flowing through inductor L1 and switching element Q1 during the boosting operation period. As a result, malfunction of the overcurrent protection function can be prevented, and ripple of the output voltage can be prevented even if the overcurrent protection function activation threshold IF is set high.

また、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2によれば、マスク信号生成部20Aは、ゲート制御信号S11の信号レベルに応じてカウント動作をリセットするので、昇圧動作の再開時点からマスク信号S20がローレベルとなるまでの期間を常に一定とすることができる。すなわち、昇圧動作が再開されてからスイッチング素子Q1がマスク信号S20に基づいて強制オフとなるまでの期間を常に一定とすることができる。これにより、昇圧動作が間欠的に発生する場合でも常に同じタイミングで強制オフ期間を挿入することができる。従って、出力電圧におけるリップル波形を常に近似波形とすることが可能となる。例えば、本レギュレータの基準クロックとは非同期の周期的変動負荷を本レギュレータに接続する場合でも当該負荷の変動周期に応じた一連の昇圧動作を行うことが可能となる。このことは、液晶パネルの駆動電源のように独自の周期的動作があって、その電源変動特性が各周期で同様であることが期待される用途で本レギュレータ使用する場合に有利となる。   Also, according to the boosting switching regulator 2 according to the present embodiment, the mask signal generation unit 20A resets the count operation according to the signal level of the gate control signal S11. The period until the level becomes low can always be constant. That is, the period from when the boosting operation is restarted until the switching element Q1 is forcibly turned off based on the mask signal S20 can be made constant. Thereby, even when the boosting operation occurs intermittently, the forced off period can be always inserted at the same timing. Therefore, the ripple waveform in the output voltage can always be an approximate waveform. For example, even when a periodic fluctuation load that is asynchronous with the reference clock of the regulator is connected to the regulator, a series of boosting operations according to the fluctuation period of the load can be performed. This is advantageous when the present regulator is used in an application in which there is an original periodic operation like a driving power source of a liquid crystal panel and the power supply fluctuation characteristics are expected to be the same in each cycle.

なお、上記の各実施形態では、マスク信号生成部20、20´および20Aは、パルス信号の1周期に相当する期間に亘りローレベルを呈するマスク信号S20を生成することにより、昇圧動作期間内においてパルス信号S10の1周期に相当する強制オフ期間を挿入する場合を例示したがこれに限定されるものではない。すなわち、上記強制オフ期間をパルス信号の周期の整数倍(2倍、3倍、4倍・・・)となるように設定してもよい。   In each of the above embodiments, the mask signal generators 20, 20 ′, and 20A generate the mask signal S20 that exhibits a low level over a period corresponding to one cycle of the pulse signal, thereby increasing the boost operation period. The case where a forced off period corresponding to one cycle of the pulse signal S10 is inserted is illustrated, but the present invention is not limited to this. That is, the forced off period may be set to be an integral multiple (2 times, 3 times, 4 times,...) Of the period of the pulse signal.

また、図4および図7においてマスク信号生成部20および20´の構成が例示されているが、これらに限定されるものではない。入力信号に同期して一定周期で一定の信号レベルを呈する出力信号を生成する機能を実現できるものであれば、マスク信号生成部の回路構成を適宜改変することが可能である。   4 and 7 illustrate the configurations of the mask signal generation units 20 and 20 ', but the configuration is not limited to these. The circuit configuration of the mask signal generation unit can be modified as appropriate as long as it can realize a function of generating an output signal that exhibits a constant signal level at a constant period in synchronization with the input signal.

また、上記の各実施形態において、マスク信号生成部20および20Aを、常に一定のパルス数をカウントする固定カウンタ回路として構成する場合を例示したが、外部から制御信号を供給してカウント数を制御できるように構成してもよい。このような構成によれば、制御信号によって任意のタイミングで強制オフ期間を挿入することができる。   In each of the above embodiments, the mask signal generators 20 and 20A are exemplified as a fixed counter circuit that always counts a fixed number of pulses. However, the control signal is supplied from the outside to control the count number. You may comprise so that it can do. According to such a configuration, the forced off period can be inserted at an arbitrary timing by the control signal.

また、上記の各実施形態では、比較器、フリップフロップ、ANDゲートなどを用いて出力電圧VOUT、電流ILを制御する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、同様の機能を実現する他の構成を採用することとしてもよい。 In each of the above embodiments, the case where the output voltage V OUT and the current IL are controlled by using a comparator, a flip-flop, an AND gate, etc. is exemplified, but the present invention is not limited to this, and the same function is provided. It is good also as employ | adopting the other structure implement | achieved.

また、上記各実施形態では、デューティ一定のパルス信号S10によってスイッチング素子Q1のオンオフ制御を行う場合を例示したが、デューティが変化するパルス信号によってスイッチング素子Q1のオンオフを制御する方式に本発明を適用することも可能である。   Further, in each of the above embodiments, the case where the on / off control of the switching element Q1 is performed by the pulse signal S10 having a constant duty has been exemplified, but the present invention is applied to a method of controlling the on / off of the switching element Q1 by the pulse signal whose duty changes. It is also possible to do.

また、図11に示すように、上記の第1の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ1は、半導体装置50と、外部部品60との組み合わせによって構成することが可能である。外部部品60は、インダクタL1と、ダイオードD1およびキャパシタC1と、を含んでいる。半導体装置50は、昇圧型スイッチングレギュレータ1の出力端子16(すなわち、ダイオードD1のカソードとキャパシタC1との接続点)に接続される第1端子52と、インダクタL1とダイオードD1との接続点に接続される第2端子51と、を有している。第1端子52は、抵抗素子R2の一端に接続されている。第2端子51は、スイッチング素子Q1のドレインに接続されている。半導体装置50は、本発明の半導体装置に対応する。なお、第2の実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ2についても同様に半導体装置と、外部部品との組み合わせによって構成することが可能である。   As shown in FIG. 11, the step-up switching regulator 1 according to the first embodiment can be configured by a combination of a semiconductor device 50 and an external component 60. The external component 60 includes an inductor L1, a diode D1, and a capacitor C1. The semiconductor device 50 is connected to a first terminal 52 connected to the output terminal 16 of the step-up switching regulator 1 (that is, a connection point between the cathode of the diode D1 and the capacitor C1), and a connection point between the inductor L1 and the diode D1. And a second terminal 51. The first terminal 52 is connected to one end of the resistance element R2. The second terminal 51 is connected to the drain of the switching element Q1. The semiconductor device 50 corresponds to the semiconductor device of the present invention. Note that the step-up switching regulator 2 according to the second embodiment can be similarly configured by a combination of a semiconductor device and external components.

1、2、100 昇圧型スイッチングレギュレータ
10 パルス生成器
11 フリップフロップ
12、12A、12B、12C ANDゲート
13 第1の比較器
14 第2の比較器
15 電源入力端子
16 出力端子
20、20A マスク信号生成部
S10 パルス信号
S11 ゲート制御信号
S12 ゲート信号
S12B プレゲート信号
S20 マスク信号
Q1 スイッチング素子
L1 インダクタ
C1 キャパシタ
R1〜R3 抵抗素子
1, 2, 100 Step-up switching regulator 10 Pulse generator 11 Flip-flop 12, 12A, 12B, 12C AND gate 13 First comparator 14 Second comparator 15 Power supply input terminal 16 Output terminal 20, 20A Mask signal generation Part S10 Pulse signal S11 Gate control signal S12 Gate signal S12B Pre-gate signal S20 Mask signal Q1 Switching element L1 Inductor C1 Capacitor R1-R3 Resistance element

Claims (11)

インダクタと整流素子とスイッチング素子と出力端子とを備えた昇圧型スイッチングレギュレータであって、
前記スイッチング素子をオンオフするためのパルス信号を生成するパルス生成器と、
前記出力端子に出力される出力電圧の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第1の制御手段と、
前記インダクタおよび前記スイッチング素子に流れる電流の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第2の制御手段と、
前記パルス信号に同期した所定期間毎に、前記パルス信号に基づく前記スイッチング素子のオフ期間よりも長い期間に亘り前記スイッチング素子をオフさせる第3の制御手段と、
を含む昇圧型スイッチングレギュレータ。
A step-up switching regulator comprising an inductor, a rectifying element, a switching element, and an output terminal,
A pulse generator for generating a pulse signal for turning on and off the switching element;
First control means for turning off the switching element when the magnitude of the output voltage output to the output terminal exceeds a predetermined value;
Second control means for turning off the switching element when the magnitude of the current flowing through the inductor and the switching element exceeds a predetermined value;
Third control means for turning off the switching element for a period longer than an off period of the switching element based on the pulse signal for each predetermined period synchronized with the pulse signal;
Boost type switching regulator including
前記インダクタは、一端が電源入力端子に接続され、
前記インダクタの他端には、前記整流素子を介して前記出力端子が接続され、
前記インダクタの前記他端には、前記スイッチング素子が接続されている請求項1に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。
The inductor has one end connected to a power input terminal,
The output terminal is connected to the other end of the inductor via the rectifying element,
The step-up switching regulator according to claim 1, wherein the switching element is connected to the other end of the inductor.
前記第1乃至第3の制御手段は、それぞれ、前記スイッチング素子をオフさせるときに前記パルス信号の前記スイッチング素子への供給を遮断する請求項1または2に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   3. The step-up switching regulator according to claim 1, wherein each of the first to third control units cuts off supply of the pulse signal to the switching element when the switching element is turned off. 前記第3の制御手段は、前記パルス信号において所定数のパルスが生じる期間に相当する期間毎に前記パルス信号の前記スイッチング素子への供給を遮断する請求項3に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   4. The step-up switching regulator according to claim 3, wherein the third control unit cuts off the supply of the pulse signal to the switching element every period corresponding to a period in which a predetermined number of pulses occur in the pulse signal. 前記第3の制御手段は、前記パルス信号の周期の整数倍の期間に相当する期間に亘り前記パルス信号の前記スイッチング素子への供給を遮断する請求項4に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   5. The step-up switching regulator according to claim 4, wherein the third control unit cuts off the supply of the pulse signal to the switching element for a period corresponding to a period that is an integral multiple of the period of the pulse signal. 前記出力電圧の大きさが所定値を超えたとき、または前記インダクタおよび前記スイッチング素子に流れる電流が所定値を超えたときに第1の信号レベルを呈し、それ以外は前記第1の信号レベルとは異なる第2の信号レベルを呈する第1の制御信号を生成する第1の制御信号生成部と、
前記パルス信号において所定数のパルスが生じる期間に相当する期間毎に第1の信号レベルを呈し、それ以外は前記第1の信号レベルとは異なる第2の信号レベルを呈する第2の制御信号を生成する第2の制御信号生成部と、
前記パルス信号、前記第1の制御信号および前記第2の制御信号の論理演算を行って、前記第1および第2の制御信号の双方が前記第2の信号レベルを呈する期間において前記パルス信号のパルス列を出力し、出力したパルス列を前記スイッチング素子に供給する論理演算部を含む請求項5に記載の昇圧型スイッチグレギュレータ。
When the magnitude of the output voltage exceeds a predetermined value, or when the current flowing through the inductor and the switching element exceeds a predetermined value, the first signal level is exhibited; otherwise, the first signal level A first control signal generator for generating a first control signal exhibiting a different second signal level;
A second control signal that exhibits a first signal level every period corresponding to a period in which a predetermined number of pulses occur in the pulse signal, and that exhibits a second signal level different from the first signal level otherwise. A second control signal generator to generate;
Performing a logical operation on the pulse signal, the first control signal, and the second control signal, and during the period in which both the first and second control signals exhibit the second signal level, The step-up switching regulator according to claim 5, further comprising a logic operation unit that outputs a pulse train and supplies the output pulse train to the switching element.
前記出力電圧の大きさが所定値を超えたときまたは前記インダクタおよび前記スイッチング素子に流れる電流が所定値を超えたときに第1の信号レベルを呈し、それ以外は前記第1の信号レベルとは異なる第2の信号レベルを呈する第1の制御信号を生成する第1の制御信号生成部と、
前記パルス信号と前記第1の制御信号との論理演算を行って、前記第1の制御信号が前記第2の信号レベルを呈する期間において前記パルス信号のパルス列を出力する第1の論理演算部と、
前記第1の論理演算部から出力された前記パルス信号のパルス列において所定数のパルスが生じる期間に相当する期間毎に第1の信号レベルを呈し、それ以外は前記第1の信号レベルとは異なる第2の信号レベルを呈する第2の制御信号を生成する第2の制御信号生成部と、
前記第2の制御信号と前記第1の論理演算部の出力信号との論理演算を行って、前記第1および第2の制御信号の双方が前記第2の信号レベルを呈する期間において前記パルス信号のパルス列を出力し、出力したパルス列を前記スイッチング素子に供給する第2の論理演算部と、を含む請求項5に記載の昇圧型スイッチグレギュレータ。
When the magnitude of the output voltage exceeds a predetermined value or when the current flowing through the inductor and the switching element exceeds a predetermined value, the first signal level is exhibited. A first control signal generator for generating a first control signal exhibiting a different second signal level;
A first logical operation unit that performs a logical operation of the pulse signal and the first control signal and outputs a pulse train of the pulse signal in a period in which the first control signal exhibits the second signal level; ,
In the pulse train of the pulse signal output from the first logic operation unit, the first signal level is exhibited every period corresponding to a period in which a predetermined number of pulses are generated, and other than that, the first signal level is different. A second control signal generator for generating a second control signal exhibiting a second signal level;
Performing a logical operation of the second control signal and the output signal of the first logical operation unit, the pulse signal during a period in which both the first and second control signals exhibit the second signal level The step-up switching regulator according to claim 5, further comprising: a second logical operation unit that outputs the pulse train of the first and second pulses and supplies the output pulse train to the switching element.
前記第2の制御信号生成部は、前記第1の制御信号が前記第2の信号レベルに遷移する時点から前記第2の制御信号が前記第1の信号レベルに遷移するまでの時間が一定となるように前記第2の制御信号を生成する請求項7に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   The second control signal generation unit has a constant time from when the first control signal transitions to the second signal level to when the second control signal transitions to the first signal level. The step-up switching regulator according to claim 7, wherein the second control signal is generated as follows. 前記第2の制御信号生成部は、前記第1の論理演算部から出力された前記パルス信号のパルス数のカウント値が前記所定数となるときに前記第1の信号レベルを出力し、前記第1の制御信号が前記第1の信号レベルとなったときに前記カウント値をリセットする請求項8に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   The second control signal generation unit outputs the first signal level when the count value of the number of pulses of the pulse signal output from the first logic operation unit becomes the predetermined number, and The step-up switching regulator according to claim 8, wherein the count value is reset when one control signal becomes the first signal level. 前記パルス生成器は、一定のデューティを有するパルス信号を生成する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。   The step-up switching regulator according to claim 1, wherein the pulse generator generates a pulse signal having a constant duty. インダクタと整流素子と容量素子とを含む外部部品が接続される昇圧型スイッチングレギュレータ用の半導体装置であって、
前記スイッチングレギュレータの出力が入力される第1端子と、
前記インダクタの一端及び、又は前記整流素子の一端が接続される第2端子と、
前記第2端子に一端が接続されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンオフするためのパルス信号を生成するパルス生成器と、
前記第1端子に生じる電圧の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第1の制御手段と、
前記スイッチング素子に流れる電流の大きさが所定値を超えたときに前記スイッチング素子をオフさせる第2の制御手段と、
前記パルス信号に同期した所定期間毎に、前記パルス信号に基づく前記スイッチング素子のオフ期間よりも長い期間に亘り前記スイッチング素子をオフさせる第3の制御手段と、
を含む半導体装置。
A step-up switching regulator semiconductor device to which external components including an inductor, a rectifying element, and a capacitive element are connected,
A first terminal to which the output of the switching regulator is input;
A second terminal to which one end of the inductor or one end of the rectifying element is connected;
A switching element having one end connected to the second terminal;
A pulse generator for generating a pulse signal for turning on and off the switching element;
First control means for turning off the switching element when the magnitude of the voltage generated at the first terminal exceeds a predetermined value;
Second control means for turning off the switching element when the magnitude of the current flowing through the switching element exceeds a predetermined value;
Third control means for turning off the switching element for a period longer than an off period of the switching element based on the pulse signal for each predetermined period synchronized with the pulse signal;
A semiconductor device including:
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180380A (en) * 2002-11-26 2004-06-24 Artlogic Inc Switching regulator
JP2005218166A (en) * 2004-01-27 2005-08-11 New Japan Radio Co Ltd Step-up switching regulator
JP2005237122A (en) * 2004-02-20 2005-09-02 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Switching regulator integrated circuit device and switching power supply
JP2009136064A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Rohm Co Ltd Circuit and method for controlling switching regulator and switching regulator using the same
JP2011139597A (en) * 2009-12-28 2011-07-14 Toshiba Corp Switching power supply

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180380A (en) * 2002-11-26 2004-06-24 Artlogic Inc Switching regulator
JP2005218166A (en) * 2004-01-27 2005-08-11 New Japan Radio Co Ltd Step-up switching regulator
JP2005237122A (en) * 2004-02-20 2005-09-02 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Switching regulator integrated circuit device and switching power supply
JP2009136064A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Rohm Co Ltd Circuit and method for controlling switching regulator and switching regulator using the same
JP2011139597A (en) * 2009-12-28 2011-07-14 Toshiba Corp Switching power supply

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