JP2014241699A - Switching regulator, power supply circuit device, semiconductor device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングレギュレータ並びにこれを備えた電源回路装置、半導体装置、及び電子機器に関し、特に、スタンバイ状態において入力端子を出力端子に導通させるスイッチングレギュレータ並びにこれを備えた電源回路装置、半導体装置、及び電子機器に関する。 The present invention relates to a switching regulator, a power supply circuit device including the same, a semiconductor device, and an electronic device, and more particularly to a switching regulator that causes an input terminal to conduct to an output terminal in a standby state, and a power supply circuit device including the same, a semiconductor device, And electronic devices.
従来、電池等の直流電源によって駆動する例えば血圧計であるヘルスケア製品は、昇圧回路を備える。例えば血圧測定を行うための通常の動作状態(以下、アクティブ状態という。)で血圧計が動作するために、昇圧回路は電源電圧を昇圧する。血圧計は、一般に、アクティブ状態での動作の待機のために例えばマイクロコンピュータ等の最小限の構成要素のみが動作する動作状態(以下、スタンバイ状態という。)で動作する。血圧計がスタンバイ状態において動作するためにはマイクロコンピュータ等の最小限の構成要素のみが動作できる電源電圧を得ることができれば良いため昇圧される必要がない。 2. Description of the Related Art Conventionally, a health care product that is driven by a DC power source such as a battery, such as a blood pressure monitor, includes a booster circuit. For example, the booster circuit boosts the power supply voltage so that the sphygmomanometer operates in a normal operation state (hereinafter referred to as an active state) for blood pressure measurement. In general, a sphygmomanometer operates in an operation state (hereinafter, referred to as a standby state) in which only a minimum component such as a microcomputer operates in order to wait for an operation in an active state. In order for the sphygmomanometer to operate in the standby state, it is only necessary to obtain a power supply voltage capable of operating only the minimum components such as a microcomputer, and therefore there is no need for boosting.
現在、昇圧回路として主にダイオード整流方式の昇圧型DC/DCコンバータが用いられる。多くの場合、スタンバイ状態において、ダイオード整流方式の昇圧型DC/DCコンバータにおいて、電源電圧が印加される入力端子は負荷が接続される出力端子に導通される。しかしながら、ダイオード整流方式の昇圧型DC/DCコンバータでは、外付けダイオードが設けられる必要があることによって、同期整流トランジスタを内蔵する同期整流方式の昇圧型DC/DCコンバータと比較すると大きな実装面積と低い電源変換効率とを有する。そのため、ダイオード整流方式の昇圧型DC/DCコンバータと比較して小さい実装面積と高い電源変換効率とを有する同期整流方式の昇圧型DC/DCコンバータの使用が増えてきている。 At present, a diode rectification type boost DC / DC converter is mainly used as a boost circuit. In many cases, in a stand-by state, in a diode rectification step-up DC / DC converter, an input terminal to which a power supply voltage is applied is conducted to an output terminal to which a load is connected. However, the diode rectification step-up DC / DC converter requires an external diode, and therefore has a large mounting area and a low mounting area compared with a synchronous rectification step-up DC / DC converter incorporating a synchronous rectification transistor. Power conversion efficiency. Therefore, the use of a synchronous rectification boost DC / DC converter having a small mounting area and high power conversion efficiency compared to a diode rectification boost DC / DC converter is increasing.
例えば、特許文献1には、起動時の突入電流を防止することを目的として、同期整流トランジスタを段階的にオンにするための構成が開示されている。また、特許文献2には、起動時の突入電流を防止することを目的として、起動後の一定の時間期間内において同期整流トランジスタが定電流動作される構成が開示されている。さらに、特許文献3には、起動時の突入電流を防止することを目的として、高いオン抵抗を有する電流制限トランジスタが同期整流トランジスタと並列に設けられ、当該同期整流トランジスタが起動時において所定の時間期間だけオンされる構成が開示される。 For example, Patent Document 1 discloses a configuration for turning on a synchronous rectification transistor step by step for the purpose of preventing an inrush current at startup. Patent Document 2 discloses a configuration in which a synchronous rectification transistor is operated at a constant current within a certain time period after startup for the purpose of preventing inrush current at startup. Further, in Patent Document 3, a current limiting transistor having a high on-resistance is provided in parallel with the synchronous rectification transistor for the purpose of preventing an inrush current at the start-up, and the synchronous rectification transistor is in a predetermined time at the start-up. A configuration that is turned on only for a period of time is disclosed.
しかしながら、上記各特許文献1〜3は、アクティブ状態において突入電流を防止する手段であり、スタンバイ状態での突入電流を防止する構成ではない。また、ダイオード整流方式の昇圧型DC/DCコンバータではスタンバイ状態において入力端子から出力端子に電源電圧を導通することが可能であるが、出力端子が短絡されるとダイオードの駆動能力に応じた大電流が流れ、素子の破壊などにつながる。短絡時の素子の破壊を防止するには例えばヒューズを備えた保護回路が設けられる必要があり、そのような保護回路が使用される場合実装面積が増大するという問題点があった。 However, each of the above Patent Documents 1 to 3 is means for preventing an inrush current in the active state, and is not configured to prevent an inrush current in the standby state. In the diode rectification step-up DC / DC converter, the power supply voltage can be conducted from the input terminal to the output terminal in the standby state. However, when the output terminal is short-circuited, a large current corresponding to the driving capability of the diode is obtained. Flows, leading to destruction of the device. In order to prevent destruction of the element at the time of a short circuit, for example, it is necessary to provide a protection circuit having a fuse. When such a protection circuit is used, there is a problem that a mounting area increases.
本発明の目的は上記の問題点を解決し、従来例に比較して縮小された実装面積を有し、スタンバイ状態において短絡時の保護を有することを可能とするスイッチングレギュレータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching regulator that solves the above-described problems and has a mounting area reduced as compared with the conventional example, and can provide protection in a short-circuit state in a standby state. .
本発明の一態様に係るスイッチングレギュレータは、入力端子に接続された一端を有するインダクタンス成分を持つ素子と、
インダクタンス成分を持つ素子の他端と接地との間に接続され、入力される第1の制御信号により駆動されるスイッチングトランジスタと、
インダクタンス成分を持つ素子とスイッチングトランジスタとの間の接続点と出力端子との間に接続され、入力される第2の制御信号により駆動される同期整流トランジスタと、
入力端子を介して入力された入力電圧を所定の出力電圧に変換して出力端子から出力するように、スイッチングトランジスタ及び同期整流トランジスタを制御するスイッチング制御回路と、
同期整流トランジスタ、もしくは同期整流トランジスタとインダクタンス成分を持つ素子との直列回路と並列に接続され、入力される第3の制御信号により制御されるスルースイッチ回路と、
スイッチングレギュレータのスタンバイ状態において、スルースイッチ回路を導通させて、入力電圧を出力端子に出力するように、スルースイッチ回路を制御するスルースイッチ制御回路とを備えたことを特徴とする。
A switching regulator according to one embodiment of the present invention includes an element having an inductance component having one end connected to an input terminal;
A switching transistor connected between the other end of the element having an inductance component and the ground and driven by the first control signal inputted;
A synchronous rectification transistor connected between a connection point between the element having the inductance component and the switching transistor and the output terminal and driven by the input second control signal;
A switching control circuit that controls the switching transistor and the synchronous rectification transistor so that the input voltage input through the input terminal is converted into a predetermined output voltage and output from the output terminal;
A through switch circuit connected in parallel with a synchronous rectification transistor, or a series circuit of a synchronous rectification transistor and an element having an inductance component, and controlled by an input third control signal;
And a slew switch control circuit for controlling the slew switch circuit so that the slew switch circuit is turned on and the input voltage is output to the output terminal in a standby state of the switching regulator.
本発明に係るスイッチングレギュレータによれば、従来例に比較して、縮小された実装面積を有し、スタンバイ状態においても入力端子に印加された電源電圧を出力端子に導通させ、短絡された場合にも保護を有するスイッチングレギュレータを提供することができる。 The switching regulator according to the present invention has a reduced mounting area compared to the conventional example, and when the power supply voltage applied to the input terminal is conducted to the output terminal even in the standby state, when the output terminal is short-circuited. A switching regulator having protection can also be provided.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
実施形態1.
図1Aは、本発明の実施形態1に係るスイッチングレギュレータ1Aの構成を示す回路図である。図1Aにおいて、スルースイッチ回路17Aは、同期整流トランジスタ13の電流駆動能力よりも小さい電流駆動能力を有するPMOSトランジスタ17Aaを備えて構成される。スルースイッチ制御回路18がスタンバイ状態においてスルースイッチ回路17Aを導通させることによって、スルースイッチ回路17Aは入力端子21への電源電圧VDDである入力電圧を出力端子22に出力する。
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1A is a circuit diagram showing a configuration of a
図1Aにおいて、スイッチングレギュレータ1Aは、コイル11と、NチャンネルMOS電界効果トランジスタ(以下、NMOSトランジスタという。)であるスイッチングトランジスタ12と、PチャンネルMOS電界効果トランジスタ(以下、PMOSトランジスタという。)である同期整流トランジスタ13とを備えて構成される。スイッチングレギュレータ1Aはさらに、スイッチング制御回路14と、スイッチングトランジスタ15a,15bと、バックゲート制御回路16と、スルースイッチ回路17Aと、スルースイッチ制御回路18とを備えて構成される。ここで、スイッチング制御回路14は、スイッチングトランジスタ12及び同期整流トランジスタ13をオンオフ制御する。スイッチングトランジスタ15a,15bは、それぞれPMOSトランジスタである。バックゲート制御回路16は、スイッチングトランジスタ15a,15bを介して同期整流トランジスタ13のバックゲートに出力する電圧を制御する。スルースイッチ回路17Aは、PMOSトランジスタ17Aa,17Ab及び17Acを備えて構成される。スルースイッチ制御回路18は、PMOSトランジスタ17Aaをオンオフ制御することによって、スルースイッチ回路17Aをオンオフ制御する。図1Aのスイッチングレギュレータ1Aは、例えば血圧計の昇圧回路に設けられる。スイッチングレギュレータ1Aは、集積回路装置として実装されてもよい。
In FIG. 1A, a
図1Aの入力端子21には、電池等の直流電源(図示せず)から直流の電源電圧VDDが印加される。入力端子21は、コイル11を介して、スイッチングトランジスタ12のドレインと、同期整流トランジスタ13のドレインと、スイッチングトランジスタ15bのドレインとに接続される。また、入力端子21は、コイル11を介して、PMOSトランジスタ17Aa,17Acの各ドレインに接続される。スイッチングトランジスタ12のソースは接地される。同期整流トランジスタ13のソースは、スイッチングトランジスタ15aのソースと、PMOSトランジスタ17Aa,17Abの各ソースと、出力端子22とに接続される。同期整流トランジスタ13のバックゲートは、スイッチングトランジスタ15aのドレインと、スイッチングトランジスタ15bのソースとに接続される。PMOSトランジスタ17Aaのバックゲートは、PMOSトランジスタ17AbのドレインとPMOSトランジスタ17Acのソースとに接続される。
A DC power supply voltage VDD is applied to the
図1Aのスイッチング制御回路14は、ローレベルのゲート信号VG1をスイッチングトランジスタ12の制御端子であるゲートに出力することにより、スイッチングトランジスタ12をオフするように制御する。また、スイッチング制御回路14は、ハイレベルのゲート信号VG1をスイッチングトランジスタ12のゲートに出力することにより、スイッチングトランジスタ12をオンするように制御する。
The switching
また、スイッチング制御回路14は、ローレベルのゲート信号VG2を同期整流トランジスタ13の制御端子であるゲートに出力することにより、同期整流トランジスタ13をオンするように制御する。また、スイッチング制御回路14は、ハイレベルのゲート信号VG2を同期整流トランジスタ13のゲートに出力することにより、同期整流トランジスタ13をオフするように制御する。
Further, the switching
図1Aのバックゲート制御回路16は、スイッチングトランジスタ15a,15bを介して、同期整流トランジスタ13のバックゲートに印加する電圧を制御する。バックゲート制御回路16は、同期整流トランジスタ13のバックゲートの電位を変化させて同期整流トランジスタ13の寄生ダイオードが非導通となるように、そのバイアス状態を制御する。また、バックゲート制御回路16は、PMOSトランジスタ17Ab,17Acを介して、PMOSトランジスタ17Aaのバックゲートに印加する電圧を制御する。バックゲート制御回路16は、PMOSトランジスタ17Aaのバックゲートの電位を変化させてPMOSトランジスタ17Aaの寄生ダイオードが非導通となるように、そのバイアス状態を制御する。
The back
図1Aにおいて、イネーブル信号ENは、外部コントローラなどの外部回路から、イネーブル信号入力端子23を介してスルースイッチ制御回路18に入力される。また、スルースイッチ制御回路18には、電源電圧VDD及び出力電圧VOUTが入力される。スルースイッチ制御回路18は、ハイレベル(EN=H)のイネーブル信号ENに応答して、ハイレベルのゲート信号VG3をPMOSトランジスタ17Aaのゲートに出力することにより、スルースイッチ回路17Aをオフするように制御する。スルースイッチ制御回路18は、ローレベルのゲート信号VG3をPMOSトランジスタ17Aaのゲートに出力することにより、スルースイッチ回路17Aをオンするように制御する。ここで、スルースイッチ制御回路18は、スルースイッチ回路17Aをオンする当該制御を、ローレベル(EN=L)のイネーブル信号EN並びに電源電圧VDD及び出力電圧VOUTの信号を含むスルースイッチ制御回路信号に応答して実行する。
In FIG. 1A, the enable signal EN is input to the through
スルースイッチ制御回路18は、スルースイッチ回路17Aの導通方向が入力端子21から出力端子22へ向かう方向のみとなるようにスルースイッチ回路17Aを制御する。具体的には、スルースイッチ制御回路18は、スルースイッチ回路17Aを、EN=LかつVDD≧VOUTのときにオンするように、かつ、EN=H又はVDD<VOUTのときオフするように制御する。
The through
以上のように構成されたスイッチングレギュレータ1Aの、アクティブ状態及びスタンバイ状態における動作について以下説明する。
The operation of the
図2は、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aのアクティブ状態及びスタンバイ状態における動作を示す表である。
FIG. 2 is a table showing operations in the active state and the standby state of the
図3は、図2のアクティブ状態における(a)同期整流トランジスタ13のゲート信号VG2及び(b)PMOSトランジスタ17Aaのゲート信号VG3の時間変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing temporal changes in (a) the gate signal VG2 of the
図2及び図3(b)に示すように、アクティブ状態において、ハイレベル(EN=H)のイネーブル信号ENがイネーブル信号入力端子23に入力されることによって、スルースイッチ回路17Aはオフされる。
As shown in FIGS. 2 and 3B, in the active state, the enable signal EN of high level (EN = H) is input to the enable
また、図3(a)に示すように、同期整流トランジスタ13のゲート信号VG2は所定の時間間隔でハイレベルとローレベルとの間で切り替えられる。ゲート信号VG2の当該切り替えに同期して、同期整流トランジスタ13はオンとオフとの間で切り替えられる。
As shown in FIG. 3A, the gate signal VG2 of the
アクティブ状態において、出力電圧VOUTは、例えば同期整流トランジスタ13のオンとオフとの間の上記切り替え動作に同期して変化する。例えば、出力電圧VOUTは、上記切り替え動作に同期して、接地電位(GND)に対して約0Vの電圧と出力電圧VOUT又は電源電圧VDDとほぼ等しい電圧との間で切り替えられるように変化する。
In the active state, the output voltage VOUT changes in synchronization with, for example, the switching operation between on and off of the
図4は、図2のスタンバイ状態における(a)同期整流トランジスタ13のゲート信号VG2及び(b)PMOSトランジスタ17Aaのゲート信号VG3の時間変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing temporal changes of (a) the gate signal VG2 of the
図2及び図4(b)に示すように、スタンバイ状態において、ローレベル(EN=L)のイネーブル信号ENに対応してローレベルのゲート信号VG3がPMOSトランジスタ17Aaのゲートに入力されることによって、スルースイッチ回路17Aはオンされる。また、図2及び図4(a)に示すように、スタンバイ状態において、ハイレベルのゲート信号VG2が同期整流トランジスタ13のゲートに入力されることによって、同期整流トランジスタ13はオフされる。
As shown in FIGS. 2 and 4B, in the standby state, a low level gate signal VG3 corresponding to the low level (EN = L) enable signal EN is input to the gate of the PMOS transistor 17Aa. The through
スタンバイ状態において、スルースイッチ回路17Aが導通されることによって、例えば電源電圧VDDとほぼ同じレベルの出力電圧VOUTが出力端子22から出力される。
In the standby state, when the through
上に説明したように、スタンバイ状態において、同期整流トランジスタ13はオフされ、かつ、スルースイッチ回路17Aはオンされる。従って、電源電流IVDDは、同期整流トランジスタ13及びその寄生ダイオードに流れず、同期整流トランジスタ13のソースからスルースイッチ回路17AのPMOSトランジスタ17Aaを経由して出力端子22に至る経路を通って流れる。
As described above, in the standby state, the
図5は、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aの動作状態が時刻t1においてアクティブ状態からスタンバイ状態に遷移されたときにおける(a)ゲート信号VG2、(b)ゲート信号VG3及び(c)イネーブル信号ENの時間変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。
FIG. 5 shows the time of (a) gate signal VG2, (b) gate signal VG3 and (c) enable signal EN when the operating state of switching
図5において、時刻t1以前の時間期間において、スイッチングレギュレータ1Aは図3のアクティブ状態において動作する。時刻t1においてイネーブル信号ENがハイレベルからローレベルに切り替えられると、スイッチングレギュレータ1Aは図4のスタンバイ状態において動作する。
In FIG. 5, in the time period before time t1, the
また、図5の場合とは反対に、イネーブル信号ENがローレベルからハイレベルに切り替えられると、スイッチングレギュレータ1Aは図3のアクティブ状態において動作する。
Contrary to the case of FIG. 5, when the enable signal EN is switched from the low level to the high level, the
図6は、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aの時刻t2の電源投入時と時刻t3の負荷の短絡時とにおける(a)電源電圧VDD、(b)電源電流IVDD、及び(c)出力電圧VOUTの時間変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。時刻t2の電源投入後におけるスイッチングレギュレータ1Aの初期の動作状態はスタンバイ状態である。
FIG. 6 shows (a) the power supply voltage VDD, (b) the power supply current IVDD, and (c) the output voltage VOUT at the time when the power is turned on at time t2 and at the time when the load is short-circuited at time t3. It is a timing chart which shows each change. The initial operating state of the
図6において、時刻t2より前の時間期間において、入力端子21に印加される電源電圧VDDは0Vである。従って、当該時間期間において、電源電流IVDDは0Aであり、かつ、出力電圧VOUTは0Vである。
In FIG. 6, the power supply voltage VDD applied to the
時刻t2において、図6(a)に示すように所定の電源電圧VDDが入力端子21に印加されると、スイッチングレギュレータ1Aはスタンバイ状態で動作を開始する。時刻t2において、電源電流IVDDが立ち上がり、コイル11及びオンされているスルースイッチ回路17Aを流れる。電源電流IVDDはさらに、突入電流として、出力端子22から当該出力端子22に接続された負荷の負荷容量に流れる。
At time t2, when a predetermined power supply voltage VDD is applied to the
また、スタンバイ状態において、バックゲート制御回路16は、同期整流トランジスタ13のドレイン・ソース間に突入電流が流れることを防止するように、スイッチングトランジスタ15a,15bを制御する。従って、電源電流IVDDは同期整流トランジスタ13のドレイン・ソース間に実質的には流れない。
In the standby state, the back
さらに、図6(b)に示すように、スルースイッチ回路17AのPMOSトランジスタ17Aaは同期整流トランジスタ13の電流駆動能力よりも小さい電流駆動能力を有する。そのため、時刻t2以後において例えば高々約10mAの電源電流IVDDが流れるのみであり、例えば1〜2Aの大電流は流れない。時刻t2以後の電源電流IVDDが立ち上がった後において、電源電流IVDDは、出力端子22に接続された負荷の負荷容量に応じた時定数に基づいた速さで段階的に減少して、その後、負荷に応じた電流になる。
Further, as shown in FIG. 6B, the PMOS transistor 17Aa of the through
電源電流IVDDの段階的な減少に伴って、出力端子22における出力電圧VOUTは、図6(c)に示すように、負荷の負荷容量に応じた時定数に基づいた速さで段階的に上昇する。
As the power supply current IVDD decreases stepwise, the output voltage VOUT at the
電源投入後において電源電流IVDD及び出力電圧VOUTが変化した後、スイッチングレギュレータ1Aのスタンバイ状態において、図4の場合と同様に、例えば電源電圧VDDにほぼ一致する出力電圧VOUTが、出力端子22から出力される。
After the power supply current IVDD and the output voltage VOUT are changed after the power is turned on, in the standby state of the
図6の時刻t3において、スイッチングレギュレータ1Aがスタンバイ状態において動作している状態において、出力端子22に接続された負荷が短絡されると、出力端子22は接地される。図6(c)に示すように出力電圧VOUTは接地電位(GND)に対して0Vになる。このため、スルースイッチ回路17Aの両端に電源電圧VDDが印加される。また、電源電流IVDDは、図6(b)に示すようにコイル11及びスルースイッチ回路17AのPMOSトランジスタ17Aaを経由して出力端子22に接続された負荷に流れる。
At time t3 in FIG. 6, when the load connected to the
しかしながら、上に説明したようにPMOSトランジスタ17Aaは同期整流トランジスタ13の電流駆動能力よりも小さい電流駆動能力を有する。このため、負荷が短絡された後である時刻t3以後において、図6(b)に示すように、例えば高々約10mAの電源電流IVDDが流れるのみであり、例えば1〜2Aの大電流は流れない。よって、スルースイッチ回路17Aは、従来例に係る構成が用いられた場合と比較して、負荷が短絡されることにより流れる短絡電流を制限することができ、後段に付随するデバイスの破壊を防ぐことができる。結果的にスルースイッチ回路17Aは短絡電流を制限し、保護するよう動作する。短絡された場合に大電流が流れることでの後段の素子の破壊や、バッテリーの消費を抑えること、突入電流によるバッテリー電圧の急峻なドロップなどを防止することが可能となる。
However, as described above, the PMOS transistor 17Aa has a current driving capability smaller than that of the
以上のように構成された本実施形態の形態に係るスイッチングレギュレータ1Aによれば、入力端子21に接続された一端を有するコイル11と、スイッチングトランジスタ12と、同期整流トランジスタ13とを備える。ここで、スイッチングトランジスタ12は、コイル11の他端と接地との間に接続され、制御信号であるゲート信号VG1により駆動されるように制御される。同期整流トランジスタ13は、コイル11とスイッチングトランジスタ12との間の接続点と出力端子22との間に接続され、制御信号であるゲート信号VG2により駆動されるように制御される。また、スイッチングレギュレータ1Aは、スイッチング制御回路14と、同期整流トランジスタ13と並列に接続されたスルースイッチ回路17Aと、スルースイッチ制御回路18とを備える。ここで、スイッチング制御回路14は、入力端子21を介して入力された電源電圧VDDを所定の出力電圧VOUTに変換して出力端子22から出力するように、スイッチングトランジスタ12及び同期整流トランジスタ13を制御する。スルースイッチ制御回路18は、イネーブル信号EN及びスルースイッチ制御回路信号に応答して動作する。具体的には、スルースイッチ制御回路18は、スイッチングレギュレータ1Aのスタンバイ状態において、スルースイッチ回路17Aを導通させて、電源電圧VDDを出力端子22に出力するように、スルースイッチ回路17Aを制御する。スルースイッチ回路17Aは、スルースイッチ制御回路18によって発生されたゲート信号VG3によって制御される。
The
この構成によれば、スイッチングレギュレータ1Aがスタンバイ状態において動作している場合に、出力端子22に接続された負荷が短絡されたとき、電源電流IVDDは、スルースイッチ回路17AのPMOSトランジスタ17Aaを経由して当該負荷に流れる。ここで、スルースイッチ回路17は同期整流トランジスタ13の電流駆動能力よりも小さい電流駆動能力を有する。このため、電源電流IVDDは、同期整流トランジスタ13がオンされているときに同期整流トランジスタ13のドレイン・ソース間に流れる電流よりも小さい。よって、本発明に係るスイッチングレギュレータ1によれば、従来例のダイオード整流品と比較すると、縮小された実装面積を有する。また、同期整流品の同期整流スイッチと比較すると、短絡時の保護が可能となる。さらに、スタンバイ状態において出力端子22を流れる電流を減少させることができる。
According to this configuration, when the
例えば、図5のアクティブ状態から遷移された後のスタンバイ状態においてスイッチングレギュレータ1Aが動作している場合においても、出力端子22に接続された負荷に流れる電流が減少されるという上記作用効果を有する。また、図6の電源投入後のスタンバイ状態においてスイッチングレギュレータ1Aが動作している場合においても、同じ作用効果を有する。
For example, even when the
また、バックゲート制御回路16は、スルースイッチ回路17Aが導通されるとき、同期整流トランジスタ13がオフになるように同期整流トランジスタ13のバックゲートに印加する電圧信号をスイッチングトランジスタ15a,15bを介して制御する。バックゲート制御回路16が同期整流トランジスタ13のバイアス状態を制御することによって、同期整流トランジスタ13の寄生ダイオードは非導通となる。これによって、スイッチングレギュレータ1Aのスタンバイ状態において、同期整流トランジスタ13のみならずさらにその寄生ダイオードが非導通状態になる。
Further, the back
さらに、本発明の実施形態1において、スルースイッチ制御回路18は、イネーブル信号ENが切り替えられたときに、ゲート信号VG3をオンとオフとの間で切り替える。しかしながら、本発明はこれに限らず、スルースイッチ制御回路18を、イネーブル信号ENが切り替えられたときにハイレベルとローレベルとの間で徐々に変化されるゲート信号VG3をスルースイッチ回路17Aに出力するように構成してもよい。
Further, in the first embodiment of the present invention, the through
またさらに、以上の実施形態において、スルースイッチ制御回路18は、EN=LかつVDD≧VOUTのときにスルースイッチ回路17Aをオンするように制御する。しかしながら、本発明はこれに限らず、スルースイッチ制御回路18は、回路のバラツキによって又は意図的に電源電圧VDDと出力電圧VOUTとの上記関係にオフセットをつけることによって、スルースイッチ回路17Aを制御してもよい。例えば、スルースイッチ制御回路18は、EN=LかつVDD≧VOUT+100mVであるときにスルースイッチ回路17Aをオンするようにスルースイッチ回路17Aを制御してもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the through
また、以上の実施形態においては、コイル11をスイッチングレギュレータ1Aに設けたが、本発明はこれに限らず、少なくともインダクタンス成分を持つ素子をスイッチングレギュレータ1Aに設けてもよい。
In the above embodiment, the
図1Bは、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aの変形例であるスイッチングレギュレータ1Bの構成を示す回路図である。図1Bにおいて、スイッチングレギュレータ1Bは、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aと比較すると、図1Aのスルースイッチ回路17Aに代えてスルースイッチ回路17Bを設けた点が異なる。スルースイッチ回路17Bは、同期整流トランジスタ13の電流駆動能力よりも低い電流駆動能力をそれぞれ有するPMOSトランジスタ17Ba,17Bbを備えて構成される。
FIG. 1B is a circuit diagram showing a configuration of a
図1Bにおいて、PMOSトランジスタ17Bbのドレインは同期整流トランジスタ13のドレインに接続される。PMOSトランジスタ17BbのソースはPMOSトランジスタ17Baのドレインに接続される。PMOSトランジスタ17Baのソースは、出力端子22に接続される。
In FIG. 1B, the drain of the PMOS transistor 17Bb is connected to the drain of the
図1Bのスルースイッチ制御回路18は、PMOSトランジスタ17Ba,17Bbのゲートにローレベルのゲート信号VG3a,VG3bをそれぞれ出力してPMOSトランジスタ17Ba,17Bbをオンすることによって、スルースイッチ回路17Bをオンする。また、スルースイッチ制御回路18は、PMOSトランジスタ17Ba,17Bbのゲートにハイレベルのゲート信号VG3a,VG3bをそれぞれ出力してPMOSトランジスタ17Ba,17Bbをオフすることによって、スルースイッチ回路17Bをオフする。
The through
図1Bのスルースイッチ制御回路18は、スルースイッチ回路17Bの導通方向が入力端子21から出力端子22へ向かう方向のみとなるようにスルースイッチ回路17Bを制御する。具体的には、スルースイッチ制御回路18は、EN=LかつVDD≧VOUTのときにスルースイッチ回路17Bをオンする一方、EN=H又はVDD<VOUTのときにスルースイッチ回路17Bをオフするように制御する。
The through
以上のように構成された変形例に係る図1Bのスイッチングレギュレータ1Bによっても、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aと同様の作用効果を有する。
The
実施形態2.
図7Aは、実施形態2に係るスイッチングレギュレータ1Cの構成を示す回路図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7A is a circuit diagram illustrating a configuration of a
図7Aにおいて、本実施形態2に係るスイッチングレギュレータ1Cは、図1Aのスイッチングレギュレータ1Aと比較して、PMOSトランジスタ17Aa,17Acの各ドレインを、コイル11を介さずに入力端子21に接続した点が異なる。
In FIG. 7A, the
以上のように構成された本実施形態の形態に係るスイッチングレギュレータ1Cによれば、入力端子21に接続された一端を有するコイル11と、コイル11の他端と接地との間に接続されたスイッチングトランジスタ12と、同期整流トランジスタ13とを備える。ここで、スイッチングトランジスタ12はゲート信号VG1により駆動され、同期整流トランジスタ13は、コイル11とスイッチングトランジスタ12との間の接続点と出力端子22との間に接続され、入力されるゲート信号VG2により駆動される。また、スイッチングレギュレータ1Cは、スイッチング制御回路14を備える。ここで、スイッチング制御回路14は、入力端子21を介して入力された電源電圧VDDを所定の出力電圧VOUTに変換して出力端子22から出力するように、スイッチングトランジスタ12及び同期整流トランジスタ13を制御する。さらに、スイッチングレギュレータ1Aは、同期整流トランジスタ13とコイル11との直列回路と並列に接続され、入力されるゲート信号VG3により制御されるスルースイッチ回路17Aと、スルースイッチ回路17Aを制御するスルースイッチ制御回路18とを備える。ここで、スルースイッチ制御回路18は、スイッチングレギュレータ1Aのスタンバイ状態において、スルースイッチ回路17Aを導通させて、電源電圧VDDを出力端子22に出力するように、スルースイッチ回路17Aを制御する。
According to the
本実施形態は、上記実施形態1と同様の作用効果を有する。 This embodiment has the same function and effect as the first embodiment.
図7Bは、図7Aのスイッチングレギュレータ1Cの変形例であるスイッチングレギュレータ1Dの構成を示す回路図である。図7Bにおいて、スイッチングレギュレータ1Dは、図7Aのスイッチングレギュレータ1Cと比較すると、図7Aのスルースイッチ回路17Aに代えて図1Bのスルースイッチ回路17Bを設けた点が異なる。ここで、図7Bにおいて、スルースイッチ制御回路18は、図1Bのスルースイッチ制御回路18と同様にして、スルースイッチ回路17Bをオンオフ制御する。
FIG. 7B is a circuit diagram showing a configuration of a
このように構成されたスイッチングレギュレータ1Dはまた、図7Aのスイッチングレギュレータ1Cと同様の作用効果を有する。
The switching
本発明の上記実施形態1及び2において、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを昇圧回路に設けたが、本発明はこれに限らず、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを降圧回路、昇降圧回路等の電源回路装置に設けてもよい。
In the first and second embodiments of the present invention, the switching
また、上記実施形態1及び2において、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを集積回路装置として実装したが、本発明はこれに限らず、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを半導体集積回路などの半導体装置に設けてもよい。
In the first and second embodiments, the switching
さらに、上記実施形態1及び2において、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを血圧計に設けたが、本発明はこれに限らず、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを電子機器に設けてもよい。ここで、電子機器は、血圧計等のヘルスケア製品である健康機器、MP3プレーヤ−、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、GPS装置等を含む。また、スイッチングレギュレータ1A〜1Dを備えた上記電源回路装置又は上記半導体装置を、当該電子機器に設けてもよい。
Further, in the first and second embodiments, the switching
1A〜1D…スイッチングレギュレータ、
11…コイル、
12…スイッチングトランジスタ、
13…同期整流トランジスタ、
14…スイッチング制御回路、
15a,15b…スイッチングトランジスタ、
16…バックゲート制御回路、
17A,17B…スルースイッチ回路、
17Aa〜17Ac,17Ba,17Bb…PMOSトランジスタ、
18…スルースイッチ制御回路。
1A to 1D ... switching regulator,
11 ... Coil,
12 ... switching transistor,
13 ... Synchronous rectification transistor,
14 ... switching control circuit,
15a, 15b ... switching transistors,
16: Back gate control circuit,
17A, 17B: Through switch circuit,
17Aa-17Ac, 17Ba, 17Bb ... PMOS transistors,
18: Through switch control circuit.
Claims (9)
上記インダクタンス成分を持つ素子の他端と接地との間に接続され、入力される第1の制御信号により駆動されるスイッチングトランジスタと、
上記インダクタンス成分を持つ素子と上記スイッチングトランジスタとの間の接続点と出力端子との間に接続され、入力される第2の制御信号により駆動される同期整流トランジスタと、
上記入力端子を介して入力された入力電圧を所定の出力電圧に変換して上記出力端子から出力するように、上記スイッチングトランジスタ及び上記同期整流トランジスタを制御するスイッチング制御回路と、
上記同期整流トランジスタ、もしくは上記同期整流トランジスタと上記インダクタンス成分を持つ素子との直列回路と並列に接続され、入力される第3の制御信号により制御されるスルースイッチ回路と、
スイッチングレギュレータのスタンバイ状態において、上記スルースイッチ回路を導通させて、上記入力電圧を上記出力端子に出力するように、上記スルースイッチ回路を制御するスルースイッチ制御回路とを備えたことを特徴とするスイッチングレギュレータ。 An element having an inductance component having one end connected to the input terminal;
A switching transistor connected between the other end of the element having the inductance component and the ground and driven by the input first control signal;
A synchronous rectification transistor connected between a connection point between the element having the inductance component and the switching transistor and an output terminal, and driven by an input second control signal;
A switching control circuit that controls the switching transistor and the synchronous rectification transistor so that an input voltage input via the input terminal is converted into a predetermined output voltage and output from the output terminal;
A through switch circuit connected in parallel to the synchronous rectification transistor or a series circuit of the synchronous rectification transistor and the element having the inductance component, and controlled by an input third control signal;
A switching circuit comprising: a through switch control circuit for controlling the through switch circuit so that the through switch circuit is turned on and the input voltage is output to the output terminal in a standby state of the switching regulator. regulator.
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