JP2015116122A - 電圧レギュレータおよびスイッチングレギュレータとしての第1モードとリニアレギュレータとしての第2モードとの間で当該電圧レギュレータを切り換える方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電圧レギュレータは、制御素子と、電流負帰還回路と、電圧負帰還回路とを有しており、この電圧レギュレータは、スイッチングレギュレータとしての第1モードと、リニアレギュレータとしての第2モードとの間で切り換えを行うための手段と、スイッチングレギュレータとしての第1モードにおいて合計量に基づき、上記の制御素子を駆動制御するデジタル制御信号を形成するための手段と、リニアレギュレータとしての第2モードにおいて合計量に基づき、上記の制御素子を駆動制御するリニア制御信号を形成するための手段とを有する。スイッチングレギュレータとしての第1モードおよびリニアレギュレータとしての第2モードにおいて上記の電流負帰還回路の第1出力側および上記の電圧負帰還回路の第2出力側は、上記の合計量を形成するために結合されている。
【選択図】図2
Description
スイッチングレギュレータとしての第1モードと、リニアレギュレータとしての第2モードとの間で切り換えを行うための手段と、
スイッチングレギュレータとしての第1モードにおいて合計量に基づき、上記の制御素子を駆動制御するデジタル制御信号を形成するための手段と、
リニアレギュレータとしての第2モードにおいて合計量に基づき、上記の制御素子を駆動制御するリニア制御信号を形成するための手段とを有する。スイッチングレギュレータとしての第1モードおよびリニアレギュレータとしての第2モードにおいて上記の電流負帰還回路の第1出力側および上記の電圧負帰還回路の第2出力側は、上記の合計量を形成するために結合されている。この合計量は、例えば合計電流または合計電圧である。
第1モードにおいて合計量に基づき、制御素子を駆動制御するためのデジタル制御信号を形成するステップと、
第1モードと第2モードとの間で切り換えを行うステップと、
リニアレギュレータとしての第2モードにおいて上記の合計量に基づき、上記の制御素子を駆動制御するためのリニア制御信号を形成するステップとを有するのである。スイッチングレギュレータとしての第1モードおよびリニアレギュレータとしての第2モードにおいて、上記の合計量を形成するため電流負帰還回路の第1出力側および電圧負帰還回路の第2出力側を結合する。
図1には、電圧レギュレータのブロック回路図が示されている。この電圧レギュレータにより、電流負帰還部20がいわゆる「カレントモードコントローラ」に留まって、降圧スイッチングレギュレータをリニアレギュレータに中断なく(連続した)切り換えることができる。
図2には電圧レギュレータの回路が略示されている。この回路は、スイッチングレギュレータとしての第1モードからリニアレギュレータとしての第2モードに切り換えるための方法のフローを生じさせる。この方法にはつぎのステップを有する。すなわち、
− 第1モードにおいて合計量VKに基づき、(例えば電界トランジスタの形態の)制御素子M12Aを駆動制御するためのデジタル制御信号SPWMを形成するステップと、
− 第1モードと第2モードとの間で切り換えを行うステップと、
− リニアレギュレータとしての第2モードにおいて合計量VKに基づき、制御素子M12Aを駆動制御するためのリニア制御信号SAを形成するステップとを有するのである。
2. トランジスタM5〜M10によって構成されるドライバ段50.2(ゲートドライバ)。ドライバ段50.2は、制御素子としてのM12AおよびコピートランジスタM12Bを駆動制御する。この際にドライバ50.2は、上記のデジタル制御信号SPWMを制御素子M12Aに出力する。コピートランジスタM12Bは、回路ブロック20.1および20.2からなる電流負帰還回路の一部であり、この電流負帰還回路は電流制御部とも称することができる。出力電流Irepおよびコイル電流ISの比は、図2の実施例において1:800である。
3. 上記の電流負帰還結合回路は、トランジスタM19によって回路ブロック40のパルス幅制御に介入する。
4. 回路ブロック30.1および30.2からなる電圧負荷帰還回路は電圧制御部と称することも可能である。この電圧負帰還回路は、PI(比例・積分)制御器として、CF,RZによって補償されるオペアンプOPVの周りに実現されており、反転入力側に加わりかつ出力電圧Vausに基づく電圧と、内部基準電圧Vrefとを比較する(制御偏差)。このために電圧負帰還回路30.2は上記の電圧レギュレータの出力側に接続されている。抵抗R3,R4は、出力電圧Vausを分圧する。抵抗R3,R4からなる分圧器30.2の中間タップは、オペアンプOPVの反転入力に接続されている。トランジスタM20は、電圧制御式の電流源として作用するため、出力側32における出力電流IVは、オペアンプOPVによる電圧比較に依存する。図2の実施例において抵抗RZおよびコンデンサCFは、この制御ループの安定性を保証する補償回路網Xを構成している。
− フリップフロップFFの出力側におけるデジタル制御信号SPWMを持続的に論理1(ハイ)にセットし、これによってトランジスタM9を低抵抗のスイッチにする。
出願人のシミュレーションおよび測定により、(リニア、降圧スイッチングの)2つの動作モード間で切り換える際の電圧レギュレータの性能を示す。
Claims (13)
- 電圧レギュレータにおいて、
該電圧レギュレータは、
制御素子(10,M12A)と、
電流負帰還回路(20,20.1,20.2)と、
電圧負帰還回路(30,30.1,30.2,X)と、
手段(40,50,50.1,50.2,M11)、すなわち、
スイッチングレギュレータとしての第1モードと、リニアレギュレータとしての第2モードとの間で切り換えを行うための手段、
スイッチングレギュレータとしての前記第1モードにおいて合計量(VK)に基づき、前記制御素子(10,M12A)を駆動制御するデジタル制御信号(SPWM)を形成するための手段、および
リニアレギュレータとしての前記第2モードにおいて合計量(VK)に基づき、前記制御素子(10,M12A)を駆動制御するリニア制御信号(SA)を形成するための手段とを有しており、
スイッチングレギュレータとしての前記第1モードおよびリニアレギュレータとしての前記第2モードにおいて、前記電流負帰還回路(20,20.1,20.2)の第1出力側(22)と、前記電圧負帰還回路(30,30.1,30.2,X)の第2出力側(32)とが前記合計量(VK)を形成するために結合されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記結合のため、前記電流負帰還回路(20,20.1,20.2)の前記第1出力側(22)と、前記電圧負帰還回路(30,30.1,30.2,X)の前記第2出力側(32)とが電流加算ノード(K)に接続されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項2に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記結合のため、前記電流負帰還回路(20,20.1,20.2)の第1出力電流(Irep)と、前記電圧負帰還回路(30,30.1,30.2,X)の第2出力電流(IV)とが、前記電流加算ノード(K)において逆の符号で加算される、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から3までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記合計量は、抵抗(R5)の両端で降下する電圧(VK)であり、当該抵抗(R5)は、殊に前記電流加算ノード(K)に接続されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から4までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記制御素子(10,M12A)を流れる電流(IS)に依存する出力電流(Irep)を、殊に前記制御素子(10,M12A)を流れる電流(IS)に比例する出力電流(Irep)を形成するように前記電流負帰還回路(20,20.1,20.2)が構成されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から5までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記電圧負帰還回路(30,30.1,30.2)に接続されている補償回路網(X)を有する、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項6に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記補償回路網(X)は、前記電流加算ノード(K)に接続されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から7までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記手段は、前記リニア制御信号(SA)を増幅するための増幅器(M11)を有しており、
前記手段は、前記デジタル制御信号(SPWM)を出力するためのドライバ(50.2)を有する、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項8に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記増幅器(M11)は前記ドライバ(50.2)に接続されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から9までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記第1モードと前記第2モードとの間で切り換えを行う手段(50,50.1,50.2)を駆動制御するための制御回路(60)を有する、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から10までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記制御回路(60)は、リニアレギュレータとしての前記第2モードにおいて、前記ドライバ(50.2)を介して前記リニア制御信号(SA)を前記制御素子(10,M12A)の入力側(11)に接続するように構成されている、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - 請求項1から11までのいずれか1項に記載の電圧レギュレータにおいて、
前記手段は、前記合計量(VK)に基づき、前記デジタル制御信号(SPWM)を形成するための回路(40)を有する、
ことを特徴とする電圧レギュレータ。 - スイッチングレギュレータとしての第1モードと、リニアレギュレータとしての第2モードとの間で電圧レギュレータを切り換える方法において、
該方法は、
前記第1モードにおいて合計量(VK)に基づき、制御素子(10,M12A)を駆動制御するためのデジタル制御信号(SPWM)を形成するステップと、
前記第1モードと前記第2モードとの間で切り換えを行うステップと、
リニアレギュレータとしての前記第2モードにおいて前記合計量(VK)に基づき、前記制御素子(10,M12A)を駆動制御するためのリニア制御信号(SA)を形成するステップとを有しており、
スイッチングレギュレータとしての前記第1モードおよびリニアレギュレータとしての前記第2モードにおいて、前記合計量(VK)を形成するため、電流負帰還回路(20,20.1,20.2)の第1出力側(22)と、電圧負帰還回路(30,30.1,30.2)の第2出力側(32)とを結合する、
ことを特徴とする方法。
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