JP2016027783A - スイッチング電源回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング電源回路は、インダクタL1にて発生した電圧をキャパシタC1にて平滑化して出力電圧Voutを生成する電圧生成回路1と、スイッチング電圧Vn1を積分して第1のリップル成分を備えた第1のリップル電圧VS1aを生成する積分回路2と、出力電圧Voutを分圧して帰還電圧VK1を生成する帰還電圧生成回路3と、帰還電圧VK1と基準電圧Vref1との比較結果を比較結果信号VH1として出力する比較回路4と、比較結果信号VH1を積分して第2のリップル成分を備えたリップル電圧VS1bを生成する積分回路5と、比較結果信号VH1に基づいてスイッチ素子SW1のオンオフを制御するドライブ回路6と、を備え、帰還電圧VK1には、第1のリップル成分と第2のリップル成分とが加算される。
【選択図】図1
Description
[実施形態]
図2は、図1に示したスイッチング電源回路10の時間変化における各部の信号波形を示した図である。図2(a)は、帰還電圧VKの信号波形と基準電圧Vref1との関係を示した図である。図2(b)は、比較結果信号VH1の信号波形を示した図である。図2(c)は、スイッチング電圧Vn1の電圧レベルの遷移を示した図である。なお、図2(a)〜図2(c)はそれぞれ縦軸が電圧レベルV、横軸が時間tであり、時刻t0〜t7は図2(a)〜図2(c)の共通の時刻として示している。なお、本実施形態においては、基準電圧Vref1はヒステリシス回路4cにより電圧レベルが変動するが、作図の都合上、図2(a)では基準電圧Vref1は一定としてその変動の様子を示していない。
本発明の実施形態にかかるスイッチング電源回路10によれば、スイッチング電圧Vn1を積分して第1のリップル成分を備えたリップル電圧VS1aを生成する積分回路2と、比較結果信号VH1を積分して第2のリップル成分を備えたリップル電圧VS1bを生成する積分回路5と、を有し、リップル電圧VS1aとリップル電圧VS1bとを帰還電圧VK1に加算して反転端子4dに入力するようにしたので、帰還電圧VK1に第1のリップル成分及び第2のリップル成分を与えて単位時間当たりの電位の変動を大きくしてノイズの影響を低減することができ、且つ、比較結果信号VH1がハイレベルになった後の帰還電圧VK1の電位の低下を抑制することができるとともに、比較結果信号VH1がローレベルになった後の帰還電圧VK1の電位の上昇を抑制することができる。これにより、より安定した出力電圧Vout1を負荷8に対して供給することができる。
[変形例]
本発明の実施形態の変形例にかかるスイッチング電源回路20によれば、本発明の実施形態と同様に、スイッチング電圧Vn11を積分して第1のリップル成分を備えたリップル電圧VS11aを生成する積分回路12と、コンパレータ14aの出力端子14fから出力される第2の遷移成分を備えた比較結果信号VH11を積分して第2の遷移成分に基づく第2のリップル成分を備えたリップル電圧VS11bを生成する積分回路15と、を有し、リップル電圧VS11aとリップル電圧VS11bとを帰還電圧VK11に加算して反転端子14dに入力するようにしたので、帰還電圧VK11に第1のリップル成分を与えて単位時間当たりの電位の変動を大きくしてノイズの影響を低減することができ、且つ、比較結果信号VH11がハイレベルになった後の帰還電圧VK11の電位の低下を抑制することができるとともに、比較結果信号VH11がローレベルになった後の帰還電圧VK11の電位の上昇を抑制することができる。これにより、より安定した出力電圧Vout11を負荷18に対して供給することができる。
図8(a)は、トランジスタTr1の平面視図であり、図8(b)は、図8(a)の斜線I−Iの断面図である。なお、トランジスタTr1は平面視においてその外周を矩形状としているが、これに限られない。また、図8では便宜上1つのトランジスタTr1を示しているが、これはスイッチ素子SW1、11、21、又は31が、複数のトランジスタTr1が互いに並列又は直列に接続されて構成されることを妨げるものではない。
(トランジスタTrの動作)
1、11 電圧生成回路
2、5、12、15 積分回路
3、13 帰還電圧生成回路
4、14 比較回路
4a、14a コンパレータ
4b、14b 基準電源
4c、14c ヒステリシス回路
4d、14d 反転端子
4e、14e 非反転端子
6、16 ドライブ回路
7、17 電源
8、18 負荷
T1、T11 入力端子
T2、T12 出力端子
L1、L11 インダクタ
SW1、SW11 スイッチ素子
C1、C2、C3、C11、C12、C13 キャパシタ
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R11、R12、R13、R14、R15、R16 抵抗素子
Claims (11)
- 電源から供給される入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング電源回路であって、
前記入力電圧からスイッチ素子のオンオフに基づいてインダクタにて発生した電圧をキャパシタにて平滑化して前記出力電圧を生成する電圧生成回路と、
前記スイッチ素子のオンオフによって発生するスイッチング電圧を積分して第1のリップル成分を備えた第1のリップル電圧を生成する第1の積分回路と、
前記出力電圧を分圧して帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路と、
第1の入力端子に入力された前記帰還電圧と第2の入力端子に入力された前記基準電圧とを比較し、前記比較の結果を比較結果信号として出力する比較回路と、
前記比較結果信号を積分して第2のリップル成分を備えた第2のリップル電圧を生成する第2の積分回路と、
前記比較結果信号に基づいて前記スイッチ素子のオンオフを制御するドライブ回路と、
を備え、
前記第1の入力端子に入力される前記帰還電圧には、前記第1のリップル成分と前記第2のリップル成分とが加算されることを特徴とするスイッチング電源回路。 - 前記第1の積分回路は、前記スイッチング電圧が供給される第1の抵抗素子と第1のキャパシタとにより構成され、
前記第2の積分回路は、前記比較結果信号が供給される第2の抵抗素子と前記第1のキャパシタとにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。 - 前記第2の抵抗素子の抵抗値は、前記第1の抵抗素子の抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源回路。
- 前記電圧生成回路は、前記電源から前記入力電圧の供給を受ける入力端子を備え、
前記スイッチ素子は、一端が前記入力端子と接続されており、
前記インダクタは、第1の端子と第2の端子とを備えて、前記第1の端子が前記スイッチ素子の他端と接続され、前記第2の端子が前記出力端子と接続されており、
前記キャパシタの一端は、前記インダクタの前記第2の端子に接続され、他端は接地電位に接続されており、
前記第1の積分回路は、第1の抵抗素子と第1のキャパシタとを備えて、前記第1の抵抗素子は一端が前記インダクタの前記第1の端子と前記スイッチ素子との接続点の第1のノードに接続され、前記第1のキャパシタは一端が前記インダクタの前記第2の端子に接続され、他端が前記第1の抵抗素子の他端と接続されて前記インダクタと並列に接続されており、
前記電圧生成回路は、前記入力電圧を降圧することで前記出力電圧を生成することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。 - 前記第2の積分回路は、一端が前記比較回路の出力端子と接続され、他端が前記第1の抵抗素子と前記第1のキャパシタとの接続点の第2のノードに接続された第2の抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチング電源回路。
- 前記第2の抵抗素子の抵抗値は、前記第1の抵抗素子の抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源回路。
- 前記電圧生成回路は、前記電源から前記入力電圧の供給を受ける入力端子を備え、 前記インダクタは、第3の端子と第4の端子とを備えて、前記第3の端子が前記入力端子と直列に接続されており、
前記スイッチ素子は、一端が前記第4の端子と接続されており、
前記キャパシタは、前記インダクタの前記第4の端子側に接続されており、
前記第1の積分回路は、第3の抵抗素子と第2のキャパシタとを備えて、前記第3の抵抗素子は一端が前記インダクタの前記第4の端子と前記整流素子との間の第4のノードに接続され、前記第2のキャパシタは一端が前記出力端子に接続され、他端が前記第3の抵抗素子の他端と接続されて前記インダクタと並列に接続されており、
前記電圧生成回路は、前記入力電圧を昇圧することで前記出力電圧を生成することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。 - 前記第2の積分回路は、一端が前記比較回路の出力端子と接続され、他端が前記第3の抵抗素子と前記第2のキャパシタとの間の第5のノードに接続された第4の抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源回路。
- 前記第4の抵抗素子の抵抗値は、前記第3の抵抗素子の抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源回路。
- 前記帰還電圧は、前記比較結果信号の出力が遷移した場合に、所定期間に亘って前記基準電圧の電圧レベルに近づくように遷移することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のスイッチング電源回路。
- 前記比較回路は、前記帰還電圧が前記基準電圧よりも高くなった場合にはローハイレベルの前記比較結果信号を出力し、前記帰還電圧が前記基準電圧よりも低くなった場合にはハイレベルの前記比較結果信号を出力し、
前記帰還電圧は、
前記スイッチ素子がオンとなったことに基づいて上昇を開始し、前記帰還電圧が前記基準電圧よりも高くなって前記比較結果信号がローレベルとなった時点で低下を開始し、
前記スイッチ素子がオフとなったことに基づいて低下を開始し、前記帰還電圧が前記基準電圧よりも低くなって前記比較結果信号がハイレベルとなった時点で上昇を開始することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のスイッチング電源回路。
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