JP2016092957A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング電源装置100は、PWM信号S3に応じて入力電圧Viから出力電圧Voを生成するスイッチング出力回路110と、帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefとの差分に応じた電圧V1を生成する第1電圧生成回路120と、三角波形または鋸波形の電圧V2を生成する第2電圧生成回路130と、電圧V1及びV2を比較して比較信号S2を生成する比較回路140と、クロック信号S1を生成するクロック発振回路150と、信号S1及びS2に応じてPWM信号S3を生成する論理回路160を有する。第2電圧生成回路130は、第1の傾きを持つスロープ電圧Vslp1と、出力電流Icsに応じた第2の傾きを持つスロープ電圧Vslp2とを足し合わせて第2電圧V2を生成する。第1及び第2の傾きは設定値(Kslp、Kcs)に応じて調整される。
【選択図】図1
Description
図1は、スイッチング電源装置100の第1実施形態を示すブロック図である。スイッチング電源装置100は、入力電圧Viから所望の出力電圧Voを生成して負荷に供給するPWM駆動方式のDC/DCコンバータであり、スイッチング出力回路110と、第1電圧生成回路120と、第2電圧生成回路130と、比較回路140と、クロック発振回路150と、論理回路160と、周波数特性調整回路170と、制御回路180と、を有する。なお、スイッチング電源装置100には、上記した回路要素のほか、その他の保護回路(低入力誤動作防止回路や温度保護回路など)を適宜組み込んでも構わない。
図7は、スイッチング電源装置100の第2実施形態を示すブロック図である。本実施形態は、先出の第1実施形態をベースとしつつ、第2電圧生成回路130、比較回路140、クロック発振回路150、及び、論理回路160に代えて、デジタル信号処理回路190を備えた点に特徴を有する。そこで、第1実施形態と同様の構成要素については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
図8は、スイッチング電源装置100の第3実施形態を示すブロック図である。本実施形態は、先出の第2実施形態をベースとしつつ、さらに、第1電圧生成回路120をデジタル信号処理回路190に取り込んだ点に特徴を有している。
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
110 スイッチング出力回路
120 第1電圧生成回路
121 帰還電圧生成部
122 エラーアンプ
123 位相補償フィルタ
130 第2電圧生成回路
131 スロープ発振部
132 電流検出部
133 加算部
140 比較回路
150 クロック発振回路
160 論理回路(RSフリップフロップ)
170 周波数特性調整回路
171 第1レジスタ部
172 第2レジスタ部
173 インタフェイス部
180 制御回路
190 デジタル信号処理回路
191、192 A/D変換部
193 PWMデューティ演算部
194 エラーアンプ部
195 位相補償フィルタ部
11 D/A変換部
12 オペアンプ
13a〜13c npn型バイポーラトランジスタ
14a〜14d pnp型バイポーラトランジスタ
15a、15b 抵抗
16 キャパシタ
17 スイッチ
21 I/V変換部
22 D/A変換部
23 オペアンプ
24 npn型バイポーラトランジスタ
25 抵抗
31、32 pnp型バイポーラトランジスタ
33 抵抗
Claims (10)
- パルス幅変調信号による出力トランジスタのオン/オフ制御に応じて入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力回路と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧との差分に応じた第1電圧を生成する第1電圧生成回路と、
三角波形または鋸波形の第2電圧を生成する第2電圧生成回路と、
前記第1電圧と前記第2電圧とを比較して比較信号を生成する比較回路と、
スイッチング周波数のクロック信号を生成するクロック発振回路と、
前記クロック信号と前記比較信号に応じてパルス幅変調信号を生成する論理回路と、
を有し、
前記第2電圧生成回路は、第1の傾きを持つ第1スロープ電圧と、前記スイッチング出力回路に流れる出力電流に応じた第2の傾きを持つ第2スロープ電圧とを足し合わせて前記第2電圧を生成するものであり、かつ、前記第1の傾きと前記第2の傾きのうち少なくとも一方が設定値に応じて任意に調整されることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記第2電圧生成回路に前記設定値を与える周波数特性調整回路をさらに有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装置。
- 前記周波数特性調整回路は、
前記設定値を格納するレジスタ部と、
制御回路からの指示に応じて前記設定値を書き換えるインタフェイス部と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。 - 前記第2電圧生成回路は、
前記第1スロープ電圧を生成するスロープ発振部と、
前記第2スロープ電圧を生成する電流検出部と、
前記第1スロープ電圧と前記第2スロープ電圧とを足し合わせて前記第2電圧を生成する加算部と、
を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記スロープ発振部は、
固定電圧を電源として第1デジタル設定値に応じた第1アナログ電圧を生成する第1D/A変換部と、
前記第1アナログ電圧に応じた充電電流を生成する第1V/I変換部と、
前記充電電流によって充電されるキャパシタと、
前記クロック信号に同期して前記キャパシタの充放電制御を行うスイッチと、
前記キャパシタの充電電圧に応じた第1スロープ電流を生成する第2V/I変換部と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載のスイッチング電源装置。 - 前記電流検出部は、
前記出力電流に応じた可変電圧を生成する第1I/V変換部と、
前記可変電圧を電源として第2デジタル設定値に応じた第2アナログ電圧を生成する第2D/A変換部と、
前記第2アナログ電圧に応じた第2スロープ電流を生成する第3V/I変換部と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源装置。 - 前記加算部は、
前記第1スロープ電流と前記第2スロープ電流とを足し合わせた加算電流を生成する電流加算部と、
前記加算電流に応じた前記第2電圧を生成する第2I/V変換部と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載のスイッチング電源装置。 - 前記第1電圧生成回路は、
前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
前記誤差電圧の位相を補償して前記第1電圧を生成する位相補償フィルタと、
を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - パルス幅変調信号による出力トランジスタのオン/オフ制御に応じて入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力回路と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧との差分に応じた第1電圧を生成する第1電圧生成回路と、
前記パルス幅変調信号を生成するデジタル信号処理回路と、
を有し、
前記デジタル信号処理回路は、
前記第1電圧のデジタル値をD1とし、予め定められた電圧スロープの傾きをSslpとし、前記スイッチング出力回路に流れる出力電流に応じて変化する電流スロープの傾きをScsとし、電圧スロープ係数をKslpとし、電流スロープ係数をKcsとし、スイッチング周期をTとしたとき、前記パルス幅変調信号のデューティDUTYを、
DUTY=D1/{(Kslp×Sslp+Kcs×Scs)×T}
という算出式に基づいて設定するものであり、かつ、前記電圧スロープ係数と前記電流スロープ係数のうち少なくとも一方が任意に調整されることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記第1電圧生成回路は、前記デジタル信号処理回路でのデジタル処理によって実装されることを特徴とする請求項9に記載のスイッチング電源装置。
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