JP2017093159A - Step-down dc/dc converter and control circuit, control method therefor, on-vehicle power supply device - Google Patents

Step-down dc/dc converter and control circuit, control method therefor, on-vehicle power supply device Download PDF

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松木 武
Takeshi Matsuki
武 松木
宮長 晃一
Koichi Miyanaga
晃一 宮長
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress overshoot.SOLUTION: A pulse generator 202 generates a high side pulse S1 so that the output voltage Vapproaches a target value V. An error amplifier 400 amplifies the error of a voltage detection signal Vcorresponding to the output voltage Vand its target value V, and generates a feedback signal V. A pulse width modulator 402 outputs a high side pulse S1 having a duty ratio corresponding to the feedback signal V. When the output voltage Vexceeds a threshold voltage determined higher than its target value V, in the enable state, an overshoot suppression circuit 410 lowers the feedback signal Voutputted from the error amplifier 400, and sets the high side pulse S1 to off level.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、降圧DC/DCコンバータに関する。   The present invention relates to a step-down DC / DC converter.

さまざまな電子機器において、ある電圧値の直流電圧を別の電圧値の直流電圧に変換するDC/DCコンバータが使用される。図1は、降圧(Buck)DC/DCコンバータの回路図である。DC/DCコンバータ100Rは、入力端子102に直流入力電圧VINを受け、出力端子104に降圧された出力電圧VOUTを発生する。DC/DCコンバータ100Rは、出力回路110および制御回路200Rを備える。出力回路110Rは主としてスイッチングトランジスタM1、インダクタL1、整流ダイオードD1、出力キャパシタC1を含む。出力キャパシタC1は出力端子104と接続される。インダクタL1の一端は、制御回路200Rのスイッチング(LX)端子と接続され、その他端は出力端子104と接続される。整流ダイオードD1のアノードは接地され、そのカソードはLX端子と接続される。 In various electronic devices, a DC / DC converter that converts a DC voltage of one voltage value into a DC voltage of another voltage value is used. FIG. 1 is a circuit diagram of a step-down (Buck) DC / DC converter. The DC / DC converter 100R receives the DC input voltage VIN at the input terminal 102 and generates the output voltage VOUT stepped down at the output terminal 104. The DC / DC converter 100R includes an output circuit 110 and a control circuit 200R. The output circuit 110R mainly includes a switching transistor M1, an inductor L1, a rectifier diode D1, and an output capacitor C1. The output capacitor C1 is connected to the output terminal 104. One end of the inductor L1 is connected to the switching (LX) terminal of the control circuit 200R, and the other end is connected to the output terminal 104. The anode of the rectifier diode D1 is grounded, and its cathode is connected to the LX terminal.

スイッチングトランジスタM1は、制御回路200Rに内蔵される。制御回路200RのVCC端子は、入力端子102と接続され、直流の入力電圧VINが供給される。スイッチングトランジスタM1は、NチャンネルMOSFETであり、そのソースがLX端子と接続され、そのドレインはVCC端子と接続される。 The switching transistor M1 is built in the control circuit 200R. The VCC terminal of the control circuit 200R is connected to the input terminal 102 and supplied with a DC input voltage VIN . The switching transistor M1 is an N-channel MOSFET, its source is connected to the LX terminal, and its drain is connected to the VCC terminal.

検出端子(VS)には、DC/DCコンバータ100Rあるいは出力端子104に接続される負荷(不図示)の状態(電流や電圧、電力など)を示す信号がフィードバックされる。パルス発生器202Rは、DC/DCコンバータ100Rあるいは負荷の状態が目標とする状態に近づくように、デューティ比、周波数、あるいはそれらの組み合わせが変化するパルス信号(ハイサイドパルス)S1を生成する。たとえば定電圧出力のDC/DCコンバータ100Rにおいては、パルス発生器202Rは、出力電圧VOUTに応じた電圧検出信号Vが目標値VREFに近づくように、ハイサイドパルスS1を生成する。 A signal indicating the state (current, voltage, power, etc.) of a load (not shown) connected to the DC / DC converter 100R or the output terminal 104 is fed back to the detection terminal (VS). The pulse generator 202R generates a pulse signal (high-side pulse) S1 in which the duty ratio, the frequency, or a combination thereof changes so that the DC / DC converter 100R or the load state approaches the target state. For example, in the DC / DC converter 100R with constant voltage output, the pulse generator 202R generates the high side pulse S1 so that the voltage detection signal V S corresponding to the output voltage V OUT approaches the target value V REF .

ドライバ204は、ハイサイドパルスS1にもとづいてスイッチングトランジスタM1をスイッチングする。上述のようにスイッチングトランジスタM1にNチャンネルトランジスタを用いる場合、それをターンオンするために、スイッチングトランジスタM1のゲートに、ドレインおよびソースの電圧(すなわち入力電圧VIN)より高い電圧を印加する必要があり、このためにブートストラップ回路210が設けられる。ブートストラップ回路210は、ブートストラップキャパシタC2、整流素子212、トランジスタ214、ブートストラップ用電源回路220、を含む。ブートストラップキャパシタC2は、LX端子とブートストラップ(BST)端子の間に外付けされる。ブートストラップ用電源回路220は定電圧VCCBSTを生成する。整流素子212は、BST端子とブートストラップ用電源回路220の出力の間に設けられる。トランジスタ214は、LX端子と接地の間に設けられる。ドライバ204の上側電源端子には、BST端子の電圧VBSTが供給される。 The driver 204 switches the switching transistor M1 based on the high side pulse S1. When an N-channel transistor is used as the switching transistor M1 as described above, in order to turn it on, it is necessary to apply a voltage higher than the drain and source voltages (that is, the input voltage V IN ) to the gate of the switching transistor M1. For this purpose, a bootstrap circuit 210 is provided. The bootstrap circuit 210 includes a bootstrap capacitor C2, a rectifier element 212, a transistor 214, and a bootstrap power supply circuit 220. The bootstrap capacitor C2 is externally connected between the LX terminal and the bootstrap (BST) terminal. The bootstrap power supply circuit 220 generates a constant voltage V CCBST . The rectifying element 212 is provided between the BST terminal and the output of the bootstrap power supply circuit 220. The transistor 214 is provided between the LX terminal and the ground. The BST terminal voltage V BST is supplied to the upper power supply terminal of the driver 204.

スイッチングトランジスタM1がオフの期間、トランジスタ214がオンとなり、ブートストラップキャパシタC2の一端(LX側)が接地される。この状態で、ブートストラップキャパシタC2の他端(BST側)に、整流素子212を介して電圧VCCBSTが印加され、ブートストラップキャパシタC2の両端間が、VCCBST−Vで充電される。Vは整流素子212の順方向電圧である。ここでVCCBST−V>VGS(TH)を満たす。VGS(TH)はスイッチングトランジスタM1のゲートソース間しきい値電圧である。 While the switching transistor M1 is off, the transistor 214 is on and one end (LX side) of the bootstrap capacitor C2 is grounded. In this state, the other end of bootstrap capacitor C2 (BST side), the voltage V CCBST applied through the rectifying element 212, across the bootstrap capacitor C2 is charged with V CCBST -V F. V F is a forward voltage of the rectifying element 212. Here, V CCBST −V F > V GS (TH) is satisfied. V GS (TH) is a gate-source threshold voltage of the switching transistor M1.

スイッチングトランジスタM1のターンオン期間において、スイッチングトランジスタM1のソース電圧をVLXとすると、BST端子の電圧VBSTは、VBST=VLX+(VCCBST−V)となる。ドライバ204は、この電圧VBSTをハイレベル電圧として、スイッチングトランジスタM1のゲートに印加する。このときスイッチングトランジスタM1のゲートソース間電圧VGSは、VGS=VBST−VLX=(VCCBST−V)となり、VGS>VGS(TH)となるため、スイッチングトランジスタM1がターンオンする。 When the source voltage of the switching transistor M1 is V LX during the turn-on period of the switching transistor M1, the voltage V BST at the BST terminal is V BST = V LX + (V CCBST −V F ). The driver 204 applies this voltage V BST as a high level voltage to the gate of the switching transistor M1. At this time, the gate-source voltage V GS of the switching transistor M1 becomes V GS = V BST −V LX = (V CCBST −V F ), and V GS > V GS (TH) , so that the switching transistor M1 is turned on. .

パルス発生器202Rは、エラーアンプ400およびパルス幅変調器402を備える。エラーアンプ400は、電圧検出信号Vとその目標値VREFの誤差を増幅し、フィードバック信号VFBを生成する。たとえばエラーアンプ400は、トランスコンダクタンスアンプgmと、位相補償用の抵抗およびキャパシタを含みうる。パルス幅変調器402は、フィードバック信号VFBに応じたデューティ比を有するPWM信号を生成し、PWM信号に応じたハイサイドパルスS1を出力する。 The pulse generator 202R includes an error amplifier 400 and a pulse width modulator 402. The error amplifier 400 amplifies an error between the voltage detection signal V S and its target value V REF to generate a feedback signal V FB . For example, the error amplifier 400 may include a transconductance amplifier gm and a phase compensation resistor and capacitor. The pulse width modulator 402 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the feedback signal VFB , and outputs a high side pulse S1 corresponding to the PWM signal.

特開2011−014738号公報JP 2011-014738 A

本発明者らは、図1のDC/DCコンバータ100Rについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図2は、図1のDC/DCコンバータ100Rの動作波形図である。時刻t0より前は、DC/DCコンバータ100Rには出力電圧VOUTの目標値VOUT(REF)(たとえば5V)に対して十分に高い入力電圧VIN(たとえば12V)が供給されている。定常状態におけるスイッチングトランジスタM1のスイッチングのデューティ比Dは、入力電圧VINと出力電圧VOUTの目標値VREF(REF)比に応じて定まる。定常状態ではフィードバック信号VFBは、このデューティ比Dが得られる電圧レベルVに安定化されている。
D=VOUT(REF)/VIN
As a result of studying the DC / DC converter 100R of FIG. 1, the present inventors have recognized the following problems. FIG. 2 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter 100R of FIG. Prior to time t0, the DC / DC converter 100R is supplied with an input voltage V IN (for example, 12V) that is sufficiently higher than the target value V OUT (REF) (for example, 5V) of the output voltage V OUT . The switching duty ratio D of the switching transistor M1 in the steady state is determined according to a target value V REF (REF) ratio between the input voltage V IN and the output voltage V OUT . In a steady state, the feedback signal V FB is stabilized at a voltage level V 1 at which this duty ratio D is obtained.
D = V OUT (REF) / V IN

時刻t0に入力電圧VINが変動し、出力電圧の目標値VOUT(REF)付近の5V(あるいはそれ以下)まで低下する(減電圧状態)。一般的なDC/DCコンバータの制御回路においては、ハイサイドパルスS1のデューティ比の上限(最大デューティ比DMAX)が設定され、最大デューティ比DMAXを超えない範囲でパルス信号S1のデューティ比が制御される。特にブートストラップ型のコンバータでは、ブートストラップキャパシタC2の電圧を充電するために、ハイサイドパルスS1のオフ期間が必要となるため、最大デューティ比DMAXは重要である。たとえば最大デューティ比DMAXは90%程度に規定される。 At time t0, the input voltage VIN changes and drops to 5 V (or lower) near the output voltage target value VOUT (REF) (lower voltage state). In a general DC / DC converter control circuit, an upper limit (maximum duty ratio D MAX ) of the duty ratio of the high side pulse S1 is set, and the duty ratio of the pulse signal S1 is within a range not exceeding the maximum duty ratio D MAX. Be controlled. In particular, in the bootstrap type converter, since the off period of the high side pulse S1 is required to charge the voltage of the bootstrap capacitor C2, the maximum duty ratio D MAX is important. For example, the maximum duty ratio D MAX is defined to be about 90%.

入力電圧VINと目標値VOUT(REF)に近接する状態においては、出力電圧VOUTは、VIN×DMAX(=5V×0.9=0.45V)に保たれ、目標値VOUT(REF)を維持できなくなっている。このときフィードバック信号VFBは、エラーアンプ400の電源電圧である電圧レベルVに張り付いており、実質的にフィードバックがかからない状態となっている。 In a state close to the input voltage V IN and the target value V OUT (REF) , the output voltage V OUT is kept at V IN × D MAX (= 5 V × 0.9 = 0.45 V), and the target value V OUT (REF) cannot be maintained. At this time, the feedback signal V FB is stuck to the voltage level V 2 that is the power supply voltage of the error amplifier 400, and is in a state where feedback is not substantially applied.

時刻t1に、入力電圧VINが通常の電圧レベル(12V)に復帰する。そうすると、フィードバック信号VFBは元の電圧レベルVに向かって低下し始める。フィードバック電圧VFBが変化する速度は、位相補償の容量などによって制約を受けるため、フィードバック電圧VFBが元の電圧レベルVに到達するまでに遅延時間が発生する。この応答遅れにより、VOUT(REF)/VINで決まるデューティ比よりも大きなデューティ比を有するPWM信号が生成され、その結果、出力電圧VOUTはオーバーシュートする。 At time t1, the input voltage VIN returns to the normal voltage level (12V). Then, the feedback signal V FB starts to decrease toward the original voltage level V 1 . Since the speed at which the feedback voltage V FB changes is limited by the phase compensation capacity or the like, a delay time occurs until the feedback voltage V FB reaches the original voltage level V 1 . Due to this response delay, a PWM signal having a duty ratio larger than the duty ratio determined by V OUT (REF) / V IN is generated, and as a result, the output voltage VOUT overshoots.

なおこのような問題は、スイッチングトランジスタM1がNチャンネルMOSFETであるDC/DCコンバータには限らず、PチャンネルMOSFETのコンバータにおいても生じうる。   Such a problem may occur not only in a DC / DC converter in which the switching transistor M1 is an N-channel MOSFET but also in a P-channel MOSFET converter.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、オーバーシュートを抑制可能な降圧DC/DCコンバータあるいはその制御回路の提供にある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a step-down DC / DC converter or a control circuit thereof capable of suppressing overshoot.

本発明のある態様は、スイッチングトランジスタを有する降圧DC/DCコンバータの制御回路に関する。制御回路は、DC/DCコンバータの出力電圧が目標値に近づくように、スイッチングトランジスタのオンオフを指示するハイサイドパルスを生成するパルス発生器と、ハイサイドパルスにもとづきスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、を備える。パルス発生器は、出力電圧に応じた電圧検出信号とその目標値の誤差を増幅し、フィードバック信号を生成するエラーアンプと、フィードバック信号に応じたデューティ比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成し、PWM信号に応じたハイサイドパルスを出力するパルス幅変調器と、イネーブル状態、ディセーブル状態が切りかえ可能であり、イネーブル状態において、出力電圧がその目標値より高く定められたしきい値電圧を超えると、エラーアンプから出力されるフィードバック信号を低下させるとともに、ハイサイドパルスをオフレベルとするオーバーシュート抑制回路と、を含む。   One embodiment of the present invention relates to a control circuit for a step-down DC / DC converter having a switching transistor. The control circuit includes a pulse generator that generates a high-side pulse that instructs on / off of the switching transistor so that the output voltage of the DC / DC converter approaches a target value, a driver that drives the switching transistor based on the high-side pulse, Is provided. The pulse generator amplifies the error between the voltage detection signal corresponding to the output voltage and its target value, generates an error amplifier that generates a feedback signal, and generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a duty ratio according to the feedback signal And a pulse width modulator that outputs a high-side pulse in accordance with the PWM signal, and a threshold voltage that can be switched between an enable state and a disable state, and in which the output voltage is higher than the target value in the enable state. Exceeding the above, a feedback signal output from the error amplifier is reduced, and an overshoot suppression circuit that turns off the high-side pulse is included.

オーバーシュート抑制回路のイネーブル状態において、オーバーシュートが発生すると、直ちにハイサイドパルスがオフレベルとなり、さらなる電圧上昇が抑制される。またオーバーシュートが発生すると、フィードバック信号を強制的に低下させることにより、短時間で適切なデューティ比に近づけることができ、オーバーシュートを抑制できる。   When an overshoot occurs in the enable state of the overshoot suppression circuit, the high side pulse is immediately turned off and further voltage increase is suppressed. Further, when overshoot occurs, the feedback signal is forcibly lowered, so that it can be brought close to an appropriate duty ratio in a short time, and overshoot can be suppressed.

ある態様においてパルス発生器は、降圧DC/DCコンバータの状態にもとづいてオーバーシュート抑制回路の状態を切りかえる判定回路をさらに備えてもよい。   In one aspect, the pulse generator may further include a determination circuit that switches a state of the overshoot suppression circuit based on a state of the step-down DC / DC converter.

判定回路は、PWM信号が所定の最大デューティ比を超えたときに、オーバーシュート抑制回路をイネーブル状態としてもよい。PWM信号が所定の最大デューティ比を超えた状態は、オーバーシュートが生じやすいといえるため、オーバーシュート抑制回路を動作させる状況として好適である。   The determination circuit may enable the overshoot suppression circuit when the PWM signal exceeds a predetermined maximum duty ratio. When the PWM signal exceeds a predetermined maximum duty ratio, it can be said that overshoot is likely to occur, which is suitable for operating the overshoot suppression circuit.

判定回路は、降圧DC/DCコンバータの減電圧状態においてオーバーシュート抑制回路をイネーブル状態としてもよい。減電圧状態は、入力電圧と出力電圧の目標値の差が所定値より小さい状態を含む。減電圧状態はオーバーシュートが生じやすいといえるため、オーバーシュート抑制回路を動作させる状況として好適である。   The determination circuit may enable the overshoot suppression circuit in the reduced voltage state of the step-down DC / DC converter. The reduced voltage state includes a state where the difference between the target value of the input voltage and the output voltage is smaller than a predetermined value. Since it can be said that overshoot is likely to occur in the reduced voltage state, it is suitable as a situation where the overshoot suppression circuit is operated.

あるいはオーバーシュート抑制回路は、制御回路の外部からの制御信号に応じてイネーブル状態、ディセーブル状態が切りかえられてもよい。   Alternatively, the overshoot suppression circuit may be switched between the enable state and the disable state according to a control signal from the outside of the control circuit.

オーバーシュート抑制回路は、エラーアンプの出力端子と接地の間に設けられたスイッチを含んでもよい。スイッチをオンすることで、エラーアンプの出力に接続される容量を放電でき、フィードバック信号を低下させることができる。   The overshoot suppression circuit may include a switch provided between the output terminal of the error amplifier and the ground. By turning on the switch, the capacitor connected to the output of the error amplifier can be discharged, and the feedback signal can be lowered.

オーバーシュート抑制回路は、出力電圧に応じた電圧を、所定のしきい値電圧と比較するコンパレータを含んでもよい。   The overshoot suppression circuit may include a comparator that compares a voltage corresponding to the output voltage with a predetermined threshold voltage.

パルス幅変調器は、ハイサイドパルスをオフレベルに遷移させるトリガーとなるオフ信号を生成するオフ信号生成部を含んでもよい。オーバーシュート抑制回路は、オフ信号がアサートされないサイクルが検出されると、イネーブル状態となってもよい。   The pulse width modulator may include an off signal generation unit that generates an off signal serving as a trigger for transitioning the high side pulse to an off level. The overshoot suppression circuit may be enabled when a cycle in which the off signal is not asserted is detected.

オーバーシュート抑制回路は、オフ信号がアサートされないサイクルが所定数持続すると、イネーブル状態となってもよい。   The overshoot suppression circuit may be enabled after a predetermined number of cycles in which the off signal is not asserted.

オーバーシュート抑制回路は、PWM信号またはハイサイドパルスのデューティ比が所定の最大デューティ比より大きいときに、イネーブル状態となってもよい。   The overshoot suppression circuit may be enabled when the duty ratio of the PWM signal or the high side pulse is larger than a predetermined maximum duty ratio.

パルス幅変調器は、所定の周期ごとにアサートされるオン信号を生成するオシレータと、スイッチングトランジスタに流れる電流を示す電流検出信号がフィードバック信号に達するとアサートされるオフ信号を生成するPWMコンパレータと、オン信号、オフ信号に応じてレベルが変化するPWM信号を生成するロジック回路と、を含んでもよい。オーバーシュート抑制回路は、オフ信号がアサートされないサイクルが検出されると、イネーブル状態となってもよい。   The pulse width modulator includes an oscillator that generates an ON signal that is asserted every predetermined period, a PWM comparator that generates an OFF signal that is asserted when a current detection signal indicating a current flowing through the switching transistor reaches a feedback signal, And a logic circuit that generates a PWM signal whose level changes in response to an on signal and an off signal. The overshoot suppression circuit may be enabled when a cycle in which the off signal is not asserted is detected.

パルス幅変調器は、三角波、のこぎり波、ランプ波のいずれかである周期信号を生成するオシレータと、フィードバック信号を周期信号と比較するPWMコンパレータと、を含んでもよい。オーバーシュート抑制回路は、PWMコンパレータの出力信号が遷移しないサイクルが検出されるとイネーブル状態となってもよい。   The pulse width modulator may include an oscillator that generates a periodic signal that is one of a triangular wave, a sawtooth wave, and a ramp wave, and a PWM comparator that compares the feedback signal with the periodic signal. The overshoot suppression circuit may be enabled when a cycle in which the output signal of the PWM comparator does not transition is detected.

スイッチングトランジスタはNチャンネルトランジスタであり、制御回路は、ブートストラップキャパシタを充電するブートストラップ回路をさらに備えてもよい。パルス発生器は、1サイクルの間、ハイサイドパルスがオフレベルに遷移しない状態を検出するモードコントローラを含み、当該状態が検出されるとスキップモードに移行し、スキップモードにおいて(i)複数サイクルにわたり、ハイサイドパルスをオンレベルに維持する第1期間と、(ii)ハイサイドパルスを強制的にオフレベルに遷移させるとともに、ブートストラップ回路によりブートストラップキャパシタを充電させる第2期間と、を繰り返す。   The switching transistor is an N-channel transistor, and the control circuit may further include a bootstrap circuit that charges the bootstrap capacitor. The pulse generator includes a mode controller that detects a state in which the high-side pulse does not transition to the off-level for one cycle. When the state is detected, the pulse generator shifts to the skip mode. The first period in which the high side pulse is maintained at the on level and the second period in which (ii) the high side pulse is forcibly shifted to the off level and the bootstrap capacitor is charged by the bootstrap circuit are repeated.

オーバーシュート抑制回路は、スキップモードに移行すると、アクティブとなってもよい。   The overshoot suppression circuit may become active when the skip mode is entered.

ある態様の制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。   The control circuit of a certain aspect may be integrated on a single semiconductor substrate. “Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate.

本発明の別の態様は、降圧DC/DCコンバータに関する。降圧DC/DCコンバータは上述のいずれかの制御回路を備える。   Another aspect of the present invention relates to a step-down DC / DC converter. The step-down DC / DC converter includes any of the control circuits described above.

本発明のさらに別の態様は、車載用電源装置に関する。車載用電源装置は、上述の降圧DC/DCコンバータを備える。   Yet another embodiment of the present invention relates to an in-vehicle power supply device. The in-vehicle power supply device includes the step-down DC / DC converter described above.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明のある態様によれば、降圧DC/DCコンバータにおいて、オーバーシュートを抑制できる。   According to an aspect of the present invention, overshoot can be suppressed in a step-down DC / DC converter.

降圧DC/DCコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of a step-down DC / DC converter. 図1のDC/DCコンバータの動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter of FIG. 1. 第1の実施の形態に係る降圧DC/DCコンバータの回路図である。1 is a circuit diagram of a step-down DC / DC converter according to a first embodiment. 図3のDC/DCコンバータの動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter of FIG. 3. パルス発生器の第1の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st example of composition of a pulse generator. パルス発生器の第2の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 2nd example of composition of a pulse generator. パルス発生器の第3の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 3rd example of composition of a pulse generator. 第2の実施の形態に係る制御回路を備えるDC/DCコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of a DC / DC converter provided with the control circuit which concerns on 2nd Embodiment. 図8のDC/DCコンバータの動作波形図である。FIG. 9 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter of FIG. 8. 図8の制御回路の第1の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st structural example of the control circuit of FIG. 制御回路の第2の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 2nd example of composition of a control circuit. 図11の制御回路の動作波形図である。FIG. 12 is an operation waveform diagram of the control circuit of FIG. 11. 制御回路の第3の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 3rd example of composition of a control circuit. 図14(a)、(b)は、第1、第2変形例に係るパルス変調器の回路図である。FIGS. 14A and 14B are circuit diagrams of pulse modulators according to first and second modifications. 車載用電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of a vehicle-mounted power supply device.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.

また、「信号A(電圧、電流)が信号B(電圧、電流)に応じている」とは、信号Aが信号Bと相関を有することを意味し、具体的には、(i)信号Aが信号Bである場合、(ii)信号Aが信号Bに比例する場合、(iii)信号Aが信号Bをレベルシフトして得られる場合、(iv)信号Aが信号Bを増幅して得られる場合、(v)信号Aが信号Bを反転して得られる場合、(vi)あるいはそれらの任意の組み合わせ、等を意味する。「応じて」の範囲は、信号A、Bの種類、用途に応じて定まることが当業者には理解される。   “Signal A (voltage, current) is in response to signal B (voltage, current)” means that signal A has a correlation with signal B. Specifically, (i) signal A Is signal B, (ii) signal A is proportional to signal B, (iii) signal A is obtained by level shifting signal B, and (iv) signal A is obtained by amplifying signal B. If (v) signal A is obtained by inverting signal B, it means (vi) or any combination thereof. It will be understood by those skilled in the art that the “depending” range is determined depending on the type and application of the signals A and B.

(第1の実施の形態)
図3は、第1の実施の形態に係る降圧DC/DCコンバータ(単にDC/DCコンバータ)100の回路図である。DC/DCコンバータ100は、図1と同様に入力端子102に直流入力電圧VINを受け、出力端子104に降圧された出力電圧VOUTを発生する。DC/DCコンバータ100は、出力回路110および制御回路200を備える。本実施の形態では、一例として定電圧出力のDC/DCコンバータを説明する。
(First embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram of the step-down DC / DC converter (simply DC / DC converter) 100 according to the first embodiment. As in FIG. 1, the DC / DC converter 100 receives the DC input voltage VIN at the input terminal 102, and generates a stepped down output voltage VOUT at the output terminal 104. The DC / DC converter 100 includes an output circuit 110 and a control circuit 200. In this embodiment, a DC / DC converter with a constant voltage output will be described as an example.

出力回路110は、図1の出力回路110Rに加えて、抵抗R11,R12を含む。抵抗R11,R12は、制御対象である出力電圧VOUTを分圧して得られる電圧検出信号Vを制御回路200の電圧検出(VS)端子に供給する。抵抗R11,R12は制御回路200に内蔵されてもよい。 The output circuit 110 includes resistors R11 and R12 in addition to the output circuit 110R of FIG. Resistors R11, R12, the voltage detection (VS) supplied to the terminal of the control circuit 200 of the voltage detection signal V S obtained an output voltage V OUT to be controlled divide. The resistors R11 and R12 may be built in the control circuit 200.

制御回路200は、NチャンネルMOSFETであるスイッチングトランジスタM1に加えて、パルス発生器(パルス変調器ともいう)202、ドライバ204、ブートストラップ回路210を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能IC(Integrated Circuit)である。スイッチングトランジスタM1のドレインはVCC端子と、そのソースはLX端子と接続される。   The control circuit 200 includes a pulse generator (also referred to as a pulse modulator) 202, a driver 204, and a bootstrap circuit 210 in addition to the switching transistor M1, which is an N-channel MOSFET, and is a function integrated on a single semiconductor substrate. IC (Integrated Circuit). The drain of the switching transistor M1 is connected to the VCC terminal, and the source is connected to the LX terminal.

パルス発生器202は、DC/DCコンバータ100の出力端子104の電圧VOUTが目標値VOUT(REF)に近づくように、具体的には出力電圧VOUTに応じた電圧検出信号Vがその目標値VREFに近づくようにデューティ比、周波数、あるいはそれらの組み合わせが変化するパルス信号(ハイサイドパルスともいう)S1を生成する。またパルス発生器202は、トランジスタ214を制御するためのローサイドパルスS2を生成する。ローサイドパルスS2は、ハイサイドパルスS1の相補信号であってもよい。またスイッチングトランジスタM1とトランジスタ214の同時オンを防止するようにデッドタイムが挿入されてもよい。 Specifically, the pulse generator 202 generates a voltage detection signal V S corresponding to the output voltage V OUT so that the voltage V OUT at the output terminal 104 of the DC / DC converter 100 approaches the target value V OUT (REF). A pulse signal (also referred to as a high-side pulse) S1 whose duty ratio, frequency, or a combination thereof changes so as to approach the target value VREF is generated. The pulse generator 202 generates a low-side pulse S2 for controlling the transistor 214. The low side pulse S2 may be a complementary signal of the high side pulse S1. Further, a dead time may be inserted so as to prevent the switching transistor M1 and the transistor 214 from being simultaneously turned on.

パルス発生器202は、公知技術を用いればよく、その制御方式、構成は特に限定されない。制御方式に関しては、電圧モード、ピーク電流モード、平均電流モード、ヒステリシス制御(Bang-Bang制御)、ボトム検出オン時間固定(COT:Constant On Time)方式などを採用しうる。またハイサイドパルスS1の変調方式としては、パルス幅変調やパルス周波数変調などが採用しうる。   A known technique may be used for the pulse generator 202, and its control method and configuration are not particularly limited. As a control method, a voltage mode, a peak current mode, an average current mode, a hysteresis control (Bang-Bang control), a bottom detection on-time fixed (COT: Constant On Time) method, or the like can be adopted. Further, as a modulation method of the high side pulse S1, pulse width modulation, pulse frequency modulation, or the like can be adopted.

ドライバ204は、ハイサイドパルスS1にもとづいてスイッチングトランジスタM1をスイッチングする。上述のようにスイッチングトランジスタM1にNチャンネルトランジスタを用いる場合、それをターンオンするために、スイッチングトランジスタM1のゲートに、ドレインおよびソースの電圧(すなわち入力電圧VIN)より高い電圧を印加する必要があり、このためにブートストラップ回路210が設けられる。ブートストラップ回路210の構成は、図1を参照して説明した通りである。ブートストラップ用電源回路220は、定電圧VCCBSTを生成する。整流素子212は、BST端子とブートストラップ用電源回路220の出力の間に設けられる。トランジスタ214は、LX端子と接地の間に設けられる。ドライバ204の上側電源端子にはBST端子の電圧VBSTが供給され、その下側電源端子はLX端子と接続される。ドライバ216は、ブートストラップキャパシタC2の充電期間において、ローサイドパルスS2に応じてトランジスタ214をオンする。 The driver 204 switches the switching transistor M1 based on the high side pulse S1. When an N-channel transistor is used as the switching transistor M1 as described above, in order to turn it on, it is necessary to apply a voltage higher than the drain and source voltages (that is, the input voltage V IN ) to the gate of the switching transistor M1. For this purpose, a bootstrap circuit 210 is provided. The configuration of the bootstrap circuit 210 is as described with reference to FIG. The bootstrap power supply circuit 220 generates a constant voltage V CCBST . The rectifying element 212 is provided between the BST terminal and the output of the bootstrap power supply circuit 220. The transistor 214 is provided between the LX terminal and the ground. A voltage V BST of the BST terminal is supplied to the upper power supply terminal of the driver 204, and the lower power supply terminal is connected to the LX terminal. The driver 216 turns on the transistor 214 in response to the low-side pulse S2 during the charging period of the bootstrap capacitor C2.

スイッチングトランジスタM1がオフの期間、トランジスタ214がオンとなり、ブートストラップキャパシタC2の一端(LX側)が接地される。この状態で、ブートストラップキャパシタC2の他端(BST側)に、整流素子212を介して電圧VCCBSTが印加され、ブートストラップキャパシタC2の両端間が、VCCBST−Vで充電される。Vは整流素子212の順方向電圧である。ここでVCCBST−V>VGS(TH)を満たす。VGS(TH)はスイッチングトランジスタM1のゲートソース間しきい値電圧である。整流素子212として、スイッチングトランジスタM1と同期してオン、オフが切り替わるスイッチを用いてもよい。 While the switching transistor M1 is off, the transistor 214 is on and one end (LX side) of the bootstrap capacitor C2 is grounded. In this state, the other end of bootstrap capacitor C2 (BST side), the voltage V CCBST applied through the rectifying element 212, across the bootstrap capacitor C2 is charged with V CCBST -V F. V F is a forward voltage of the rectifying element 212. Here, V CCBST −V F > V GS (TH) is satisfied. V GS (TH) is a gate-source threshold voltage of the switching transistor M1. As the rectifying element 212, a switch that is switched on and off in synchronization with the switching transistor M1 may be used.

スイッチングトランジスタM1のターンオン期間において、スイッチングトランジスタM1のソース電圧をVLXとすると、BST端子の電圧VBSTは、VBST=VLX+(VCCBST−V)となる。ドライバ204は、この電圧VBSTをハイレベル電圧として、スイッチングトランジスタM1のゲートに印加する。このときスイッチングトランジスタM1のゲートソース間電圧VGSは、VGS=VBST−VLX=(VCCBST−V)となり、VGS>VGS(TH)となるため、スイッチングトランジスタM1がターンオンする。 When the source voltage of the switching transistor M1 is V LX during the turn-on period of the switching transistor M1, the voltage V BST at the BST terminal is V BST = V LX + (V CCBST −V F ). The driver 204 applies this voltage V BST as a high level voltage to the gate of the switching transistor M1. At this time, the gate-source voltage V GS of the switching transistor M1 becomes V GS = V BST −V LX = (V CCBST −V F ), and V GS > V GS (TH) , so that the switching transistor M1 is turned on. .

パルス発生器202は、エラーアンプ400、パルス幅変調器402およびオーバーシュート抑制回路410を備える。エラーアンプ400は、電圧検出信号Vとその目標値VREFの誤差を増幅し、フィードバック信号VFBを生成する。たとえばエラーアンプ400は、トランスコンダクタンスアンプgmと、位相補償用の抵抗およびキャパシタを含みうるが、その構成は特に限定されず、別の構成のエラーアンプを用いてもよい。パルス幅変調器402は、フィードバック信号VFBに応じたデューティ比を有するPWM信号を生成し、PWM信号に応じたハイサイドパルスS1を出力する。 The pulse generator 202 includes an error amplifier 400, a pulse width modulator 402, and an overshoot suppression circuit 410. The error amplifier 400 amplifies an error between the voltage detection signal V S and its target value V REF to generate a feedback signal V FB . For example, the error amplifier 400 may include a transconductance amplifier gm, a phase compensation resistor, and a capacitor, but the configuration is not particularly limited, and an error amplifier with another configuration may be used. The pulse width modulator 402 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the feedback signal VFB , and outputs a high side pulse S1 corresponding to the PWM signal.

オーバーシュート抑制回路410は、イネーブル信号S5に応じて、イネーブル状態、ディセーブル状態が切りかえ可能である。イネーブル信号S5は、制御回路200の外部から受けてもよいし、制御回路200の内部で生成してもよい。   The overshoot suppression circuit 410 can switch between the enable state and the disable state in accordance with the enable signal S5. The enable signal S5 may be received from outside the control circuit 200 or may be generated inside the control circuit 200.

オーバーシュート抑制回路410はイネーブル状態において、出力電圧VOUTがその目標値VOUT(REF)より高く定められたしきい値電圧VOVPを超えると、フィードバック信号VFBを強制的に低下させるとともに、ハイサイドパルスS1をオフレベルとする。たとえばしきい値電圧VOVPは、目標値VOUT(REF)よりも数%(10%以下)高い電圧とすることが望ましい。なお一般的な過電圧保護を目的としたしきい値は、目標値VOUT(REF)よりも数十%高いレベルに設定される点に留意されたい。 In the enable state, the overshoot suppression circuit 410 forcibly lowers the feedback signal VFB when the output voltage VOUT exceeds a threshold voltage V OVP that is set higher than its target value V OUT (REF) . The high side pulse S1 is turned off. For example, the threshold voltage V OVP is desirably a voltage that is several percent (10% or less) higher than the target value V OUT (REF) . It should be noted that the threshold value for general overvoltage protection is set to a level several tens of percent higher than the target value VOUT (REF) .

オーバーシュート抑制回路410の構成は特に限定されるものではない。たとえばオーバーシュート抑制回路410は、スイッチ412およびコンパレータ414を含む。コンパレータ414は、出力電圧VOUTに応じた信号(電圧検出信号V)を、しきい値電圧VOVPに応じたしきい値電圧VTHと比較し、V>VOVPのとき出力S6をアサート(ハイレベル)する。スイッチ412は、エラーアンプ400の出力端子と接地の間に設けられ、コンパレータ414の出力S6がアサートされるとオンする。コンパレータ414の出力S6は、パルス幅変調器402に入力されており、パルス幅変調器402は信号S6のアサートに応答して、ハイサイドパルスS1をオフレベルに遷移させる。 The configuration of the overshoot suppression circuit 410 is not particularly limited. For example, the overshoot suppression circuit 410 includes a switch 412 and a comparator 414. The comparator 414, a signal (voltage detection signal V S) corresponding to the output voltage V OUT, compared to the threshold voltage V TH corresponding to the threshold voltage V OVP, output S6 when V S> V OVP Assert (high level). The switch 412 is provided between the output terminal of the error amplifier 400 and the ground, and is turned on when the output S6 of the comparator 414 is asserted. The output S6 of the comparator 414 is input to the pulse width modulator 402, and the pulse width modulator 402 transitions the high side pulse S1 to the off level in response to the assertion of the signal S6.

オーバーシュート抑制回路410のイネーブル状態、ディセーブル状態を切りかえる方法も特には限定されない。たとえば図3のオーバーシュート抑制回路410においては、ディセーブル状態を実現するために、コンパレータ414の出力S6をローレベルで固定してもよい。あるいはコンパレータ414を停止してもよい。あるいはコンパレータ414に入力されるしきい値電圧VTHを、非常に高い値に設定してもよい。 A method for switching the enable state and the disable state of the overshoot suppression circuit 410 is not particularly limited. For example, in the overshoot suppression circuit 410 of FIG. 3, the output S6 of the comparator 414 may be fixed at a low level in order to realize the disabled state. Alternatively, the comparator 414 may be stopped. Alternatively, the threshold voltage V TH input to the comparator 414 may be set to a very high value.

オーバーシュート抑制回路410を常時イネーブル状態にすると、負荷変動などの要因によって出力電圧VOUTが上昇した場合にも、フィードバック信号VFBが低下し、またスイッチングトランジスタM1が強制オフし、好ましくない。そこでオーバーシュート抑制回路410は、オーバーシュートが発生しやすい状況においてイネーブル状態とすることが望ましい。 If the overshoot suppression circuit 410 is always enabled, even if the output voltage VOUT increases due to factors such as load fluctuations, the feedback signal VFB decreases and the switching transistor M1 is forced off, which is not preferable. Therefore, it is desirable that the overshoot suppression circuit 410 is enabled in a situation where overshoot is likely to occur.

パルス発生器202は、オーバーシュート抑制回路410の状態を切りかえる判定回路420をさらに備えてもよい。判定回路420は、降圧DC/DCコンバータ100の状態にもとづいて、オーバーシュートが発生しやすい状況を判定し、オーバーシュート抑制回路410を切りかえてもよい。   The pulse generator 202 may further include a determination circuit 420 that switches the state of the overshoot suppression circuit 410. The determination circuit 420 may determine a situation in which overshoot is likely to occur based on the state of the step-down DC / DC converter 100, and may switch the overshoot suppression circuit 410.

たとえば判定回路420は、PWM信号が所定の最大デューティ比を超えたときに、オーバーシュート抑制回路410をイネーブル状態としてもよい。PWM信号が所定の最大デューティ比を超えた状態は、オーバーシュートが生じやすいといえるため、オーバーシュート抑制回路を動作させる状況として好適である。   For example, the determination circuit 420 may enable the overshoot suppression circuit 410 when the PWM signal exceeds a predetermined maximum duty ratio. When the PWM signal exceeds a predetermined maximum duty ratio, it can be said that overshoot is likely to occur, which is suitable for operating the overshoot suppression circuit.

あるいは判定回路420は、降圧DC/DCコンバータ100への入力電圧VINが低い減電圧状態においてオーバーシュート抑制回路410をイネーブル状態としてもよい。減電圧状態はオーバーシュートが生じやすいといえるため、オーバーシュート抑制回路410を動作させる状況として好適である。 Alternatively, the determination circuit 420 may enable the overshoot suppression circuit 410 in a reduced voltage state where the input voltage VIN to the step-down DC / DC converter 100 is low. Since it can be said that an overshoot is likely to occur in the reduced voltage state, it is suitable as a situation where the overshoot suppression circuit 410 is operated.

そのほか判定回路420は、出力電圧VOUT(電圧検出信号V)が変化しても、その変化がPWM信号のデューティ比に反映されない状況において、オーバーシュート抑制回路410をイネーブル状態としてもよい。 In addition, even when the output voltage V OUT (voltage detection signal V S ) changes, the determination circuit 420 may enable the overshoot suppression circuit 410 in a situation where the change is not reflected in the duty ratio of the PWM signal.

以上が第1の実施の形態に係る制御回路200の構成である。続いてその動作を説明する。図4は、図3のDC/DCコンバータ100の動作波形図である。本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。   The above is the configuration of the control circuit 200 according to the first embodiment. Next, the operation will be described. FIG. 4 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter 100 of FIG. The vertical axis and horizontal axis of the waveform diagrams and time charts in this specification are appropriately expanded and reduced for easy understanding, and each waveform shown is also simplified for easy understanding. Or it is exaggerated or emphasized.

時刻t0より前は、DC/DCコンバータ100には出力電圧VOUTの目標値VOUT(REF)(たとえば5V)に対して十分に高い入力電圧VIN(たとえば12V)が供給されている。このときのスイッチングトランジスタM1のスイッチングのデューティ比Dは、入力電圧VINと出力電圧VOUTの目標値VREF(REF)比に応じて定まる。フィードバック信号VFBは、このデューティ比Dが得られる電圧レベルVに安定化されている。
D=VOUT(REF)/VIN
Prior to time t0, the DC / DC converter 100 is supplied with an input voltage V IN (eg, 12V) that is sufficiently higher than the target value V OUT (REF) (eg, 5V) of the output voltage V OUT . The switching duty ratio D of the switching transistor M1 at this time is determined according to the target value V REF (REF) ratio between the input voltage V IN and the output voltage V OUT . The feedback signal V FB is stabilized at a voltage level V 1 at which this duty ratio D is obtained.
D = V OUT (REF) / V IN

時刻t0に入力電圧VINが変動し、出力電圧の目標値VOUT(REF)付近の5V(あるいはそれ以下)まで低下する(減電圧状態)。このとき出力電圧VOUTは、VIN×DMAX(=5V×0.9=0.45V)に保たれ、目標値VOUT(REF)を維持できなくなっている。このときフィードバック信号VFBは、エラーアンプ400の電源電圧である電圧レベルVに張り付いており、実質的にフィードバックがかからない状態となっている。この状態において判定回路420はイネーブル信号S5をアサートし、オーバーシュート抑制回路410をイネーブル状態とし、やがて現れるであろうオーバーシュートに備える。 At time t0, the input voltage VIN changes and drops to 5 V (or lower) near the output voltage target value VOUT (REF) (lower voltage state). At this time, the output voltage V OUT is maintained at V IN × D MAX (= 5 V × 0.9 = 0.45 V), and the target value V OUT (REF) cannot be maintained. At this time, the feedback signal V FB is stuck to the voltage level V 2 that is the power supply voltage of the error amplifier 400, and is in a state where feedback is not substantially applied. In this state, the determination circuit 420 asserts the enable signal S5, enables the overshoot suppression circuit 410, and prepares for an overshoot that will eventually appear.

時刻t1に、入力電圧VINが通常の電圧レベル(12V)に復帰する。そうすると、フィードバック信号VFBは元の電圧レベルVに向かって低下し始める。フィードバック系の応答遅れにより、VOUT(REF)/VINで決まるデューティ比よりも大きなデューティ比を有するPWM信号が生成され、その結果、出力電圧VOUTはオーバーシュートする。出力電圧VOUTがしきい値電圧VOVPを超えるたびに、信号S6がアサートされ、スイッチ412がオンすることでフィードバック信号VFBが素早く低下する。また最大デューティ比でオンしようとするスイッチングトランジスタM1が、直ちにターンオフする。 At time t1, the input voltage VIN returns to the normal voltage level (12V). Then, the feedback signal V FB starts to decrease toward the original voltage level V 1 . Due to the response delay of the feedback system, a PWM signal having a duty ratio larger than the duty ratio determined by V OUT (REF) / V IN is generated, and as a result, the output voltage VOUT overshoots. Whenever the output voltage V OUT exceeds the threshold voltage V OVP , the signal S6 is asserted and the switch 412 is turned on, so that the feedback signal V FB quickly decreases. Further, the switching transistor M1 which is going to be turned on with the maximum duty ratio is immediately turned off.

以上が制御回路200の動作である。このように、オーバーシュート抑制回路410を設けたことにより、出力電圧VOUTのオーバーシュートを図2の波形図よりも抑制できる。また出力電圧VOUTがその目標値VOUT(REF)に安定化するまでの時間を短縮できる。 The above is the operation of the control circuit 200. Thus, by providing the overshoot suppression circuit 410, the overshoot of the output voltage VOUT can be suppressed more than the waveform diagram of FIG. Further, the time until the output voltage V OUT is stabilized at the target value V OUT (REF) can be shortened.

本発明は、図3のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。   The present invention is understood as the block diagram and circuit diagram of FIG. 3 or extends to various devices and circuits derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples will be described in order not to narrow the scope of the present invention but to help understanding and clarify the essence and circuit operation of the present invention.

図5は、パルス発生器202の第1の構成例202dの回路図である。パルス発生器202dにおいて、パルス幅変調器402dは、オン信号生成部242、オフ信号生成部244、最大デューティ比設定部245、ロジック回路246を含む。オン信号生成部242は、スイッチングトランジスタM1のターンオンのトリガーとなるオン信号SONを生成する。オフ信号生成部244は、スイッチングトランジスタM1のターンオフのトリガーとなるオフ信号SOFFを生成する。最大デューティ比設定部245は、最大デューティ比DMAXに応じた位置にエッジを有するパルス信号SMAXDUTYを生成する。ロジック回路246は、オン信号SON、オフ信号SOFFにもとづいて、ハイサイドパルスS1を生成する。ロジック回路246は、オン信号SON、オフ信号SOFFに応答するSRフリップフロップ(あるいはラッチ)260を含んでもよい。ORゲート261は、オフ信号SOFF、パルス信号SMAXDUTY、オーバーシュート抑制回路410からの信号S6の論理和をとり、フリップフロップ260のリセット端子に供給する。これにより、通常動作時には、PWM信号SPMWのデューティ比が、最大デューティ比DMAX以下に制限される。また信号S6がアサートされると、PWM信号SPWMが直ちにオフレベルに遷移する。 FIG. 5 is a circuit diagram of a first configuration example 202 d of the pulse generator 202. In the pulse generator 202d, the pulse width modulator 402d includes an on signal generation unit 242, an off signal generation unit 244, a maximum duty ratio setting unit 245, and a logic circuit 246. ON signal generating unit 242 generates an on signal S ON that trigger turn-on of the switching transistor M1. The off signal generation unit 244 generates an off signal S OFF that serves as a trigger for turning off the switching transistor M1. The maximum duty ratio setting unit 245 generates a pulse signal S MAXDUTY having an edge at a position corresponding to the maximum duty ratio D MAX . The logic circuit 246 generates the high side pulse S1 based on the ON signal S ON and the OFF signal S OFF . The logic circuit 246 may include an SR flip-flop (or latch) 260 that responds to the on signal S ON and the off signal S OFF . The OR gate 261 calculates the logical sum of the off signal S OFF , the pulse signal S MAXDUTY , and the signal S 6 from the overshoot suppression circuit 410 and supplies it to the reset terminal of the flip-flop 260. As a result, during normal operation, the duty ratio of the PWM signal S PMW is limited to the maximum duty ratio D MAX or less. When the signal S6 is asserted, the PWM signal SPWM immediately transitions to the off level.

判定回路420dは、オフ信号SOFFを監視し、オフ信号SOFFがアサートされないサイクルを検出すると、オーバーシュート抑制回路410をイネーブル状態とする。これにより、スイッチングトランジスタM1が最大デューティ比でスイッチングする状態あるいは減電圧状態を検出できる。好ましくは判定回路420dは、オフ信号SOFFがアサートされないサイクルが所定数持続すると、イネーブル信号S5をアサートしてもよい。 Decision circuit 420d monitors the off signal S OFF, detects a cycle off signal S OFF is not asserted, the overshoot suppression circuit 410 and the enable state. As a result, it is possible to detect a state where the switching transistor M1 switches at the maximum duty ratio or a reduced voltage state. Preferably, the determination circuit 420d may assert the enable signal S5 when a predetermined number of cycles in which the off signal S OFF is not asserted last.

図6は、パルス発生器202の第2の構成例202eの回路図である。パルス発生器202eは、ピーク電流モードのパルス幅変調器402eを含む。オシレータ258は、PWM周期(スイッチング周期)Tを規定するPWM(パルス幅変調)クロックPWMCLKを生成する。オシレータ258は、図5のオン信号生成部242に対応し、PWMクロックPWMCLKは、オン信号SONと把握される。 FIG. 6 is a circuit diagram of a second configuration example 202 e of the pulse generator 202. The pulse generator 202e includes a peak current mode pulse width modulator 402e. Oscillator 258 generates a PWM (pulse width modulation) clock PWMCLK defining the PWM period (switching period) T P. Oscillator 258, corresponding to the ON signal generating unit 242 of FIG. 5, PWM clock PWMCLK is grasped as on signal S ON.

電流センスアンプ252はスイッチングトランジスタM1に流れる電流IM1を示す電流検出信号VISを生成する。スロープ補償器254は、フィードバック信号VFあるいは電流検出信号VISの一方にスロープ信号VSLOPEを重畳する。PWMコンパレータ256は、電流検出信号VISがフィードバック信号VFBに達すると、アサートされるオフ信号SOFF(ICMP信号ともいう)を生成する。エラーアンプ250〜PWMコンパレータ256は、図4のオフ信号生成部244に対応する。 The current sense amplifier 252 generates a current detection signal V IS indicating the current I M1 flowing through the switching transistor M1. The slope compensator 254 superimposes the slope signal V SLOPE on one of the feedback signal VF B or the current detection signal V IS . When the current detection signal V IS reaches the feedback signal V FB , the PWM comparator 256 generates an off signal S OFF (also referred to as an ICMP signal) that is asserted. The error amplifier 250 to the PWM comparator 256 correspond to the off signal generation unit 244 in FIG.

ロジック回路246は、オン信号SONのアサートに応じてオンレベル、オフ信号SOFFのアサートに応じてオフレベルに遷移するPWM信号SPWMを生成する。たとえばロジック回路246は、オン信号SON,SOFFに応答するSRフリップフロップ(あるいはラッチ)260を含んでもよい。 The logic circuit 246 generates a PWM signal S PWM that transitions to an on level in response to the assertion of the on signal S ON and to an off level in response to the assertion of the off signal S OFF . For example, the logic circuit 246 may include an SR flip-flop (or latch) 260 that responds to the on signals S ON and S OFF .

なおロジック回路246の構成は特に限定されず、当業者によれば同等の機能を有する回路を、組み合わせ回路、順序回路、それらの組み合わせによって構成しうる。   Note that the structure of the logic circuit 246 is not particularly limited, and a person having ordinary skill in the art can configure a circuit having an equivalent function by a combinational circuit, a sequential circuit, or a combination thereof.

判定回路420eは、オフ信号SOFF(ICMP)がアサートされないサイクルを検出すると、イネーブル信号S5をアサートする。 When the determination circuit 420e detects a cycle in which the off signal S OFF (ICMP) is not asserted, the determination circuit 420e asserts the enable signal S5.

図7は、パルス発生器202の第3の構成例202fの回路図である。パルス発生器202fは、電圧モードのパルス幅変調器402fを含む。オシレータ270は、PWM周期(スイッチング周期)Tを規定するPWM(パルス幅変調)クロックPWMCLKおよび三角波、のこぎり波、ランプ波のいずれかである周期信号VOSCを生成する。PWMコンパレータ274は、フィードバック信号VFBと周期信号VOSCを比較し、比較結果を示すPWM信号SPWMを生成する。ロジック回路276は、PWM信号SPWMにもとづいてハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を生成する。最大デューティ比設定部278は、最大デューティ比DMAXに応じた位置にエッジを有するパルス信号SMAXDUTYを生成する。 FIG. 7 is a circuit diagram of a third configuration example 202 f of the pulse generator 202. The pulse generator 202f includes a voltage mode pulse width modulator 402f. Oscillator 270 generates a PWM period (switching period) PWM (pulse width modulation) that defines a T P clock PWMCLK and a triangular wave, sawtooth wave, the periodic signal V OSC is either ramp. The PWM comparator 274 compares the feedback signal V FB with the periodic signal V OSC and generates a PWM signal S PWM indicating the comparison result. Logic circuit 276 generates a high side pulse S1 and the low-side pulse S2, based on the PWM signal S PWM. The maximum duty ratio setting unit 278 generates a pulse signal S MAXDUTY having an edge at a position corresponding to the maximum duty ratio D MAX .

判定回路420fは、PWM信号SPWMまたはハイサイドパルスS1を監視し、監視対象の信号のデューティ比が所定の最大デューティ比DMAXより大きいときに、イネーブル信号S5をアサートする。たとえば判定回路420fは、PWM信号SPWMがオフレベルに遷移しないサイクルを検出すると、イネーブル信号S5をアサートしてもよい。 Judging circuit 420f monitors the PWM signal S PWM or high side pulse S1, when the duty ratio of the monitored signal is greater than a predetermined maximum duty ratio D MAX, asserts the enable signal S5. For example judging circuit 420f detects a cycle PWM signal S PWM is not transited to the off-level may assert the enable signal S5.

(第2の実施の形態)
図8は、第2の実施の形態に係る制御回路200gを備えるDC/DCコンバータ100gの回路図である。制御回路200gのパルス発生器202gはモードコントローラ600をさらに含む。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram of a DC / DC converter 100g including the control circuit 200g according to the second embodiment. The pulse generator 202g of the control circuit 200g further includes a mode controller 600.

モードコントローラ600は、1サイクル(スイッチングトランジスタM1のスイッチングの1周期)の間、ハイサイドパルスS1がオフレベルに遷移しない状態(最大デューティ状態という)を検出すると、モード制御信号S3をアサートする。モード制御信号S3のアサートは、スイッチングトランジスタM1のデューティ比が最大値を超えたこと、言い換えれば、入力電圧VINと出力電圧VOUTの差が所定値より小さくなったことを示すものと理解される。 When the mode controller 600 detects a state in which the high-side pulse S1 does not transition to the off level (referred to as a maximum duty state) for one cycle (one switching cycle of the switching transistor M1), the mode controller 600 asserts the mode control signal S3. The assertion of the mode control signal S3 is understood to indicate that the duty ratio of the switching transistor M1 has exceeded the maximum value, in other words, that the difference between the input voltage VIN and the output voltage VOUT has become smaller than a predetermined value. The

パルス発生器202は、モード制御信号S3がアサートされると、通常モードからスキップモードに移行する。スキップモードにおいて、パルス発生器202は、(i)複数サイクルにわたり、ハイサイドパルスS1をオンレベルに維持する第1期間(オン固定期間ともいう)Tと、(ii)ハイサイドパルスS1を強制的にオフレベルに遷移させるとともに、ブートストラップ回路210によりブートストラップキャパシタC2を充電させる短い第2期間(充電期間ともいう)Tと、を繰り返す。すなわち第1期間Tの間、ハイサイドパルスS1はオンレベル、ローサイドパルスS2はオフレベルに固定される。第2期間Tの間、ハイサイドパルスS1はオフレベル、ローサイドパルスS2はオンレベルにセットされる。 When the mode control signal S3 is asserted, the pulse generator 202 shifts from the normal mode to the skip mode. Force in the skip mode, the pulse generator 202 over (i) a plurality of cycles, (also referred to as on-fixed period) and the T 1 first period to maintain a high-side pulse S1 to the on-level, the (ii) the high side pulse S1 manner causes transition to off level, (also referred to as the charging period) by the bootstrap circuit 210 short to charge the bootstrap capacitor C2 second period and T 2, repeated. That first during the period T 1, the high-side pulse S1 is on level, the low-side pulse S2 is fixed to the off level. During the second period T 2, the high-side pulse S1 is off level, the low-side pulse S2 is set to ON-level.

第1期間Tの間、ブートストラップキャパシタC2は充電されないため、BST端子の電圧VBSTは時間と共に徐々に低下していく。したがって第1期間Tの長さは、BST端子の電圧VBSTが、スイッチングトランジスタM1のオン状態を維持できる範囲に保たれるように規定すればよい。 During the first period T 1, bootstrap capacitor C2 is because they are not charged, the voltage V BST of the BST pin gradually decreases with time. Thus the length of the first period T 1, the voltage V BST of BST terminals may be defined so as to maintain a range capable of maintaining the ON state of the switching transistor M1.

以上が制御回路200gの構成である。続いてその動作を説明する。図9は、図8のDC/DCコンバータ100gの動作波形図である。本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。また図9の波形図において、理解の容易化および説明の簡潔化のために、制御回路200の応答遅延は無視している。時刻t0より前は、入力電圧VINが出力電圧VOUTより十分に高い定常状態であり、ハイサイドパルスS1のデューティ比は、D=VOUT/VINに安定化されており、通常モードで動作している。 The above is the configuration of the control circuit 200g. Next, the operation will be described. FIG. 9 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter 100g of FIG. The vertical axis and horizontal axis of the waveform diagrams and time charts in this specification are appropriately expanded and reduced for easy understanding, and each waveform shown is also simplified for easy understanding. Or it is exaggerated or emphasized. In the waveform diagram of FIG. 9, the response delay of the control circuit 200 is ignored for easy understanding and simplification of description. Before time t0, the input voltage VIN is in a steady state sufficiently higher than the output voltage VOUT , and the duty ratio of the high-side pulse S1 is stabilized at D = V OUT / V IN. It is working.

時刻t0に入力電圧VINが出力電圧VOUT付近まで低下する。これにより、ハイサイドパルスS1のデューティ比が増大し、そのデューティ比は100%となる。その結果、サイクルCYC1において、ハイサイドパルスS1はオフレベルに遷移しなくなる(最大デューティ状態)。モードコントローラ600は、このサイクルCYC1を検出すると、時刻t1にモード制御信号S3をアサートし、パルス発生器202をスキップモードに移行させる。 At time t0, the input voltage VIN decreases to near the output voltage VOUT . As a result, the duty ratio of the high-side pulse S1 increases, and the duty ratio becomes 100%. As a result, in the cycle CYC1, the high side pulse S1 does not transition to the off level (maximum duty state). When the mode controller 600 detects this cycle CYC1, the mode controller 600 asserts the mode control signal S3 at time t1, and shifts the pulse generator 202 to the skip mode.

スキップモードでは、複数サイクルにわたる第1期間Tにおいて、スイッチングトランジスタM1のオンが維持される。そして第2期間Tになると、ハイサイドパルスS1が強制的にオフレベルとなり、ローサイドパルスS2がハイレベルとなり、ブートストラップキャパシタC2が充電されてブートストラップキャパシタC2の電圧VC2が増加する。スキップモードでは、第1期間Tと第2期間Tが交互に繰り返される。その後、入力電圧VINが再び増加すると、ハイサイドパルスS1がローレベルに遷移するようになる。そうするとスキップモードが解除され、通常モードに復帰する。 In skip mode, in the first period T 1 over a plurality of cycles, the on of the switching transistor M1 is maintained. Then comes the second period T 2, the high-side pulse S1 is forced to the off level, the low-side pulse S2 is at a high level, is bootstrapped capacitor C2 charging voltage V C2 of the bootstrap capacitor C2 is increased. In skip mode, the first period T 1 and the second period T 2 are alternately repeated. Thereafter, when the input voltage VIN increases again, the high side pulse S1 transitions to a low level. Then, the skip mode is canceled and the normal mode is restored.

以上がDC/DCコンバータ100の動作である。このDC/DCコンバータ100は、ハイサイドパルスS1のデューティ比が大きくなると、スキップモードに移行する。このスキップモードでは、スイッチングトランジスタM1のスイッチング周波数が低下し、その実効的な最大デューティ比DMAXは、
MAX=T/(T+T
となる。従来のパルスバイパルス(サイクルバイサイクル)の最大デューティ比は、回路の応答遅延などの制約からせいぜい90%程度であった。たとえばパルス発生器202のPWM周期をTとし、Tの長さをPWM周期Tの8倍にし、Tの長さをPWM周期Tの40%としたとき、実効的な最大デューティ比DMAXはおよそ、8/(0.4+8)×100≒95%となる。
The above is the operation of the DC / DC converter 100. The DC / DC converter 100 shifts to the skip mode when the duty ratio of the high side pulse S1 increases. In this skip mode, the switching frequency of the switching transistor M1 decreases, and the effective maximum duty ratio D MAX is:
D MAX = T 1 / (T 1 + T 2 )
It becomes. The maximum duty ratio of the conventional pulse-by-pulse (cycle-by-cycle) is at most about 90% due to restrictions such as circuit response delay. For example the PWM period of the pulse generator 202 and T P, when the length of T 1 to 8 times the PWM period T P, and the length of T 2 and 40% of the PWM period T P, the effective maximum duty The ratio D MAX is approximately 8 / (0.4 + 8) × 100≈95%.

このように図8のDC/DCコンバータ100によれば、減電圧状態などにおいて、ハイサイドパルスS1の最大デューティ比DMAXを高めることができる。これにより、従来の回路に比べてよりシビアな減電圧状態においても、出力電圧VOUTを目標値に維持することができる。 As described above, according to the DC / DC converter 100 of FIG. 8, the maximum duty ratio D MAX of the high side pulse S1 can be increased in a reduced voltage state or the like. As a result, the output voltage VOUT can be maintained at the target value even in a reduced voltage state that is more severe than the conventional circuit.

減電圧状態においてスキップモードで動作した後に、入力電圧VINが上昇すると、第1の実施の形態で説明したように、出力電圧VOUTがオーバーシュートしうる。そこで制御回路200gのオーバーシュート抑制回路410は、制御回路200gがスキップモードに移行すると、アクティブとなり、オーバーシュートに備える。すなわち判定回路420は、制御回路200gの動作モードにもとづいて、オーバーシュート抑制回路410のイネーブル状態/ディセーブル状態を切りかえる。 If the input voltage VIN rises after operating in the skip mode in the reduced voltage state, the output voltage VOUT may overshoot as described in the first embodiment. Therefore, the overshoot suppression circuit 410 of the control circuit 200g becomes active when the control circuit 200g shifts to the skip mode, and prepares for overshoot. That is, the determination circuit 420 switches the enable / disable state of the overshoot suppression circuit 410 based on the operation mode of the control circuit 200g.

第2の実施の形態によれば、モードコントローラ600とオーバーシュート抑制回路410の併用によって、スキップモードの後のオーバーシュートを抑制できる。   According to the second embodiment, the combined use of the mode controller 600 and the overshoot suppression circuit 410 can suppress overshoot after the skip mode.

続いて本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、第2の実施の形態に関する具体的な構成例を説明する。   Subsequently, a specific configuration example related to the second embodiment will be described in order not to narrow the scope of the present invention, but to help understanding and clarify the essence and circuit operation of the present invention.

図10は、図8の制御回路200の第1の構成例200hの回路図である。図10では、オーバーシュート抑制回路410および判定回路420は省略されている。パルス発生器202hは、パルス変調器240およびモードコントローラ600hを含む。パルス変調器240は、VS端子の電圧検出信号Vが目標値VREFに近づくように、ハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を生成する。パルス変調器240は、図8のエラーアンプ400およびパルス幅変調器402に対応する。 FIG. 10 is a circuit diagram of a first configuration example 200h of the control circuit 200 of FIG. In FIG. 10, the overshoot suppression circuit 410 and the determination circuit 420 are omitted. The pulse generator 202h includes a pulse modulator 240 and a mode controller 600h. The pulse modulator 240 generates the high side pulse S1 and the low side pulse S2 so that the voltage detection signal V S at the VS terminal approaches the target value V REF . The pulse modulator 240 corresponds to the error amplifier 400 and the pulse width modulator 402 of FIG.

パルス変調器240は、オン信号生成部242、オフ信号生成部244、ロジック回路246を含む。オン信号生成部242は、スイッチングトランジスタM1のターンオンのトリガーとなるオン信号SONを生成する。オフ信号生成部244は、スイッチングトランジスタM1のターンオフのトリガーとなるオフ信号SOFFを生成する。ロジック回路246は、オン信号SON、オフ信号SOFFにもとづいて、ハイサイドパルスS1を生成する。図8のエラーアンプ400は、オン信号生成部242に含まれており、図示されない。 The pulse modulator 240 includes an on signal generator 242, an off signal generator 244, and a logic circuit 246. ON signal generating unit 242 generates an on signal S ON that trigger turn-on of the switching transistor M1. The off signal generation unit 244 generates an off signal S OFF that serves as a trigger for turning off the switching transistor M1. The logic circuit 246 generates the high side pulse S1 based on the ON signal S ON and the OFF signal S OFF . The error amplifier 400 of FIG. 8 is included in the ON signal generator 242 and is not shown.

モードコントローラ600hは、オフ信号SOFFを監視し、オフ信号SOFFがアサートされないサイクル(周期)を検出すると、モード制御信号S3をアサートし、パルス変調器240をスキップモードに移行させる。またモードコントローラ600hは、スキップモード中のあるサイクルにおいてオフ信号SOFFがアサートされると、モード制御信号S3をネゲートし、パルス変調器240を通常モードに復帰させてもよい。 Mode controller 600h monitors the off signal S OFF, the OFF signal S OFF to detect the cycle (period) is not asserted, and asserts the mode control signal S3, and shifts the pulse modulator 240 in skip mode. The mode controller 600h may negate the mode control signal S3 and return the pulse modulator 240 to the normal mode when the off signal S OFF is asserted in a certain cycle during the skip mode.

あるいはモードコントローラ600hは、オフ信号SOFFに代えて、あるいはそれに加えて、破線で示すようにハイサイドパルスS1を監視してもよい。そしてモードコントローラ600hは、ハイサイドパルスS1がオフレベルに遷移しないサイクルを検出すると、モード制御信号S3をアサートしてもよい。あるいはローサイドパルスS2が、パルス信号S1の相補信号である場合、モードコントローラ600hは、ローサイドパルスS2にもとづいて、モード制御信号S3を生成してもよい。あるいはモードコントローラ600hは、ハイサイドパルスS1あるいはローサイドパルスS2と関連するロジック回路246の内部信号を監視してもよい。 Alternatively, the mode controller 600h may monitor the high side pulse S1 as indicated by a broken line instead of or in addition to the off signal S OFF . The mode controller 600h may assert the mode control signal S3 when detecting a cycle in which the high side pulse S1 does not transition to the off level. Alternatively, when the low side pulse S2 is a complementary signal of the pulse signal S1, the mode controller 600h may generate the mode control signal S3 based on the low side pulse S2. Alternatively, the mode controller 600h may monitor an internal signal of the logic circuit 246 related to the high side pulse S1 or the low side pulse S2.

図10の制御回路200hによれば、オフ信号SOFFあるいはハイサイドパルスS1(ローサイドパルスS2)を監視することで、スイッチングトランジスタM1のデューティ比が大きいこと、言い換えれば入力電圧VINと出力電圧VOUTが近接していることを検出することができる。 According to the control circuit 200h of FIG. 10, the duty ratio of the switching transistor M1 is large by monitoring the off signal S OFF or the high side pulse S1 (low side pulse S2), in other words, the input voltage VIN and the output voltage V It can be detected that OUT is close.

パルス発生器202hのパルス変調器240は、第1期間Tに遷移後、所定のサイクル数(たとえば8)の経過後に、第2期間Tに遷移してもよい。第1期間Tの長さを、PWM制御の周期Tを単位として規定することにより、その管理が容易となり、また第1期間Tから第2期間Tの遷移のトリガーを、カウンタなどを用いて容易に生成できる。 Pulse generator pulse modulator 240 of 202h after the transition to the first period T 1, after a predetermined number of cycles (e.g. 8), may transition to the second period T 2. The length of the first period T 1, by defining the period T P of the PWM control as a unit, the management becomes easy and also the trigger from the first period T 1 transition of the second period T 2, counter etc. It can be easily generated using

図11は、制御回路200の第2の構成例200iの回路図である。制御回路200iのパルス発生器202iは、ピーク電流モードのパルス変調器240iを含む。オシレータ258は、PWM周期(スイッチング周期)Tを規定するPWM(パルス幅変調)クロックPWMCLKを生成する。オシレータ258は、図10のオン信号生成部242に対応し、PWMクロックPWMCLKは、オン信号SONと把握される。 FIG. 11 is a circuit diagram of a second configuration example 200 i of the control circuit 200. The pulse generator 202i of the control circuit 200i includes a peak current mode pulse modulator 240i. Oscillator 258 generates a PWM (pulse width modulation) clock PWMCLK defining the PWM period (switching period) T P. Oscillator 258, corresponding to the ON signal generating unit 242 of FIG. 10, PWM clock PWMCLK is grasped as on signal S ON.

エラーアンプ250は、電圧検出信号Vとその目標値VREFの誤差を増幅し、誤差に応じたフィードバック信号VFBを生成する。電流センスアンプ252はスイッチングトランジスタM1に流れる電流IM1を示す電流検出信号VISを生成する。スロープ補償器254は、フィードバック信号VFあるいは電流検出信号VISの一方にスロープ信号VSLOPEを重畳する。PWMコンパレータ256は、電流検出信号VISがフィードバック信号VFBに達すると、アサートされるオフ信号SOFF(ICMP信号ともいう)を生成する。エラーアンプ250〜PWMコンパレータ256は、図10のオフ信号生成部244に対応する。 The error amplifier 250 amplifies an error between the voltage detection signal V S and the target value V REF and generates a feedback signal V FB corresponding to the error. The current sense amplifier 252 generates a current detection signal V IS indicating the current I M1 flowing through the switching transistor M1. The slope compensator 254 superimposes the slope signal V SLOPE on one of the feedback signal VF B or the current detection signal V IS . When the current detection signal V IS reaches the feedback signal V FB , the PWM comparator 256 generates an off signal S OFF (also referred to as an ICMP signal) that is asserted. The error amplifier 250 to the PWM comparator 256 correspond to the off signal generation unit 244 in FIG.

ロジック回路246は、オン信号SONのアサートに応じてオンレベル、オフ信号SOFFのアサートに応じてオフレベルに遷移するパルス信号S1を生成する。たとえばロジック回路246は、オン信号SON、オフ信号SOFFに応答するSRフリップフロップ(あるいはラッチ)260を含んでもよい。ロジック部262は、フリップフロップ260の出力SPWMにもとづいて、ハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を生成する。カウンタ264は、スキップモードの第1期間Tの長さを決めるために設けられる。具体的には、カウンタ264は、PWMクロックPWMCLKをカウントし、カウント値が所定数に達すると、遷移信号S4をアサートする。ロジック部262(あるいはフリップフロップ260)は、遷移信号S4に応答して、ハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を変化させる。 Logic circuit 246, on-level in response to the assertion of the on signal S ON, generates a pulse signal S1 transition to the OFF level in response to the assertion of the clear signal S OFF. For example, the logic circuit 246 may include an SR flip-flop (or latch) 260 that responds to the on signal S ON and the off signal S OFF . The logic unit 262 generates a high side pulse S1 and a low side pulse S2 based on the output S PWM of the flip-flop 260. Counter 264 is provided to determine the length of the first period T 1 of the skip mode. Specifically, the counter 264 counts the PWM clock PWMCLK, and asserts the transition signal S4 when the count value reaches a predetermined number. The logic unit 262 (or flip-flop 260) changes the high side pulse S1 and the low side pulse S2 in response to the transition signal S4.

なおロジック回路246の構成は特に限定されず、当業者によれば同等の機能を有する回路を、組み合わせ回路、順序回路、それらの組み合わせによって構成しうる。   Note that the structure of the logic circuit 246 is not particularly limited, and a person having ordinary skill in the art can configure a circuit having an equivalent function by a combinational circuit, a sequential circuit, or a combination thereof.

モードコントローラ600iは、PWMコンパレータ256の出力であるオフ信号SOFFを監視し、PWM周期Tの間、オフ信号SOFFがアサートされないときに、モード制御信号S3をアサートする。 Mode controller 600i monitors the off signal S OFF is the output of the PWM comparator 256, during the PWM period T P, when the off signal S OFF is not asserted, asserts the mode control signal S3.

図12は、図11の制御回路200iの動作波形図である。時刻t0より前は、入力電圧VINが出力電圧VOUTより十分に高い定常状態であり、ハイサイドパルスS1のデューティ比は、D=VOUT/VINに安定化されており、通常モードで動作している。 FIG. 12 is an operation waveform diagram of the control circuit 200i of FIG. Before time t0, the input voltage VIN is in a steady state sufficiently higher than the output voltage VOUT , and the duty ratio of the high-side pulse S1 is stabilized at D = V OUT / V IN. It is working.

時刻t0に入力電圧VINが出力電圧VOUT付近まで低下する。これにより、ハイサイドパルスS1のデューティ比が増大し、そのデューティ比は100%となる。その結果、サイクルCYC1において、ハイサイドパルスS1はオフレベルに遷移しなくなる(最大デューティ状態)。モードコントローラ600は、このサイクルCYC1を検出すると、時刻t1にモード制御信号S3をアサートし、パルス発生器202をスキップモードに移行させる。 At time t0, the input voltage VIN decreases to near the output voltage VOUT . As a result, the duty ratio of the high-side pulse S1 increases, and the duty ratio becomes 100%. As a result, in the cycle CYC1, the high side pulse S1 does not transition to the off level (maximum duty state). When the mode controller 600 detects this cycle CYC1, the mode controller 600 asserts the mode control signal S3 at time t1, and shifts the pulse generator 202 to the skip mode.

スキップモードに移行すると、カウンタ264は、PWMクロックPWMCLK(オン信号SON)をカウントする。そしてカウント数が、所定数(ここでは8)に達すると、時刻t2に遷移信号S4をアサートする。遷移信号S4のアサートを契機として第2期間Tになると、ハイサイドパルスS1が強制的にオフレベルとなり、ローサイドパルスS2がハイレベルとなる。スキップモードでは、このようにして第1期間Tと第2期間Tが交互に繰り返される。この構成によれば、ピーク電流モードにおいて、スキップモードを好適に実現できる。 When shifting to the skip mode, the counter 264 counts the PWM clock PWMCLK (ON signal S ON ). When the count reaches a predetermined number (here, 8), the transition signal S4 is asserted at time t2. Becomes the second period T 2 the assertion of transition signal S4 in response, the high-side pulse S1 is forced off level, and the low-side pulse S2 is at a high level. In skip mode, in this way the first period T 1 and the second period T 2 and are alternately repeated. According to this configuration, the skip mode can be suitably realized in the peak current mode.

図13は、制御回路200の第3の構成例200jの回路図である。制御回路200jのパルス発生器202jは、電圧モードのパルス変調器240jを含む。オシレータ270は、PWM周期(スイッチング周期)Tを規定するPWM(パルス幅変調)クロックPWMCLKおよび三角波、のこぎり波、ランプ波のいずれかである周期信号VOSCを生成する。エラーアンプ272は、電圧検出信号Vとその目標値VREFの誤差を増幅し、フィードバック信号VFBを生成する。PWMコンパレータ274は、フィードバック信号VFBと周期信号VOSCを比較し、比較結果を示すPWM信号SPWMを生成する。ロジック回路276は、PWM信号SPWMにもとづいてハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を生成する。 FIG. 13 is a circuit diagram of a third configuration example 200j of the control circuit 200. The pulse generator 202j of the control circuit 200j includes a voltage mode pulse modulator 240j. Oscillator 270 generates a PWM period (switching period) PWM (pulse width modulation) that defines a T P clock PWMCLK and a triangular wave, sawtooth wave, the periodic signal V OSC is either ramp. The error amplifier 272 amplifies an error between the voltage detection signal V S and its target value V REF to generate a feedback signal V FB . The PWM comparator 274 compares the feedback signal V FB with the periodic signal V OSC and generates a PWM signal S PWM indicating the comparison result. Logic circuit 276 generates a high side pulse S1 and the low-side pulse S2, based on the PWM signal S PWM.

モードコントローラ600jは、PWMコンパレータ274から出力されるPWM信号SPWMを監視し、PWM信号SPWMが遷移しないサイクル(エッジの現れないサイクル)を検出すると、モード制御信号S3をアサートしてもよい。またロジック回路276は、スキップモードにおいて、PWMクロックPWMCLKをカウントすることにより、第1期間Tから第2期間Tへの切りかえを行ってもよい。 The mode controller 600j may monitor the PWM signal S PWM output from the PWM comparator 274, and may assert the mode control signal S3 when detecting a cycle in which the PWM signal S PWM does not transition (a cycle in which no edge appears). The logic circuit 276, in skip mode, by counting the PWM clock PWMCLK, switching may be performed from the first period T 1 to the second time period T 2.

続いて第2の実施の形態の変形例を説明する。
(第1変形例)
実施の形態では、スキップモードにおいてパルス変調器240は、PWM周期Tの所定サイクルごとに、第2期間Tを挿入したが、本発明はそれに限定されない。図14(a)は、第1変形例に係るパルス変調器240kの回路図である。パルス変調器240は、第1期間Tに遷移後、所定時間の経過後に第2期間Tに遷移してもよい。ロジック部280は、PWM信号SPWMにもとづいてハイサイドパルスS1およびローサイドパルスS2を生成する。パルス変調器240kは、カウンタに代えて、アナログあるいはデジタルのタイマー回路(あるいは遅延回路)282を含み、第1期間Tに遷移後、タイマー回路282が所定時間を計測すると、遷移信号S4をアサートし、第2期間Tに遷移してもよい。
Next, a modification of the second embodiment will be described.
(First modification)
In the embodiment, the pulse modulator 240 in the skip mode, for each predetermined cycle of the PWM period T P, has been inserted a second time period T 2, the present invention is not limited thereto. FIG. 14A is a circuit diagram of a pulse modulator 240k according to the first modification. Pulse modulator 240, after the transition to the first period T 1, may transition to the second period T 2 after a predetermined time. Logic unit 280 generates a high side pulse S1 and the low-side pulse S2, based on the PWM signal S PWM. Pulse modulator 240k, instead of the counter, includes an analog or a digital timer circuit (or a delay circuit) 282, after the transition to the first period T 1, the timer circuit 282 measures a predetermined time, asserts a transition signal S4 and it may transition to the second period T 2.

この場合、第1期間Tの長さを、PWM周期Tに制約されることなく自由に設定できる。たとえばEMIに関連してスキップモードにおけるスイッチングノイズが問題となる場合に、スイッチング周波数を任意に決められることはEMI対策の観点から有利である。 In this case, the length of the first period T 1, can be set freely without being constrained to the PWM period T P. For example, when switching noise in the skip mode becomes a problem related to EMI, it is advantageous from the viewpoint of EMI countermeasures to arbitrarily determine the switching frequency.

(第2変形例)
図14(b)は、第2変形例に係るパルス変調器240lの回路図である。パルス変調器240は、第1期間Tに遷移後、所定時間の経過後に第2期間Tに遷移してもよい。パルス変調器240lは、第1期間Tに遷移後、ブートストラップキャパシタC2の電圧VC2が所定値VMINまで低下すると、第2期間Tに遷移してもよい。コンパレータ284は、ブートストラップキャパシタC2の電圧VC2を所定値VMINと比較し、VC2<VMINとなると、遷移信号S4をアサートする。
(Second modification)
FIG. 14B is a circuit diagram of a pulse modulator 240l according to the second modification. Pulse modulator 240, after the transition to the first period T 1, may transition to the second period T 2 after a predetermined time. Pulse modulator 240l after transition to the first period T 1, the voltage V C2 of the bootstrap capacitor C2 is reduced to the predetermined value V MIN, it may transition to the second period T 2. The comparator 284 compares the voltage V C2 of the bootstrap capacitor C2 with a predetermined value V MIN, and asserts the transition signal S4 when V C2 <V MIN .

最後にDC/DCコンバータ100の好適な用途の一例を説明する。図15は、車載用電源装置300の回路図である。車載用電源装置300は、バッテリ302およびDC/DCコンバータ100を備える。バッテリ302は、12Vあるいは24Vの直流電圧(バッテリ電圧)VBATを生成する。ただし、バッテリ電圧VBATは常時、定格電圧値が得られるわけではなく、幅広いレンジで変動する。DC/DCコンバータ100は、バッテリ電圧VBATを入力電圧VINとして受け、それを降圧し、負荷であるマイコン304等に供給する。車載用電源装置300では、コールドクランクと呼ばれる減電圧状態が存在し、コールドクランク時においてもDC/DCコンバータ100は正常動作することが要求される。上述のように制御回路200は、スキップモードにおいて大きなデューティ比を得ることができるため、従来よりも減電圧特性に優れているといえる。この観点から、実施の形態に係るDC/DCコンバータ100は、車載用電源装置300に好適に用いることができる。 Finally, an example of a suitable application of the DC / DC converter 100 will be described. FIG. 15 is a circuit diagram of the in-vehicle power supply device 300. The in-vehicle power supply device 300 includes a battery 302 and a DC / DC converter 100. The battery 302 generates a DC voltage (battery voltage) V BAT of 12V or 24V. However, the battery voltage V BAT does not always provide a rated voltage value, and varies in a wide range. The DC / DC converter 100 receives the battery voltage V BAT as the input voltage VIN , steps down the voltage, and supplies it to the microcomputer 304 or the like as a load. In the in-vehicle power supply device 300, there is a reduced voltage state called a cold crank, and the DC / DC converter 100 is required to operate normally even during a cold crank. As described above, since the control circuit 200 can obtain a large duty ratio in the skip mode, it can be said that the control circuit 200 is superior in voltage reduction characteristics than the conventional one. From this viewpoint, the DC / DC converter 100 according to the embodiment can be suitably used for the in-vehicle power supply device 300.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

(第3変形例)
第1、第2の実施の形態では、ダイオード整流型のDC/DCコンバータを説明したが、同期整流型のDC/DCコンバータにも本発明は適用可能である。すなわち図2の整流ダイオードD1を省略し、トランジスタ214を同期整流トランジスタとして機能させるべく、その素子サイズを、インダクタL1のコイル電流を供給できるように大きく構成すればよい。
(Third Modification)
Although the diode rectification type DC / DC converter has been described in the first and second embodiments, the present invention can also be applied to a synchronous rectification type DC / DC converter. That is, the rectifier diode D1 in FIG. 2 is omitted, and the element size may be large so that the coil current of the inductor L1 can be supplied so that the transistor 214 functions as a synchronous rectifier transistor.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。   Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.

L1…インダクタ、C1…出力キャパシタ、D1…整流ダイオード、C2…ブートストラップキャパシタ、100…DC/DCコンバータ、102…入力端子、104…出力端子、110…出力回路、M1…スイッチングトランジスタ、200…制御回路、202…パルス発生器、204…ドライバ、210…ブートストラップ回路、212…整流素子、214…トランジスタ、220…ブートストラップ用電源回路、240…パルス変調器、242…オン信号生成部、244…オフ信号生成部、246…ロジック回路、250…エラーアンプ、252…電流センスアンプ、254…スロープ補償器、256…PWMコンパレータ、258…オシレータ、260…フリップフロップ、262…ロジック部、264…カウンタ、270…オシレータ、272…エラーアンプ、274…PWMコンパレータ、276…ロジック回路、280…ロジック部、282…タイマー回路、284…コンパレータ、600…モードコントローラ、300…車載用電源装置、302…バッテリ、S1…ハイサイドパルス、S2…ローサイドパルス、S3…モード制御信号。 L1 ... inductor, C1 ... output capacitor, D1 ... rectifier diode, C2 ... bootstrap capacitor, 100 ... DC / DC converter, 102 ... input terminal, 104 ... output terminal, 110 ... output circuit, M1 ... switching transistor, 200 ... control Circuit 202, pulse generator 204, driver 210, bootstrap circuit 212 ... rectifier element 214, transistor 220, power supply circuit for bootstrap 240, pulse modulator, 242 ... ON signal generator, 244 ... OFF signal generation unit, 246 ... logic circuit, 250 ... error amplifier, 252 ... current sense amplifier, 254 ... slope compensator, 256 ... PWM comparator, 258 ... oscillator, 260 ... flip-flop, 262 ... logic unit, 264 ... counter, 270 ... Oshire , 272 ... error amplifier, 274 ... PWM comparator, 276 ... logic circuit, 280 ... logic unit, 282 ... timer circuit, 284 ... comparator, 600 ... mode controller, 300 ... in-vehicle power supply device, 302 ... battery, S1 ... high Side pulse, S2 ... low side pulse, S3 ... mode control signal.

Claims (17)

スイッチングトランジスタを有する降圧DC/DCコンバータの制御回路であって、
前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標値に近づくように、前記スイッチングトランジスタのオンオフを指示するハイサイドパルスを生成するパルス発生器と、
前記ハイサイドパルスにもとづき前記スイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
を備え、
前記パルス発生器は、
前記出力電圧に応じた電圧検出信号とその目標値の誤差を増幅し、フィードバック信号を生成するエラーアンプと、
前記フィードバック信号に応じたデューティ比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成し、前記PWM信号に応じた前記ハイサイドパルスを出力するパルス幅変調器と、
イネーブル状態、ディセーブル状態が切りかえ可能であり、前記イネーブル状態において、前記出力電圧がその目標値より高く定められたしきい値電圧を超えると、前記エラーアンプから出力される前記フィードバック信号を低下させるとともに、前記ハイサイドパルスをオフレベルとするオーバーシュート抑制回路と、
を含むことを特徴とする制御回路。
A control circuit for a step-down DC / DC converter having a switching transistor,
A pulse generator that generates a high-side pulse that instructs on / off of the switching transistor so that an output voltage of the DC / DC converter approaches a target value;
A driver for driving the switching transistor based on the high-side pulse;
With
The pulse generator is
An error amplifier that amplifies the error of the voltage detection signal according to the output voltage and its target value, and generates a feedback signal;
A pulse width modulator that generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a duty ratio according to the feedback signal, and outputs the high-side pulse according to the PWM signal;
The enable state and the disable state can be switched, and when the output voltage exceeds a predetermined threshold voltage higher than the target value in the enable state, the feedback signal output from the error amplifier is lowered. And an overshoot suppression circuit that turns off the high-side pulse,
A control circuit comprising:
前記パルス発生器は、前記降圧DC/DCコンバータの状態にもとづいて前記オーバーシュート抑制回路の状態を切りかえる判定回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the pulse generator further includes a determination circuit that switches a state of the overshoot suppressing circuit based on a state of the step-down DC / DC converter. 前記判定回路は、前記PWM信号または前記ハイサイドパルスのデューティ比が所定の最大デューティ比を超えたときに、前記オーバーシュート抑制回路を前記イネーブル状態とすることを特徴とする請求項2に記載の制御回路。   3. The determination circuit according to claim 2, wherein the determination circuit sets the overshoot suppression circuit to the enable state when a duty ratio of the PWM signal or the high-side pulse exceeds a predetermined maximum duty ratio. Control circuit. 前記判定回路は、前記降圧DC/DCコンバータへの入力電圧と出力電圧の目標値の差が所定値より小さい減電圧状態において前記オーバーシュート抑制回路を前記イネーブル状態とすることを特徴とする請求項2に記載の制御回路。   The determination circuit sets the overshoot suppression circuit to the enable state in a reduced voltage state where a difference between a target value of an input voltage and an output voltage to the step-down DC / DC converter is smaller than a predetermined value. The control circuit according to 2. 前記オーバーシュート抑制回路は、前記エラーアンプの出力端子と接地の間に設けられたスイッチを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の制御回路。   5. The control circuit according to claim 1, wherein the overshoot suppression circuit includes a switch provided between the output terminal of the error amplifier and the ground. 前記オーバーシュート抑制回路は、前記出力電圧に応じた電圧を、所定のしきい値電圧と比較するコンパレータを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の制御回路。   6. The control circuit according to claim 1, wherein the overshoot suppression circuit includes a comparator that compares a voltage corresponding to the output voltage with a predetermined threshold voltage. 前記パルス幅変調器は、前記ハイサイドパルスをオフレベルに遷移させるトリガーとなるオフ信号を生成するオフ信号生成部を含み、
前記オーバーシュート抑制回路は、前記オフ信号がアサートされないサイクルが検出されると、前記イネーブル状態となることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。
The pulse width modulator includes an off signal generation unit that generates an off signal serving as a trigger for transitioning the high side pulse to an off level,
The control circuit according to claim 1, wherein the overshoot suppression circuit is in the enable state when a cycle in which the off signal is not asserted is detected.
前記オーバーシュート抑制回路は、前記オフ信号がアサートされないサイクルが所定数持続すると、前記イネーブル状態となることを特徴とする請求項7に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 7, wherein the overshoot suppression circuit enters the enable state after a predetermined number of cycles in which the off signal is not asserted. 前記オーバーシュート抑制回路は、前記PWM信号または前記ハイサイドパルスのデューティ比が所定の最大デューティ比より大きいときに、前記イネーブル状態となることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。   The overshoot suppressing circuit is in the enable state when a duty ratio of the PWM signal or the high-side pulse is larger than a predetermined maximum duty ratio. Control circuit. 前記パルス幅変調器は、
所定の周期ごとにアサートされるオン信号を生成するオシレータと、
前記スイッチングトランジスタに流れる電流を示す電流検出信号が前記フィードバック信号に達するとアサートされるオフ信号を生成するPWMコンパレータと、
前記オン信号、前記オフ信号に応じてレベルが変化する前記PWM信号を生成するロジック回路と、
を含み、
前記オーバーシュート抑制回路は、前記オフ信号がアサートされないサイクルが検出されると、前記イネーブル状態となることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。
The pulse width modulator is
An oscillator that generates an on signal that is asserted every predetermined period;
A PWM comparator that generates an off signal that is asserted when a current detection signal indicating a current flowing through the switching transistor reaches the feedback signal;
A logic circuit that generates the PWM signal whose level changes in response to the ON signal and the OFF signal;
Including
The control circuit according to claim 1, wherein the overshoot suppression circuit is in the enable state when a cycle in which the off signal is not asserted is detected.
前記パルス幅変調器は、
三角波、のこぎり波、ランプ波のいずれかである周期信号を生成するオシレータと、
前記フィードバック信号を前記周期信号と比較するPWMコンパレータと、
を含み、
前記オーバーシュート抑制回路は、前記PWMコンパレータの出力信号が遷移しないサイクルが検出されると前記イネーブル状態となることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。
The pulse width modulator is
An oscillator that generates a periodic signal that is either a triangular wave, a sawtooth wave, or a ramp wave;
A PWM comparator that compares the feedback signal with the periodic signal;
Including
The control circuit according to claim 1, wherein the overshoot suppression circuit enters the enable state when a cycle in which an output signal of the PWM comparator does not transition is detected.
前記スイッチングトランジスタはNチャンネルトランジスタであり、
前記制御回路は、ブートストラップキャパシタを充電するブートストラップ回路をさらに備え、
前記パルス発生器は、1サイクルの間、前記ハイサイドパルスがオフレベルに遷移しない状態を検出するモードコントローラを含み、当該状態が検出されるとスキップモードに移行し、前記スキップモードにおいて(i)複数サイクルにわたり、前記ハイサイドパルスをオンレベルに維持する第1期間と、(ii)前記ハイサイドパルスを強制的にオフレベルに遷移させるとともに、前記ブートストラップ回路により前記ブートストラップキャパシタを充電させる第2期間と、を繰り返すことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の制御回路。
The switching transistor is an N-channel transistor;
The control circuit further comprises a bootstrap circuit that charges a bootstrap capacitor;
The pulse generator includes a mode controller that detects a state in which the high-side pulse does not transition to an off level for one cycle. When the state is detected, the pulse generator shifts to a skip mode, and in the skip mode (i) A first period in which the high side pulse is maintained at an on level over a plurality of cycles; and (ii) a first period in which the high side pulse is forcibly shifted to an off level and the bootstrap circuit is charged by the bootstrap circuit. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit repeats two periods.
前記オーバーシュート抑制回路は、前記スキップモードに移行すると、アクティブとなることを特徴とする請求項12に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 12, wherein the overshoot suppression circuit becomes active when the skip mode is entered. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の制御回路。   14. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit is integrated on a single semiconductor substrate. 請求項1から14のいずれかに記載の制御回路を備えることを特徴とする降圧DC/DCコンバータ。   A step-down DC / DC converter comprising the control circuit according to claim 1. 請求項15に記載の降圧DC/DCコンバータを備えることを特徴とする車載用電源装置。   An in-vehicle power supply device comprising the step-down DC / DC converter according to claim 15. スイッチングトランジスタを有する降圧DC/DCコンバータの制御方法であって、
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じた電圧検出信号とその目標値の誤差を増幅し、フィードバック信号を生成するステップと、
前記フィードバック信号に応じたデューティ比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成するステップと、
前記PWM信号に応じたハイサイドパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタを駆動するステップと、
前記出力電圧がその目標値より高く定められたしきい値電圧を超えると、前記フィードバック信号を低下させるとともに、前記ハイサイドパルスをオフレベルとするステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
A method for controlling a step-down DC / DC converter having a switching transistor, comprising:
Amplifying an error between a voltage detection signal corresponding to the output voltage of the DC / DC converter and its target value, and generating a feedback signal;
Generating a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a duty ratio according to the feedback signal;
Driving the switching transistor based on a high-side pulse corresponding to the PWM signal;
When the output voltage exceeds a threshold voltage set higher than its target value, the feedback signal is lowered and the high side pulse is set to an off level;
A control method comprising:
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