JP2018130011A - Switching regulator and controller thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current mode control switching regulator circumventing the impact of ringing noise.SOLUTION: A switching regulator 1 converts a current IH flowing to a high-side transistor TH1 and a current IL flowing to a low-side transistor TL1 into voltages by respective on-resistances, and then amplifies these voltages by high-side amplification means 6 and a low-side transistor amplification means 7, respectively. The amplified high-side amplification voltage VHα and low-side amplification voltage VLβ are summed up by summation means 8, and smoothed by a lowpass filter 10, thus setting and adjusting the DC level of a slop signal Vsl. A slope signal Vsl and an error signal Verr are compared by a PWM comparator 5, and a reset signal Soff having a controlled pulse duty ratio is outputted to the comparator 5.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、電流モード制御型スイッチングレギュレータに関し、特に、ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタのオン/オフ時に発生するリンギングノイズの影響を排除できる電流モード制御型スイッチングレギュレータに関する。   The present invention relates to a current mode control type switching regulator, and more particularly to a current mode control type switching regulator that can eliminate the influence of ringing noise generated when a high side transistor and a low side transistor are turned on / off.

従来、電流モード制御型スイッチングレギュレータの中には、ローサイドトランジスタ及びハイサイドトランジスタの少なくとも一方に流れる電流を検出して電流モード制御を行うものがある。   Conventionally, some current mode control type switching regulators perform current mode control by detecting a current flowing in at least one of a low side transistor and a high side transistor.

特許文献1は、電流モード制御型スイッチング電源装置を提案する。特許文献1の図1には、ローサイドトランジスタに流れる電流を検出するものを、図14にはハイサイドトランジスに流れる電流を検出するものを、そして、図11には両者トランジスタに流れる電流を検出するものをそれぞれ開示する。   Patent Document 1 proposes a current mode control type switching power supply. FIG. 1 of Patent Document 1 detects the current flowing through the low-side transistor, FIG. 14 detects the current flowing through the high-side transistor, and FIG. 11 detects the current flowing through both transistors. Each thing is disclosed.

特許文献2は、リンギングノイズの影響を回避した電流検出ができるモータ制御装置を開示する。こうしたモータ制御装置は、上アームスイッチ(ハイサイドトランジスタ)及び下アームスイッチ(ローサイドトランジスタ)のうち、デューティ比が大きい側のアームスイッチがオンしているオン区間において、電流検出手段によりブラシレスモータの接続回路に流れる電流値を検出または推定する電流検出手段を備えている。   Patent Document 2 discloses a motor control device that can detect current while avoiding the influence of ringing noise. Such a motor control device uses a current detection means to connect a brushless motor in an ON section in which an arm switch having a larger duty ratio is turned on among an upper arm switch (high side transistor) and a lower arm switch (low side transistor). Current detection means for detecting or estimating the value of the current flowing through the circuit is provided.

特許文献2の段落0020(実施例3)を参照すると、モータ電流を常に上アームスイッチのオン側と下アームスイッチのオン側とでそれぞれ検出し、両検出値の平均を電流検出値とする例を示す。さらに段落0021を参照すると、通常、上アームスイッチオン時と下アームスイッチオン時には、リンギングノイズが逆位相に発生することを示唆する。特許文献2によれば、スイッチング動作を変化させることなく、リンギングノイズの影響を回避した電流検出ができるとしている。   Referring to paragraph 0020 (Example 3) of Patent Document 2, an example in which the motor current is always detected on the on side of the upper arm switch and the on side of the lower arm switch, and the average of both detection values is used as the current detection value. Indicates. Further, referring to paragraph 0021, it is suggested that ringing noise usually occurs in an opposite phase when the upper arm switch is turned on and when the lower arm switch is turned on. According to Patent Document 2, current detection that avoids the influence of ringing noise can be performed without changing the switching operation.

特開2016−67113号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-67113 特開2011−135629号公報JP 2011-135629 A

特許文献1は、種々の電流モード制御型スイッチングレギュレータを開示する。しかしながら、その目的は入力電圧に対する出力電圧の比が小さい場合及び大きい場合の双方に好適な電流モード制御型スイッチング電源装置を提供するものである。スイッチングレギュレータに生じるリンギングの影響を回避することを目的とはしていない。   Patent Document 1 discloses various current mode control type switching regulators. However, an object of the present invention is to provide a current mode control type switching power supply suitable for both cases where the ratio of the output voltage to the input voltage is small and large. It is not intended to avoid the ringing effects that occur in switching regulators.

特許文献2は、ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタのスイッチング時にリンギングノイズが発生すること、さらに、そのリンギングノイズの影響を回避するためにデューティ比が大きい側のアームスイッチがオンしているオン区間において、上アームスイッチ(ハイサイドトランジスタ)または下アームスイッチ(ローサイドトランジスタ)に流れる電流値を電流検出手段で検出することを示唆する。しかし、デューティ比を演算するためのデューティ比演算回路を必須の構成要件としているので、回路構成が複雑になる。また、電流検出手段は具体的にはシャント抵抗を用い、そのシャント抵抗をブラシレスモータのコイルに接続する回路構成であるので、シャント抵抗での消費電力が発生する。また、シャント抵抗はインバータの回路部とは別に用意しなければならないので、回路規模が増大するという不具合が生じる。   In Patent Document 2, ringing noise is generated at the time of switching of the high-side transistor and the low-side transistor, and further, in an on section where the arm switch on the side with a large duty ratio is turned on in order to avoid the influence of the ringing noise, This suggests that the current detection means detects the value of the current flowing through the upper arm switch (high side transistor) or the lower arm switch (low side transistor). However, since the duty ratio calculation circuit for calculating the duty ratio is an essential component, the circuit configuration becomes complicated. In addition, since the current detecting means specifically uses a shunt resistor and the shunt resistor is connected to the coil of the brushless motor, power consumption is generated at the shunt resistor. Further, since the shunt resistor must be prepared separately from the circuit portion of the inverter, there arises a problem that the circuit scale increases.

本発明は上記のような不具合を克服するためになされたもので、その目的とするところは、簡便な回路構成によって、リンギングノイズの影響を回避できる電流モード制御型スイッチングレギュレータを提供することにある。   The present invention has been made to overcome the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a current mode control type switching regulator capable of avoiding the influence of ringing noise with a simple circuit configuration. .

本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの一態様は、次の構成要件を備える。
(a)入力電圧を所定の出力電圧に変換して出力するハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタを備えたスイッチング手段、
(b)前記スイッチング手段のスイッチング動作によりエネルギーの蓄積と放出を切り替えるインダクタ、
(c)前記インダクタから放出されるエネルギーを受け取り、前記出力電圧を平滑する平滑手段、
(d)前記平滑手段から取りだされた前記出力電圧を出力する出力端子、
(e)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に応じた誤差信号電圧を生成する誤差信号電圧生成回路、
(g)前記ハイサイドトランジスタ及び前記ローサイドトランジスタに各別に流れる電流を電圧に変換するハイサイド電圧検出手段及びローサイド電圧検出手段、
(h)前記ハイサイド電圧検出手段及びローサイド電圧検出手段から出力された検出電圧を各別に増幅するハイサイド検出電圧増幅手段及びローサイド検出電圧増幅手段、
(i)前記ハイサイド検出電圧増幅手段及び前記ローサイド検出電圧増幅手段から出力された増幅出力電圧を合算する検出電圧合算手段、
(j)前記検出電圧合算手段から出力された合算電圧を平滑するローパスフィルタ、
(k)前記ローパスフィルタの出力電圧とスロープ信号とを比較しパルスデューティ比が制御されたPWM[pulse width modulation]信号を生成するPWMコンパレータ、及び、
(l)前記PWMコンパレータのPWM出力信号で前記ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタをスイッチングさせるPWM制御回路。
One aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention comprises the following constituent elements.
(A) switching means including a high-side transistor and a low-side transistor that convert an input voltage into a predetermined output voltage and output the output voltage;
(B) an inductor that switches between storage and release of energy by the switching operation of the switching means;
(C) smoothing means for receiving energy released from the inductor and smoothing the output voltage;
(D) an output terminal for outputting the output voltage taken out from the smoothing means;
(E) an error signal voltage generation circuit that generates an error signal voltage corresponding to a difference between the output voltage or a feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage;
(G) high-side voltage detection means and low-side voltage detection means for converting the currents flowing separately to the high-side transistor and the low-side transistor into voltages,
(H) a high-side detection voltage amplifying means and a low-side detection voltage amplifying means for separately amplifying the detection voltages output from the high-side voltage detection means and the low-side voltage detection means,
(I) Detection voltage summing means for summing the amplified output voltages output from the high side detection voltage amplifying means and the low side detection voltage amplifying means,
(J) a low-pass filter for smoothing the summed voltage output from the detection voltage summing means;
(K) a PWM comparator that compares the output voltage of the low-pass filter with a slope signal and generates a PWM [pulse width modulation] signal in which the pulse duty ratio is controlled; and
(L) A PWM control circuit that switches the high-side transistor and the low-side transistor with a PWM output signal of the PWM comparator.

さらに本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの別の態様では、前記ハイサイド電圧検出手段は前記ハイサイドトランジスタのオン抵抗であり、前記ローサイド電圧検出手段は前記ローサイドトランジスタのオン抵抗である。   Furthermore, in another aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention, the high-side voltage detecting means is an on-resistance of the high-side transistor, and the low-side voltage detecting means is an on-resistance of the low-side transistor.

さらに本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの別の態様では、前記ハイサイドトランジスタに流れる電流をIH、前記ハイサイドトランジスタの前記オン抵抗をRonH、前記ハイサイド検出電圧増幅手段の電圧増幅度をαとし、前記ローサイドトランジスタに流れる電流をIL、前記ローサイドトランジスタのオン抵抗をRonL、前記ローサイド検出電圧増幅手段の電圧増幅度をβとしたとき、IH×RonH×α=IL×RonL×βに設定されている。   Furthermore, in another aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention, the current flowing through the high-side transistor is IH, the on-resistance of the high-side transistor is RonH, and the voltage amplification degree of the high-side detection voltage amplification means is set. When I is α, the current flowing through the low-side transistor is IL, the on-resistance of the low-side transistor is RonL, and the voltage amplification factor of the low-side detection voltage amplification means is β, IH × RonH × α = IL × RonL × β Has been.

さらに本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの別の態様では、前記ハイサイド増幅手段及び前記ローサイド増幅手段で増幅された電圧は、電流に変換されて前記ハイサイド増幅手段及び前記ローサイド増幅手段の出力段から各別に出力される。   Furthermore, in another aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention, the voltage amplified by the high side amplifying means and the low side amplifying means is converted into a current, and the high side amplifying means and the low side amplifying means Output separately from the output stage.

さらに本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの別の態様では、前記合算手段には、前記ハイサイド増幅手段及び前記ローサイド増幅手段の出力段に結合された合算抵抗が設けられている。   Furthermore, in another aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention, the summing means is provided with a summing resistor coupled to an output stage of the high side amplifying means and the low side amplifying means.

さらに本発明に係る電流モード制御型スイッチングレギュレータの別の態様では、前記合算信号は、バッファを介して前記ローパスフィルタに印加されている。   Furthermore, in another aspect of the current mode control type switching regulator according to the present invention, the sum signal is applied to the low-pass filter via a buffer.

本発明は、比較的簡便な回路構成にも関わらず、ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタのオン/オフ時に発生するリンギングノイズを合算し、さらに合算したノイズ成分をローパスフィルタで抑圧して電流モード型のスイッチングレギュレータを制御するので、リンギンングノイズの影響を回避した電流モード制御型のスイッチングレギュレータを提供することができる。   In spite of a relatively simple circuit configuration, the present invention adds the ringing noise generated when the high-side transistor and the low-side transistor are turned on / off, and further suppresses the added noise component with a low-pass filter. Since the switching regulator is controlled, it is possible to provide a current mode control type switching regulator that avoids the influence of ringing noise.

本発明の第1の実施の形態である降圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器を示す回路構成図(トランジスタ内蔵型)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit configuration diagram (transistor built-in type) illustrating an electronic device including a step-down current mode control type switching regulator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態である降圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器を示す回路構成図(トランジスタ外付け型)である。1 is a circuit configuration diagram (transistor external type) showing an electronic device including a step-down current mode control type switching regulator according to a first embodiment of the present invention. 図1A及び図1Bにおける主なノードの信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram of main nodes in FIGS. 1A and 1B. 図1A及び図1Bにおいてハイサイドトランジスタのオンデューティ比が低い場合に主な信号や電圧に含まれるリンギングノイズを示す模式図である。1A and 1B are schematic diagrams illustrating ringing noise included in main signals and voltages when the on-duty ratio of a high-side transistor is low. 図1A及び図1Bにおいてハイサイドトランジスタのオンデューティ比が高い場合に主な信号や電圧に含まれるリンギングノイズを示す模式図である。1A and 1B are schematic diagrams showing ringing noise included in main signals and voltages when the on-duty ratio of a high-side transistor is high in FIGS. 1A and 1B. FIG. 図1A及び図1Bにおいて図2に示したノードとは別のノードの信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram of a node different from the node shown in FIG. 2 in FIGS. 1A and 1B. 図1A及び図1Bにおいて本発明の特徴である合算手段8、ローパスフィルタ10およびスロープ信号生成回路11からそれぞれ出力される電圧、信号を説明する信号波形図である。FIGS. 1A and 1B are signal waveform diagrams illustrating voltages and signals output from the summing unit 8, the low-pass filter 10 and the slope signal generation circuit 11 which are features of the present invention in FIGS. 本発明の第2の実施の形態である昇圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器を示す回路構成図(トランジスタ内蔵型)である。It is a circuit block diagram (built-in transistor type) which shows the electronic device provided with the step-up type current mode control type switching regulator according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態である昇圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器を示す回路構成図(トランジスタ外付け型)である。It is a circuit block diagram (transistor external type) which shows the electronic device provided with the pressure | voltage rise type current mode control type switching regulator which is the 2nd Embodiment of this invention.

(第1の実施の形態)
図1A及び図1Bは、本発明を適用した降圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器の回路構成図である。なお、各図の一点鎖線枠内に描かれた構成要素は、半導体集積回路装置に集積化された構成要素であることを示している。以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図示していない電池等の直流電源の出力電圧が、電流モード制御型スイッチングレギュレータ1の入力電圧Vinとなる。入力電圧Vinが印加される入力端子INは、ハイサイドトランジスタTH1(=出力スイッチに相当)のソースに接続される。ハイサイドトランジスタTH1のドレインと、インダクタL1及びローサイドトランジスタTL(=同期整流スイッチに相当)のドレインは、ノードN1において共通に接続されている。ローサイドトランジスタTL1のソースは、接地電位GNDに接続される。ハイサイドトランジスタTH1及びローサイドトランジスタTL1は、PWM制御回路13から出力されるハイサイドゲート信号GHとローサイドゲート信号GLに基づきオン/オフを繰り返して、インダクタL1に流すインダクタ電流Iswを制御するスイッチングトランジスタとして機能する。なお、本書において、ハイサイドトランジスタとは、降圧形式、昇圧形式に関わらず、電源電圧側に配置されるものをハイサイドトランジスタ、接地電位GND側に配置されるものをローサイドトランジスタと称する。
(First embodiment)
1A and 1B are circuit configuration diagrams of an electronic device including a step-down current mode control type switching regulator to which the present invention is applied. It should be noted that the constituent elements drawn within the one-dot chain line frame in each figure indicate that the constituent elements are integrated in the semiconductor integrated circuit device. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. An output voltage of a DC power source such as a battery (not shown) becomes the input voltage Vin of the current mode control type switching regulator 1. The input terminal IN to which the input voltage Vin is applied is connected to the source of the high side transistor TH1 (= corresponding to an output switch). The drain of the high side transistor TH1 and the drains of the inductor L1 and the low side transistor TL (= corresponding to a synchronous rectification switch) are connected in common at the node N1. The source of the low side transistor TL1 is connected to the ground potential GND. The high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 are turned on and off based on the high side gate signal GH and the low side gate signal GL output from the PWM control circuit 13, and are switching transistors that control the inductor current Isw flowing through the inductor L1. Function. In this document, regardless of the step-down type or step-up type, the high-side transistor is referred to as a high-side transistor, and the high-side transistor is referred to as a low-side transistor, which is arranged on the ground potential GND side.

なお、図1A及び図1Bにおいて、ハイサイドトランジスタTH1は、pチャネル形MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタ(以下、pMOSトランジスタと称する)であり、ローサイドトランジスタTL1はnチャネル形MOS電界効果トランジスタ(以下、nMOSトランジスタと称する)である。また、ハイサイドトランジスタTH1やローサイドトランジスタTL1としては、IGBT[Insulated Gate Bipolar Transistor]などを用いることも可能である。また、ハイサイドトランジスタTH1とローサイドトランジスタTL1は、バイポーラトランジスタで構成しても良い。   1A and 1B, the high-side transistor TH1 is a p-channel MOS (metal oxide semiconductor) field effect transistor (hereinafter referred to as a pMOS transistor), and the low-side transistor TL1 is an n-channel MOS field effect transistor (hereinafter referred to as a p-channel MOS field effect transistor). Hereinafter referred to as an nMOS transistor). Further, as the high-side transistor TH1 and the low-side transistor TL1, an IGBT [Insulated Gate Bipolar Transistor] or the like can be used. Further, the high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 may be formed of bipolar transistors.

インダクタL1の一端はノードN1に接続されている。インダクタL1の他端はノードN2に接続されている。ノードN2には、抵抗R1の一端と、平滑キャパシタC1の一端及び出力端子OUTが接続されている。平滑キャパシタC1の他端は接地されている。出力端子OUTには負荷RLが接続されている。負荷RLは例えばCPUである。抵抗R1の他端はノードN3で抵抗R2の一端と共通に接続され、抵抗R2の他端は接地電位GNDに接続されている。   One end of the inductor L1 is connected to the node N1. The other end of the inductor L1 is connected to the node N2. One end of the resistor R1, one end of the smoothing capacitor C1, and the output terminal OUT are connected to the node N2. The other end of the smoothing capacitor C1 is grounded. A load RL is connected to the output terminal OUT. The load RL is, for example, a CPU. The other end of the resistor R1 is commonly connected to one end of the resistor R2 at the node N3, and the other end of the resistor R2 is connected to the ground potential GND.

帰還電圧生成回路2は、ノードN2と接地電位GNDとの間に直列接続された抵抗R1及びR2で構成され、互いの共通接続点であるノードN3に帰還電圧Vfbを出力する。   The feedback voltage generation circuit 2 includes resistors R1 and R2 connected in series between the node N2 and the ground potential GND, and outputs the feedback voltage Vfb to the node N3 that is a common connection point.

誤差増幅回路3は、反転入力端子に入力される帰還電圧Vfbと非反転入力端子に入力される基準電圧Vt1とを比較し、その差分の誤差信号Verrを出力する。   The error amplifier circuit 3 compares the feedback voltage Vfb input to the inverting input terminal with the reference voltage Vt1 input to the non-inverting input terminal, and outputs an error signal Verr of the difference.

位相補償回路4は、電流モード制御型スイッチングレギュレータ1の異常発振を防止するために用意されている。位相補償回路4は、誤差増幅回路3の出力端と接地端との間に直列に接続されたキャパシタC2と抵抗R3で構成されている。   The phase compensation circuit 4 is prepared for preventing abnormal oscillation of the current mode control type switching regulator 1. The phase compensation circuit 4 includes a capacitor C2 and a resistor R3 connected in series between the output terminal of the error amplifier circuit 3 and the ground terminal.

PWMコンパレータ5は、反転入力端子に印加される誤差信号Verrと非反転入力端に印加されるスロープ信号Vslとを比較して、リセット信号Soffを生成する。PWMコンパレータ5は、誤差信号Verrがスロープ信号Vslを超えたタイミングでリセット信号Soffを出力する。   The PWM comparator 5 compares the error signal Verr applied to the inverting input terminal with the slope signal Vsl applied to the non-inverting input terminal, and generates the reset signal Soff. The PWM comparator 5 outputs the reset signal Soff at the timing when the error signal Verr exceeds the slope signal Vsl.

ハイサイド増幅手段6(=第1増幅部に相当)は、例えばオペアンプで構成され、ハイサイドトランジスタTH1のソースに印加される入力電圧Vinと、ドレインに生じるスイッチング電圧Vswとの差分であるハイサイド検出電圧VH(=第1検出信号に相当)を増幅してハイサイド検出増幅電圧VHα(=第1増幅検出信号に相当)を出力する。なお、ハイサイド増幅手段6の電圧増幅度の大きさは、符号αで表示されている。ハイサイド増幅手段6の非反転入力端子は、ハイサイドトランジスタTH1のソースすなわち入力端子INに、ハイサイド増幅手段6の反転入力端子は、ハイサイドトランジスタTH1のドレインすなわちノードN1にそれぞれ接続されている。ハイサイド検出電圧VHは、ハイサイドトランジスタTH1に流れるハイサイド電流IHに正比例する。なぜなら、ハイサイドトランジスタTH1のオン抵抗をRonHとすると、ハイサイド検出電圧VHは、VH=RonH×IHとして表されるからである。したがって、ハイサイドトランジスタTH1のオン抵抗RonHは、ハイサイド電流IHをハイサイド検出電圧VHに変換する電流−電圧変換手段として作用する。つまり、ハイサイドトランジスタTH1のオン抵抗RonHは、本発明のハイサイド電圧検出手段(=第1電流検出部に相当)として利用されている。ただし、ハイサイド電圧検出手段としては、例えば数Ωから十数Ωの低抵抗値の抵抗素子を別途用いることも可能である。   The high side amplifying means 6 (= corresponding to the first amplifying unit) is composed of, for example, an operational amplifier, and the high side which is a difference between the input voltage Vin applied to the source of the high side transistor TH1 and the switching voltage Vsw generated at the drain. The detection voltage VH (= corresponding to the first detection signal) is amplified and the high-side detection amplification voltage VHα (= corresponding to the first amplification detection signal) is output. The magnitude of the voltage amplification degree of the high side amplifying means 6 is indicated by the symbol α. The non-inverting input terminal of the high side amplifying means 6 is connected to the source of the high side transistor TH1, that is, the input terminal IN, and the inverting input terminal of the high side amplifying means 6 is connected to the drain of the high side transistor TH1, that is, the node N1. . The high side detection voltage VH is directly proportional to the high side current IH flowing through the high side transistor TH1. This is because if the on-resistance of the high-side transistor TH1 is RonH, the high-side detection voltage VH is expressed as VH = RonH × IH. Accordingly, the on-resistance RonH of the high side transistor TH1 functions as a current-voltage conversion unit that converts the high side current IH into the high side detection voltage VH. That is, the on-resistance RonH of the high-side transistor TH1 is used as high-side voltage detection means (= corresponding to the first current detection unit) of the present invention. However, as the high side voltage detection means, for example, a resistance element having a low resistance value of, for example, several Ω to several tens of Ω can be separately used.

ハイサイド増幅手段6から出力されるハイサイド検出増幅電圧VHαは、ハイサイド検出電圧VHに電圧増幅度αを乗じた、VH×α=Ron×IH×αで表されるが、本発明でのハイサイド増幅手段6の出力は、検出出力電流i6として取り出すようにしている。これは後述で明らかになるが、ハイサイド検出増幅電圧VHαとローサイド検出増幅電圧VLβを合算抵抗R4で合算するためである。   The high-side detection amplification voltage VHα output from the high-side amplification means 6 is expressed by VH × α = Ron × IH × α, which is obtained by multiplying the high-side detection voltage VH by the voltage amplification degree α. The output of the high side amplifying means 6 is taken out as a detection output current i6. As will be described later, this is because the high-side detection amplification voltage VHα and the low-side detection amplification voltage VLβ are added together by the addition resistor R4.

ローサイド増幅手段7(=第2増幅部に相当)は、ハイサイド増幅手段6と同様に、例えばオペアンプで構成されており、ローサイドトランジスタTL1のソースとドレイン間の電圧、すなわち接地電位GNDとノードN1に現れるスイッチング電圧Vswとの差分であるローサイド検出電圧VL(=第2検出信号に相当)を増幅してローサイド検出増幅電圧VLβ(=第2増幅検出信号に相当)を出力する。なお、ローサイド増幅手段7の電圧増幅度の大きさは、符号βで表示されている。ローサイド増幅手段7の非反転入力端子は、ローサイドトランジスタTL1のソースが接続された接地電位GNDに、ローサイド増幅手段7の反転入力端子は、ローサイドトランジスタTL1のドレインすなわちノードN1にそれぞれ接続されている。ローサイド検出電圧VLは、ローサイドトランジスタTL1に流れるローサイド電流ILに正比例する。なぜならば、ローサイドトランジスタTL1のオン抵抗をRonLとすると、ローサイド検出電圧VLは、VL=RonL×ILとして表されるからである。したがって、ローサイドトランジスタTL1のオン抵抗RonLは、ローサイド電流ILをローサイド検出電圧VLに変換する電流−電圧変換手段として作用する。つまり、ローサイドトランジスタTL1のオン抵抗をRonLは、本発明のローサイド電圧検出手段(=第2電流検出部に相当)として利用されている。   The low side amplifying unit 7 (= corresponding to the second amplifying unit) is composed of, for example, an operational amplifier similarly to the high side amplifying unit 6, and the voltage between the source and drain of the low side transistor TL1, that is, the ground potential GND and the node N1 A low-side detection voltage VL (= corresponding to the second detection signal) that is a difference from the switching voltage Vsw appearing at is amplified to output a low-side detection amplification voltage VLβ (= corresponding to the second amplification detection signal). The magnitude of the voltage amplification degree of the low side amplifying means 7 is indicated by the symbol β. The non-inverting input terminal of the low side amplifying means 7 is connected to the ground potential GND to which the source of the low side transistor TL1 is connected, and the inverting input terminal of the low side amplifying means 7 is connected to the drain of the low side transistor TL1, that is, the node N1. The low side detection voltage VL is directly proportional to the low side current IL flowing through the low side transistor TL1. This is because if the on-resistance of the low-side transistor TL1 is RonL, the low-side detection voltage VL is expressed as VL = RonL × IL. Therefore, the on-resistance RonL of the low-side transistor TL1 functions as current-voltage conversion means for converting the low-side current IL into the low-side detection voltage VL. That is, the on-resistance RonL of the low-side transistor TL1 is used as low-side voltage detection means (= corresponding to the second current detection unit) of the present invention.

ローサイド増幅手段7から出力されるローサイド検出増幅電圧VLβは、ローサイド検出電圧VLに電圧増幅度βを乗じた、VL×β=RonL×IL×βで表されるが、本発明でのローサイド増幅手段7の出力は、検出出力電流i7として取り出すようにしている。これは後述で明らかになるが、ローサイド検出増幅電圧VLβとハイサイド検出増幅電圧VHαとの合算を合算抵抗R4で容易に行うためである。   The low-side detection amplification voltage VLβ output from the low-side amplification means 7 is expressed by VL × β = RonL × IL × β, which is obtained by multiplying the low-side detection voltage VL by the voltage amplification degree β. The output of 7 is taken out as a detection output current i7. As will be described later, this is because the sum of the low-side detection amplification voltage VLβ and the high-side detection amplification voltage VHα is easily performed by the addition resistor R4.

ローサイド増幅手段7から出力されるローサイド検出増幅電圧VLβは、VLBβ=VL×β=RonL×IL×βであり、ハイサイド増幅手段6から出力されるハイサイド検出増幅電圧VHαは、VHα=VH×α=RonH×IH×αであることは上述のとおりである。本発明の一実施の形態では、VHα=VLβ、すなわち、RonH×IH×α=RonL×IL×βとなるように設定することが好ましい。これによって、インダクタ電流Iswの電流リップルを検出することができる。   The low side detection amplification voltage VLβ output from the low side amplification unit 7 is VLBβ = VL × β = RonL × IL × β, and the high side detection amplification voltage VHα output from the high side amplification unit 6 is VHα = VH × As described above, α = RonH × IH × α. In an embodiment of the present invention, it is preferable to set VHα = VLβ, that is, RonH × IH × α = RonL × IL × β. Thereby, the current ripple of the inductor current Isw can be detected.

合算手段8(=合算部に相当)は、合算抵抗R4を含み、検出出力電流i6及び検出出力電流i7の合算電流を電圧変換することにより合成電圧Vsense(=合算検出信号に相当)を生成する。このようにして合算手段8で生成される合成電圧Vsenseは、ハイサイド検出増幅電圧VHαとローサイド検出増幅電圧VLβを合算した電圧となる。検出出力電流i6は、ハイサイド増幅手段6の出力段から、検出出力電流i7は、ローサイド増幅手段7の出力段からそれぞれ出力されている。検出出力電流i6及びi7は、それぞれハイサイド増幅手段6とローサイド増幅手段7の電流出力信号であるともいえる。検出出力電流i6,i7は、出力インピーダンスが高い出力段から出力されるので、ハイサイド検出電圧VH及びローサイド検出電圧VLに見合った電流を忠実に合算抵抗R4に供給することになる。これにより、合算抵抗R4では、ハイサイド検出電圧VH及びローサイド検出電圧VLを損失なく加算することができる。合成抵抗R4において、検出出力電流i6及びi7が合算されると、その合算電流が再び電圧に変換されて合成電圧Vsenseが生成される。   The summing means 8 (= corresponding to the summing unit) includes a summing resistor R4, and generates a combined voltage Vsense (= corresponding to the summing detection signal) by converting the sum of the detection output current i6 and the detection output current i7 into a voltage. . The combined voltage Vsense generated by the summing unit 8 in this manner is a voltage obtained by adding the high side detection amplification voltage VHα and the low side detection amplification voltage VLβ. The detected output current i6 is output from the output stage of the high side amplifying means 6, and the detected output current i7 is output from the output stage of the low side amplifying means 7. It can be said that the detection output currents i6 and i7 are current output signals of the high-side amplification unit 6 and the low-side amplification unit 7, respectively. Since the detection output currents i6 and i7 are output from the output stage having a high output impedance, the current corresponding to the high-side detection voltage VH and the low-side detection voltage VL is faithfully supplied to the summing resistor R4. Thereby, the summing resistor R4 can add the high side detection voltage VH and the low side detection voltage VL without loss. In the combined resistor R4, when the detection output currents i6 and i7 are added together, the combined current is converted again into a voltage to generate a combined voltage Vsense.

バッファ9は、前段の合算手段8から出力された合算電圧Vsenseを的確に後段のローパスフィルタ10に伝達するために用意されている。バッファ9の非反転入力端子は合算手段8に接続されており、合算電圧Vsenseが入力されている。バッファ9の反転入力端子と出力端子は共通に接続されており、後段のローパスフィルタ10に接続されている。バッファ9からは、バッファ出力電圧Vbufが出力される。バッファ出力電圧Vbufの大きさは、合算電圧Vsenseのそれに等しい。   The buffer 9 is prepared for accurately transmitting the summed voltage Vsense output from the summing means 8 at the preceding stage to the low-pass filter 10 at the succeeding stage. The non-inverting input terminal of the buffer 9 is connected to the summing means 8 and the summed voltage Vsense is input. The inverting input terminal and the output terminal of the buffer 9 are connected in common and are connected to the low-pass filter 10 at the subsequent stage. The buffer 9 outputs a buffer output voltage Vbuf. The magnitude of the buffer output voltage Vbuf is equal to that of the combined voltage Vsense.

ローパスフィルタ10(=平滑部に相当)は、バッファ出力電圧Vbufを平滑する。これによって、バッファ出力電圧Vbufに含まれるリンギングノイズは平滑される。ローパスフィルタ10は ローパスフィルタ出力電圧Vlpf(=平滑検出信号に相当)を出力する。ローパスフィルタ10は良く知られたオペアンプ、キャパシタ、及び抵抗を組み合わせた積分回路で構成することができる。積分回路の積分効果が不十分であると、リンギングノイズが残り、耐リンギングノイズ特性が低下する。反対に、積分回路の積分効果を大きくするために、例えばCR時定数が大きく設定されると、電流モード制御型スイッチングレギュレータの応答性が低下する。したがって、ローパスフィルタ10の時定数は両者の兼ね合いで設定することになる。   The low-pass filter 10 (= corresponding to a smoothing unit) smoothes the buffer output voltage Vbuf. As a result, ringing noise included in the buffer output voltage Vbuf is smoothed. The low pass filter 10 outputs a low pass filter output voltage Vlpf (= corresponding to a smoothing detection signal). The low-pass filter 10 can be constituted by an integration circuit combining a well-known operational amplifier, capacitor, and resistor. If the integration effect of the integration circuit is insufficient, ringing noise remains and the anti-ringing noise characteristics deteriorate. On the other hand, if the CR time constant is set large, for example, in order to increase the integration effect of the integration circuit, the responsiveness of the current mode control type switching regulator decreases. Therefore, the time constant of the low-pass filter 10 is set in consideration of both.

スロープ信号生成回路11は、電流モード制御型スイッチングレギュレータ1をPWM制御するために必要な三角波電圧や鋸歯状波電圧等のスロープ信号Vslを生成するために用意されている。スロープ信号Vslの直流レベルは、ローパスフィルタ10からのローパスフィルタ出力電圧Vlpfによって定まる。   The slope signal generation circuit 11 is prepared for generating a slope signal Vsl such as a triangular wave voltage or a sawtooth wave voltage necessary for PWM control of the current mode control type switching regulator 1. The DC level of the slope signal Vsl is determined by the low-pass filter output voltage Vlpf from the low-pass filter 10.

オシレータ12は、例えば良く知られたCR発振器や、インバータまたは差動増幅器をリング状に接続した回路で構成されている。オシレータ12は、所定の発振周波数でセット信号Sonを生成し、これを後段のPWM制御回路13に供給する。なお、セット信号Sonは、ノードN5を介してスロープ信号生成回路11にも供給されており、スロープ信号Vslを生成するための基準信号となる。   The oscillator 12 is configured by, for example, a well-known CR oscillator, or a circuit in which inverters or differential amplifiers are connected in a ring shape. The oscillator 12 generates a set signal Son at a predetermined oscillation frequency and supplies it to the PWM control circuit 13 at the subsequent stage. The set signal Son is also supplied to the slope signal generation circuit 11 via the node N5, and becomes a reference signal for generating the slope signal Vsl.

PWM制御回路13は、オシレータ12から出力されるセット信号Son及びPWMコンパレータ5から出力されるリセット信号Soffを受け、ハイサイドゲート信号GH及びローサイドゲート信号GLを出力し、ハイサイドトランジスタTH1及びローサイドトランジスタT1Lを相補的にオン/オフさせる。PWM制御回路13の内部には図示しない順序回路、例えばRSフリップフロップが用意されており、このRSフリップフロップのセット端子にはオシレータ12で生成されるセット信号Sonが、リセット端子にはPWMコンパレータ5から出力されるリセット信号Soffがそれぞれ印加される。   The PWM control circuit 13 receives the set signal Son output from the oscillator 12 and the reset signal Soff output from the PWM comparator 5, outputs a high side gate signal GH and a low side gate signal GL, and outputs a high side transistor TH1 and a low side transistor. T1L is complementarily turned on / off. A sequential circuit (not shown) such as an RS flip-flop is prepared inside the PWM control circuit 13, a set signal Son generated by the oscillator 12 is set to the set terminal of the RS flip-flop, and a PWM comparator 5 is set to the reset terminal. The reset signal Soff output from is applied respectively.

PWM制御回路13には、ハイサイドトランジスタTH1からローサイドトランジスタTL1に向かって流れる過大な貫通電流を防止するため、ハイサイドゲート信号GHとローサイドゲート信号GLが共にローレベルとなる区間、いわゆるデッドタイムが設けられている。デッドタイムの区間、ハイサイドトランジスタTH1及びローサイドトランジスタTL1は共にオフとなり、貫通電流の電流経路を阻止する。   In the PWM control circuit 13, in order to prevent an excessive through current flowing from the high-side transistor TH1 to the low-side transistor TL1, an interval in which both the high-side gate signal GH and the low-side gate signal GL are at a low level, a so-called dead time is generated. Is provided. During the dead time period, the high-side transistor TH1 and the low-side transistor TL1 are both turned off to block the current path of the through current.

さらに、PWM制御回路13には、不図示の異常保護信号に応じてスイッチ出力段のスイッチング動作を強制的に停止させる機能(ハイサイドトランジスタTH1及びローサイドトランジスタTL1から出力される信号を共にローレベルとする機能)も備えている。   Further, the PWM control circuit 13 has a function of forcibly stopping the switching operation of the switch output stage in accordance with an abnormality protection signal (not shown) (both signals output from the high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 are set to a low level). Function).

図1A及び図1Bにおいて、ローサイドトランジスタTL1は、同期整流トランジスタとしてハイサイドトランジスタTH1に同期し相補的に動作する。ローサイドトランジスタTL1は、ハイサイドトランジスタTH1がオフの時にオンとなり、ハイサイドトランジスタTH1がオンの時にオフとなる。ローサイドトランジスタTL1は、ローサイドゲート信号GLがハイレベルであるときにオンし、ローサイドゲート信号GLがローレベルであるときにオフする。   1A and 1B, the low side transistor TL1 operates in a complementary manner in synchronization with the high side transistor TH1 as a synchronous rectification transistor. The low side transistor TL1 is turned on when the high side transistor TH1 is off, and is turned off when the high side transistor TH1 is on. The low side transistor TL1 is turned on when the low side gate signal GL is at a high level, and is turned off when the low side gate signal GL is at a low level.

ハイサイドトランジスタTH1とローサイドトランジスタTL1を相補的にオン/オフさせることにより、ノードN1には矩形波状のスイッチング電圧Vswが現れる。このスイッチング電圧VswをインダクタL1と平滑キャパシタC1で平滑することにより、出力端子OUTに出力電圧Voutが取り出される。   By switching on / off the high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 in a complementary manner, a rectangular wave switching voltage Vsw appears at the node N1. By smoothing the switching voltage Vsw with the inductor L1 and the smoothing capacitor C1, the output voltage Vout is taken out to the output terminal OUT.

本構成例の電流モード型スイッチングレギュレータ1は、ハイサイドトランジスタTH1、ローサイドトランジスタTL1、インダクタL1、及び、平滑キャパシタC1を用いることにより、入力端子INに供給された入力電圧Vinを降圧して所望の出力電圧Voutを出力端子OUTに生成するスイッチ出力段が形成されている。なお、ハイサイドトランジスタTH1とローサイドトランジスタTL1は、図1Aのように半導体集積回路装置に内蔵してもよいし、図1Bのように半導体集積回路装置に外付けしてもよい。   The current mode switching regulator 1 of this configuration example uses the high side transistor TH1, the low side transistor TL1, the inductor L1, and the smoothing capacitor C1 to step down the input voltage Vin supplied to the input terminal IN and to a desired level. A switch output stage for generating the output voltage Vout at the output terminal OUT is formed. The high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 may be built in the semiconductor integrated circuit device as shown in FIG. 1A, or may be externally attached to the semiconductor integrated circuit device as shown in FIG. 1B.

また、誤差増幅回路3、PWMコンパレータ5、スロープ信号生成回路11、オシレータ12、及び、PWM制御回路13は、ローパスフィルタ出力電圧Vlpfに応じた電流モード制御によりハイサイドトランジスタTH1とローサイドトランジスタTL1を相補的に駆動するスイッチ駆動部として、半導体集積回路装置に集積化されている。   The error amplifier circuit 3, the PWM comparator 5, the slope signal generation circuit 11, the oscillator 12, and the PWM control circuit 13 complement the high-side transistor TH1 and the low-side transistor TL1 by current mode control according to the low-pass filter output voltage Vlpf. As a switch driving unit that is driven in an integrated manner, it is integrated in a semiconductor integrated circuit device.

図2は、図1A及び図1Bに示した電流モード制御型スイッチングレギュレータ1の主なノードの信号波形を示す。スイッチング電圧Vswは、ノードN1に出力される。スイッチング電圧Vswは、前に述べた通りハイサイドトランジスタTH1とローサイドトランジスタTL1との相補的な動作により生成されている。なお、図2に示したものは、作図の都合上、ハイレベルHの区間T1がローレベルの区間T2よりも長い、デューティ比が65%前後を示している。実際のデューティ比は出力端子OUTに結合される負荷RLの重さ、軽さに応じて変化することになる。   FIG. 2 shows signal waveforms of main nodes of the current mode control type switching regulator 1 shown in FIGS. 1A and 1B. The switching voltage Vsw is output to the node N1. The switching voltage Vsw is generated by the complementary operation of the high side transistor TH1 and the low side transistor TL1 as described above. In FIG. 2, for the sake of drawing, the high-level H section T1 is longer than the low-level section T2, and the duty ratio is about 65%. The actual duty ratio changes according to the weight and lightness of the load RL coupled to the output terminal OUT.

図2において、ハイサイド電流IHは、ハイサイドトランジスタTH1に流れる電流である。ハイサイド電流IHは、スイッチング電圧VswのハイレベルHの区間において徐々に増加する。ハイサイド電流IHの最大値は、例えば400mA程度である。ローサイド電流ILは、ローサイドトランジスタTL1に流れる電流である。ローサイド電流ILは、スイッチング電圧VswがローレベルLの区間、すなわちハイサイドトランジスタTH1がオフの区間、接地電位GND側からインダクタL1に電流を供給する役割を担う。ローサイド電流ILの最大値もハイサイド電流IHと同じ400mA程度となる。インダクタ電流Iswは、インダクタL1に流れる電流である。インダクタ電流Iswは、ハイサイド電流IHとローサイド電流ILとの合算電流である。インダクタ電流Iswは、三角波状を成しその振幅値を符号ΔIswで示す。振幅値ΔIswは、例えば100mA程度である。合算電圧Vsenseは、合算手段8の出力であるノードN4すなわち合算抵抗R4から取り出される。合算電圧Vsenseの振幅値ΔVsenseは、例えば1mV程度であり、極めて小さな値であるが、作図上拡大して示している。   In FIG. 2, a high side current IH is a current flowing through the high side transistor TH1. The high side current IH gradually increases in the high level H section of the switching voltage Vsw. The maximum value of the high side current IH is, for example, about 400 mA. The low side current IL is a current flowing through the low side transistor TL1. The low-side current IL plays a role of supplying current to the inductor L1 from the ground potential GND side in a section where the switching voltage Vsw is at the low level L, that is, in a section where the high-side transistor TH1 is off. The maximum value of the low side current IL is about 400 mA, which is the same as the high side current IH. The inductor current Isw is a current that flows through the inductor L1. The inductor current Isw is a combined current of the high side current IH and the low side current IL. The inductor current Isw has a triangular wave shape, and its amplitude value is indicated by a symbol ΔIsw. The amplitude value ΔIsw is, for example, about 100 mA. The summed voltage Vsense is taken from the node N4 that is the output of the summing means 8, that is, the summing resistor R4. The amplitude value ΔVsense of the combined voltage Vsense is, for example, about 1 mV, which is an extremely small value, but is shown enlarged on the drawing.

図3A及び図3Bは、図2に付随するが、スイッチング電圧Vswにリンギングノイズが含まれている状態を模式的に示している。リンギングノイズはハイサイドトランジスタTH1及びローサイドトランジスタTL1がそれぞれオフ状態からオン状態に遷移するときに逆位相で発生する。なお、図3A及び図3Bには、図1A及び図1BのノードN1に出力されるスイッチング電圧Vswのデューティ比が例えば10%前後の比較的低い場合と、デューティ比が例えば90%前後の比較的高い場合の2つの状態で電圧・信号波形をそれぞれ模式的に示している。   3A and 3B schematically show a state in which ringing noise is included in the switching voltage Vsw, which is accompanying FIG. Ringing noise is generated in opposite phase when the high-side transistor TH1 and the low-side transistor TL1 each transition from the off state to the on state. 3A and 3B show a case where the duty ratio of the switching voltage Vsw output to the node N1 in FIGS. 1A and 1B is relatively low, for example, about 10%, and a case where the duty ratio is, for example, about 90%. The voltage and signal waveforms are schematically shown in two states in the high case.

図3Aはデューティ比が低い場合を、図3Bはデューティ比が高い場合をそれぞれ示している。図3Aにおいて、スイッチング電圧Vswには、時間の経過とともに振幅幅及び振幅値が不規則に変化するリンギングノイズnrが含まれている。ハイサイド検出電圧VHは、ハイサイドトランジスタTH1のドレイン・ソース間の電圧を示す。本図では、ハイサイド検出電圧VHのハイレベルHの区間と、ハイレベルHからローレベルLに遷移した直後にリンギングノイズnrが表われている状態を示す。リンギングノイズnrの影響は、スイッチング電圧Vswの周期Tが短くなるほど、すなわち周波数が高くなるほど大きくなる。   FIG. 3A shows a case where the duty ratio is low, and FIG. 3B shows a case where the duty ratio is high. In FIG. 3A, the switching voltage Vsw includes ringing noise nr whose amplitude width and amplitude value irregularly change with time. The high side detection voltage VH indicates the voltage between the drain and source of the high side transistor TH1. This figure shows a high level H section of the high side detection voltage VH and a state in which ringing noise nr appears immediately after the transition from the high level H to the low level L. The influence of the ringing noise nr increases as the period T of the switching voltage Vsw becomes shorter, that is, as the frequency becomes higher.

ローサイド検出電圧VLは、ローサイドトランジスタTL1のソース・ドレイン間の電圧を示す。本図では、ローサイド検出電圧VLのローレベルLの区間と、ローレベルLからハイレベルHに遷移する直後にリンギングノイズnrが生じている状態を示している。リンギングノイズnrの影響は、スイッチング電圧Vswの周期Tが短くなるほど、すなわち周波数が高くなるほど大きくなる。   The low side detection voltage VL indicates a voltage between the source and the drain of the low side transistor TL1. This figure shows a section of the low level L of the low side detection voltage VL and a state in which the ringing noise nr occurs immediately after the transition from the low level L to the high level H. The influence of the ringing noise nr increases as the period T of the switching voltage Vsw becomes shorter, that is, as the frequency becomes higher.

図3A及び図3Bにおいて、合算検出電圧VsenseはノードN4に出力される。合算検出電圧Vsenseは、ハイサイド検出電圧VHとローサイド検出電圧VLとが合算された電圧である。本図では、合算検出電圧Vsenseにはリンギングノイズnrが少し含まれてはいるが、ハイサイド検出電圧VHとローサイド検出電圧VLに含まれているそれよりは減衰している状態を示している。ローパスフィルタ出力電圧Vlpfは、ローパスフィルタ10から出力されるが、本図では、リンギンギノイズnrは平滑されているために殆ど含まれていない状態を示している。ローパスフィルタ出力電圧Vlpfは、後段のスロープ信号生成回路11で生成されるスロープ信号Vslの直流レベルを決める。所定の直流レベルに設定されたスロープ信号Vslは、PWMコンパレータ5で誤差信号Verrと比較され、電流モード制御が実行される。   3A and 3B, the combined detection voltage Vsense is output to the node N4. The combined detection voltage Vsense is a voltage obtained by adding the high side detection voltage VH and the low side detection voltage VL. In this figure, although the ringing noise nr is included a little in the combined detection voltage Vsense, it shows a state where it is attenuated more than that included in the high-side detection voltage VH and the low-side detection voltage VL. The low-pass filter output voltage Vlpf is output from the low-pass filter 10, but this figure shows a state in which the ringing noise nr is hardly included because it is smoothed. The low-pass filter output voltage Vlpf determines the DC level of the slope signal Vsl generated by the subsequent slope signal generation circuit 11. The slope signal Vsl set to a predetermined DC level is compared with the error signal Verr by the PWM comparator 5, and current mode control is executed.

図4は、先に説明した図2〜図3A及び図3Bのノードとは異なる電圧、信号を示している。   FIG. 4 shows voltages and signals different from the nodes of FIGS. 2 to 3A and 3B described above.

図4の(a)段は、ノードN5すなわちオシレータ12から出力されるセット信号Sonを示している。セット信号Sonは、PWMロジック回路13のセット信号となり、また、スロープ信号Vslを生成するための基準信号にもなっている。   The (a) stage in FIG. 4 shows the set signal Son output from the node N5, that is, the oscillator 12. The set signal Son serves as a set signal for the PWM logic circuit 13 and also serves as a reference signal for generating the slope signal Vsl.

図4の(b)段は、PWMコンパレータ5から出力されるリセット信号Soffを示している。リセット信号Soffは、PWMロジック回路7のリセット信号となる。   The (b) stage of FIG. 4 shows the reset signal Soff output from the PWM comparator 5. The reset signal Soff is a reset signal for the PWM logic circuit 7.

図4の(c)段は、ノードN1に出力されるスイッチング電圧Vswであり、図2、図3A及び図3Bに示したスイッチング電圧Vswと同じものであるが、波形を少し整形して示している。スイッチング電圧SWは、リセット信号Soffの立ち上がりエッジでハイレベルHからローレベルLに遷移される。   The stage (c) in FIG. 4 shows the switching voltage Vsw output to the node N1, which is the same as the switching voltage Vsw shown in FIGS. 2, 3A, and 3B, but shows a slightly shaped waveform. Yes. The switching voltage SW transitions from the high level H to the low level L at the rising edge of the reset signal Soff.

図4の(d)段は、バッファ9から出力されるバッファ出力電圧Vbufとローパスフィルタ12から出力されるローパスフィルタ出力電圧Vlpfを示す。バッファ出力電圧Vbufは、ノードN4に出力される合算検出電圧Vsenseと同じである。   The stage (d) in FIG. 4 shows the buffer output voltage Vbuf output from the buffer 9 and the low-pass filter output voltage Vlpf output from the low-pass filter 12. The buffer output voltage Vbuf is the same as the combined detection voltage Vsense output to the node N4.

図4の(e)段は、誤差増幅器4から出力される誤差信号Verr、ローパスフィルタ10から出力されるローパスフィルタ出力電圧Vlpf、及び、スロープ信号生成回路11から出力されるスロープ信号Vslを示す。スロープ信号Vslの直流レベルは、ローパスフィルタ出力電圧Vlpfで決定されている。なお、スロープ信号Vslとローパスフィルタ出力電圧Vlpfの直流レベルの関係は後述の図5にも示している。ローパスフィルタ出力電圧Vlpfの直流レベルは、ハイサイドトランジスタTH1に流れるハイサイド電流IH及びローサイドトランジスタTL1に流れるローサイド電流ILの大きさに基づきシフトする。これにより、スロープ信号Vslの直流レベルが制御され、PWMコンパレータ5で誤差信号Verrとの比較レベルがシフトして電流モード制御型のスイッチングレギュレータ1が実現される。ローパスフィルタ出力電圧Vlpfは、ローパスフィルタ12によってリンギングノイズが平滑されほぼ直流出力電圧として出力される。なお、誤差信号Verrとスロープ信号Vslとが交差するタイミングで、図4の(b)段に示すリセット信号Soffが立ち上がる。また、図4の(c)段に示すスイッチング電圧Vswは、スロープ信号Vslが誤差信号Verrよりも低い区間ではハイレベルHとなり、スロープ信号Vslが誤差信号Verrよりも高い区間ではローレベルLとなる。   4E shows the error signal Verr output from the error amplifier 4, the low-pass filter output voltage Vlpf output from the low-pass filter 10, and the slope signal Vsl output from the slope signal generation circuit 11. The direct current level of the slope signal Vsl is determined by the low-pass filter output voltage Vlpf. The relationship between the DC level of the slope signal Vsl and the low-pass filter output voltage Vlpf is also shown in FIG. The direct current level of the low-pass filter output voltage Vlpf is shifted based on the magnitudes of the high-side current IH flowing through the high-side transistor TH1 and the low-side current IL flowing through the low-side transistor TL1. Thereby, the direct current level of the slope signal Vsl is controlled, and the PWM comparator 5 shifts the comparison level with the error signal Verr, thereby realizing the current mode control type switching regulator 1. The low-pass filter output voltage Vlpf is smoothed with ringing noise by the low-pass filter 12 and is output as a substantially DC output voltage. Note that the reset signal Soff shown in the stage (b) of FIG. 4 rises at the timing when the error signal Verr and the slope signal Vsl intersect. Further, the switching voltage Vsw shown in the stage (c) of FIG. 4 becomes a high level H when the slope signal Vsl is lower than the error signal Verr, and becomes a low level L when the slope signal Vsl is higher than the error signal Verr. .

図5は、図1A及び図1Bにおいて特に合算手段8から出力される合成電圧Vsense、ローパスフィルタ10から出力されるローパスフィルタ出力電圧Vlpf、及び、スロープ信号生成回路11から出力されるスロープ信号Vslの生成過程をそれぞれ説明する信号波形図である。これらの電圧や信号の生成は他の電圧、電流、信号も関係しているのでいくつかの信号等は、図1A及び図1Bを参照してこれらも簡単に説明する。   FIG. 5 shows the combined voltage Vsense output from the summing unit 8 in FIGS. 1A and 1B, the low-pass filter output voltage Vlpf output from the low-pass filter 10, and the slope signal Vsl output from the slope signal generation circuit 11. It is a signal waveform diagram explaining each generation process. Since the generation of these voltages and signals is also related to other voltages, currents, and signals, some signals will be briefly described with reference to FIGS. 1A and 1B.

負荷電流Ioは負荷RLに流れる電流である。負荷電流Ioは、時刻t1からt2までは比較的小さな負荷電流Io1であり、時刻t2,t3及び時刻t4は比較的大きな負荷電流Io2に遷移した状態を示している。すなわち、時刻t2を境にして負荷RLに比較的大きな負荷電流Io2が供給される状態を示す。   The load current Io is a current flowing through the load RL. The load current Io is a relatively small load current Io1 from time t1 to t2, and the time t2, t3 and time t4 indicate a state of transition to a relatively large load current Io2. That is, a relatively large load current Io2 is supplied to the load RL at the time t2.

スイッチング電圧VswはノードN1から出力される。スイッチング電圧VswはインダクタL1に電磁エネルギーを供給する。   The switching voltage Vsw is output from the node N1. The switching voltage Vsw supplies electromagnetic energy to the inductor L1.

スイッチング電流IswはインダクタL1に流れる。スイッチング電流Iswは、のこぎり波状や三角波状を成し、負荷電流Ioと連動し、時刻t2を境にして平均レベルがis1からis2に上昇した状態を示す。   The switching current Isw flows through the inductor L1. The switching current Isw has a sawtooth wave shape or a triangular wave shape, and is linked to the load current Io to indicate a state in which the average level has increased from is1 to is2 with respect to time t2.

ハイサイド検出電圧VHは、ハイサイドトランジスタTH1のソース・ドレイン間に生じる電圧であり、スイッチング電流Iswに追随し、時刻t1〜t2までの区間は比較的小さな電圧VH1であるが、時刻t3〜t4の区間は比較的大きな電圧VH2となる。   The high-side detection voltage VH is a voltage generated between the source and the drain of the high-side transistor TH1, follows the switching current Isw, and the interval from time t1 to t2 is a relatively small voltage VH1, but from time t3 to t4 During this period, the voltage VH2 is relatively large.

ローサイド検出電圧VLは、ローサイドトランジスタTL1のドレイン・ソース間に生じる電圧であり、ハイサイド検出電圧VHと同様にスイッチング電流Iswに追随し、時刻t1〜t2までの区間は比較的小さな電圧VL1であるが、時刻t3〜t4の区間は比較的大きな電圧VL2となる。   The low-side detection voltage VL is a voltage generated between the drain and the source of the low-side transistor TL1, follows the switching current Isw similarly to the high-side detection voltage VH, and a period from time t1 to t2 is a relatively small voltage VL1. However, the period from time t3 to t4 is a relatively large voltage VL2.

合成電圧Vsenseは、合算手段8から出力される。合成電圧Vsenseは、ハイサイド検出電圧VHとローサイド検出電圧VLとを合成した電圧である。結果的にはスイッチング電流Iswに追随し、電圧の波形もスイッチング電流Iswとほぼ同じとなる。したがって、時刻t2,t3を境にして平均レベルvse1が平均レベルvse2まで上昇する。   The combined voltage Vsense is output from the summing unit 8. The synthesized voltage Vsense is a voltage obtained by synthesizing the high side detection voltage VH and the low side detection voltage VL. As a result, the switching current Isw follows and the voltage waveform is almost the same as the switching current Isw. Therefore, the average level vse1 rises to the average level vse2 at the times t2 and t3.

ローパスフィルタ出力電圧Vlpfは、ローパスフィルタ10から出力される。ローパスフィルタ出力電圧Vlpfは、合成電圧Vsense(より正確にはバッファ出力電圧Vbuf)からその高域信号成分がローパスフィルタ10で濾過された電圧となるが、実質的には合成電圧Vsenseの遷移に追随して、時刻t3から徐々に上昇する。ローパスフィルタ出力電圧Vsenseは、後段のスロープ信号生成回路11に供給される。   The low-pass filter output voltage Vlpf is output from the low-pass filter 10. The low-pass filter output voltage Vlpf is a voltage obtained by filtering the high-frequency signal component from the combined voltage Vsense (more precisely, the buffer output voltage Vbuf) by the low-pass filter 10, but substantially follows the transition of the combined voltage Vsense. Then, it gradually rises from time t3. The low-pass filter output voltage Vsense is supplied to the subsequent slope signal generation circuit 11.

スロープ信号Vslは、スロープ信号生成回路11で生成される。スロープ信号Vslはのこぎり波状、三角波状を成している。スロープ信号Vslは、図示しないキャパシタを例えば定電流で充電または放電して生成される。スロープ信号Vslの下限のレベルはローパスフィルタ出力電圧Vlpfで決定されている。したがって、スロープ信号Vslの下限のレベルはローパスフィルタ出力電圧Vlpfのレベルに追随するので、時刻t3から徐々に上昇し始める。なお、時刻t1〜t2までのスロープ信号Vslの上限値から下限値までの振幅値vsl1と時刻t3以降の振幅値vsl2とは変わらずに、vsl1=vsl2になるように設定されている。なお、スロープ信号Vslとフィルタ出力電圧Vlpfとの直流レベルの関係は、前述の図4の(e)段にも示している。   The slope signal Vsl is generated by the slope signal generation circuit 11. The slope signal Vsl has a sawtooth waveform and a triangular waveform. The slope signal Vsl is generated by charging or discharging a capacitor (not shown) with a constant current, for example. The lower limit level of the slope signal Vsl is determined by the low-pass filter output voltage Vlpf. Therefore, the lower limit level of the slope signal Vsl follows the level of the low-pass filter output voltage Vlpf, and therefore gradually increases from time t3. The amplitude value vsl1 from the upper limit value to the lower limit value of the slope signal Vsl from the time t1 to the time t2 and the amplitude value vsl2 after the time t3 are set to be vsl1 = vsl2. The relationship between the DC level of the slope signal Vsl and the filter output voltage Vlpf is also shown in the stage (e) of FIG.

(第2の実施の形態)
図6A及び図6Bは、本発明を適用した昇圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータを備えた電子機器の実施形態を示す回路構成図である。なお、各図の一点鎖線枠内に描かれた構成要素は、半導体集積回路装置に集積化された構成要素であることを示している。昇圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータ1aは、入力電圧Vinを昇圧して出力電圧Voutを出力端子に取り出す。図6A及び図6Bの電流モード制御型スイッチングレギュレータ1aでは、入力電圧Vinが供給される入力端子INにインダクタL2の一端が接続され、インダクタL2の他端は、ローサイドトランジスタTL2(=出力スイッチに相当)のドレインに接続される。ローサイドトランジスタTL2のドレインとハイサイドトランジスタTH2(=同期整流スイッチに相当)のソースが共通に接続されている。これらの共通の接続点はノードN1で示されている。ローサイドトランジスタTL2のソースは接地電位GNDに接続されている。ハイサイドトランジスタTH2及びローサイドトランジスタTL2は、PWM制御回路13から出力されるハイサイドゲート信号GHとローサイドゲート信号GLに基づきそれぞれオン/オフを繰り返して、インダクタL2に流すインダクタ電流Iswを制御するスイッチングトランジスタとして機能する。
(Second Embodiment)
6A and 6B are circuit configuration diagrams showing an embodiment of an electronic device including a step-up current mode control type switching regulator to which the present invention is applied. It should be noted that the constituent elements drawn within the one-dot chain line frame in each figure indicate that the constituent elements are integrated in the semiconductor integrated circuit device. The step-up current mode control type switching regulator 1a boosts the input voltage Vin and takes out the output voltage Vout to the output terminal. 6A and 6B, one end of an inductor L2 is connected to an input terminal IN to which an input voltage Vin is supplied, and the other end of the inductor L2 is a low-side transistor TL2 (= corresponding to an output switch). ) Connected to the drain. The drain of the low side transistor TL2 and the source of the high side transistor TH2 (= corresponding to a synchronous rectification switch) are connected in common. These common connection points are indicated by node N1. The source of the low side transistor TL2 is connected to the ground potential GND. The high-side transistor TH2 and the low-side transistor TL2 are switched on and off based on the high-side gate signal GH and the low-side gate signal GL output from the PWM control circuit 13, respectively, and control the inductor current Isw that flows through the inductor L2. Function as.

なお、ハイサイドトランジスタTH2はpMOSトランジスタ、ローサイドトランジスタTL2は、nMOSトランジスタである。また、ハイサイドトランジスタTH2やローサイドトランジスタTL2として、IGBTなどを用いることも可能である。また、ハイサイドトランジスタTH2とローサイドトランジスタTL2は、バイポーラトランジスタで構成しても良い。   The high side transistor TH2 is a pMOS transistor, and the low side transistor TL2 is an nMOS transistor. An IGBT or the like can also be used as the high side transistor TH2 and the low side transistor TL2. Further, the high side transistor TH2 and the low side transistor TL2 may be composed of bipolar transistors.

図6A及び図6Bにおいて、ノードN2は、出力端子OUTと共通に接続されている。ノードN2には抵抗R1の一端と、平滑キャパシタC1の一端が接続されている。平滑キャパシタC1の他端は接地電位GNDに接続されている。出力端子OUTには負荷RLが接続されている。負荷RLは例えばCPUである。抵抗R1の他端はノードN3で抵抗R2の一端と共通に接続され、抵抗R2の他端は接地電位GNDに接続されている。   6A and 6B, the node N2 is commonly connected to the output terminal OUT. One end of the resistor R1 and one end of the smoothing capacitor C1 are connected to the node N2. The other end of the smoothing capacitor C1 is connected to the ground potential GND. A load RL is connected to the output terminal OUT. The load RL is, for example, a CPU. The other end of the resistor R1 is commonly connected to one end of the resistor R2 at the node N3, and the other end of the resistor R2 is connected to the ground potential GND.

帰還電圧生成回路2は、ノードN2と接地電位GNDとの間に直列接続された抵抗R1及びR2で構成され、互いの共通接続点であるノードN3に帰還電圧Vfbを出力する。帰還電圧Vfbは、誤差増幅回路3の反転入力端子に接続される。誤差増幅回路3の非反転入力端子には基準電圧Vt1が接続される。そして、誤差増幅回路3の出力端子が位相補償回路4に接続されている。   The feedback voltage generation circuit 2 includes resistors R1 and R2 connected in series between the node N2 and the ground potential GND, and outputs the feedback voltage Vfb to the node N3 that is a common connection point. The feedback voltage Vfb is connected to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 3. A reference voltage Vt1 is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier circuit 3. The output terminal of the error amplification circuit 3 is connected to the phase compensation circuit 4.

ハイサイド増幅手段6は、図1A及び図1Bのものと同様に、例えばオペアンプで構成され、ハイサイドトランジスタTH2に流れるハイサイド電流IH2を検出する。ハイサイド電流IH2は、ハイサイドトランジスタTH2のソースとドレイン間の電圧降下を検出して行われる。こうした検出方法は図1A及び図1Bの降圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータ1と同じであるので説明は割愛する。ローサイド増幅手段7は、例えばオペアンプで構成され、ローサイドトランジスタTL2に流れるローサイド電流IL2を検出する。ローサイド電流IL2は、ロ−サイドトランジスタTL2のソースとドレイン間の電圧降下を検出して行われる。こうした検出方法も図1A及び図1Bの降圧形式の電流モード制御型スイッチングレギュレータ1と同じであるので説明は割愛する。   The high side amplifying means 6 is composed of, for example, an operational amplifier as in the case of FIGS. 1A and 1B, and detects the high side current IH2 flowing through the high side transistor TH2. The high side current IH2 is performed by detecting a voltage drop between the source and drain of the high side transistor TH2. Since such a detection method is the same as that of the step-down current mode control type switching regulator 1 of FIGS. 1A and 1B, the description thereof is omitted. The low side amplifying means 7 is composed of, for example, an operational amplifier, and detects a low side current IL2 flowing through the low side transistor TL2. The low side current IL2 is performed by detecting a voltage drop between the source and drain of the low side transistor TL2. Since such a detection method is also the same as that of the step-down current mode control type switching regulator 1 of FIGS. 1A and 1B, description thereof is omitted.

要約すれば、図6A及び図6Bに示した昇圧形式の電流モード型スイッチングレギュレータ1aは、図1A及び図1Bに示した降圧形式の電流モード型スイッチングレギュレータ1とは、入力端子IN、ハイサイドトランジスタTH2、ローサイドトランジスタTL2、及びインダクタL2の間の回路接続が異なっているが、その他の回路構成及び回路接続は同じであるので、説明は割愛する。なお、ハイサイドトランジスタTH2とローサイドトランジスタTL2は、図6Aのように半導体集積回路装置に内蔵してもよいし、図6Bのように半導体集積回路装置に外付けしてもよい。   In summary, the step-up current mode switching regulator 1a shown in FIGS. 6A and 6B is different from the step-down current mode switching regulator 1 shown in FIGS. 1A and 1B in that the input terminal IN and the high-side transistor are the same. The circuit connection among TH2, the low-side transistor TL2, and the inductor L2 is different, but the other circuit configuration and circuit connection are the same, and thus the description thereof is omitted. Note that the high-side transistor TH2 and the low-side transistor TL2 may be incorporated in the semiconductor integrated circuit device as shown in FIG. 6A, or may be externally attached to the semiconductor integrated circuit device as shown in FIG. 6B.

以上の説明から明らかになるように、本発明の電流モード制御型スイッチングレギュレータは、簡便な回路構成にも関わらず、リンギングノイズの影響を排除することができるので、産業上の利用可能性は極めて高い。   As is clear from the above description, the current mode control type switching regulator of the present invention can eliminate the influence of ringing noise in spite of a simple circuit configuration, so that the industrial applicability is extremely high. high.

1,1a 電流モード制御型スイッチングレギュレータ
2 帰還電圧生成回路
3 誤差増幅回路
4 位相補償回路
5 PWMコンパレータ
6 ハイサイド増幅手段(=第1増幅部に相当)
7 ローサイド増幅手段(=第2増幅部に相当)
8 合算手段(=合算部に相当)
9 バッファ
10 ローパスフィルタ(=平滑部に相当)
11 スロープ信号生成回路
12 オシレータ
13 PWM制御回路
C1 平滑キャパシタ
C2 キャパシタ
GH ハイサイドゲート信号
GL ローサイドゲート信号
i6,i7 検出出力電流
IH ハイサイド電流
IL ローサイド電流
IN 入力端子
Io 負荷電流
Isw スイッチング電流
L1,L2 インダクタ
N1〜N5 ノード
OUT 出力端子
R1〜R3 抵抗
R3 合算抵抗
RL 負荷
Son セット信号
Soff リセット信号
TH1,TH2 ハイサイドトランジスタ
TL1,TL2 ローサイドトランジスタ
Vbuf バッファ出力電圧
Verr 誤差信号
Vfb 帰還電圧
VH ハイサイド検出電圧(=第1検出信号に相当)
VHα ハイサイド増幅電圧(=第1増幅検出信号に相当)
Vin 入力電圧
VL ローサイド検出電圧(=第2検出信号に相当)
VLβ ローサイド増幅電圧(=第2増幅検出信号に相当)
Vlpf ローパスフィルタ出力電圧(=平滑検出信号に相当)
Vout 出力電圧
Vsl スロープ信号
Vsw スイッチング電圧
Vt1 基準電圧
Vsense 合成検出電圧(=合成検出信号に相当)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Current mode control type switching regulator 2 Feedback voltage generation circuit 3 Error amplification circuit 4 Phase compensation circuit 5 PWM comparator 6 High side amplification means (= corresponding to first amplification section)
7 Low-side amplification means (= corresponding to the second amplification section)
8 Summing means (= corresponding to summing part)
9 Buffer 10 Low-pass filter (= Equivalent to smoothing part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Slope signal generation circuit 12 Oscillator 13 PWM control circuit C1 Smoothing capacitor C2 Capacitor GH High side gate signal GL Low side gate signal i6, i7 Detection output current IH High side current IL Low side current IN Input terminal Io Load current Isw Switching current L1, L2 Inductor N1 to N5 Node OUT Output terminal R1 to R3 Resistance R3 Total resistance RL Load Son Set signal Soff Reset signal TH1, TH2 High side transistor TL1, TL2 Low side transistor Vbuf Buffer output voltage Verr Error signal Vfb Feedback voltage VH High side detection voltage ( = Corresponds to the first detection signal)
VHα High side amplified voltage (= corresponding to the first amplified detection signal)
Vin input voltage VL Low side detection voltage (= corresponding to the second detection signal)
VLβ Low side amplified voltage (= corresponding to second amplified detection signal)
Vlpf Low-pass filter output voltage (= corresponding to smooth detection signal)
Vout output voltage Vsl slope signal Vsw switching voltage Vt1 reference voltage Vsense combined detection voltage (= corresponding to combined detection signal)

Claims (20)

出力スイッチと同期整流スイッチを備えたスイッチングレギュレータの制御主体となる制御装置であって、
前記出力スイッチに流れる電流に応じた第1検出信号と前記同期整流スイッチに流れる電流に応じた第2検出信号を合算して合算検出信号を生成する合算部と、
前記合算検出信号を平滑して平滑検出信号を生成する平滑部と、
前記平滑検出信号に応じた電流モード制御により前記出力スイッチと前記同期整流スイッチを相補的に駆動するスイッチ駆動部と、
を有することを特徴とする制御装置。
A control device that is a control body of a switching regulator including an output switch and a synchronous rectification switch,
A summing unit that sums the first detection signal corresponding to the current flowing through the output switch and the second detection signal according to the current flowing through the synchronous rectification switch to generate a summed detection signal;
A smoothing unit that smoothes the sum detection signal to generate a smooth detection signal;
A switch driver that complementarily drives the output switch and the synchronous rectification switch by current mode control according to the smoothing detection signal;
A control device comprising:
前記第1検出信号を増幅して第1増幅検出信号を生成する第1増幅部と、
前記第2検出信号を増幅して第2増幅検出信号を生成する第2増幅部と、
をさらに有し、
前記合算部は、前記第1増幅検出信号と前記第2増幅検出信号を合算して前記合算検出信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
A first amplifier for amplifying the first detection signal to generate a first amplified detection signal;
A second amplifier for amplifying the second detection signal to generate a second amplified detection signal;
Further comprising
The control device according to claim 1, wherein the summation unit sums the first amplification detection signal and the second amplification detection signal to generate the summation detection signal.
前記第1増幅信号と前記第2増幅信号は、いずれも電流信号であることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。   The control apparatus according to claim 2, wherein each of the first amplification signal and the second amplification signal is a current signal. 前記合算部は、前記第1増幅信号と前記第2増幅信号の合算電流を電圧変換して前記合算検出信号を生成する合算抵抗を含むことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。   The control device according to claim 3, wherein the summation unit includes a summing resistor that converts the summation current of the first amplification signal and the second amplification signal into a voltage to generate the summation detection signal. 前記合算検出信号を前記平滑部に伝達するバッファをさらに有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, further comprising a buffer that transmits the sum detection signal to the smoothing unit. 前記平滑部は、ローパスフィルタであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the smoothing unit is a low-pass filter. 前記スイッチ駆動部は、
所定の発振周波数でセット信号を生成するオシレータと、
前記スイッチングレギュレータの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に応じた誤差信号を生成する誤差増幅回路と、
前記平滑検出信号に応じたスロープ信号を生成するスロープ信号生成回路と、
前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較してリセット信号を生成するPWM[pulse width modulation]コンパレータと、
前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記出力スイッチと前記同期整流スイッチそれぞれの駆動信号を生成するPWM制御回路と、
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の制御装置。
The switch driver is
An oscillator that generates a set signal at a predetermined oscillation frequency;
An error amplification circuit that generates an error signal according to a difference between an output voltage of the switching regulator or a feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage;
A slope signal generation circuit that generates a slope signal according to the smoothing detection signal;
A PWM (pulse width modulation) comparator that generates a reset signal by comparing the slope signal and the error signal;
A PWM control circuit for generating drive signals for the output switch and the synchronous rectifier switch in response to the set signal and the reset signal;
The control apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the control apparatus includes:
前記誤差増幅回路の出力端には、位相補償回路が接続されることを特徴とする請求項7に記載の制御装置。   The control apparatus according to claim 7, wherein a phase compensation circuit is connected to an output terminal of the error amplifier circuit. 入力電圧を所定の出力電圧に変換して出力する前記出力スイッチ及び前記同期整流スイッチを備えたスイッチ出力段と、
前記スイッチ出力段の駆動制御を行う請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の制御装置と、
を有することを特徴とするスイッチングレギュレータ。
A switch output stage including the output switch that converts an input voltage into a predetermined output voltage and outputs the output voltage, and the synchronous rectification switch;
The control device according to any one of claims 1 to 8, which performs drive control of the switch output stage;
A switching regulator comprising:
前記スイッチ出力段は、
前記出力スイッチと前記同期整流スイッチのスイッチング動作によりエネルギーの蓄積と放出を切り替えるインダクタと、
前記インダクタから放出されるエネルギーを受け取って前記出力電圧を平滑する平滑手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のスイッチングレギュレータ。
The switch output stage is
An inductor that switches between storing and releasing energy by switching operation of the output switch and the synchronous rectifier switch;
Smoothing means for receiving energy released from the inductor and smoothing the output voltage;
The switching regulator according to claim 9, further comprising:
前記出力スイッチ及び前記同期整流スイッチに流れる電流を各別に検出して前記第1検出信号及び前記第2検出信号を生成する第1電流検出部及び第2電流検出部をさらに有することを特徴とする請求項9または請求項10に記載のスイッチングレギュレータ。   The apparatus further comprises a first current detection unit and a second current detection unit for detecting the currents flowing through the output switch and the synchronous rectification switch separately to generate the first detection signal and the second detection signal. The switching regulator according to claim 9 or 10. 前記第1電流検出部は前記出力スイッチのオン抵抗であり、前記第2電流検出部は前記同期整流スイッチのオン抵抗であることを特徴とする請求項11に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to claim 11, wherein the first current detection unit is an on-resistance of the output switch, and the second current detection unit is an on-resistance of the synchronous rectification switch. 前記出力スイッチに流れる電流をIH、前記出力スイッチの前記オン抵抗をRonH、前記第1検出信号を増幅する第1増幅部の増幅度をαとし、前記同期整流スイッチに流れる電流をIL、前記同期整流スイッチのオン抵抗をRonL、前記第2検出信号を増幅する第2増幅部の電圧増幅度をβとしたとき、IH×RonH×α=IL×RonL×βに設定されることを特徴とする請求項9〜請求項12のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。   The current flowing through the output switch is IH, the on-resistance of the output switch is RonH, the amplification factor of the first amplification unit that amplifies the first detection signal is α, the current flowing through the synchronous rectification switch is IL, and the synchronous When the on-resistance of the rectifying switch is RonL and the voltage amplification degree of the second amplifying unit for amplifying the second detection signal is β, IH × RonH × α = IL × RonL × β is set. The switching regulator according to any one of claims 9 to 12. 前記出力電圧は前記入力電圧よりも低いことを特徴とする請求項9〜請求項13のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to any one of claims 9 to 13, wherein the output voltage is lower than the input voltage. 前記出力スイッチは、pチャネル形MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタであり、前記同期整流スイッチは、nチャネル形MOS電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項14に記載のスイッチングレギュレータ。   15. The switching regulator according to claim 14, wherein the output switch is a p-channel MOS [metal oxide semiconductor] field effect transistor, and the synchronous rectification switch is an n-channel MOS field effect transistor. 前記出力電圧は前記入力電圧よりも高いことを特徴とする請求項9〜請求項13のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to any one of claims 9 to 13, wherein the output voltage is higher than the input voltage. 前記出力スイッチは、nチャネル形MOS電界効果トランジスタであり、前記同期整流スイッチは、pチャネル形MOS電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項16に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to claim 16, wherein the output switch is an n-channel MOS field effect transistor, and the synchronous rectification switch is a p-channel MOS field effect transistor. 前記出力スイッチと前記同期整流スイッチは、前記制御装置が集積化された半導体集積回路装置に内蔵されていることを特徴とする請求項9〜請求項17のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to any one of claims 9 to 17, wherein the output switch and the synchronous rectification switch are built in a semiconductor integrated circuit device in which the control device is integrated. 前記出力スイッチと前記同期整流スイッチは、前記制御装置が集積化された半導体集積回路装置に外付けされていることを特徴とする請求項9〜請求項17のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。   The switching regulator according to any one of claims 9 to 17, wherein the output switch and the synchronous rectification switch are externally attached to a semiconductor integrated circuit device in which the control device is integrated. . 請求項9〜請求項19のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータから電力供給を受ける負荷と、
を有することを特徴とする電子機器。
A switching regulator according to any one of claims 9 to 19,
A load that receives power supply from the switching regulator;
An electronic device comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020071011A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 富士電機株式会社 Power supply control device and power supply control method
JP2020089095A (en) * 2018-11-27 2020-06-04 株式会社デンソー Switching power supply device
JP2022522524A (en) * 2019-03-04 2022-04-19 上海数明半導体有限公司 Maximum power follow-up power generator and system with it

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183664A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Toshiba Corp Switching regulator
JP2015216712A (en) * 2014-05-07 2015-12-03 ローム株式会社 Dc/dc converter, control circuit and control method therefor, and electronic apparatus
US20160164412A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Linear Technology Corporation Current mode switching power supply having separate ac and dc current sensing paths
JP2017017982A (en) * 2015-06-29 2017-01-19 ローム株式会社 Switching regulator and integrated circuit package

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183664A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Toshiba Corp Switching regulator
JP2015216712A (en) * 2014-05-07 2015-12-03 ローム株式会社 Dc/dc converter, control circuit and control method therefor, and electronic apparatus
US20160164412A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Linear Technology Corporation Current mode switching power supply having separate ac and dc current sensing paths
JP2017017982A (en) * 2015-06-29 2017-01-19 ローム株式会社 Switching regulator and integrated circuit package

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020071011A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 富士電機株式会社 Power supply control device and power supply control method
JPWO2020071011A1 (en) * 2018-10-04 2021-03-25 富士電機株式会社 Power control device and power control method
US11349394B2 (en) 2018-10-04 2022-05-31 Fuji Electric Co., Ltd. Power supply control device and power supply control method for controlling switching device of boost chopper
JP2020089095A (en) * 2018-11-27 2020-06-04 株式会社デンソー Switching power supply device
JP2022522524A (en) * 2019-03-04 2022-04-19 上海数明半導体有限公司 Maximum power follow-up power generator and system with it
JP7186896B2 (en) 2019-03-04 2022-12-09 上海数明半導体有限公司 MAXIMUM POWER TRACKING GENERATOR AND SYSTEM HAVING THE SAME

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