JP2019058016A - Power supply device - Google Patents

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Abstract

To reduce reactive loss at a switching element in a power supply device.SOLUTION: A power supply device has a high-side first switching element, a low-side second switching element, switching control means performing switching control by synchronizing the first switching element and the second switching element with a reference clock, current detection means detecting current flowing through the first switching element, and driving voltage switchover means selecting, when a detection result of the current detection means is larger than a predetermined threshold value, a first power supply as a power supply supplying driving voltage to either or both of the first switching element or/and the second switching element, and selecting, when the detection result of the current detection means is smaller than the predetermined threshold value, a second power supply as the power supply supplying the driving voltage to either or both of the first switching element or/and the second switching element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スイッチング電源装置として動作可能な電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device operable as a switching power supply device.

近年、デジタルカメラやスマートフォンなどの電子機器に搭載される大規模集積回路(以下、LSIとする)は、LSI設計・製造技術の進歩により、回路の集積化が進み、高度な機能が1チップで実現できるようになった。しかし、製造プロセスの微細化に伴う低電圧化と、高機能化に伴う負荷電流の増大も進み、電源装置に求められる高効率化の要求は厳しくなっている。   In recent years, large-scale integrated circuits (hereinafter referred to as LSIs) mounted on electronic devices such as digital cameras and smartphones have become increasingly integrated as a result of advances in LSI design and manufacturing technology, and advanced functions have been implemented on a single chip. It became possible to realize. However, the demand for higher efficiency required for power supply devices has become stricter as the voltage decreases with the miniaturization of the manufacturing process and the load current increases with higher functionality.

電源装置におけるスイッチ素子での無効損失は、主にスイッチ素子をオンオフ動作させる際のスイッチング損失と、スイッチ素子をオンした際の導通損失となる。この無効損失は、入力電圧と、スイッチ素子の発振周波数、後段のデバイスへの供給電圧、後段のデバイスへの負荷電流に応じて、スイッチング損失が支配的な場合と、導通損失が支配的な場合とに分かれる。スイッチ素子にMOSFETを使用する場合、スイッチング損失と導通損失は、それぞれ全ゲート電荷量Qgと、ドレインとソース間のオン抵抗RONの特性によりほぼ決まる。しかし、この二つの特性はトレードオフの関係にあり、負荷電流の増大に対応すべく、MOSFETの素子面積を大きくすれば、RONは小さくなるが、Qgは増大してしまうことが一般的に知られている。   The reactive loss in the switch element in the power supply apparatus is mainly a switching loss when the switch element is turned on and off, and a conduction loss when the switch element is turned on. This reactive loss occurs when switching loss is dominant and conduction loss is dominant depending on the input voltage, the oscillation frequency of the switch element, the supply voltage to the subsequent device, and the load current to the subsequent device. And divided. When a MOSFET is used as the switch element, the switching loss and the conduction loss are almost determined by the total gate charge amount Qg and the characteristics of the on-resistance RON between the drain and the source, respectively. However, these two characteristics are in a trade-off relationship, and it is generally known that if the MOSFET element area is increased in order to cope with an increase in load current, RON is reduced but Qg is increased. It has been.

特許文献1には、入力電圧や負荷電流に応じて、特性の異なる複数のMOSFETを切り替えて制御することで、RON重視とQg重視とを使い分ける方法が記載されている。   Patent Document 1 describes a method of selectively using RON emphasis and Qg emphasis by switching and controlling a plurality of MOSFETs having different characteristics according to input voltage and load current.

特開2003−319645号公報JP 2003-319645 A

しかしながら、特許文献1に記載されている方法では、特性の異なる複数のスイッチ素子を用意する必要があるため、回路規模が大きくなり、コストアップと部品面積増大につながる。また、スイッチ素子からの配線が長くなることによる無効損失増大、寄生インダクタンスが大きくなり、寄生ダイオードが増えることによる高周波ノイズの増大などが懸念される。   However, in the method described in Patent Document 1, since it is necessary to prepare a plurality of switch elements having different characteristics, the circuit scale increases, leading to an increase in cost and an increase in component area. In addition, there is a concern that an increase in reactive loss due to a long wiring from the switch element, an increase in parasitic inductance, and an increase in high-frequency noise due to an increase in parasitic diodes.

そこで、入力電圧と、スイッチ素子の発振周波数、後段のデバイスへの供給電圧、後段のデバイスへの負荷電流に応じて、電源装置におけるスイッチ素子での無効損失を低減させることが望まれている。   Therefore, it is desired to reduce the reactive loss in the switch element in the power supply apparatus according to the input voltage, the oscillation frequency of the switch element, the supply voltage to the subsequent device, and the load current to the subsequent device.

本発明に係る電源装置の一つは、ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、ローサイド側の第二のスイッチング素子と、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果が所定の閾値よりも大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果が前記所定の閾値よりも小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれか一方または両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段とを有する。   One of the power supply devices according to the present invention includes a high-side first switching element, a low-side second switching element, the first switching element, and the second switching element as a reference clock. Switching control means for controlling switching in synchronization, current detection means for detecting a current flowing through the first switching element, and when the detection result of the current detection means is greater than a predetermined threshold, When a first power source is selected as a power source for supplying a driving voltage to one or both of the switching element and the second switching element, and the detection result of the current detection means is smaller than the predetermined threshold, As a power supply for supplying a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element, And a driving voltage switching means for selecting the power supply.

本発明に係る電源装置の一つは、ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、ローサイド側の第二のスイッチング素子と、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のオンオフ制御時の時比率を検出する時比率検出手段と、前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、前記電流検出手段の検出結果と前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段とを有する。   One of the power supply devices according to the present invention includes a high-side first switching element, a low-side second switching element, the first switching element, and the second switching element as a reference clock. Switching control means for performing switching control in synchronism, current detection means for detecting current flowing through the first switching element, and detecting a time ratio during on / off control of the first switching element and the second switching element A time ratio detecting means, a storage means for storing a set value according to the detection result of the time ratio detecting means, a detection result of the current detecting means and a set value according to the detection result of the time ratio detecting means. As a result of the comparison, if the detection result of the current detection means is continuously large for a predetermined time or more every switching period, the first scan is performed. The first power supply is selected as a power supply for supplying a driving voltage to either or both of the switching element and the second switching element, and the detection result of the current detection means continues continuously for a predetermined time or more every switching period. Drive voltage switching means for selecting a second power supply as a power supply for supplying a drive voltage to either or both of the first switching element and the second switching element.

本発明に係る電源装置の一つは、電源装置であって、ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、ローサイド側の第二のスイッチング素子と、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電源装置の入力電圧を検出する第一の電圧検出手段と、前記電源装置の出力電圧を検出する第二の電圧検出手段と、前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、前記電流検出手段の検出結果と前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段とを有する。   One of the power supply devices according to the present invention is a power supply device, which is a first switching element on a high side, a second switching element on a low side, the first switching element, and the second switching element. Switching control means for controlling switching of the element in synchronization with a reference clock, current detection means for detecting a current flowing through the first switching element, and first voltage detection means for detecting an input voltage of the power supply device A second voltage detecting means for detecting an output voltage of the power supply device; a storage means for storing a set value corresponding to a detection result of the first voltage detecting means and the second voltage detecting means; and the current As a result of comparing the detection result of the detection means with the set values corresponding to the detection results of the first voltage detection means and the second voltage detection means, the detection result of the current detection means Is continuously large for a predetermined time or more every switching cycle, a first power source is used as a power source for supplying a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element. And when the detection result of the current detection means is continuously small for a predetermined time or more every switching period, a drive voltage is applied to either or both of the first switching element and the second switching element. Drive voltage switching means for selecting a second power source as a power source for supplying the power.

本発明に係る電源装置の一つは、ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、ローサイド側の第二のスイッチング素子と、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のオンオフ制御時の時比率を検出する時比率検出手段と、前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、前記電流検出手段の検出結果をデジタル化するA/Dコンバータと、前記A/Dコンバータの出力と前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段とを有する。   One of the power supply devices according to the present invention includes a high-side first switching element, a low-side second switching element, the first switching element, and the second switching element as a reference clock. Switching control means for performing switching control in synchronism, current detection means for detecting current flowing through the first switching element, and detecting a time ratio during on / off control of the first switching element and the second switching element A time ratio detecting means, a storage means for storing a set value corresponding to a detection result of the time ratio detecting means, an A / D converter for digitizing a detection result of the current detecting means, and an A / D converter As a result of comparing the output with the set value corresponding to the detection result of the duty ratio detection means, the output of the A / D converter is When continuously large for a predetermined time or more every time, the first power supply is selected as a power supply for supplying a drive voltage to either or both of the first switching element and the second switching element, When the output of the A / D converter is continuously small for a predetermined time or more every switching cycle, a drive voltage is supplied to one or both of the first switching element and the second switching element. Drive voltage switching means for selecting a second power source as the power source.

本発明に係る電源装置の一つは、電源装置であって、ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、ローサイド側の第二のスイッチング素子と、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電源装置の入力電圧を検出する第一の電圧検出手段と、前記電源装置の出力電圧を検出する第二の電圧検出手段と、前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、前記電流検出手段の検出結果をデジタル化するA/Dコンバータと、前記A/Dコンバータの出力と前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段とを有する。   One of the power supply devices according to the present invention is a power supply device, which is a first switching element on a high side, a second switching element on a low side, the first switching element, and the second switching element. Switching control means for controlling switching of the element in synchronization with a reference clock, current detection means for detecting a current flowing through the first switching element, and first voltage detection means for detecting an input voltage of the power supply device A second voltage detecting means for detecting an output voltage of the power supply device; a storage means for storing a set value corresponding to a detection result of the first voltage detecting means and the second voltage detecting means; and the current An A / D converter that digitizes the detection result of the detection means, an output of the A / D converter, and detection of the first voltage detection means and the second voltage detection means. When the output of the A / D converter is continuously large for a predetermined time or more every switching period as a result of comparison with a set value corresponding to the result, the first switching element and the second switching When a first power source is selected as a power source for supplying a driving voltage to one or both of the elements, and the output of the A / D converter is continuously small for a predetermined time or more every switching cycle, the first power source Drive voltage switching means for selecting a second power supply as a power supply for supplying a drive voltage to one or both of the one switching element and the second switching element.

本発明によれば、電源装置におけるスイッチ素子の無効損失を低減させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reactive loss of the switch element in a power supply device can be reduced.

実施形態1における電源装置13の構成要素を説明するためのブロック図である。3 is a block diagram for explaining components of a power supply device 13 according to Embodiment 1. FIG. 電源装置13の動作例を説明するための電圧/電流波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating voltage / current waveforms for explaining an operation example of the power supply device 13. Bias切替制御部35の動作例を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an operation example of a Bias switching control unit 35. Bias切替制御部35の動作例を説明するための設定テーブルを示す図である。It is a figure which shows the setting table for demonstrating the operation example of the Bias switching control part.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

[実施形態1]
まず、図1を参照して、電源装置13の構成要素を説明する。電源装置13は、後段のデバイスに駆動電力を供給する電源装置であり、例えば、電流モード方式の同期整流型のスイッチング電源装置として動作する。電圧を維持するためのフィードバック機構は、PWMコンパレータ24で電圧ループ信号と電流ループ信号を比較することで実現する。電圧ループ信号は出力電圧を出力設定抵抗30で分圧してエラーアンプ23で基準電圧22と比較増幅することで得られる。また、電流ループ信号はメイン側PチャネルFET(QA)20に流れる電流にスロープ補償部37で不安定動作を防ぐスロープ補償を加えることで得られる。QA20に流れる電流はQA20自身のドレイン−ソース間のオン抵抗による電位差を差動アンプ29で増幅することによって検出される。後段のR−Sフリップフロップ25のリセット入力にはPWMコンパレータ24の出力が、セット入力にはPWMデューティ制御の基準クロックであるOSC31の信号が接続される。このフリップフロップ25の出力に対し、QA20と同期整流側のNチャネルFET(QB)21のFETが同時にオンにならないためのデッドタイムをPWMコントローラ26で付加する。その駆動信号によって、メイン側FETプリドライバ27と同期側FETプリドライバ28を介してそれぞれQA20とQB21がオンオフ制御される。QA20とQB21のオンオフ制御にしたがい、インダクタ19に流れる電流が制御され、これが平滑コンデンサ38で平滑されることで一定の出力電圧が得られる。負荷変動などで出力電圧が低くなっている場合は、エラーアンプ23の出力が上がり、PWMコンパレータ24がHighを出力する時間が長くなる。すなわち、QA20のオンデューティが大きくなり、出力電圧を上げる方向に制御が働く。入力電圧が低くQA20の電流の立ち上がりが遅い場合も同様である。逆に、出力電圧が高いときや入力電圧が高い場合はPWMコンパレータ24がHighを出力する時間が短くなる。すなわち、QA20のオンデューティが小さくなり、出力電圧を下げる方向に制御が働く。また、負荷短絡などにより過剰に電流が流れる場合はすぐさまPWMコンパレータ24がHighを出力することでQA20をオフし、過電流が長時間流れることを防ぐ。
[Embodiment 1]
First, components of the power supply device 13 will be described with reference to FIG. The power supply device 13 is a power supply device that supplies driving power to a subsequent device, and operates as, for example, a current mode synchronous rectification switching power supply device. The feedback mechanism for maintaining the voltage is realized by comparing the voltage loop signal and the current loop signal by the PWM comparator 24. The voltage loop signal is obtained by dividing the output voltage by the output setting resistor 30 and comparing and amplifying it with the reference voltage 22 by the error amplifier 23. The current loop signal can be obtained by adding slope compensation for preventing unstable operation by the slope compensator 37 to the current flowing through the main side P-channel FET (QA) 20. The current flowing through the QA 20 is detected by amplifying a potential difference caused by the on-resistance between the drain and source of the QA 20 by the differential amplifier 29. The output of the PWM comparator 24 is connected to the reset input of the subsequent R-S flip-flop 25, and the signal of the OSC 31 that is the reference clock for PWM duty control is connected to the set input. A dead time is added to the output of the flip-flop 25 by the PWM controller 26 so that the QA 20 and the FET of the N-channel FET (QB) 21 on the synchronous rectification side are not simultaneously turned on. By the drive signal, QA 20 and QB 21 are controlled to be turned on and off via the main-side FET pre-driver 27 and the synchronous-side FET pre-driver 28, respectively. According to the on / off control of the QA 20 and the QB 21, the current flowing through the inductor 19 is controlled, and this is smoothed by the smoothing capacitor 38 to obtain a constant output voltage. When the output voltage is low due to load fluctuation or the like, the output of the error amplifier 23 increases, and the time for the PWM comparator 24 to output High becomes long. That is, the on-duty of the QA 20 is increased, and the control works in the direction of increasing the output voltage. The same applies to the case where the input voltage is low and the QA 20 current rises slowly. Conversely, when the output voltage is high or the input voltage is high, the time for the PWM comparator 24 to output High becomes short. In other words, the on-duty of the QA 20 becomes small and the control works in the direction of decreasing the output voltage. Further, when an excessive current flows due to a load short circuit or the like, the PWM comparator 24 immediately outputs High to turn off the QA 20 to prevent the overcurrent from flowing for a long time.

実施形態1では、QA20とQB21を駆動制御するためのBias電源として、メイン側FETプリドライバ27と同期側FETプリドライバ28に、PWR1とPWR2の電源を選択的に供給できるようにしている。Bias電源を切替制御するブロックは、A/Dコンバータ33と、CLK遅延部32、記憶部34、Bias切替制御部35、Bias切替SW36とで構成される。電流検出部29で検出された電流はA/Dコンバータ33に入力されデジタル信号に変換される。A/Dコンバータ33のサンプリングは電源制御の基準クロックOSC31をCLK遅延部32で遅延させたADCLKの立ち上がりエッジで行う。A/D変換された電流値のデジタルデータは、Bias切替制御部35に伝達される。Bias切替制御部35では、A/Dコンバータ33からの電流値と、入力電圧、出力電圧、記憶部34にある設定値から、Bias切替SW36を制御する。Bias切替SW36は、QA20とQB21の駆動電源をそれぞれメイン側FETプリドライバ27と同期側FETプリドライバ28に供給する。ADCLKを遅延させる理由を含め、Bias切替制御部35の詳細な動作については後述する。   In the first embodiment, PWR1 and PWR2 power can be selectively supplied to the main-side FET pre-driver 27 and the synchronous-side FET pre-driver 28 as bias power for driving and controlling the QA 20 and QB 21. The block for controlling the switching of the Bias power source includes an A / D converter 33, a CLK delay unit 32, a storage unit 34, a Bias switching control unit 35, and a Bias switching SW 36. The current detected by the current detector 29 is input to the A / D converter 33 and converted into a digital signal. Sampling of the A / D converter 33 is performed at the rising edge of ADCLK obtained by delaying the reference clock OSC 31 for power control by the CLK delay unit 32. The A / D converted digital data of the current value is transmitted to the Bias switching control unit 35. The Bias switching control unit 35 controls the Bias switching SW 36 from the current value from the A / D converter 33, the input voltage, the output voltage, and the set value in the storage unit 34. The Bias switch SW 36 supplies drive power for the QA 20 and QB 21 to the main-side FET pre-driver 27 and the synchronous-side FET pre-driver 28, respectively. The detailed operation of the bias switching control unit 35 including the reason for delaying ADCLK will be described later.

次に、図2(a)〜図2(j)の電圧/電流波形を参照して、電源装置13の動作例を説明する。   Next, an operation example of the power supply device 13 will be described with reference to the voltage / current waveforms in FIGS. 2 (a) to 2 (j).

図2(a)は電源装置13の基準CLK(OSC)31を示し、電源装置13内のブロックはこのOSC31の信号に同期して動作する。図2(b)は電源装置13から引かれる負荷電流を示す。ここでは説明の簡略化のため周波数fLの正弦波としている。図2(c)は電源装置13が後段のデバイスへ供給する出力電圧を示している。理想的には一定値であるが、実際にはここに示すように図2(b)の負荷変動に対して追従しきれず揺らぐ成分や、スイッチングに同期したリップル電圧成分が存在する。図2(d)は分圧された図2(c)をエラーアンプ23で基準値と比較増幅した結果である。図2(c)が設定値どおりの出力であればゼロになるが、実際には前述のような誤差が発生するため、その誤差分が反転増幅される。図2(e)はQA20の状態、図2(f)はQB21の状態を示す波形である。便宜上オンをHigh、オフをLowで示している。前述のようにR−Sフリップフロップ25のセット入力にはOSC31の信号が、リセット入力にはPWMコンパレータ24の出力が接続されている。この構成により、サイクル開始時のOSC立ち上がりとともにフリップフロップ25の出力はHigh、すなわちQA20のオン信号が出力される。QA20がオンし、流れる電流が多くなって電流ループ信号電位が電圧ループ信号電位を超えると、PWMコンパレータ24がHighを出力し、フリップフロップ25にリセット信号が入力されてフリップフロップ25の出力がLow、すなわちQA20のオフ信号が出力される。このため、オンオフを合わせた1サイクル周期は必ずOSC周期に等しくなる。なお、図2(f)には前述の貫通防止のデッドタイムが追加されている。図2(g)はインダクタ19の電流を示す。QA20がオンすると、バッテリ18−QA20−インダクタ19の経路で負荷電流Ioがインダクタ19に流れることにより、インダクタ19にエネルギーが蓄えられる。この場合の電流傾きdI/dt_onは、
dI/dt_on=(Vi−Vo)/L・・・(式1)
で表される。OSCの1サイクルの短い時間内において、通常の条件下ではVi、Vo、Lはほぼ一定であるので、dI/dtは固定値となり、インダクタ19の電流は一次関数で線形的に増加する。この場合、QB21はオフしており、バッテリ18がGNDへショートしないようになっている。その後、PWMコンパレータ24の出力がHighになる条件が成立し、QA20のオフ期間になると、QB21がオンし、インダクタ19に蓄えられたエネルギーはGND−QB21−インダクタ19の経路で放出される。この場合の電流傾きdI/dt_offは、
dI/dt_off=−Vo/L・・・(式2)
で表され、同様に一次関数で線形的に減少する。オンオフのサイクルで三角波状の連続的な電流波形となり、その平均電流は図2(b)の負荷電流に等しくなる。図2(h)は電流検出部29の出力である。QA20に流れる電流をQA20自身のオン抵抗で電圧変換された波形となる。QA20の電流はQA20がオンの場合にしか流れず、その場合の電流は図2(g)のインダクタ19の電流に等しいため、図に示すような立ち上がりの傾きがインダクタ19の電流に比例した台形状の波形となる。この図では分かりやすいようにインダクタ19の電流と傾きを同じにしてある。図2(i)はA/Dコンバータ33のサンプリングCLKであるADCLKを示す。ADCLKをOSC31の信号に対して遅延させている理由はサンプリングのタイミング調整のためである。前述のR−Sフリップフロップ25やPWMコントローラ26の動作遅延や、ゲート信号の立ち下がりからPチャネルFETの電流立ち上がりまでの遅延により、OSC31の信号の立ち上がりからQA20の電流立ち上がりまでは遅れが出る。そのため、OSC31の信号の立ち上がりでサンプリングするとA/D値はゼロ近辺の値しか得られない。一方で、遅延量を大きくしすぎると負荷電流が多くなった場合や入力電圧が高くなった場合など、オンデューティが小さくなる場合にオフ区間でサンプリングしてしまう可能性がある。ここではこれらの条件を考慮し遅延量tdを1サイクル期間の約30%としているが、入出力電圧によって遅延量tdは変更しても構わない。図2(j)は図2(i)のADCLKにしたがい、図2(h)の電流検出部29の電流信号をA/Dサンプリングした結果である。1サイクルごとに離散化されるが、図2(b)の負荷電流に近い電流値のデジタルデータが得られている。
FIG. 2A shows a reference CLK (OSC) 31 of the power supply device 13, and blocks in the power supply device 13 operate in synchronization with the signal of the OSC 31. FIG. 2B shows the load current drawn from the power supply device 13. Here, a sine wave having a frequency fL is used for the sake of simplicity. FIG. 2C shows the output voltage that the power supply device 13 supplies to the subsequent device. Although it is ideally a constant value, there actually exists a component that does not follow the load fluctuation of FIG. 2B and fluctuates and a ripple voltage component synchronized with switching as shown here. FIG. 2D shows the result of comparing and amplifying the divided voltage of FIG. 2C with the reference value by the error amplifier 23. If the output shown in FIG. 2C is the same as the set value, it becomes zero. However, since the error as described above actually occurs, the error is inverted and amplified. FIG. 2 (e) is a waveform showing the state of QA20, and FIG. 2 (f) is a waveform showing the state of QB21. For convenience, ON is indicated as High and OFF is indicated as Low. As described above, the OSC 31 signal is connected to the set input of the RS flip-flop 25, and the output of the PWM comparator 24 is connected to the reset input. With this configuration, the output of the flip-flop 25 is High, that is, the ON signal of the QA 20 is output with the rise of the OSC at the start of the cycle. When the QA 20 is turned on and the flowing current increases and the current loop signal potential exceeds the voltage loop signal potential, the PWM comparator 24 outputs High, the reset signal is input to the flip-flop 25, and the output of the flip-flop 25 is Low. That is, an off signal of the QA 20 is output. For this reason, one cycle period including ON / OFF is always equal to the OSC period. In FIG. 2F, the above-described dead time for preventing penetration is added. FIG. 2G shows the current of the inductor 19. When the QA 20 is turned on, the load current Io flows through the inductor 19 through the path of the battery 18 -QA 20 -inductor 19, whereby energy is stored in the inductor 19. The current slope dI / dt_on in this case is
dI / dt_on = (Vi−Vo) / L (Expression 1)
It is represented by Since Vi, Vo, and L are substantially constant under normal conditions within a short period of one cycle of OSC, dI / dt becomes a fixed value, and the current of the inductor 19 increases linearly with a linear function. In this case, the QB 21 is off so that the battery 18 does not short to GND. Thereafter, when the condition that the output of the PWM comparator 24 becomes High is satisfied and the QA 20 is in the OFF period, the QB 21 is turned ON, and the energy stored in the inductor 19 is released through the path of GND-QB 21 -inductor 19. The current slope dI / dt_off in this case is
dI / dt_off = −Vo / L (Expression 2)
Similarly, linearly decreases with a linear function. In the on / off cycle, a continuous current waveform having a triangular wave shape is obtained, and the average current is equal to the load current in FIG. FIG. 2 (h) shows the output of the current detection unit 29. A waveform is obtained by converting the current flowing through the QA 20 into a voltage by the on-resistance of the QA 20 itself. The current of the QA 20 flows only when the QA 20 is on, and the current in this case is equal to the current of the inductor 19 in FIG. 2 (g), so that the rising slope as shown in the figure is proportional to the current of the inductor 19. The waveform becomes a shape. In this figure, the current and the slope of the inductor 19 are the same for easy understanding. FIG. 2 (i) shows ADCLK that is the sampling CLK of the A / D converter 33. The reason for delaying ADCLK with respect to the signal of OSC 31 is to adjust the sampling timing. Due to the operation delay of the RS flip-flop 25 and the PWM controller 26 described above and the delay from the fall of the gate signal to the rise of the current of the P-channel FET, there is a delay from the rise of the signal of the OSC 31 to the rise of the current of the QA 20. Therefore, if sampling is performed at the rising edge of the signal of the OSC 31, the A / D value can be obtained only near zero. On the other hand, if the delay amount is too large, sampling may occur in the off section when the on-duty is small, such as when the load current increases or the input voltage increases. Here, considering these conditions, the delay amount td is about 30% of one cycle period, but the delay amount td may be changed depending on the input / output voltage. FIG. 2 (j) shows the result of A / D sampling of the current signal of the current detector 29 in FIG. 2 (h) in accordance with ADCLK in FIG. 2 (i). Although it is discretized every cycle, digital data having a current value close to the load current in FIG. 2B is obtained.

次に、図3のフローチャートと図4の設定テーブル(以下、LUTと称する)とを参照して、Bias切替制御部35の動作例を説明する。図4に示すLUTは、記憶部34に記憶されている。   Next, an operation example of the Bias switching control unit 35 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the setting table (hereinafter referred to as LUT) of FIG. The LUT illustrated in FIG. 4 is stored in the storage unit 34.

Bias切替制御部35は入出力電圧と負荷電流から、QA20とQB21の駆動電圧を選択して、Bias切替SW部36を制御し、QA20とQB21での電力損失を最小化するための制御手段である。まず、Bias切替制御部35は入力電圧値と出力電圧値を検出する(ステップS301)。ここで、入力電圧値と出力電圧値は、そのまま不図示のA/Dに入力してデータ値を得てもよいし、不図示のCPUからデジタルデータとして不図示の通信手段を介して得てもよい。次に、Bias切替制御部35は記憶部34に記憶されたLUT(図4参照)からQA20とQB21の駆動電圧を切り替えるための負荷電流閾値を読み出す(ステップS302)。LUTには、所定の入出力電圧値に対して、QA20とQB21をPWR1で駆動した場合の電力損失と、PWR2で駆動した場合の電力損失の大小関係における、負荷電流によって入れ替わる閾値が予め用意されている。つまり、Bias切替制御部35は、ある入出力状態におけるQA20とQB21の駆動電圧を、負荷電流に応じてPWR1とPWR2のどちらを選択すれば電力損失が小さくなるのかを、LUTから読み出すことができる。次に、Bias切替制御部35は、A/Dコンバータ33からのデータ値を、LUTから読み出した負荷電流閾値と比較する(ステップS303およびS304)次に、Bias切替制御部35は、A/Dコンバータ33からのデータ値が、LUTから読み出した負荷電流閾値を所定時間以上継続して上回っていればPWR2を、所定時間以上継続して下回っていればPWR1を選択する(ステップS305〜S308)。次に、Bias切替制御部35は、Bias切替SW部36をOSC31の信号に同期させて制御し、QA20とQB21を駆動する電圧として、PWR1とPWR2の電源を切り替える(ステップS309およびステップS310)。例えば、入力電圧が3.5V、出力電圧が1.0Vで、負荷電流が0.5Aで所定時間以上継続して安定していれば、Bias切替SW部36ではLUTによりPWR2が選択されており、PWR2でQA20とQB21を駆動している状態となる。ここで、電子機器の駆動モードが変わり、負荷電流が所定時間以上継続して0.1Aとなった場合は、Bias切替制御部35がBias切替SW部36をOSC31の信号に同期させて制御し、QA20とQB21の駆動電圧をPWR1に切り替える。駆動電圧を切り替える際は、必ずいずれかの電源に接続された状態であり、Bias切替SW部36の出力がオープン状態になることはないように制御されている。ここで、負荷電流閾値との比較で、所定時間以上継続していることを条件としているのは、過渡的なラッシュ電流を検出した際に、QA20とQB21の駆動電圧を切替制御させたくないためである。仮に、上述した条件がないと、負荷電流が閾値未満の状態から、ラッシュ電流により負荷電流閾値を上回った場合は、QA20とQB21の駆動電圧を切換制御することになる。しかし、ラッシュ電流の時間が、OSC31の1周期未満で合った場合、駆動電圧を切替制御するのはラッシュ電流がなくなった後になるため、必要のない切替制御となってしまう。また、実施形態1では、A/Dコンバータ33のサンプリング周波数をOSC31と同じくしているが、サンプリング周波数を下げた場合は、上述した必要のない切替制御をしている時間が長くなり、その間は余計な無効損失を発生させてしまうことになる。また、過渡的な負荷電流の変化に追従して、QA20とQB21の駆動電圧を切替制御しても、大きな省電効果は得られず、電池の消耗を減らして機器の駆動時間を長くすることはできない。また、負荷電流閾値を跨ぐような、連続した負荷電流の変動が合った場合に、それに追従してQA20とQB21の駆動電圧を切替制御すると、Bias切替SW部36で発生する無効損失やスイッチングノイズの影響が懸念される。よって、負荷電流閾値との比較で、所定時間以上継続していることを条件にすることで、無効損失やスイッチングノイズの増加を抑制できる。   The bias switching control unit 35 is a control means for selecting the driving voltage of the QA 20 and QB 21 from the input / output voltage and the load current, controlling the bias switching SW unit 36, and minimizing the power loss in the QA 20 and QB 21. is there. First, the Bias switching control unit 35 detects an input voltage value and an output voltage value (step S301). Here, the input voltage value and the output voltage value may be directly input to an A / D (not shown) to obtain a data value, or may be obtained as digital data from a CPU (not shown) via communication means (not shown). Also good. Next, the Bias switching control unit 35 reads a load current threshold value for switching the driving voltages of the QA 20 and the QB 21 from the LUT (see FIG. 4) stored in the storage unit 34 (step S302). In the LUT, for a predetermined input / output voltage value, a threshold value that is switched depending on the load current in the magnitude relationship between the power loss when the QA 20 and the QB 21 are driven by the PWR1 and the power loss when the PWR2 is driven is prepared in advance. ing. That is, the bias switching control unit 35 can read from the LUT whether the power loss is reduced by selecting PWR1 or PWR2 according to the load current for the driving voltage of the QA 20 and QB 21 in a certain input / output state. . Next, the Bias switching control unit 35 compares the data value from the A / D converter 33 with the load current threshold value read from the LUT (Steps S303 and S304). Next, the Bias switching control unit 35 performs the A / D If the data value from the converter 33 continues to exceed the load current threshold read from the LUT for a predetermined time or longer, PWR2 is selected, and if the data value continues to be lower than the predetermined time or longer, PWR1 is selected (steps S305 to S308). Next, the Bias switching control unit 35 controls the Bias switching SW unit 36 in synchronization with the signal of the OSC 31, and switches the power sources of PWR1 and PWR2 as voltages for driving the QA 20 and QB 21 (Step S309 and Step S310). For example, if the input voltage is 3.5 V, the output voltage is 1.0 V, and the load current is 0.5 A and is stable for a predetermined time or longer, the bias switching SW unit 36 has selected PWR2 by the LUT. , QA20 and QB21 are driven by PWR2. Here, when the driving mode of the electronic device changes and the load current continues to be 0.1 A for a predetermined time or more, the bias switching control unit 35 controls the bias switching SW unit 36 in synchronization with the signal of the OSC 31. The drive voltage of QA20 and QB21 is switched to PWR1. When switching the drive voltage, it is in a state where it is always connected to one of the power supplies, and the output of the Bias switch SW unit 36 is controlled so as not to be in an open state. Here, the comparison with the load current threshold is based on the condition that it has continued for a predetermined time or more because when the transient rush current is detected, the drive voltage of QA20 and QB21 is not switched. It is. If the above-described conditions do not exist, when the load current exceeds the load current threshold value due to the rush current from a state where the load current is less than the threshold value, the drive voltage of the QA 20 and QB 21 is switched and controlled. However, when the time of the rush current is less than one cycle of the OSC 31, switching control of the drive voltage is performed after the rush current is exhausted, and therefore, unnecessary switching control is performed. In the first embodiment, the sampling frequency of the A / D converter 33 is the same as that of the OSC 31. However, when the sampling frequency is lowered, the time during which the above-described unnecessary switching control is performed becomes longer. It will cause extra reactive loss. In addition, even if the drive voltage of QA 20 and QB 21 is switched and controlled following a transient change in load current, a large power saving effect cannot be obtained, and the drive time of the device is extended by reducing battery consumption. I can't. In addition, when continuous load current fluctuations that cross the load current threshold are matched, if the drive voltage of the QA 20 and QB 21 is switched and tracked accordingly, reactive loss and switching noise generated in the Bias switching SW unit 36 are performed. Is concerned about the impact of Therefore, the increase in the reactive loss and the switching noise can be suppressed by making it a condition that it continues for a predetermined time or more in comparison with the load current threshold.

このように、電源装置13によれば、入力電圧と、スイッチ素子の発振周波数、後段のデバイスへの供給電圧、後段のデバイスへの負荷電流に応じて、電源装置におけるスイッチ素子の無効損失を低減させることができる。   As described above, according to the power supply device 13, the ineffective loss of the switch element in the power supply device is reduced according to the input voltage, the oscillation frequency of the switch element, the supply voltage to the subsequent device, and the load current to the subsequent device. Can be made.

[他の実施形態]
本発明の実施形態は上述の実施形態1に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で変更または修正された実施形態1も本発明の実施形態に含まれる。
[Other Embodiments]
The embodiment of the present invention is not limited to the first embodiment described above. The first embodiment which is changed or modified without departing from the gist of the invention is also included in the embodiment of the present invention.

例えば、実施形態1では、QA20の電流検出をQA自身のドレイン−ソース間のオン抵抗による電位差を差動アンプで増幅することで実現しているが、カレントミラー構成でミラーリングしたFETの電流を検出してもよい。   For example, in the first embodiment, the current detection of the QA 20 is realized by amplifying the potential difference due to the ON resistance between the drain and source of the QA with a differential amplifier, but the current of the FET mirrored with the current mirror configuration is detected. May be.

例えば、実施形態1では、QA20で電流検出しているが、QB21で電流検出しても構わない。   For example, in the first embodiment, the current is detected by the QA 20, but the current may be detected by the QB 21.

例えば、実施形態1では、A/Dコンバータ33のサンプリング周期を電源の基準クロックと同じにしているが、別のクロックを用いてサンプリングしても構わない。   For example, in the first embodiment, the sampling period of the A / D converter 33 is the same as the reference clock of the power supply, but sampling may be performed using another clock.

例えば、実施形態1では、A/Dコンバータ33で負荷電流をサンプリングしているが、電流検出部29からの出力をデジタル変換せずに所定の閾値と比較して、スイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続することを検出するようにしても構わない。   For example, in the first embodiment, the load current is sampled by the A / D converter 33, but the output from the current detection unit 29 is compared with a predetermined threshold without digital conversion, and continuously for each switching cycle. You may make it detect continuing for more than predetermined time.

例えば、実施形態1では、入出力電圧を検出して、それに応じた電流閾値と比較しているが、QA20とQB21のオンオフ制御時の時比率を検出して、その時比率に応じた電流閾値と比較するようにしても構わない。   For example, in the first embodiment, the input / output voltage is detected and compared with the current threshold value corresponding thereto, but the time ratio at the time of on / off control of QA20 and QB21 is detected, and the current threshold value according to the time ratio is determined. You may make it compare.

例えば、実施形態1では、負荷電流閾値を一つの固定値として説明したが、負荷電流が増加する際の閾値と、負荷電流が減少する際の閾値に所定の幅を持たせて、閾値付近でのチャタリング動作を防止しても構わない。   For example, in the first embodiment, the load current threshold value is described as one fixed value. However, the threshold value when the load current increases and the threshold value when the load current decreases are given a predetermined width, and the vicinity of the threshold value is set. This chattering operation may be prevented.

例えば、実施形態1では、QA20とQB21の駆動電圧を同時に切替制御しているが、それぞれ別々の負荷電流閾値を持たせて、別々の駆動電圧で制御しても構わない。   For example, in the first embodiment, the drive voltages of the QA 20 and the QB 21 are switched and controlled at the same time, but they may be controlled with different drive voltages with different load current thresholds.

例えば、実施形態1では、スイッチ素子の発振周波数を固定としているが、設定可能な発振周波数毎に負荷電流閾値を持たせて、切替制御しても構わない。   For example, in the first embodiment, the oscillation frequency of the switch element is fixed, but switching control may be performed with a load current threshold for each settable oscillation frequency.

例えば、実施形態1では、駆動電圧としてPWR1とPWR2の2つの電源を切り替えているが、3つ以上の電源を切り替えても構わない。   For example, in the first embodiment, two power sources PWR1 and PWR2 are switched as drive voltages, but three or more power sources may be switched.

13:電源装置
18:バッテリ
19:インダクタ
20:メイン側PchFET(QA)
21:同期側NchFET(QB)
22:基準電圧用D/Aコンバータ
23:エラーアンプ
24:PWMコンパレータ
25:R−Sフリップフロップ
26:PWMコントローラ
27:メイン側FETプリドライバ
28:同期側FETプリドライバ
29:電流検出部
30:電圧設定抵抗
31:基準CLK(OSC)
32:CLK遅延部
33:A/Dコンバータ
34:記憶部
35:Bias切替制御部
36:Bias切替SW部
37:スロープ補償部
38:平滑コンデンサ
13: Power supply device 18: Battery 19: Inductor 20: Main side PchFET (QA)
21: Synchronous NchFET (QB)
22: D / A converter for reference voltage 23: Error amplifier 24: PWM comparator 25: RS flip-flop 26: PWM controller 27: Main side FET pre-driver 28: Synchronous side FET pre-driver 29: Current detector 30: Voltage Setting resistor 31: Reference CLK (OSC)
32: CLK delay unit 33: A / D converter 34: Storage unit 35: Bias switching control unit 36: Bias switching SW unit 37: Slope compensation unit 38: Smoothing capacitor

Claims (6)

ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、
ローサイド側の第二のスイッチング素子と、
前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出結果が所定の閾値よりも大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果が前記所定の閾値よりも小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれか一方または両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
A first switching element on the high side;
A second switching element on the low side;
Switching control means for controlling the switching of the first switching element and the second switching element in synchronization with a reference clock;
Current detecting means for detecting a current flowing through the first switching element;
When the detection result of the current detection means is larger than a predetermined threshold value, the first power supply is selected as a power supply for supplying a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element. When the detection result of the current detection means is smaller than the predetermined threshold value, the second power supply supplies a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element. Drive voltage switching means for selecting the power source of
A power supply device comprising:
ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、
ローサイド側の第二のスイッチング素子と、
前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のオンオフ制御時の時比率を検出する時比率検出手段と、
前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、
前記電流検出手段の検出結果と前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
A first switching element on the high side;
A second switching element on the low side;
Switching control means for controlling the switching of the first switching element and the second switching element in synchronization with a reference clock;
Current detecting means for detecting a current flowing through the first switching element;
A time ratio detecting means for detecting a time ratio during on / off control of the first switching element and the second switching element;
Storage means for storing a set value corresponding to a detection result of the duty ratio detection means;
When the detection result of the current detection means and the set value corresponding to the detection result of the duty ratio detection means are compared, the detection result of the current detection means is continuously large for a predetermined time or more every switching period. The first power supply is selected as a power supply for supplying a drive voltage to either or both of the first switching element and the second switching element, and the detection result of the current detection means is continuous every switching period. Driving voltage switching means for selecting a second power source as a power source for supplying a driving voltage to one or both of the first switching element and the second switching element when the voltage is continuously small for a predetermined time or more. When,
A power supply device comprising:
電源装置であって、
ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、
ローサイド側の第二のスイッチング素子と、
前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電源装置の入力電圧を検出する第一の電圧検出手段と、
前記電源装置の出力電圧を検出する第二の電圧検出手段と、
前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、
前記電流検出手段の検出結果と前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記電流検出手段の検出結果がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
A power supply unit,
A first switching element on the high side;
A second switching element on the low side;
Switching control means for controlling the switching of the first switching element and the second switching element in synchronization with a reference clock;
Current detecting means for detecting a current flowing through the first switching element;
First voltage detecting means for detecting an input voltage of the power supply device;
Second voltage detecting means for detecting an output voltage of the power supply device;
Storage means for storing set values according to detection results of the first voltage detection means and the second voltage detection means;
As a result of comparing the detection result of the current detection means with the set value corresponding to the detection results of the first voltage detection means and the second voltage detection means, the detection result of the current detection means is continuous every switching period. If the power is continuously large for a predetermined time or more, a first power supply is selected as a power supply for supplying a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element, and the current detection When the detection result of the means is continuously small for a predetermined time or more continuously for each switching cycle, the first power supply for supplying a drive voltage to one or both of the first switching element and the second switching element is used. Drive voltage switching means for selecting a second power source;
A power supply device comprising:
ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、
ローサイド側の第二のスイッチング素子と、
前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のオンオフ制御時の時比率を検出する時比率検出手段と、
前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、
前記電流検出手段の検出結果をデジタル化するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータの出力と前記時比率検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
A first switching element on the high side;
A second switching element on the low side;
Switching control means for controlling the switching of the first switching element and the second switching element in synchronization with a reference clock;
Current detecting means for detecting a current flowing through the first switching element;
A time ratio detecting means for detecting a time ratio during on / off control of the first switching element and the second switching element;
Storage means for storing a set value corresponding to a detection result of the duty ratio detection means;
An A / D converter for digitizing the detection result of the current detection means;
When the output of the A / D converter and the set value corresponding to the detection result of the duty ratio detection means are compared, the output of the A / D converter is continuously large for a predetermined time or more every switching period. The first power supply is selected as a power supply for supplying a drive voltage to either or both of the first switching element and the second switching element, and the output of the A / D converter is continuous every switching period. Driving voltage switching means for selecting a second power source as a power source for supplying a driving voltage to one or both of the first switching element and the second switching element when the voltage is continuously small for a predetermined time or more. When,
A power supply device comprising:
電源装置であって、
ハイサイド側の第一のスイッチング素子と、
ローサイド側の第二のスイッチング素子と、
前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子とを基準クロックに同期させてスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
前記第一のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電源装置の入力電圧を検出する第一の電圧検出手段と、
前記電源装置の出力電圧を検出する第二の電圧検出手段と、
前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値を記憶する記憶手段と、
前記電流検出手段の検出結果をデジタル化するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータの出力と前記第一の電圧検出手段および前記第二の電圧検出手段の検出結果に応じた設定値とを比較した結果、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して大きい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第一の電源を選択し、前記A/Dコンバータの出力がスイッチング周期毎に連続して所定時間以上継続して小さい場合には、前記第一のスイッチング素子および前記第二のスイッチング素子のいずれかまたは両方に駆動電圧を供給する電源として第二の電源を選択する駆動電圧切替手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
A power supply unit,
A first switching element on the high side;
A second switching element on the low side;
Switching control means for controlling the switching of the first switching element and the second switching element in synchronization with a reference clock;
Current detecting means for detecting a current flowing through the first switching element;
First voltage detecting means for detecting an input voltage of the power supply device;
Second voltage detecting means for detecting an output voltage of the power supply device;
Storage means for storing set values according to detection results of the first voltage detection means and the second voltage detection means;
An A / D converter for digitizing the detection result of the current detection means;
As a result of comparing the output of the A / D converter with the set value corresponding to the detection results of the first voltage detection means and the second voltage detection means, the output of the A / D converter is continuous every switching period. If the power is continuously large for a predetermined time or more, a first power source is selected as a power source for supplying a driving voltage to one or both of the first switching element and the second switching element, and the A / When the output of the D converter is continuously small for a predetermined time or more continuously for each switching cycle, the first power source that supplies a drive voltage to either or both of the first switching element and the second switching element Drive voltage switching means for selecting a second power source;
A power supply device comprising:
前記記憶手段が記憶する設定値は、前記第一のスイッチング素子用の設定値と、前記第二のスイッチング素子用の設定値とを含むことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の電源装置。   6. The setting value stored in the storage unit includes a setting value for the first switching element and a setting value for the second switching element. 6. The power supply device described in 1.
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