JP2022172851A - Switching power source circuit - Google Patents

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Abstract

To perform a stable phase compensation while suppressing increase of the area of a circuit layout or the number of terminals.SOLUTION: A switching power source circuit supplies electric power from a power source circuit to a load so that a switching operation of a switching element makes a voltage applied to the load a predetermined value. The circuit includes an error amplifier, an oscillation circuit, a comparator, and a phase compensation circuit. The phase compensation circuit includes: a first resistor and a second capacitor for converting the output voltage of the error amplifier to a first current signal and a second current signal; a first current mirror circuit and a second current mirror circuit in which the first current signal and the second current signal are input, respectively; and a second resistor for receiving an output current of the first current mirror and an output current of the second current mirror and generating an output voltage for an input terminal of the comparator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、スイッチング電源回路に関する。 The present disclosure relates to switching power supply circuits.

電力の供給先となる負荷を安定的に動作させるために、電源からの電圧を所定の値に安定化させるための電源回路として、スイッチング素子のスイッチング動作を利用した、いわゆるスイッチング電源回路が知られている(例えば特許文献1)。この種のスイッチング電源回路は複合電源IC等の態様で用いられ、例えば車両では、他の回路(アンプやLDO(Low Drop-Out)等)と共に搭載され、12Vの車載バッテリの電源電圧を降圧して、車両に搭載された負荷である各種機器(マイコン等)に対して電力供給を行う。 2. Description of the Related Art A so-called switching power supply circuit that utilizes the switching operation of a switching element is known as a power supply circuit for stabilizing the voltage from a power supply to a predetermined value in order to stably operate a load to which power is supplied. (for example, Patent Document 1). This type of switching power supply circuit is used in the form of a composite power supply IC or the like. For example, in a vehicle, it is installed together with other circuits (amplifier, LDO (Low Drop-Out), etc.) to step down the power supply voltage of a 12V vehicle battery. It supplies power to various devices (microcomputers, etc.) that are loads mounted on the vehicle.

特開2010-51127号公報JP 2010-51127 A

ここで背景技術に係るスイッチング電源回路について、図7及び図8を参照して説明する。図7及び図8は、それぞれ参考技術に係るスイッチング電源回路1A´、1B´を周辺構成とともに示す回路図である。尚、図7及び図8では、電圧帰還形の降圧スイッチング電源回路が例示されており、破線より左側は、IC(集積回路)の内部回路を示し、破線より右側はICの外付け回路の構成を示している。 Here, a switching power supply circuit according to background art will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 and 8 are circuit diagrams showing switching power supply circuits 1A' and 1B' according to the reference technology together with peripheral configurations. 7 and 8 exemplify a voltage feedback type step-down switching power supply circuit, the left side of the broken line shows the internal circuit of an IC (integrated circuit), and the right side of the broken line shows the configuration of the external circuit of the IC. is shown.

図7に示すスイッチング電源回路1A´は、誤差増幅器AMP1及び比較器COMP1を備える。誤差増幅器AMP1は、一対の入力端子、すなわち反転入力端子2及び非反転入力端子4と、反転入力端子2及び非反転入力端子4の電位差に応じた差動の出力を取り出すための差動出力端子6とを有する。反転入力端子2には、出力電圧Voutを帰還抵抗RFB1、RFB2で分圧した帰還電圧(出力検出電圧)が入力されるとともに、非反転入力端子4には基準電圧VREFが入力され、両者の差分を増幅した電圧が差動出力端子6から出力される。比較器COMP1は、差動出力端子6からの出力電圧が入力される非反転入力端子8と、発振回路7で生成された一定の周期を有する三角波(又は鋸波)電圧が入力される反転入力端子10とを有し、両者の比較結果に応じた電圧が出力端子12から出力される。比較器COMP1の出力電圧はゲート駆動回路14に入力され、ゲート駆動回路14は、これに対応するゲート駆動電圧を端子GATEに出力する。 A switching power supply circuit 1A' shown in FIG. 7 includes an error amplifier AMP1 and a comparator COMP1. The error amplifier AMP1 has a pair of input terminals, that is, an inverting input terminal 2 and a non-inverting input terminal 4, and a differential output terminal for extracting a differential output according to the potential difference between the inverting input terminal 2 and the non-inverting input terminal 4. 6. A feedback voltage (output detection voltage) obtained by dividing the output voltage Vout by feedback resistors RFB1 and RFB2 is input to the inverting input terminal 2, and a reference voltage VREF is input to the non-inverting input terminal 4. is output from the differential output terminal 6. The comparator COMP1 has a non-inverting input terminal 8 to which the output voltage from the differential output terminal 6 is input, and an inverting input to which a triangular wave (or sawtooth wave) voltage having a constant period generated by the oscillation circuit 7 is input. A voltage corresponding to the result of comparison between the two is output from an output terminal 12 . The output voltage of comparator COMP1 is input to gate drive circuit 14, and gate drive circuit 14 outputs a corresponding gate drive voltage to terminal GATE.

出力用トランジスタMP1は、Pチャンネル型のMOSトランジスタ(MOSFET)であり、そのソースは電源電圧VBATに接続されており、そのドレインはインダクタンスL1を介して負荷抵抗RLに接続されており、そのゲートは端子GATEに接続される。出力用トランジスタMP1は、ゲートに端子GATEからゲート駆動電圧が入力され、ゲート駆動電圧に応じてソース-ドレイン間を同通又は遮断するスイッチング動作を行うことにより、電源VBAT側から負荷抵抗RLに対して、所定の出力電圧VOUTで電力供給を行う。 The output transistor MP1 is a P-channel MOS transistor (MOSFET), its source is connected to the power supply voltage VBAT, its drain is connected to the load resistor RL via the inductance L1, and its gate is It is connected to the terminal GATE. A gate drive voltage is input to the gate of the output transistor MP1 from the terminal GATE, and a switching operation is performed to connect or disconnect the source and the drain according to the gate drive voltage. to supply power at a predetermined output voltage VOUT.

スイッチング電源回路1A´では、負荷として負荷抵抗RLを有しており、帰還抵抗RFB1及びRFB2を含む帰還回路15に、位相補償用コンデンサCFBが設けられている。より詳しくは、位相補償用コンデンサCFBは、帰還回路15の入力側と、帰還抵抗RFB1とRFB2の間のノードとの間に設けられる。ここで複合電源ICでは、部品数を抑えるために、これら帰還抵抗RFB1、RFB2及び位相補償用コンデンサCFB等の各素子をIC内に搭載することが要求されることがある。この場合、スイッチング電源回路1A´の出力電圧VOUTが比較的高くなると、動作中に位相補償用コンデンサCFBに印加される電圧が大きくなるため、高い耐電圧の位相補償用コンデンサCFBが必要となる。半導体の製造プロセスによっては、このような高い耐電圧の位相補償用コンデンサCFBを製造することができなかったり、仮に製造できたとしても単位面積当たりの容量値が小さいため、必要な容量値を実現しようとするとその面積が大きくなるため、IC内に搭載することが難しい。 The switching power supply circuit 1A' has a load resistor RL as a load, and a feedback circuit 15 including feedback resistors RFB1 and RFB2 is provided with a phase compensation capacitor CFB. More specifically, the phase compensation capacitor CFB is provided between the input side of the feedback circuit 15 and the node between the feedback resistors RFB1 and RFB2. Here, in order to reduce the number of parts in a composite power supply IC, it may be required to mount each element such as the feedback resistors RFB1 and RFB2 and the phase compensation capacitor CFB inside the IC. In this case, when the output voltage VOUT of the switching power supply circuit 1A' becomes relatively high, the voltage applied to the phase compensation capacitor CFB increases during operation, so a phase compensation capacitor CFB with a high withstand voltage is required. Depending on the semiconductor manufacturing process, it is not possible to manufacture such a high withstand voltage phase compensation capacitor CFB. If it is attempted, the area becomes large, so it is difficult to mount it in the IC.

また図8に示すように、負荷に発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が含まれるスイッチング電源回路1B´では、以下の課題もある。
スイッチング電源回路1B´は、前述のスイッチング電源回路1A´と比較して、負荷に発光ダイオードLED1、LED2が含まれる。これらの発光ダイオードLED1、LED2は、負荷の抵抗成分RLEDに流れる電流が一定になるようにスイッチング電源回路1B´の出力電圧を制御するために、図7のスイッチング電源回路1A´のように帰還回路15に位相補償用コンデンサCFBを設けることができない。そのためスイッチング電源回路1B´では、出力用トランジスタMP1のソースと電源電圧VBATとの間に、電流検出用抵抗RSENSEを配置するとともに、出力用トランジスタMP1のソースと電流検出用抵抗RSENSEとの間に設けられたノードの電位を検出するためのSENSE端子を増設することで、出力用トランジスタMP1のソース電流をモニタリングして電流モード制御を行う方法が取られる場合がある。
Further, as shown in FIG. 8, the switching power supply circuit 1B' including a light emitting diode (LED) as a load also has the following problems.
The switching power supply circuit 1B' includes light-emitting diodes LED1 and LED2 as loads, unlike the switching power supply circuit 1A' described above. These light-emitting diodes LED1 and LED2 are provided in a feedback circuit like the switching power supply circuit 1A' in FIG. 15 cannot be provided with a phase compensation capacitor CFB. Therefore, in the switching power supply circuit 1B', a current detection resistor RSENSE is arranged between the source of the output transistor MP1 and the power supply voltage VBAT, and is provided between the source of the output transistor MP1 and the current detection resistor RSENSE. In some cases, a method of monitoring the source current of the output transistor MP1 and performing current mode control may be adopted by adding a SENSE terminal for detecting the potential of the node that is applied.

複合電源ICとして構成されるスイッチング電源回路では、端子数をできるだけ削減して他の回路のピンに割り当てることが好ましいが、スイッチング電源回路1B´のように負荷に発光ダイオードが含まれる場合には、上述のようにSENSE端子の増設が必要となり、端子数が増加してしまう。またICの外付け回路についても汎用性を高めるよりも、その仕様に限定して部品点数を減らすことが好ましいが、スイッチング電源回路1B´では電流検出用抵抗RSENSEが必要になり、部品点数が増加してしまう。また電流検出用抵抗RSENSEを設けることで動作時に少なからず電力消費が増加し、損失も発生する。 In a switching power supply circuit configured as a composite power supply IC, it is preferable to reduce the number of terminals as much as possible and assign them to pins of other circuits. As described above, additional SENSE terminals are required, resulting in an increase in the number of terminals. As for the external circuits of the IC, it is preferable to reduce the number of parts by limiting the specifications to the specifications rather than to increase the versatility. Resulting in. In addition, the provision of the current detection resistor RSENSE not a little increases power consumption during operation and also causes loss.

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、回路レイアウト面積や端子数の増加を抑えながら、安定した位相補償を行うことが可能なスイッチング電源回路を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a switching power supply circuit capable of performing stable phase compensation while suppressing an increase in the circuit layout area and the number of terminals. and

一実施形態に係るスイッチング電源回路は、上記課題を解決するために、
スイッチング素子のスイッチング動作によって、負荷に印加される電圧が所定値になるように、電源回路からの電力を前記負荷に供給可能なスイッチング電源回路であって、
出力端子に第1コンデンサが接続されており、前記負荷に印加される電圧に応じて、線形又は非線形に変化する出力検出電圧と参照電圧との差分に基づく信号を前記出力端子から出力可能な誤差増幅器と、
一定の周期を有する三角波電圧を発生可能な発振回路と、
前記誤差増幅器の出力電圧と前記発振回路の前記三角波電圧とを比較することにより、前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御可能な比較器と、
前記誤差増幅器の前記出力端子と前記比較器の入力端子との間に挿入された位相補償回路と、
を備え、
前記位相補償回路は、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第1電流信号に変換するための第1抵抗と、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第2電流信号に変換するための第2コンデンサと、
前記第1電流信号及び前記第2電流信号がそれぞれ入力される第1カレントミラー回路及び第2カレントミラー回路と、
前記第1カレントミラー回路及び前記第2カレントミラー回路の出力電流が入力され、前記比較器の前記入力端子に対する出力電圧を生成するための第2抵抗と、
を備える。
In order to solve the above problems, a switching power supply circuit according to one embodiment includes:
A switching power supply circuit capable of supplying power from the power supply circuit to a load such that the voltage applied to the load becomes a predetermined value by switching operation of a switching element,
A first capacitor is connected to the output terminal, and an error capable of outputting from the output terminal a signal based on the difference between the output detection voltage and the reference voltage that linearly or nonlinearly changes according to the voltage applied to the load. an amplifier;
an oscillation circuit capable of generating a triangular wave voltage having a constant period;
a comparator capable of controlling the switching operation of the switching element by comparing the output voltage of the error amplifier and the triangular wave voltage of the oscillation circuit;
a phase compensation circuit inserted between the output terminal of the error amplifier and the input terminal of the comparator;
with
The phase compensation circuit is
a first resistor for converting the output voltage of the error amplifier into a first current signal;
a second capacitor for converting the output voltage of the error amplifier into a second current signal;
a first current mirror circuit and a second current mirror circuit to which the first current signal and the second current signal are input, respectively;
a second resistor receiving the output currents of the first current mirror circuit and the second current mirror circuit and generating an output voltage for the input terminal of the comparator;
Prepare.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、回路レイアウト面積や端子数の増加を抑えながら、安定した位相補償を行うことが可能なスイッチング電源回路を提供できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a switching power supply circuit capable of performing stable phase compensation while suppressing increases in circuit layout area and the number of terminals.

第1実施形態に係るスイッチング電源回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing the configuration of a switching power supply circuit according to a first embodiment; FIG. 図1の位相補償回路の構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing a configuration of a phase compensation circuit in FIG. 1; FIG. 第2実施形態に係るスイッチング電源回路が有する位相補償回路を示す回路図である。8 is a circuit diagram showing a phase compensation circuit included in a switching power supply circuit according to a second embodiment; FIG. スイッチング電源回路内の各信号波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms in the switching power supply circuit; 第3実施形態に係るスイッチング電源回路の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a switching power supply circuit according to a third embodiment; 図5の位相補償回路を示す回路図である。6 is a circuit diagram showing the phase compensation circuit of FIG. 5; FIG. 参考技術に係るスイッチング電源回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit according to a reference technique; FIG. 参考技術に係るスイッチング電源回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit according to a reference technique; FIG.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.

まず本開示に係る実施形態の前提として、図7を参照して前述した参考技術に係るスイッチング電源回路1A´における基本的な位相補償について説明する。スイッチング電源回路1A´においてコンデンサCOUT及びインダクタンスL1で構成される出力部16における共振周波数fは、以下のように表される。

Figure 2022172851000002
First, as a premise of the embodiment according to the present disclosure, basic phase compensation in the switching power supply circuit 1A' according to the reference technology described above will be described with reference to FIG. In the switching power supply circuit 1A', the resonance frequency f0 in the output section 16 composed of the capacitor COUT and the inductance L1 is expressed as follows.
Figure 2022172851000002

位相補償においては、誤差増幅器AMP1の出力端子6(EOUT端子)と接地点との間に接続された第1コンデンサCEO及び抵抗REOにより発生するゼロと、位相補償用コンデンサCFB及び帰還抵抗RFB1により生じるゼロとを、式(1)で表される共振周波数f0の付近に設定することで、インダクタンスL1及びコンデンサCOUTの共振周波数で生じる位相の遅れを打ち消す。第1コンデンサCEO及び抵抗REOにより発生するゼロの周波数fZ1、及び、帰還抵抗RFB1により生じるゼロの周波数fZ2は、それぞれ以下のように表される。

Figure 2022172851000003
Figure 2022172851000004
In the phase compensation, the zero generated by the first capacitor CEO and the resistor REO connected between the output terminal 6 (EOUT terminal) of the error amplifier AMP1 and the ground point, and the zero generated by the phase compensation capacitor CFB and the feedback resistor RFB1. By setting zero and near the resonance frequency f0 represented by equation (1), the phase delay occurring at the resonance frequency of the inductance L1 and the capacitor COUT is cancelled. The zero frequency f Z1 generated by the first capacitor CEO and the resistor REO and the zero frequency f Z2 generated by the feedback resistor RFB1 are expressed as follows.
Figure 2022172851000003
Figure 2022172851000004

(第1実施形態)
続いて図1及び図2を参照して第1実施形態に係るスイッチング電源回路1Aについて説明する。図1は第1実施形態に係るスイッチング電源回路1Aの構成を示す回路図であり、図2は図1の位相補償回路20Aの構成を示す回路図である。
(First embodiment)
Next, a switching power supply circuit 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the switching power supply circuit 1A according to the first embodiment, and FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the phase compensation circuit 20A of FIG.

スイッチング電源回路1Aは、負荷に対して所定の電圧で電力供給を行うための回路である。図1では、スイッチング電源回路1Aの負荷として抵抗RLが例示されているが、負荷には図8のスイッチング電源回路1B´に示すように発光ダイオードLEDが含まれてもよい。スイッチング電源回路1Aは、位相補償を行う機能を有する位相補償回路20Aを備える。位相補償回路20Aは、誤差増幅器AMP1の出力端子6と比較器COMP1の非反転入力端子8との間に挿入されるように配置され、抵抗や発光ダイオードを含む多彩な素子を含む負荷に対して電力を供給するスイッチング電源回路に適用可能である。 The switching power supply circuit 1A is a circuit for supplying power at a predetermined voltage to a load. Although FIG. 1 exemplifies the resistor RL as the load of the switching power supply circuit 1A, the load may include a light emitting diode LED as shown in the switching power supply circuit 1B' of FIG. The switching power supply circuit 1A includes a phase compensation circuit 20A having a function of performing phase compensation. The phase compensation circuit 20A is arranged so as to be inserted between the output terminal 6 of the error amplifier AMP1 and the non-inverting input terminal 8 of the comparator COMP1, and is adapted for loads including various elements including resistors and light emitting diodes. It can be applied to a switching power supply circuit that supplies power.

位相補償回路20Aは、図2に示すように、誤差増幅器AMP1の出力電圧を第1電流信号CS1に変換するための第1抵抗R1と、誤差増幅器AMP1の出力電圧を第2電流信号CS2に変換するための第2コンデンサC2と、第1電流信号CS1及び第2電流信号CS2がそれぞれ入力される第1カレントミラー回路CM1及び第2カレントミラー回路CM2と、第1カレントミラー回路CM1及び第2カレントミラー回路CM2の出力電流が入力され、比較器COMP1に対する出力電圧を生成するための第2抵抗R2と、を備える。 As shown in FIG. 2, the phase compensation circuit 20A includes a first resistor R1 for converting the output voltage of the error amplifier AMP1 into a first current signal CS1, and a first resistor R1 for converting the output voltage of the error amplifier AMP1 into a second current signal CS2. a first current mirror circuit CM1 and a second current mirror circuit CM2 to which the first current signal CS1 and the second current signal CS2 are respectively input; a first current mirror circuit CM1 and a second current mirror circuit CM1; and a second resistor R2 for receiving the output current of the mirror circuit CM2 and generating an output voltage for the comparator COMP1.

位相補償回路20Aは、入力端子であるSIN端子、及び、出力端子であるSOUT端子を有する。SIN端子には、誤差増幅器AMP1からSIN端子に入力される電圧をバッファするためのNチャンネル型のMOSトランジスタ(MOSFET)であるトランジスタMN1及びMN2が接続される。より詳しくは、トランジスタMN1は、そのゲートがSIN端子に接続され、そのソースが第2コンデンサC2に接続され、そのドレインが第2カレントミラー回路CM2に接続される。またトランジスタMN2は、そのゲートがSIN端子に接続され、そのソースが第1抵抗R1に接続され、そのドレインが第1カレントミラー回路CM1に接続される。第1抵抗R1は、トランジスタMN2のソースと接地点GNDとの間に接続されており、誤差増幅器AMP1からの出力電圧を第1電流信号CS1に変換する。第2コンデンサC2は、トランジスタMN1のソースと接地点GNDとの間に接続されており、誤差増幅器AMP1の出力電圧を第2電流信号CS2に変換する。 The phase compensation circuit 20A has a SIN terminal as an input terminal and a SOUT terminal as an output terminal. The SIN terminal is connected to transistors MN1 and MN2, which are N-channel MOS transistors (MOSFETs) for buffering the voltage input from the error amplifier AMP1 to the SIN terminal. More specifically, the transistor MN1 has its gate connected to the SIN terminal, its source connected to the second capacitor C2, and its drain connected to the second current mirror circuit CM2. The transistor MN2 has a gate connected to the SIN terminal, a source connected to the first resistor R1, and a drain connected to the first current mirror circuit CM1. A first resistor R1 is connected between the source of the transistor MN2 and the ground GND, and converts the output voltage from the error amplifier AMP1 into a first current signal CS1. A second capacitor C2 is connected between the source of the transistor MN1 and the ground GND, and converts the output voltage of the error amplifier AMP1 into a second current signal CS2.

第1電流信号CS1は、Pチャンネル型のMOSトランジスタ(MOSFET)であるトランジスタMP2及びMP3を含む第1カレントミラー回路CM1で折り返される。第1カレントミラー回路CM1は、トランジスタMP2及びMP3を有する。より詳しくは、トランジスタMP2は、そのゲート及びドレインがトランジスタMN2のドレインに接続され、そのソースがトランジスタMP3のソースに接続される。またトランジスタMP3は、そのゲートがトランジスタMN2のドレインに接続され、そのソースがトランジスタMP2のソースに接続され、そのドレインがSOUT端子に接続される。 The first current signal CS1 is folded back by a first current mirror circuit CM1 including transistors MP2 and MP3 which are P-channel MOS transistors (MOSFETs). The first current mirror circuit CM1 has transistors MP2 and MP3. More specifically, transistor MP2 has its gate and drain connected to the drain of transistor MN2 and its source connected to the source of transistor MP3. The transistor MP3 has a gate connected to the drain of the transistor MN2, a source connected to the source of the transistor MP2, and a drain connected to the SOUT terminal.

第2電流信号CS2は、Pチャンネル型のMOSトランジスタ(MOSFET)であるトランジスタMP4及びMP5を含む第2カレントミラー回路CM2で折り返される。第2カレントミラー回路CM2は、トランジスタMP4及びMP5を有する。より詳しくは、トランジスタMP4は、そのゲート及びドレインがトランジスタMN1のドレインに接続され、そのソースがトランジスタMP5のソースに接続される。またトランジスタMP5は、そのゲートがトランジスタMN1のドレインに接続され、そのソースがトランジスタMP4のソースに接続され、そのドレインがSOUT端子に接続される。 The second current signal CS2 is folded back by a second current mirror circuit CM2 including transistors MP4 and MP5 which are P-channel MOS transistors (MOSFETs). The second current mirror circuit CM2 has transistors MP4 and MP5. More specifically, transistor MP4 has its gate and drain connected to the drain of transistor MN1 and its source connected to the source of transistor MP5. The transistor MP5 has a gate connected to the drain of the transistor MN1, a source connected to the source of the transistor MP4, and a drain connected to the SOUT terminal.

第1カレントミラー回路CM1及び第2カレントミラー回路CM2の出力側には、SOUT端子と接地点GNDとの間に第2抵抗R2が接続されている。このように位相補償回路20Aの出力端子SOUTは、第2抵抗R2、カレントミラー回路CM1及びCM2の出力が互いに接続されたノードとして構成され、比較器COMP1の非反転入力端子8に接続される。 A second resistor R2 is connected between the SOUT terminal and the ground point GND on the output sides of the first current mirror circuit CM1 and the second current mirror circuit CM2. Thus, the output terminal SOUT of the phase compensation circuit 20A is configured as a node where the second resistor R2 and the outputs of the current mirror circuits CM1 and CM2 are connected to each other, and is connected to the non-inverting input terminal 8 of the comparator COMP1.

このような構成を有する位相補償回路20Aでは、誤差増幅器AMP1の出力電圧が、SIN端子からトランジスタMN1及びMN2のゲートに入力される。トランジスタMN1及びMN2は、SIN端子から入力された電圧信号のバッファとして機能し、トランジスタMN1及びMN2のゲート-ソース間電位差(Vgs)だけ低下した電圧を、それぞれのソースに接続された第2コンデンサC2及び第1抵抗R1に印加する。トランジスタMN1及びMN2のドレイン電流(第1電流信号CS1及び第2電流信号CS2)は、第1カレントミラー回路CM1及び第2カレントミラー回路CM2によって折り返され、第2抵抗R2に流れる。また電流源I1は、トランジスタMP4及びMP5を含む第2カレントミラー回路CM2に直流バイアス電流を流すための構成であり、このような位相補償回路20Aの伝達関数は以下のように表される。

Figure 2022172851000005
ここでvso:SOUT端子における電圧(小信号)、vsi:SIN端子における電圧(小信号)、m:トランジスタMP4及びMP5のドレイン電流比である。 In the phase compensation circuit 20A having such a configuration, the output voltage of the error amplifier AMP1 is input from the SIN terminal to the gates of the transistors MN1 and MN2. The transistors MN1 and MN2 function as buffers for the voltage signal input from the SIN terminal, and apply the voltage lowered by the gate-source potential difference (Vgs) of the transistors MN1 and MN2 to the second capacitor C2 connected to their respective sources. and the first resistor R1. The drain currents of the transistors MN1 and MN2 (the first current signal CS1 and the second current signal CS2) are folded back by the first current mirror circuit CM1 and the second current mirror circuit CM2 and flow through the second resistor R2. The current source I1 is configured to apply a DC bias current to the second current mirror circuit CM2 including the transistors MP4 and MP5, and the transfer function of the phase compensation circuit 20A is expressed as follows.
Figure 2022172851000005
where v so is the voltage at the SOUT terminal (small signal), v si is the voltage at the SIN terminal (small signal), and m is the drain current ratio of transistors MP4 and MP5.

上記式(4)により、本実施形態においてゼロとなる周波数fz3は以下のように求められる。

Figure 2022172851000006
The frequency fz3 , which is zero in this embodiment, is obtained as follows from the above equation (4).
Figure 2022172851000006

ここでmはトランジスタMP4及びMP5による第2カレントミラー回路CM2の入力(トランジスタMP4のドレイン電流)と出力(トランジスタMP5のドレイン電流)との比であり、トランジスタMP4及びMP5のゲートアスペクト比により決定されるパラメータである。式(5)に示すゼロとなる周波数fz3は、mの値に依存するため、mの値を調整することで変化させる事が可能である。そのため、仮に位相補償回路20Aに含まれる第2コンデンサC2の容量値が小さい場合であっても、mの値を調整することで、低い周波数にゼロを生じさせることができる。このことは、大きなレイアウト面積を必要とするコンデンサを削減してスイッチング電源回路全体のレイアウト面積を縮小することに貢献する。 Here, m is the ratio between the input (drain current of transistor MP4) and the output (drain current of transistor MP5) of the second current mirror circuit CM2 by transistors MP4 and MP5, and is determined by the gate aspect ratio of transistors MP4 and MP5. parameter. Since the zero frequency fz3 shown in Equation (5) depends on the value of m, it can be changed by adjusting the value of m. Therefore, even if the capacitance value of the second capacitor C2 included in the phase compensation circuit 20A is small, it is possible to generate zero at low frequencies by adjusting the value of m. This contributes to reducing the layout area of the entire switching power supply circuit by reducing the number of capacitors that require a large layout area.

このように本実施形態によれば、従来例のような高い耐圧の位相補償用コンデンサCFBが不要となる上に位相補償回路20Aの第2コンデンサC2を小さい容量値とすることが可能でありレイアウト面積を削減し、端子数の増加も伴うことなく、安定的な位相補償を実施可能な位相補償回路20Aを構成できる。スイッチング電源回路1Aは、このような位相補償回路20Aを備えることで、全体のレイアウト面積を効果的に縮小可能である。 As described above, according to the present embodiment, the phase compensation capacitor CFB with a high withstand voltage as in the conventional example is not required, and the second capacitor C2 of the phase compensation circuit 20A can be set to a small capacitance value. It is possible to configure the phase compensation circuit 20A capable of performing stable phase compensation without reducing the area and increasing the number of terminals. By including such a phase compensation circuit 20A, the switching power supply circuit 1A can effectively reduce the overall layout area.

ここで図2に示す位相補償回路20Aでは、トランジスタMN1のソースに接続される電流源I1によって、第2カレントミラー回路CM2の入力側にあるトランジスタMP4に直流を印加し、そのゲート-ソース間に閾値以上の電圧を発生させている。この電流は、トランジスタMN2のドレイン電流に比べて小さい場合には問題は生じないが、SIN端子の入力電圧とは無関係に常に流れるため、SOUT端子の電圧に対して直流バイアスとして作用し、mの値に比例して増加する。そのため、mの値を大きく設定すると、比較器COMP1で比較対象となる三角波(又は鋸波)電圧に対してSOUT端子の電圧が下がり切らず、比較器COMP1がオンデューティーの低い信号を出力できなくなるなど、スイッチング電源回路1Aにおいて安定的な動作が困難になるおそれがある。このような課題は、以下に説明する第2実施形態に係るスイッチング電源回路1Bによって解消可能である。 Here, in the phase compensation circuit 20A shown in FIG. 2, a direct current is applied to the transistor MP4 on the input side of the second current mirror circuit CM2 by the current source I1 connected to the source of the transistor MN1. A voltage above the threshold is generated. This current does not cause any problem if it is smaller than the drain current of the transistor MN2. Increases proportionally with value. Therefore, if the value of m is set to a large value, the voltage of the SOUT terminal will not drop completely with respect to the triangular wave (or sawtooth wave) voltage to be compared by the comparator COMP1, and the comparator COMP1 will not be able to output a low on-duty signal. For example, the switching power supply circuit 1A may be difficult to operate stably. Such problems can be solved by a switching power supply circuit 1B according to a second embodiment described below.

(第2実施形態)
図3は第2実施形態に係るスイッチング電源回路が有する位相補償回路20Bを示す回路図である。尚、第2実施形態に係るスイッチング電源回路のうち位相補償回路20Bを除く構成は前述の第1実施形態に係るスイッチング電源回路1Aと同様であるため、ここでは詳述を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a phase compensation circuit 20B included in the switching power supply circuit according to the second embodiment. The configuration of the switching power supply circuit according to the second embodiment, except for the phase compensation circuit 20B, is the same as that of the switching power supply circuit 1A according to the first embodiment described above, so detailed description thereof will be omitted here.

この第2実施形態の位相補償回路20Bでは、前述の位相補償回路20A(図2を参照)と比較して、第3カレントミラー回路CM3を更に備える。第3カレントミラー回路CM3はトランジスタMN3、MN4及びMN5を有する。より詳しくは、トランジスタMN3は、そのゲート及びドレインが第2電流源I2に接続され、そのソースが接地点GNDに接続される。またトランジスタMN4は、そのゲートが第2電流源I2に接続され、そのソースが接地点GNDに接続され、そのドレインがトランジスタMN1のソースと第2コンデンサC2との間に設けられたノードに接続される。またトランジスタMN5は、そのゲートがトランジスタMN3及びMN4のゲートに接続され、そのソースが接地点GNDに接続され、そのドレインがSOUT端子に接続される。ここで、第3カレントミラー回路CM3の入力(トランジスタMN3のドレイン電流)と出力(トランジスタMN5のドレイン電流)との比を、第2カレントミラー回路CM2のトランジスタMP4及びMP5のドレイン電流比と同じmに設定する。 The phase compensation circuit 20B of the second embodiment further includes a third current mirror circuit CM3, unlike the phase compensation circuit 20A (see FIG. 2). The third current mirror circuit CM3 comprises transistors MN3, MN4 and MN5. More specifically, the transistor MN3 has its gate and drain connected to the second current source I2, and its source connected to the ground point GND. The transistor MN4 has its gate connected to the second current source I2, its source connected to the ground point GND, and its drain connected to the node provided between the source of the transistor MN1 and the second capacitor C2. be. The transistor MN5 has its gate connected to the gates of the transistors MN3 and MN4, its source connected to the ground point GND, and its drain connected to the SOUT terminal. Here, the ratio of the input (drain current of the transistor MN3) and the output (drain current of the transistor MN5) of the third current mirror circuit CM3 is the same as the drain current ratio of the transistors MP4 and MP5 of the second current mirror circuit CM2. set to

この回路構成では、第3カレントミラー回路CM3によって電流源I2のm倍の電流がトランジスタMN5によりSOUT端子からシンクし、前述の直流バイアス分を打ち消すことができる。これにより、mの値を大きく設定した場合であっても、スイッチング電源回路1Aの動作を安定的に維持することができる。 In this circuit configuration, the third current mirror circuit CM3 sinks a current m times as large as the current source I2 from the SOUT terminal through the transistor MN5, thereby canceling the aforementioned DC bias. As a result, even when the value of m is set large, the operation of the switching power supply circuit 1A can be stably maintained.

ここで前述の位相補償回路20A(位相補償回路20Bも同様)では、SOUT端子の電圧は、SIN端子の電圧がトランジスタMN1及びMN2の閾値電圧Vthnに達するまで変化しない。そのためスイッチング電源回路の起動時に、SIN端子(EOUT端子)の電圧が0VからトランジスタMN1、MN2の閾値電圧Vthnまで増加しないと、第1カレントミラー回路CM1、第2カレントミラー回路CM2が動作しないため、SOUTの出力電圧は0Vのままであり、その後、SIN端子の電圧がトランジスタMN1、MN2の閾値電圧Vthnまで増加してようやくSOUT端子の出力電圧が増加する。そのため、出力用トランジスタMP1がスイッチング動作を開始するまでに時間を要してしまう。 Here, in the phase compensation circuit 20A described above (similar to the phase compensation circuit 20B), the voltage at the SOUT terminal does not change until the voltage at the SIN terminal reaches the threshold voltage Vthn of the transistors MN1 and MN2. Therefore, when the switching power supply circuit is started, unless the voltage of the SIN terminal (EOUT terminal) increases from 0 V to the threshold voltage Vthn of the transistors MN1 and MN2, the first current mirror circuit CM1 and the second current mirror circuit CM2 do not operate. The output voltage of SOUT remains at 0 V, and after that, the voltage of the SIN terminal increases to the threshold voltage Vthn of the transistors MN1 and MN2, and finally the output voltage of the SOUT terminal increases. Therefore, it takes time for the output transistor MP1 to start the switching operation.

また図1中の比較器COMP1の反転入力端子10に入力される三角波(又は鋸波)電圧は、図4に示すように、上限値VOSCHと下限値VOSCLとの間を周期的に変動する波形を有する。特に、この三角波(又は鋸波)電圧は、SOUT端子の電圧が0Vになった際に出力用トランジスタMP1がONしないために、常にVOSCL以上になる。その結果、図1においてスイッチング電源回路1Aの起動時にEOUT端子の電圧が0Vから上昇して出力用トランジスタMP1がスイッチング動作を開始する電圧VEOSWは、トランジスタMN1及びMN2の閾値電圧Vthnを用いて、以下のように表される。

Figure 2022172851000007
The triangular wave (or sawtooth wave) voltage input to the inverting input terminal 10 of the comparator COMP1 in FIG. have In particular, this triangular wave (or sawtooth wave) voltage always exceeds VOSCL because the output transistor MP1 does not turn ON when the voltage at the SOUT terminal becomes 0V. As a result, the voltage V EOSW at which the voltage of the EOUT terminal rises from 0 V when the switching power supply circuit 1A is started in FIG. It is represented as follows.
Figure 2022172851000007

図1に示すように、EOUT端子には位相補償用の第1コンデンサCEOが接続されている。そのため、スイッチング電源回路1Aの起動時には、EOUT端子の電圧が0Vから上昇して電圧VEOSWに達するまで、誤差増幅器AMP1によって第1コンデンサCEOを充電するための時間がかかり、VOUT端子の電圧が規定値に達するまでに遅れ時間が生じてしまう。このような遅れ時間を短縮するためには、出力用トランジスタMP1がスイッチング動作を開始するまでに要する時間を短縮する必要がある。このような課題は以下に説明する第3実施形態に係るスイッチング電源回路1Cによって好適に解消可能である。 As shown in FIG. 1, a first capacitor CEO for phase compensation is connected to the EOUT terminal. Therefore, when the switching power supply circuit 1A is started, it takes time for the error amplifier AMP1 to charge the first capacitor CEO until the voltage of the EOUT terminal rises from 0V and reaches the voltage VEOSW , and the voltage of the VOUT terminal becomes regulated. There is a lag time before the value is reached. In order to shorten such a delay time, it is necessary to shorten the time required for the output transistor MP1 to start switching operation. Such problems can be preferably solved by a switching power supply circuit 1C according to a third embodiment described below.

(第3実施形態)
図5は第3実施形態に係るスイッチング電源回路1Cの回路図であり、図6は図5の位相補償回路20Cを示す回路図である。
(Third Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of a switching power supply circuit 1C according to the third embodiment, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a phase compensation circuit 20C of FIG.

スイッチング電源回路1Cは、起動時に第1コンデンサCEOを充電するための充電回路30を更に備える。充電回路30は、トランジスタMP6及びMP7を備える。より詳しくは、トランジスタMP6は、そのゲートがCONT端子に接続され、そのソースが第3電流源I3に接続され、そのドレインがSIN端子に接続される。またトランジスタMP7は、そのゲートがCONT端子に接続され、そのソースが第3電流源I3に接続され、そのドレインがトランジスタMN1のドレインに接続される。 The switching power supply circuit 1C further includes a charging circuit 30 for charging the first capacitor CEO at startup. The charging circuit 30 comprises transistors MP6 and MP7. More specifically, the transistor MP6 has its gate connected to the CONT terminal, its source connected to the third current source I3, and its drain connected to the SIN terminal. The transistor MP7 has a gate connected to the CONT terminal, a source connected to the third current source I3, and a drain connected to the drain of the transistor MN1.

充電回路30には、CONT端子からラッチ回路24の出力電圧が入力される。ラッチ回路24の出力電圧は起動時にLowであり、トランジスタMP6、MP7がON状態となる。このとき、電流源I3はトランジスタMP6を介してSIN端子から第1コンデンサCEOに向けて充電電流Ic(図5を参照)を印加する。 The output voltage of the latch circuit 24 is input to the charging circuit 30 from the CONT terminal. The output voltage of the latch circuit 24 is Low at startup, and the transistors MP6 and MP7 are turned on. At this time, the current source I3 applies the charging current Ic (see FIG. 5) from the SIN terminal to the first capacitor CEO via the transistor MP6.

第1コンデンサCEOは、電流源I3からの充電電流Icによって次第に充電され、時間の経過に伴ってEOUT端子の電圧が上昇する。そしてSOUT端子電圧がVOCSLに達すると比較器COMP1の出力電圧がHighからLowに切り替わり、出力用トランジスタMP1のスイッチング動作が開始する。このとき比較器COMP1の出力端子12の電圧はラッチ回路24のIN端子にも入力され、スイッチング動作が開始するタイミングで、ラッチ回路24のOUT端子の出力がLowからHighに切り替わり、以後、High状態が保持される。このようにラッチ回路24の出力電圧がHighになると、充電回路30のトランジスタMP6、MP7はOFF状態になり、第1コンデンサCEOの充電は終了する。 The first capacitor CEO is gradually charged by the charging current Ic from the current source I3, and the voltage of the EOUT terminal increases with time. Then, when the SOUT terminal voltage reaches VOCSL, the output voltage of the comparator COMP1 switches from High to Low, and the switching operation of the output transistor MP1 starts. At this time, the voltage of the output terminal 12 of the comparator COMP1 is also input to the IN terminal of the latch circuit 24, and at the timing when the switching operation starts, the output of the OUT terminal of the latch circuit 24 is switched from Low to High, and after that, is in the High state. is retained. When the output voltage of the latch circuit 24 becomes High in this manner, the transistors MP6 and MP7 of the charging circuit 30 are turned off, and the charging of the first capacitor CEO ends.

このように本実施形態では、スイッチング電源回路1Cの起動時に充電回路30によって第1コンデンサCEOを充電する。また充電回路30は、出力用トランジスタMP1のスイッチング動作が検知されたことを条件に充電完了を判定し、第1コンデンサCEOの充電動作を終了する。これにより、出力用トランジスタMP1がスイッチング動作を開始するまでに要する時間を効果的に短縮できる。尚、充電回路30による第1コンデンサCEOの充電が完了した後は、位相補償回路20Cは、前述の位相補償回路20A,20Bと同様に位相補償を行う。 Thus, in this embodiment, the first capacitor CEO is charged by the charging circuit 30 when the switching power supply circuit 1C is activated. Further, the charging circuit 30 determines completion of charging on the condition that the switching operation of the output transistor MP1 is detected, and terminates the charging operation of the first capacitor CEO. As a result, the time required for the output transistor MP1 to start the switching operation can be effectively shortened. After charging the first capacitor CEO by the charging circuit 30 is completed, the phase compensation circuit 20C performs phase compensation in the same manner as the phase compensation circuits 20A and 20B described above.

本実施形態の充電回路30は、図6に示すように、位相補償回路20Cに内蔵されている。これにより、スイッチング電源回路1Cの回路構成の複雑化を抑えつつ、効率的なレイアウトでスイッチング電源回路1Cに充電回路30を搭載することができる。尚、図6では充電回路30が位相補償回路20Cに内蔵された場合が例示されているが、充電回路30は位相補償回路20Cとは別構成としてスイッチング電源回路1Cに搭載されていてもよく、例えば、誤差増幅器AMP1のような他の構成に内蔵されていてもよい。 The charging circuit 30 of this embodiment is incorporated in the phase compensation circuit 20C, as shown in FIG. As a result, the charging circuit 30 can be mounted in the switching power supply circuit 1C in an efficient layout while suppressing complication of the circuit configuration of the switching power supply circuit 1C. Although FIG. 6 illustrates the case where the charging circuit 30 is built in the phase compensation circuit 20C, the charging circuit 30 may be installed in the switching power supply circuit 1C as a separate configuration from the phase compensation circuit 20C. For example, it may be incorporated in other configurations such as the error amplifier AMP1.

ここで充電回路30による第1コンデンサCEOの充電時間を短縮するためには電流源I3の出力電流値を大きく設定すればよいが、これに伴ってSIN端子の電圧が急激に上昇すると第2コンデンサC2に印加される電圧も急激に増加する。すると、第2カレントミラー回路CM2を構成するトランジスMP5のドレイン電流が一時的に増加し、SOUT端子の電圧も上昇することで、いわゆるオーバーシュートが生じることがある。このようなオーバーシュートは、EOUT端子の出力電圧が十分に上昇する前に誤差増幅器AMP1の出力がHighに切り替わり、トランジスタMP6がOFF状態に切り替わることで、EOUT端子の充電が終了してしまうおそれがある。 Here, in order to shorten the charging time of the first capacitor CEO by the charging circuit 30, the output current value of the current source I3 should be set large. The voltage applied to C2 also increases sharply. Then, the drain current of the transistor MP5 forming the second current mirror circuit CM2 temporarily increases, and the voltage of the SOUT terminal also increases, which may cause a so-called overshoot. Such an overshoot may cause the output of the error amplifier AMP1 to switch to High before the output voltage of the EOUT terminal rises sufficiently, and the transistor MP6 to switch to the OFF state, thereby terminating the charging of the EOUT terminal. be.

本実施形態の位相補償回路20Cは、このような課題を解決するために、充電回路30によって第1コンデンサCEOを充電している間、第2カレントミラー回路CM2からの出力電流が遮断されるように構成される。具体的には、トランジスタMP7は、起動時に第1コンデンサCEOを充電している間、トランジスタMP4、MP5を含む第2カレントミラー回路CM2の動作を止める。同時に、トランジスタMN6は、そのゲートがCONT端子に接続されており、第1コンデンサCEOを充電している間トランジスタMN6をOFF状態にすることで、トランジスタMN5のドレイン電流を停止させる。これにより、第1コンデンサCEOが充電されている間に電流源I3からの充電電流が停止することを防ぐこともできる。 In order to solve such a problem, the phase compensation circuit 20C of this embodiment is designed so that the output current from the second current mirror circuit CM2 is cut off while the charging circuit 30 is charging the first capacitor CEO. configured to Specifically, the transistor MP7 deactivates the second current mirror circuit CM2 including the transistors MP4 and MP5 while charging the first capacitor CEO at start-up. At the same time, the transistor MN6, having its gate connected to the CONT terminal, stops the drain current of the transistor MN5 by turning off the transistor MN6 while charging the first capacitor CEO. This also prevents the charging current from the current source I3 from stopping while the first capacitor CEO is being charged.

以上説明したように上記各実施形態によれば、帰還回路15(図7を参照)で位相補償を行う必要がないため、高い耐圧のコンデンサを必要とすることなく、またLEDを含む負荷に対しても位相補償を行うことが可能なスイッチング電源回路を実現できる。特に位相補償回路では、第2コンデンサC2に流れる電流を第2カレントミラー回路CM2で増加させることができるため、第2コンデンサC2の容量値が小さくて済み、集積回路上のレイアウト面積を効果的に縮小できる。このような特性を生かし、少ない端子数で安定した位相補償を行うことが可能なスイッチング電源回路を提供できる。 As described above, according to each of the above embodiments, there is no need to perform phase compensation in the feedback circuit 15 (see FIG. 7). It is possible to realize a switching power supply circuit capable of performing phase compensation. Especially in the phase compensation circuit, since the current flowing through the second capacitor C2 can be increased by the second current mirror circuit CM2, the capacitance value of the second capacitor C2 can be small, and the layout area on the integrated circuit can be effectively reduced. can be reduced. Taking advantage of such characteristics, it is possible to provide a switching power supply circuit capable of performing stable phase compensation with a small number of terminals.

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with well-known components without departing from the scope of the present disclosure, and the above-described embodiments may be combined as appropriate.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are understood as follows, for example.

(1)一態様に係るスイッチング電源回路は、
スイッチング素子(例えば上記実施形態の出力用トランジスタMP1)のスイッチング動作によって、負荷に印加される電圧が所定値になるように、電源回路からの電力を前記負荷に供給可能なスイッチング電源回路(例えば上記実施形態のスイッチング電源回路1A、1B、1C)であって、
出力端子に第1コンデンサ(例えば上記実施形態の第1コンデンサCEO)が接続されており、前記負荷に印加される電圧に応じて、線形又は非線形に変化する出力検出電圧と参照電圧との差分に基づく信号を前記出力端子から出力可能な誤差増幅器(例えば上記実施形態の誤差増幅器AMP1)と、
一定の周期を有する三角波電圧を発生可能な発振回路(例えば上記実施形態の発振回路7)と、
前記誤差増幅器の出力電圧と前記発振回路の前記三角波電圧とを比較することにより、前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御可能な比較器(例えば上記実施形態の比較器COMP1)と、
前記誤差増幅器の前記出力端子と前記比較器の入力端子との間に挿入された位相補償回路(例えば上記実施形態の位相補償回路20A、20B、20C)と、
を備え、
前記位相補償回路は、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第1電流信号に変換するための第1抵抗(例えば上記実施形態の第1抵抗R1)と、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第2電流信号に変換するための第2コンデンサ(例えば上記実施形態の第2コンデンサC2)と、
前記第1電流信号及び前記第2電流信号がそれぞれ入力される第1カレントミラー回路(例えば上記実施形態の第1カレントミラー回路CM1)及び第2カレントミラー回路(例えば上記実施形態の第2カレントミラー回路CM2)と、
前記第1カレントミラー回路及び前記第2カレントミラー回路の出力電流が入力され、前記比較器の前記入力端子に対する出力電圧を生成するための第2抵抗(例えば上記実施形態の第2抵抗R2)と、
を備える。
(1) A switching power supply circuit according to one aspect includes:
A switching power supply circuit (for example, the above-mentioned The switching power supply circuits 1A, 1B, 1C) of the embodiment,
A first capacitor (for example, the first capacitor CEO in the above embodiment) is connected to the output terminal, and the difference between the output detection voltage and the reference voltage, which varies linearly or nonlinearly according to the voltage applied to the load. an error amplifier (for example, the error amplifier AMP1 in the above embodiment) capable of outputting a signal based on from the output terminal;
an oscillation circuit capable of generating a triangular wave voltage having a constant period (for example, the oscillation circuit 7 of the above embodiment);
a comparator (for example, the comparator COMP1 of the above embodiment) capable of controlling the switching operation of the switching element by comparing the output voltage of the error amplifier and the triangular wave voltage of the oscillation circuit;
a phase compensation circuit (for example, the phase compensation circuits 20A, 20B, and 20C of the above embodiments) inserted between the output terminal of the error amplifier and the input terminal of the comparator;
with
The phase compensation circuit is
a first resistor (for example, the first resistor R1 in the above embodiment) for converting the output voltage of the error amplifier into a first current signal;
a second capacitor (for example, the second capacitor C2 in the above embodiment) for converting the output voltage of the error amplifier into a second current signal;
A first current mirror circuit (for example, the first current mirror circuit CM1 in the above embodiment) and a second current mirror circuit (for example, the second current mirror in the above embodiment) to which the first current signal and the second current signal are input, respectively circuit CM2); and
a second resistor (for example, the second resistor R2 in the above embodiment) for receiving the output currents of the first current mirror circuit and the second current mirror circuit and generating an output voltage for the input terminal of the comparator; ,
Prepare.

上記(1)の態様によれば、位相補償用の第2コンデンサのレイアウト面積を削減し、端子数の増加も伴うことなく、安定的な位相補償を実施可能な位相補償回路を構成できる。 According to the above aspect (1), it is possible to reduce the layout area of the second capacitor for phase compensation and configure a phase compensation circuit capable of performing stable phase compensation without increasing the number of terminals.

(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記位相補償回路は、前記第2カレントミラー回路の出力電流から直流成分を相殺するための電流を供給可能な電流源(例えば上記実施形態の電流源I3)を更に備える。
(2) In another aspect, in the aspect of (1) above,
The phase compensation circuit further includes a current source (for example, the current source I3 in the above embodiment) capable of supplying a current for canceling the DC component from the output current of the second current mirror circuit.

上記(2)の態様によれば、第2カレントミラー回路が備えるトランジスタのゲートアスペクト比を大きく設定した場合においても、スイッチング電源回路においてスイッチング動作を安定的に確保できる。 According to the aspect (2) above, even when the gate aspect ratio of the transistor included in the second current mirror circuit is set large, the switching operation can be stably ensured in the switching power supply circuit.

(3)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
起動時に前記第1コンデンサを充電するための充電回路(例えば上記実施形態の充電回路30)を更に備える。
(3) In another aspect, in the above aspect (1) or (2),
A charging circuit (for example, the charging circuit 30 of the above embodiment) is further provided for charging the first capacitor at startup.

上記(3)の態様によれば、スイッチング電源回路の起動時に充電回路によって第1コンデンサを充電することにより、出力用トランジスタがスイッチング動作を開始するまでに要する時間を効果的に短縮できる。 According to the aspect (3) above, by charging the first capacitor with the charging circuit when the switching power supply circuit is activated, the time required for the output transistor to start switching operation can be effectively shortened.

(4)他の態様では、上記(3)の態様において、
前記スイッチング動作が検知された場合、前記充電回路による前記第1コンデンサの充電動作が終了されるように構成される。
(4) In another aspect, in the aspect of (3) above,
When the switching operation is detected, the charging operation of the first capacitor by the charging circuit is terminated.

上記(4)の態様によれば、出力用トランジスタのスイッチング動作が開始された際に第1コンデンサの充電動作を終了することで、無駄な電力消費を抑えつつ、出力用トランジスタのスイッチング動作を迅速に開始できる。 According to the above aspect (4), by ending the charging operation of the first capacitor when the switching operation of the output transistor is started, the switching operation of the output transistor can be performed quickly while suppressing wasteful power consumption. can start at

(5)他の態様では、上記(3)又は(4)の態様において、
前記充電回路は、前記位相補償回路に内蔵されている。
(5) In another aspect, in the above (3) or (4) aspect,
The charging circuit is built in the phase compensation circuit.

上記(5)の態様によれば、スイッチング電源回路の回路構成の複雑化を抑えつつ、効率的なレイアウトでスイッチング電源回路に充電回路を搭載することができる。 According to the above aspect (5), it is possible to mount the charging circuit in the switching power supply circuit in an efficient layout while suppressing complication of the circuit configuration of the switching power supply circuit.

(6)他の態様では、上記(5)の態様において、
前記第2カレントミラー回路は、前記充電回路によって前記第1コンデンサを充電している間、前記第2カレントミラー回路からの出力電流が遮断されるように構成される。
(6) In another aspect, in the aspect of (5) above,
The second current mirror circuit is configured such that output current from the second current mirror circuit is interrupted while the first capacitor is being charged by the charging circuit.

上記(6)の態様によれば、充電回路による第1コンデンサの充電時間を短縮するために充電電流を大きく設定した場合であっても、位相補償回路の出力電圧にオーバーシュートが生じることを効果的に防止できる。 According to the aspect (6) above, even when the charging current is set large in order to shorten the charging time of the first capacitor by the charging circuit, the output voltage of the phase compensation circuit is prevented from overshooting. can be effectively prevented.

1 スイッチング電源回路
7 発振回路
10 位相補償回路
14 ゲート駆動回路
15 帰還回路
16 出力部
24 ラッチ回路
30 充電回路
AMP1 誤差増幅器
COMP1 比較器
CEO 第1コンデンサ
C2 第2コンデンサ
CM1 第1カレントミラー回路
CM2 第2カレントミラー回路
CM3 第3カレントミラー回路
I1、I2、I3 電流源
1 switching power supply circuit 7 oscillation circuit 10 phase compensation circuit 14 gate drive circuit 15 feedback circuit 16 output section 24 latch circuit 30 charging circuit AMP1 error amplifier COMP1 comparator CEO first capacitor C2 second capacitor CM1 first current mirror circuit CM2 second current mirror circuit CM3 third current mirror circuit I1, I2, I3 current source

Claims (6)

スイッチング素子のスイッチング動作によって、負荷に印加される電圧が所定値になるように、電源回路からの電力を前記負荷に供給可能なスイッチング電源回路であって、
出力端子に第1コンデンサが接続されており、前記負荷に印加される電圧に応じて、線形又は非線形に変化する出力検出電圧と参照電圧との差分に基づく信号を前記出力端子から出力可能な誤差増幅器と、
一定の周期を有する三角波電圧を発生可能な発振回路と、
前記誤差増幅器の出力電圧と前記発振回路の前記三角波電圧とを比較することにより、前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御可能な比較器と、
前記誤差増幅器の前記出力端子と前記比較器の入力端子との間に挿入された位相補償回路と、
を備え、
前記位相補償回路は、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第1電流信号に変換するための第1抵抗と、
前記誤差増幅器の前記出力電圧を第2電流信号に変換するための第2コンデンサと、
前記第1電流信号及び前記第2電流信号がそれぞれ入力される第1カレントミラー回路及び第2カレントミラー回路と、
前記第1カレントミラー回路及び前記第2カレントミラー回路の出力電流が入力され、前記比較器の前記入力端子に対する出力電圧を生成するための第2抵抗と、
を備える、スイッチング電源回路。
A switching power supply circuit capable of supplying power from the power supply circuit to a load such that the voltage applied to the load becomes a predetermined value by switching operation of a switching element,
A first capacitor is connected to the output terminal, and an error capable of outputting from the output terminal a signal based on the difference between the output detection voltage and the reference voltage that linearly or nonlinearly changes according to the voltage applied to the load. an amplifier;
an oscillation circuit capable of generating a triangular wave voltage having a constant period;
a comparator capable of controlling the switching operation of the switching element by comparing the output voltage of the error amplifier and the triangular wave voltage of the oscillation circuit;
a phase compensation circuit inserted between the output terminal of the error amplifier and the input terminal of the comparator;
with
The phase compensation circuit is
a first resistor for converting the output voltage of the error amplifier into a first current signal;
a second capacitor for converting the output voltage of the error amplifier into a second current signal;
a first current mirror circuit and a second current mirror circuit to which the first current signal and the second current signal are input, respectively;
a second resistor receiving the output currents of the first current mirror circuit and the second current mirror circuit and generating an output voltage for the input terminal of the comparator;
A switching power supply circuit.
前記位相補償回路は、前記第2カレントミラー回路の出力電流から直流成分を相殺するための電流を供給可能な電流源を更に備える、請求項1に記載のスイッチング電源回路。 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein said phase compensation circuit further comprises a current source capable of supplying a current for canceling a DC component from the output current of said second current mirror circuit. 起動時に前記第1コンデンサを充電するための充電回路を更に備える、請求項1又は2に記載のスイッチング電源回路。 3. The switching power supply circuit according to claim 1, further comprising a charging circuit for charging said first capacitor at startup. 前記スイッチング動作が検知された場合、前記充電回路による前記第1コンデンサの充電動作が終了されるように構成された、請求項3に記載のスイッチング電源回路。 4. The switching power supply circuit according to claim 3, wherein the charging operation of said first capacitor by said charging circuit is terminated when said switching operation is detected. 前記充電回路は、前記位相補償回路に内蔵されている、請求項3又は4に記載のスイッチング電源回路。 5. The switching power supply circuit according to claim 3, wherein said charging circuit is incorporated in said phase compensation circuit. 前記第2カレントミラー回路は、前記充電回路によって前記第1コンデンサを充電している間、前記第2カレントミラー回路からの出力電流が遮断されるように構成される、請求項5に記載のスイッチング電源回路。 6. The switching of claim 5, wherein said second current mirror circuit is configured such that output current from said second current mirror circuit is blocked while said first capacitor is being charged by said charging circuit. power circuit.
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