JP2023013704A - Switching converter, controller circuit for the same, and electronic equipment including the switching converter - Google Patents

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Abstract

To provide a switching converter without RHPZ (Right Half Plane Zero).SOLUTION: An inductor L1 is connected between a switching node SW and an output line 104. A first switch SW1 and a second switch SW2 are connected in series between an input line 102 and a ground line 106. A third switch SW3 is connected between the switching node SW and the input line 102. A flying capacitor C1 is connected between both ends of the third switch SW3 and the first switch SW1. A controller IC 200 drives the first to third switches SW1 to SW3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、スイッチングコンバータに関する。 The present disclosure relates to switching converters.

電源電圧より低い電圧あるいは高い電圧を生成するため、DC/DCコンバータ(スイッチングコンバータ)が使用される。降圧コンバータは、一般に降圧比が1に近い領域で効率が高く、降圧比が低く領域、すなわち出力電圧が低い領域で、効率が低下する。この問題を解決するために、DC/DCコンバータにキャパシタを追加したハイブリッド構成(ハイブリッドDC/DCコンバータと称する)が提案されている。この構成では、キャパシタを利用して、入力電圧を1/2倍の振幅を有するスイッチング電圧を生成することで、通常のBuckコンバータよりも効率を改善することができる。 A DC/DC converter (switching converter) is used to generate a voltage lower or higher than the power supply voltage. A step-down converter generally has high efficiency in a region where the step-down ratio is close to 1, and efficiency decreases in a region where the step-down ratio is low, ie, a region where the output voltage is low. In order to solve this problem, a hybrid configuration (referred to as a hybrid DC/DC converter) is proposed in which a capacitor is added to the DC/DC converter. In this configuration, a capacitor can be used to generate a switching voltage having an amplitude of 1/2 the input voltage, thereby improving efficiency over a normal Buck converter.

米国特許7696735B2号U.S. Pat. No. 7,696,735 B2

本開示は係る状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、Buckコンバータよりも効率が高いスイッチングコンバータの提供にある。 It is in this context that the present disclosure is made, and one of its exemplary objectives is to provide a switching converter that is more efficient than a Buck converter.

本開示のある態様はスイッチングコンバータに関する。スイッチングコンバータは、入力ラインと、出力ラインと、接地ラインと、入力ラインと接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、第2トランジスタおよび第3トランジスタの接続ノードと接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタの接続ノードと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードと出力ラインの間に接続された第1インダクタと、出力ラインと接続された出力キャパシタと、接地ラインから第4トランジスタ、第2キャパシタ、第2トランジスタ、第1キャパシタを経て接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、第1トランジスタから第4トランジスタを駆動するコントローラ回路と、を備える。 Certain aspects of the present disclosure relate to switching converters. The switching converter includes an input line, an output line, a ground line, a first transistor, a second transistor, a third transistor and a fourth transistor connected in series between the input line and the ground line, a second transistor and a a first capacitor connected between a connection node of the third transistor and a ground line; a first capacitor connected between a connection node of the first transistor and the second transistor; and a connection node of the third transistor and the fourth transistor. 2 capacitors, a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line, an output capacitor connected to the output line, a ground line to the fourth transistor, the second capacitor, the A second inductor on a loop that returns to the ground line through a two transistor, first capacitor, and a controller circuit that drives the first to fourth transistors.

本開示の別の態様はスイッチングコンバータのコントローラ回路である。スイッチングコンバータは、スイッチングコンバータは、入力ラインと、出力ラインと、接地ラインと、入力ラインと接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、第2トランジスタおよび第3トランジスタの接続ノードと接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタの接続ノードと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードと出力ラインの間に接続された第1インダクタと、出力ラインと接続された出力キャパシタと、接地ラインから第4トランジスタ、第2キャパシタ、第2トランジスタ、第1キャパシタを経て接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、を備える。 Another aspect of the present disclosure is a controller circuit for a switching converter. The switching converter comprises an input line, an output line, a ground line, a first transistor, a second transistor, a third transistor and a fourth transistor connected in series between the input line and the ground line; between a first capacitor connected between a connection node of the second transistor and the third transistor and the ground line, a connection node of the first transistor and the second transistor, and a connection node of the third transistor and the fourth transistor; a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line; an output capacitor connected to the output line; 2 capacitors, a second transistor, and a second inductor on a loop that returns to the ground line through the first capacitor.

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Arbitrary combinations of the above constituent elements, and mutually replacing constituent elements and expressions in methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as embodiments of the present invention.

本開示のある態様によれば、スイッチングコンバータの効率を改善できる。 According to certain aspects of the present disclosure, the efficiency of switching converters can be improved.

図1は、実施形態に係るスイッチングコンバータの回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a switching converter according to an embodiment. 図2は、比較技術に係るスイッチングコンバータの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a switching converter according to a comparative technique. 図3は、比較技術に係るスイッチングコンバータの第1状態φIの等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the first state φ I of the switching converter according to the comparative technique. 図4は、比較技術に係るスイッチングコンバータの第2状態φIIの等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the second state φ II of the switching converter according to the comparative technique. 図5は、比較技術に係るスイッチングコンバータの動作波形図である。FIG. 5 is an operation waveform diagram of a switching converter according to a comparative technique. 図6は、図1のスイッチングコンバータの第1状態φ1の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the first state φ1 of the switching converter of FIG. 図7は、図1のスイッチングコンバータの第2状態φ2の等価回路図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the second state φ2 of the switching converter of FIG. 図8は、図1のスイッチングコンバータの動作波形図である。FIG. 8 is an operation waveform diagram of the switching converter of FIG. 図9は、変形例2に係るスイッチングコンバータの回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a switching converter according to Modification 2. As shown in FIG. 図10は、変形例3に係るスイッチングコンバータの回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a switching converter according to Modification 3. As shown in FIG. 図11は、スイッチングコンバータを備える電子機器の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an electronic device that includes a switching converter;

(実施形態の概要)
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、1つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態(実施例や変形例)または複数の実施形態(実施例や変形例)を指すものとして用いる場合がある。
(Overview of embodiment)
SUMMARY OF THE INVENTION Several exemplary embodiments of the disclosure are summarized. This summary presents, in simplified form, some concepts of one or more embodiments, as a prelude to the more detailed description that is presented later, and for the purpose of a basic understanding of the embodiments. The size is not limited. This summary is not a comprehensive overview of all possible embodiments, and it is intended to neither identify key elements of all embodiments nor delineate the scope of some or all aspects. For convenience, "one embodiment" may be used to refer to one embodiment (example or variation) or multiple embodiments (examples or variations) disclosed herein.

一実施形態に係るスイッチングコンバータは、入力ラインと、出力ラインと、接地ラインと、入力ラインと接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、第2トランジスタおよび第3トランジスタの接続ノードと接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタの接続ノードと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードと出力ラインの間に接続された第1インダクタと、出力ラインと接続された出力キャパシタと、接地ラインから第4トランジスタ、第2キャパシタ、第2トランジスタ、第1キャパシタを経て接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、第1トランジスタから第4トランジスタを駆動するコントローラ回路と、を備える。 A switching converter according to one embodiment includes an input line, an output line, a ground line, and first, second, third and fourth transistors connected in series between the input line and the ground line. , a first capacitor connected between a connection node of the second and third transistors and a ground line, a connection node of the first and second transistors, and a connection node of the third and fourth transistors. a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line; an output capacitor connected to the output line; a ground line to the fourth transistor; A second capacitor, a second transistor, a second inductor on a loop that returns to the ground line through the first capacitor, and a controller circuit that drives the first to fourth transistors.

この構成によると、第1キャパシタと第2キャパシタを並列に接続して、第2キャパシタから第1キャパシタに対して電荷を転送する際に、充電電流が第2インダクタによって制限される。これにより充電電流が急峻に増大するのを抑え、スイッチング損失を低減できる。 According to this configuration, the charging current is limited by the second inductor when the first capacitor and the second capacitor are connected in parallel and the charge is transferred from the second capacitor to the first capacitor. As a result, it is possible to suppress a sharp increase in the charging current and reduce the switching loss.

一実施形態において、第2インダクタは、第2トランジスタと第3トランジスタの両端間に、第2キャパシタと直列に接続されてもよい。 In one embodiment, a second inductor may be connected in series with the second capacitor across the second and third transistors.

一実施形態において、第2インダクタは、第2トランジスタおよび第3トランジスタの接続ノードと接地ラインの間に、第1キャパシタと直列に接続されてもよい。 In one embodiment, a second inductor may be connected in series with the first capacitor between the connection node of the second and third transistors and the ground line.

一実施形態において、第2インダクタのインダクタンスは第1インダクタのインダクタンスより小さくてもよい。 In one embodiment, the inductance of the second inductor may be less than the inductance of the first inductor.

一実施形態において、第1トランジスタから第4トランジスタは、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。 In one embodiment, the first to fourth transistors may be N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

一実施形態において、コントローラ回路は、第1トランジスタおよび第3トランジスタがオン、第2トランジスタおよび第4トランジスタがオフである第1状態と、第1トランジスタおよび第3トランジスタがオフ、第2トランジスタおよび第4トランジスタがオンである第2状態と、を交互に繰り返してもよい。 In one embodiment, the controller circuit comprises a first state in which the first and third transistors are on and the second and fourth transistors are off; A second state in which the four transistors are on may be alternated.

一実施形態において、第2状態の長さは、第1キャパシタ、第2キャパシタおよび第2インダクタが形成するLC共振回路の共振周波数の逆数である固有周期の略1/2倍であってもよい。これにより、共振動作が実現するため、効率を高めることができる。「略1/2倍」とは、完全に1/2倍である場合のみでなく、1/2から共振動作が実現できる範囲において逸脱している場合も含む趣旨であり、たとえば1/2から±20%の範囲をいう。 In one embodiment, the length of the second state may be approximately half the natural period, which is the reciprocal of the resonant frequency of the LC resonant circuit formed by the first capacitor, the second capacitor, and the second inductor. . As a result, resonance operation is realized, and efficiency can be improved. The term "substantially 1/2 times" is meant to include not only the case of being completely 1/2 times, but also the case of deviating from 1/2 within the range in which resonance operation can be achieved. Refers to the range of ±20%.

一実施形態に係るコントローラ回路は、スイッチングコンバータを制御する。スイッチングコンバータは、入力ラインと、出力ラインと、接地ラインと、入力ラインと接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、第2トランジスタおよび第3トランジスタの接続ノードと接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタの接続ノードと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、第3トランジスタおよび第4トランジスタの接続ノードと出力ラインの間に接続された第1インダクタと、出力ラインと接続された出力キャパシタと、接地ラインから第4トランジスタ、第2キャパシタ、第2トランジスタ、第1キャパシタを経て接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、を備える。コントローラ回路は、第1トランジスタおよび第3トランジスタがオン、第2トランジスタおよび第4トランジスタがオフである第1状態と、第1トランジスタおよび第3トランジスタがオフ、第2トランジスタおよび第4トランジスタがオンである第2状態と、を交互に繰り返す状態制御部と、状態制御部の出力に応じて、第1トランジスタから第4トランジスタを駆動する駆動回路と、を備える。 A controller circuit according to one embodiment controls a switching converter. The switching converter includes an input line, an output line, a ground line, a first transistor, a second transistor, a third transistor and a fourth transistor connected in series between the input line and the ground line, a second transistor and a a first capacitor connected between a connection node of the third transistor and a ground line; a first capacitor connected between a connection node of the first transistor and the second transistor; and a connection node of the third transistor and the fourth transistor. 2 capacitors, a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line, an output capacitor connected to the output line, a ground line to the fourth transistor, the second capacitor, the Two transistors, a second inductor on a loop that returns to the ground line through the first capacitor. The controller circuit has a first state in which the first and third transistors are on and the second and fourth transistors are off, and a first state in which the first and third transistors are off and the second and fourth transistors are on. A state control unit that alternately repeats a certain second state and a driving circuit that drives the first to fourth transistors according to the output of the state control unit.

一実施形態において、第2状態の長さは、第1キャパシタ、第2キャパシタおよび第2インダクタが形成するLC共振回路の共振周波数の逆数である固有周期の略1/2倍であってもよい。 In one embodiment, the length of the second state may be approximately half the natural period, which is the reciprocal of the resonant frequency of the LC resonant circuit formed by the first capacitor, the second capacitor, and the second inductor. .

一実施形態において、コントローラ回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 In one embodiment, the controller circuit may be monolithically integrated on a single semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all circuit components are formed on a semiconductor substrate, and the case where the main components of a circuit are integrated. A resistor, capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuits on one chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.

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

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, "a state in which member A is connected to member B" refers to a case in which member A and member B are physically directly connected, as well as a case in which member A and member B are electrically connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the physical connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.

同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "the state in which member C is provided between member A and member B" refers to the case where member A and member C or member B and member C are directly connected, as well as the case where they are electrically connected. It also includes the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the physical connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.

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

本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。 The vertical and horizontal axes of the waveform diagrams and time charts referred to in this specification are enlarged or reduced as appropriate for ease of understanding, and each waveform shown is also simplified for ease of understanding. or exaggerated or emphasized.

(実施形態)
図1は、実施形態に係るスイッチングコンバータ100の回路図である。スイッチングコンバータ100は、入力ライン102の入力電圧VINを降圧し、出力ライン104に降圧後の出力電圧VOUTを発生する。スイッチングコンバータ100は、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、出力キャパシタC3、第1インダクタL1、第2インダクタL2、コントローラIC200を備える。第2キャパシタC2をフライングキャパシタとも称する。
(embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching converter 100 according to an embodiment. The switching converter 100 steps down an input voltage V IN on an input line 102 and generates a stepped-down output voltage V OUT on an output line 104 . The switching converter 100 includes a first transistor M1 to a fourth transistor M4, a first capacitor C1, a second capacitor C2, an output capacitor C3, a first inductor L1, a second inductor L2, and a controller IC200. The second capacitor C2 is also called a flying capacitor.

第1トランジスタM1、第2トランジスタM2、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4は、入力ライン102と接地ライン106の間に直列に接続される。第1トランジスタM1から第4トランジスタM4は、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。 A first transistor M 1 , a second transistor M 2 , a third transistor M 3 and a fourth transistor M 4 are connected in series between the input line 102 and the ground line 106 . The first to fourth transistors M1 to M4 are N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

第1キャパシタC1は、第2トランジスタM2および第3トランジスタM3の接続ノードn2と接地ライン106の間に接続される。第2キャパシタC2は、第1トランジスタM1および第2トランジスタM2の接続ノードn1と、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4の接続ノードn3との間に接続される。 A first capacitor C1 is connected between a connection node n2 of the second transistor M2 and the third transistor M3 and the ground line 106. As shown in FIG. The second capacitor C2 is connected between a connection node n1 between the first transistor M1 and the second transistor M2 and a connection node n3 between the third transistor M3 and the fourth transistor M4.

第1インダクタL1は、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4の接続ノードn3と出力ライン104の間に接続される。 A first inductor L1 is connected between a connection node n3 of the third transistor M3 and the fourth transistor M4 and the output line 104. As shown in FIG.

出力キャパシタC3は、出力ライン104と接続される。 Output capacitor C3 is connected to output line 104 .

第2インダクタL2は、接地ライン106から第4トランジスタM4、第2キャパシタC2、第2トランジスタM2、第1キャパシタC1を経て接地ライン106に戻るループ110上に設けられる。本実施形態において、第2インダクタL2は、第2トランジスタM2と第3トランジスタM3の両端間、つまりノードn1とノードn3の間に、第2キャパシタC2と直列に接続される。第2インダクタL2のインダクタンスは第1インダクタL1のインダクタンスより小さくすることが好ましい。 A second inductor L2 is provided on a loop 110 from the ground line 106 through the fourth transistor M4, the second capacitor C2, the second transistor M2, the first capacitor C1 and back to the ground line 106. FIG. In this embodiment, the second inductor L2 is connected in series with the second capacitor C2 between both ends of the second transistor M2 and the third transistor M3, that is, between the node n1 and the node n3. The inductance of the second inductor L2 is preferably smaller than the inductance of the first inductor L1.

コントローラIC200は、第1トランジスタM1から第4トランジスタM4を駆動する。たとえばコントローラIC200は、第1状態φ1と第2状態φ2を交互に繰り返す。
・第1状態φ1
第1トランジスタM1: ON
第2トランジスタM2: OFF
第3トランジスタM3: ON
第4トランジスタM4: OFF
The controller IC 200 drives the first transistor M1 to the fourth transistor M4. For example, the controller IC 200 alternately repeats the first state φ1 and the second state φ2.
・First state φ1
First transistor M1: ON
Second transistor M2: OFF
Third transistor M3: ON
Fourth transistor M4: OFF

・第2状態φ2
第1トランジスタM1: OFF
第2トランジスタM2: ON
第3トランジスタM3: OFF
第4トランジスタM4: ON
・Second state φ2
First transistor M1: OFF
Second transistor M2: ON
Third transistor M3: OFF
Fourth transistor M4: ON

コントローラIC200は、駆動回路210、状態制御部220、フィードバック回路230を備え、ひとつの半導体基板に集積化された機能ICである。コントローラIC200のゲートピンG1~G4は、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4のゲートと接続される。またコントローラIC200のフィードバックピンFBには、スイッチングコンバータ100の出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBがフィードバックされる。抵抗R1,R2は、出力電圧VOUTを分圧し、フィードバック信号VFBを生成する。 The controller IC 200 is a functional IC that includes a drive circuit 210, a state control section 220, and a feedback circuit 230, and is integrated on one semiconductor substrate. Gate pins G1 to G4 of the controller IC200 are connected to the gates of the first transistor M1 to the fourth transistor M4. A feedback signal V FB corresponding to the output voltage V OUT of the switching converter 100 is fed back to the feedback pin FB of the controller IC 200 . Resistors R1 and R2 divide the output voltage V OUT to produce a feedback signal V FB .

抵抗R1,R2は、コントローラIC200に集積化されてもよい。また、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4はコントローラIC200に集積化されてもよい。 Resistors R1 and R2 may be integrated into controller IC200. Also, the first to fourth transistors M1 to M4 may be integrated in the controller IC200.

状態制御部220はコントロールロジックであり、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4のオン、オフを規定する制御信号S~Sを生成し、スイッチングコンバータ100の状態を制御する。 The state control unit 220 is a control logic, generates control signals S 1 to S 4 that specify ON/OFF of the first transistor M1 to the fourth transistor M4, and controls the state of the switching converter 100 .

駆動回路210は、状態制御部220の出力S~Sに応じて、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4を駆動する。駆動回路210は、4個のドライバDr1~Dr4を含む。 The drive circuit 210 drives the first to fourth transistors M1 to M4 according to the outputs S 1 to S 4 of the state control section 220 . Drive circuit 210 includes four drivers Dr1-Dr4.

フィードバック回路230は、フィードバック信号VFBと基準電圧VREFの誤差がゼロに近づくように、第1状態φ1と第2状態φ2の時間比率を制御する。フィードバック回路230については、一般的なDC/DCコンバータと同様に構成することができ、たとえばパルス幅変調器やパルス周波数変調器を含むことができる。また制御方式は特に限定されず、電圧モードのコントローラであってもよいし、ピーク電流モードや平均電流モードのコントローラであってもよいし、あるいは、リップル制御、具体的にはヒステリシス制御(Bang-Bang制御)やボトム検出オン時間固定、ピーク検出オフ時間固定のコントローラであってもよい。 The feedback circuit 230 controls the time ratio between the first state φ1 and the second state φ2 so that the error between the feedback signal V FB and the reference voltage V REF approaches zero. Feedback circuit 230 can be configured in the same manner as a general DC/DC converter, and can include, for example, a pulse width modulator and a pulse frequency modulator. The control method is not particularly limited, and may be a voltage mode controller, a peak current mode controller, or an average current mode controller, or ripple control, specifically hysteresis control (Bang- Bang control), fixed bottom detection ON time, and fixed peak detection OFF time.

以上がスイッチングコンバータ100の構成である。スイッチングコンバータ100の動作を説明する前に、比較技術に係るスイッチングコンバータについて説明する。 The above is the configuration of the switching converter 100 . Before describing the operation of the switching converter 100, a switching converter according to a comparative technique will be described.

図2は、比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rの回路図である。スイッチングコンバータ100Rは、図1のスイッチングコンバータ100から、第2インダクタL2を省略した構成を有する。比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rを、ハイブリッドDC/DCコンバータとも称する。 FIG. 2 is a circuit diagram of a switching converter 100R according to a comparative technique. Switching converter 100R has a configuration in which second inductor L2 is omitted from switching converter 100 in FIG. The switching converter 100R according to the comparative technique is also called a hybrid DC/DC converter.

このスイッチングコンバータ100Rは、トランジスタM1,M3がオン、M2,M4がオフである第1状態φIと、トランジスタM1,M3がオフ、M2,M4がオンである第2状態φIIを繰り返す。 The switching converter 100R repeats a first state φI in which the transistors M1 and M3 are on and M2 and M4 are off, and a second state φII in which the transistors M1 and M3 are off and M2 and M4 are on.

図3は、比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rの第1状態φIの等価回路図である。第1状態φIにおいて、第1インダクタL1には、第2キャパシタC2の充電電流IC2と、第1キャパシタC1の放電電流IC1が流れる。第2キャパシタC2の充電電流IC2は、第1トランジスタM1を経由する。一方、第1キャパシタC1の放電電流IC1は、第3トランジスタM3を経由する。 FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the first state φ I of the switching converter 100R according to the comparative technique. In the first state φI , the charging current IC2 of the second capacitor C2 and the discharging current IC1 of the first capacitor C1 flow through the first inductor L1. A charging current IC2 of the second capacitor C2 passes through the first transistor M1. On the other hand, the discharge current IC1 of the first capacitor C1 passes through the third transistor M3.

第1状態φIにおいて入力ライン102と接地ライン106の間に、第2キャパシタC2と第1キャパシタC1が直列に接続されるから、VIN=VC1+VC2が成り立つ。VC1は第1キャパシタC1の両端間電圧、VC2は第2キャパシタC2の両端間電圧である。第1状態φIにおいて、電圧VC2は時間とともに増大し、電圧VC1は時間とともに減少する。 Since the second capacitor C2 and the first capacitor C1 are connected in series between the input line 102 and the ground line 106 in the first state φ I , V IN =V C1 +V C2 holds. VC1 is the voltage across the first capacitor C1 , and VC2 is the voltage across the second capacitor C2 . In the first state φ I , voltage V C2 increases with time and voltage V C1 decreases with time.

第3トランジスタM3および第4トランジスタM4の接続ノードn3の電圧は、Vn3=VIN-VC2である。第1インダクタL1の両端間の電圧ΔVL(φI)は、
ΔVL(φI)=VIN-VC2-VOUT
である。後述のように、VC1=VC2=VIN/2であるとき、
ΔVL(φI)=VIN/2-VOUT
第1インダクタL1に流れるコイル電流Iは、ΔVL(φI)/L1=(VIN/2-VOUT)/L1の傾きで増加する。
The voltage at the connection node n3 between the third transistor M3 and the fourth transistor M4 is V n3 =V IN -V C2 . The voltage ΔV L (φI) across the first inductor L1 is
ΔV L (φI) = V IN - V C2 - V OUT
is. As described below, when V C1 =V C2 =V IN /2,
ΔV L (φI) = V IN /2-V OUT
The coil current I L flowing through the first inductor L1 increases with a slope of ΔV L(φI) /L1=(V IN /2−V OUT )/L1.

図4は、比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rの第2状態φIIの等価回路図である。第2状態φIIにおいて、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4の接続ノードn3の電圧は0Vである。第1インダクタL1の両端間の電圧ΔVL(φII)は、
ΔVL(φII)=-VOUT
である。第1インダクタL1に流れるコイル電流Iは、ΔVL(φII)/L1=-VOUT/L1の傾きで減少する。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the second state φII of the switching converter 100R according to the comparative technique. In the second state φII , the voltage at the connection node n3 between the third transistor M3 and the fourth transistor M4 is 0V. The voltage ΔV L (φII) across the first inductor L1 is
ΔV L (φII) = -V OUT
is. The coil current I L flowing through the first inductor L1 decreases with a slope of ΔV L(φII) /L1=-V OUT /L1.

また第2状態φIIにおいて、第1インダクタL1にはコイル電流Iが流れる。また、第2キャパシタC2から第2トランジスタM2を経由して第1トランジスタM1に電流IC21が流れ、第2キャパシタC2から第1キャパシタC1に電荷が転送され、第2キャパシタC2が放電し、第1キャパシタC1が充電される。C1=C2であるとき、電荷転送の結果、VC1=VC2=VIN/2となる。 In the second state φII , the coil current IL flows through the first inductor L1 . Also, the current I C21 flows from the second capacitor C2 to the first transistor M1 via the second transistor M2, the charge is transferred from the second capacitor C2 to the first capacitor C1, and the second capacitor C2 is discharged. 1 capacitor C1 is charged. When C1=C2, the charge transfer results in V C1 =V C2 =V IN /2.

図5は、比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rの動作波形図である。図5にはコイル電流I、第1トランジスタM1~第4トランジスタM4に流れる電流IM1~IM4の1スイッチング周期分の波形が示される。 FIG. 5 is an operation waveform diagram of the switching converter 100R according to the comparative technique. FIG. 5 shows waveforms for one switching cycle of the coil current I L and the currents I M1 to I M4 flowing through the first transistor M1 to the fourth transistor M4.

第1状態φIにおいて、電流IM1は、IC2に、電流IM3は電流IC1に対応する。コイル電流Iは、IM1とIM3の合計である。第2状態φIIにおいて、IM2は、IC21に対応しており、電流IM4は、IとIM2の合計である。 In the first state φ I , the current I M1 corresponds to the current I C2 and the current I M3 to the current I C1 . The coil current I L is the sum of I M1 and I M3 . In the second state φII , I M2 corresponds to I C21 and current I M4 is the sum of I L and I M2 .

第1状態φIの長さをtON、第2状態φIIの長さをtOFFとする。定常状態において、第1状態φIと第2状態φIIとでコイル電流Iの変化量は等しい。
(VIN/2-VOUT)/L1×tON=VOUT/L×tOFF
Let t ON be the length of the first state φ I and t OFF be the length of the second state φ II . In the steady state, the amount of change in the coil current IL is the same between the first state φI and the second state φII .
(V IN /2-V OUT )/L1×t ON =V OUT /L×t OFF

d=tON/(tON+tOFF)とすると、
(VIN/2-VOUT)×d=VOUT×(1-d)
を得る。したがって、定常状態では、
OUT=d×VIN/2
が成り立つ。出力電圧VOUTは、デューティサイクルdに応じて、0~VIN/2の範囲で制御することができる。
Assuming that d= tON /( tON + tOFF ),
(V IN /2−V OUT )×d=V OUT ×(1−d)
get Therefore, at steady state,
V OUT =d×V IN /2
holds. The output voltage V OUT can be controlled from 0 to V IN /2 depending on the duty cycle d.

第1状態φIから第2状態φIIに遷移した直後、第2トランジスタM2を経由して電流IM2=IC21が流れる。遷移の直前の電圧VC1とVC2の電位差が大きいと、遷移直後に大きなスパイク状の電流IM2が流れる。第2トランジスタM2で発生する損失(スイッチドキャパシタ損失)は、
P=(4C・f)-1・IOUT
で表される。Cは、第1キャパシタC1と第2キャパシタC2の合成容量であり、fはスイッチング周波数である。比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rは、φIIへの遷移直後の電流IM2のスパイクよって、損失が大きくなるという問題がある。以上が比較技術の課題である。
Immediately after the transition from the first state φ I to the second state φ II , a current I M2 =I C21 flows through the second transistor M2. If the potential difference between the voltages VC1 and VC2 immediately before the transition is large, a large spike current IM2 flows immediately after the transition. The loss (switched capacitor loss) occurring in the second transistor M2 is
P=(4C·f) −1 ·I OUT 2
is represented by C is the combined capacitance of the first capacitor C1 and the second capacitor C2, and f is the switching frequency. The switching converter 100R according to the comparative technique has a problem that the loss increases due to the spike of the current IM2 immediately after the transition to φII . These are the problems of comparison technology.

続いてスイッチングコンバータ100の動作を説明する。スイッチングコンバータ100の動作は基本的には比較技術に係るスイッチングコンバータ100Rと同様である。 Next, the operation of switching converter 100 will be described. The operation of the switching converter 100 is basically the same as that of the switching converter 100R according to the comparative technique.

図6は、図1のスイッチングコンバータ100の第1状態φ1の等価回路図である。第1状態φ1において、第1インダクタL1には、第2キャパシタC2の充電電流IC2と、第1キャパシタC1の放電電流IC1が流れる。 FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the first state φ1 of the switching converter 100 of FIG. In the first state φ1, the charging current IC2 of the second capacitor C2 and the discharging current IC1 of the first capacitor C1 flow through the first inductor L1.

第1インダクタL1に流れるコイル電流Iは、ΔVL(φ1)/L1=(VIN/2-VOUT)/L1の傾きで増加する。 The coil current I L flowing through the first inductor L1 increases with a slope of ΔV L(φ1) /L1=(V IN /2−V OUT )/L1.

図7は、図1のスイッチングコンバータ100の第2状態φ2の等価回路図である。第1インダクタL1の両端間の電圧ΔVL(φII)は、
ΔVL(φII)=-VOUT
である。第1インダクタL1に流れるコイル電流Iは、ΔVL(φ2)/L1=-VOUT/L1の傾きで減少する。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the switching converter 100 of FIG. 1 in the second state φ2. The voltage ΔV L (φII) across the first inductor L1 is
ΔV L (φII) = -V OUT
is. The coil current I L flowing through the first inductor L1 decreases with a slope of ΔV L(φ2) /L1=-V OUT /L1.

また第2状態φ2において、第1インダクタL1にはコイル電流Iが流れる。また、第2キャパシタC2から第2トランジスタM2を経由して第1トランジスタM1に電流IC21が流れ、第2キャパシタC2から第1キャパシタC1に電荷が転送される。図7の電流IC21は、第2インダクタL2を経由している点において、図4の電流IC21と異なる。 Also, in the second state φ2, the coil current IL flows through the first inductor L1 . Also, a current IC21 flows from the second capacitor C2 to the first transistor M1 via the second transistor M2, and charges are transferred from the second capacitor C2 to the first capacitor C1. The current I C21 in FIG. 7 differs from the current I C21 in FIG. 4 in that it passes through the second inductor L2.

図1のスイッチングコンバータ100においても、定常状態において、
OUT=d×VIN/2=VOUT
が成り立つ。つまり出力電圧VOUTは、デューティサイクルdに応じて、0~VIN/2の範囲で制御することができる。
In the switching converter 100 of FIG. 1 as well, in a steady state,
VOUT =d* VIN /2= VOUT
holds. That is, the output voltage V OUT can be controlled in the range of 0 to V IN /2 according to the duty cycle d.

図8は、図1のスイッチングコンバータ100の動作波形図である。図8にはコイル電流Iの1スイッチング周期分の波形が示される。 FIG. 8 is an operation waveform diagram of switching converter 100 of FIG. FIG. 8 shows the waveform of the coil current IL for one switching cycle.

第1状態φ1から第2状態φ2に遷移した後、第2トランジスタM2を経由して電流IM2=IC21が流れる。上述のようにこの電流IM2=IC21は、第2インダクタL2を経由する。この第2インダクタL2によって、電流IM2(=IC21)は、第2状態φ2において、緩やかに増加し、緩やかに減少することとなり、第2状態φ2に遷移した直後の電流IC21のスパイクが抑制される。これにより、スイッチドキャパシタ損失を低減することができる。 After the transition from the first state φ1 to the second state φ2, a current I M2 =I C21 flows through the second transistor M2. As mentioned above, this current I M2 =I C21 passes through the second inductor L2. Due to this second inductor L2, the current I M2 (=I C21 ) gradually increases and then gradually decreases in the second state φ2 . Suppressed. Thereby, the switched capacitor loss can be reduced.

第2状態φ2の長さtOFFは、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2および第2インダクタL2が形成するLC共振回路の共振周波数の逆数である固有周期Tの略1/2倍とすることが好ましい。これにより、共振状態で動作させることができ、さらに効率を改善することができる。 The length tOFF of the second state φ2 is approximately half the natural period T0 , which is the reciprocal of the resonance frequency of the LC resonance circuit formed by the first capacitor C1, the second capacitor C2, and the second inductor L2. is preferred. This allows operation in resonance, further improving efficiency.

(変形例)
上述した実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なことが当業者に理解される。以下、こうした変形例について説明する。
(Modification)
Those skilled in the art will understand that the above-described embodiments are examples, and that various modifications can be made to combinations of each component and each processing process. Such modifications will be described below.

(変形例1)
実施形態1において、コントローラIC200は、第1状態φ1と第2状態φ2とを交互に切り換えたが、本開示はそれに限定されない。たとえば軽負荷状態では、第1状態φ1と第2状態φ2に加えて、第3状態φ3の三状態を切り換えてもよい。第3状態φ3は、すべてのトランジスタM1~M4がオフであるハイインピーダンス状態である。
(Modification 1)
Although the controller IC 200 alternately switches between the first state φ1 and the second state φ2 in the first embodiment, the present disclosure is not limited thereto. For example, in a light load state, three states of a third state φ3 in addition to the first state φ1 and the second state φ2 may be switched. A third state φ3 is a high impedance state in which all transistors M1-M4 are off.

(変形例2、変形例3)
第2インダクタL2の挿入は、図1の位置に限定されず、第2状態φ2における電流IC21の経路上に挿入すればよい。たとえば第2キャパシタC2と第2インダクタL2の位置を入れ替えもよいし、その他の箇所に挿入してもよい。
(Modification 2, Modification 3)
The insertion of the second inductor L2 is not limited to the position shown in FIG. 1, and may be inserted on the path of the current IC21 in the second state φ2. For example, the positions of the second capacitor C2 and the second inductor L2 may be exchanged, or they may be inserted in other locations.

図9は、変形例2に係るスイッチングコンバータ100Aの回路図である。この変形例では、第2インダクタL2は、スイッチングノードn1とn2の間に、第2トランジスタM2と直列に接続されている。この場合も、第2状態φ2において、第2トランジスタM2を介して流れる電流IC21のピークを抑制でき、効率を改善できる。 FIG. 9 is a circuit diagram of a switching converter 100A according to Modification 2. As shown in FIG. In this variant, the second inductor L2 is connected in series with the second transistor M2 between the switching nodes n1 and n2. Also in this case, in the second state φ2, the peak of the current IC21 flowing through the second transistor M2 can be suppressed, and the efficiency can be improved.

図10は、変形例3に係るスイッチングコンバータ100Bの回路図である。この変形例では、第2インダクタL2は、スイッチングノードn2と接地ライン106の間に、第1キャパシタC1と直列に接続される。第1キャパシタC1と第2インダクタL2は入れ替えてもよい。変形例3では、第1状態φ1における電流IC1も、第2インダクタL2を通過することとなるため、電流IC1にも影響を与えることとなる。 FIG. 10 is a circuit diagram of a switching converter 100B according to Modification 3. As shown in FIG. In this variant, the second inductor L2 is connected between the switching node n2 and the ground line 106 in series with the first capacitor C1. The first capacitor C1 and the second inductor L2 may be interchanged. In Modified Example 3, the current I C1 in the first state φ1 also passes through the second inductor L2, so that the current I C1 is also affected.

(用途)
図11は、スイッチングコンバータ100を備える電子機器700の一例を示す図である。電子機器700は、内部回路710および電源回路720を備える。内部回路710は、CPU(Central Processing Unit)やメモリ、LAN(Local Area Network)のインタフェース回路などを含みうる。電源回路710は、入力電圧VINを昇圧し(もしくは降圧し)、内部回路710に供給する。上述の昇降圧コンバータ100は、電源回路720として用いることができる。
(Application)
FIG. 11 is a diagram showing an example of an electronic device 700 that includes the switching converter 100. As shown in FIG. Electronic device 700 includes an internal circuit 710 and a power supply circuit 720 . The internal circuit 710 can include a CPU (Central Processing Unit), a memory, a LAN (Local Area Network) interface circuit, and the like. The power supply circuit 710 boosts (or steps down) the input voltage VIN and supplies it to the internal circuit 710 . The buck-boost converter 100 described above can be used as the power supply circuit 720 .

電子機器700はサーバーに限定されず、車載機器であってもよい。その他、電子機器700は、産業機器、OA(Office Automation)機器であってもよいし、オーディオ機器などの民生機器であってもよい。 Electronic device 700 is not limited to a server, and may be an in-vehicle device. In addition, the electronic device 700 may be an industrial device, an OA (Office Automation) device, or a consumer device such as an audio device.

実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにさまざまな変形例が存在すること、またそうした変形例も本開示に含まれ、また本発明の範囲を構成しうることは当業者に理解されるところである。 The embodiments are examples, and it should be noted that there are various modifications in the combination of each component and each processing process, and such modifications are included in the present disclosure and can constitute the scope of the present invention. It is understood by those skilled in the art.

100 スイッチングコンバータ
102 入力ライン
104 出力ライン
106 接地ライン
M1 第1トランジスタ
M2 第2トランジスタ
M3 第3トランジスタ
M4 第4トランジスタ
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ
C3 出力キャパシタ
L1 第1インダクタ
L2 第2インダクタ
200 コントローラIC
210 駆動回路
220 状態制御部
230 フィードバック回路
100 switching converter 102 input line 104 output line 106 ground line M1 first transistor M2 second transistor M3 third transistor M4 fourth transistor C1 first capacitor C2 second capacitor C3 output capacitor L1 first inductor L2 second inductor 200 controller IC
210 drive circuit 220 state control unit 230 feedback circuit

Claims (13)

入力ラインと、
出力ラインと、
接地ラインと、
前記入力ラインと前記接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、
前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタの接続ノードと前記接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの接続ノードと、前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、
前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタの接続ノードと前記出力ラインの間に接続された第1インダクタと、
前記出力ラインと接続された出力キャパシタと、
前記接地ラインから前記第4トランジスタ、前記第2キャパシタ、前記第2トランジスタ、前記第1キャパシタを経て前記接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、
前記第1トランジスタから前記第4トランジスタを駆動するコントローラ回路と、
を備える、スイッチングコンバータ。
an input line;
an output line;
a ground line;
a first transistor, a second transistor, a third transistor and a fourth transistor connected in series between the input line and the ground line;
a first capacitor connected between a connection node of the second transistor and the third transistor and the ground line;
a second capacitor connected between a connection node between the first transistor and the second transistor and a connection node between the third transistor and the fourth transistor;
a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line;
an output capacitor connected to the output line;
a second inductor provided on a loop returning from the ground line to the ground line via the fourth transistor, the second capacitor, the second transistor, the first capacitor;
a controller circuit that drives the first to fourth transistors;
A switching converter.
前記第2インダクタは、前記第2トランジスタと前記第3トランジスタの両端間に、前記第2キャパシタと直列に接続された、請求項1に記載のスイッチングコンバータ。 2. The switching converter according to claim 1, wherein said second inductor is connected in series with said second capacitor across said second transistor and said third transistor. 前記第2インダクタは、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの前記接続ノードと、前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタの前記接続ノードとの間に、前記第2トランジスタと直列に接続された、請求項1に記載のスイッチングコンバータ。 the second inductor is connected in series with the second transistor between the connection node of the first transistor and the second transistor and the connection node of the second transistor and the third transistor; A switching converter according to claim 1 . 前記第2インダクタは、前記第2トランジスタと前記第3トランジスタの前記接続ノードと前記接地ラインの間に、前記第1キャパシタと直列に接続された、請求項1に記載のスイッチングコンバータ。 2. The switching converter according to claim 1, wherein said second inductor is connected in series with said first capacitor between said connection node of said second transistor and said third transistor and said ground line. 前記第2インダクタのインダクタンスは前記第1インダクタのインダクタンスより小さい、請求項1から4のいずれかに記載のスイッチングコンバータ。 5. The switching converter according to claim 1, wherein the inductance of said second inductor is smaller than the inductance of said first inductor. 前記第1トランジスタから前記第4トランジスタは、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である、請求項1から5のいずれかに記載のスイッチングコンバータ。 6. The switching converter according to claim 1, wherein said first to fourth transistors are N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). 前記コントローラ回路は、
前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタがオン、前記第2トランジスタおよび前記第4トランジスタがオフである第1状態と、前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタがオフ、前記第2トランジスタおよび前記第4トランジスタがオンである第2状態と、を交互に繰り返す、請求項1から6のいずれかに記載のスイッチングコンバータ。
The controller circuit comprises:
A first state in which the first transistor and the third transistor are on and the second transistor and the fourth transistor are off, and a first state in which the first transistor and the third transistor are off and the second transistor and the fourth transistor are off. 7. A switching converter as claimed in any preceding claim, alternating between a second state in which the transistor is on.
前記第2状態の長さは、前記第1キャパシタ、前記第2キャパシタおよび前記第2インダクタが形成するLC共振回路の共振周波数の逆数である固有周期の略1/2倍である、請求項7に記載のスイッチングコンバータ。 8. The length of the second state is approximately half the natural period, which is the reciprocal of the resonant frequency of the LC resonant circuit formed by the first capacitor, the second capacitor, and the second inductor. The switching converter described in . スイッチングコンバータのコントローラ回路であって、
前記スイッチングコンバータは、
入力ラインと、
出力ラインと、
接地ラインと、
前記入力ラインと前記接地ラインの間に直列に接続された第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、
前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタの接続ノードと前記接地ラインの間に接続された第1キャパシタと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの接続ノードと、前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタの接続ノードとの間に接続された第2キャパシタと、
前記第3トランジスタと前記第4トランジスタの接続ノードと前記出力ラインの間に接続された第1インダクタと、
前記出力ラインと接続された出力キャパシタと、
前記接地ラインから前記第4トランジスタ、前記第2キャパシタ、前記第2トランジスタ、前記第1キャパシタを経て前記接地ラインに戻るループ上に設けられた第2インダクタと、
を備え、
前記コントローラ回路は、
前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタがオン、前記第2トランジスタおよび前記第4トランジスタがオフである第1状態と、前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタがオフ、前記第2トランジスタおよび前記第4トランジスタがオンである第2状態と、を交互に繰り返す状態制御部と、
前記状態制御部の出力に応じて、前記第1トランジスタから前記第4トランジスタを駆動する駆動回路と、
を備える、コントローラ回路。
A controller circuit for a switching converter,
The switching converter is
an input line;
an output line;
a ground line;
a first transistor, a second transistor, a third transistor and a fourth transistor connected in series between the input line and the ground line;
a first capacitor connected between a connection node of the second transistor and the third transistor and the ground line;
a second capacitor connected between a connection node between the first transistor and the second transistor and a connection node between the third transistor and the fourth transistor;
a first inductor connected between a connection node of the third transistor and the fourth transistor and the output line;
an output capacitor connected to the output line;
a second inductor provided on a loop returning from the ground line to the ground line via the fourth transistor, the second capacitor, the second transistor, the first capacitor;
with
The controller circuit comprises:
A first state in which the first transistor and the third transistor are on and the second transistor and the fourth transistor are off, and a first state in which the first transistor and the third transistor are off and the second transistor and the fourth transistor are off. a state controller that alternates between a second state in which the transistor is on;
a drive circuit that drives the first to fourth transistors according to the output of the state control unit;
a controller circuit.
前記第2状態の長さは、前記第1キャパシタ、前記第2キャパシタおよび前記第2インダクタが形成するLC共振回路の共振周波数の逆数である固有周期の略1/2倍である、請求項9に記載のコントローラ回路。 10. The length of the second state is approximately half the natural period, which is the reciprocal of the resonant frequency of the LC resonant circuit formed by the first capacitor, the second capacitor, and the second inductor. controller circuit as described in . ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項9または10に記載のコントローラ回路。 11. The controller circuit according to claim 9 or 10, monolithically integrated on one semiconductor substrate. 請求項9から11のいずれかに記載のコントローラ回路を備える、スイッチングコンバータ。 A switching converter comprising a controller circuit according to any of claims 9-11. 請求項1から8、12のいずれかに記載のスイッチングコンバータを備える、電子機器。 An electronic device comprising the switching converter according to any one of claims 1 to 8 and 12.
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