JP2023083100A - Switching power supply device - Google Patents

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Motonori Tsuruyama
啓太 糸原
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Abstract

To provide a switching power supply device capable of achieving high efficiency even when there are variations in the characteristics of components.SOLUTION: A control unit (CNT1) of a switching power supply device (1A) has a first state in which a first switch (SW1) is switched on and a second switch (SW2) is switched off, a second state in which the first switch is off and the second switch is on, a third state in which the first and second switches are off, and a fourth state in which a voltage at a connection node of the first and second switches is lower than in the third state. The control unit repeats the first state, the second state, the third state, and the fourth state, and a dead time period during which the first and second switches are switched off is provided between the fourth and first states, so that length of the fourth state is adjusted.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書中に開示されている発明は、入力電圧を出力電圧に降圧するスイッチング電源装置に関する。 The invention disclosed in this specification relates to a switching power supply that steps down an input voltage to an output voltage.

従来、軽負荷時の効率が高いスイッチング電源装置として、オン時間固定制御方式のスイッチング電源装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a switching power supply device with high efficiency at light load, a switching power supply device of a fixed on-time control system is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2010-35316号公報JP 2010-35316 A

オン時間固定制御方式のスイッチング電源装置は、負荷の状態に応じてスイッチング周波数が可変するという特徴を有する。スイッチング周波数が変動すると、ノイズの周波数も変動するので、固定周波数のノイズを抑制するノイズ抑制手段(例えばフィルタ回路など)の効果が減少してしまうことがある。したがって、ノイズが問題となる環境下で使用されるスイッチング電源装置のスイッチング周波数は極力固定であることが望ましい。 A fixed on-time control type switching power supply device is characterized in that the switching frequency is variable according to the state of the load. When the switching frequency fluctuates, the noise frequency also fluctuates, so the effect of noise suppression means (for example, a filter circuit, etc.) for suppressing fixed-frequency noise may decrease. Therefore, it is desirable that the switching frequency of a switching power supply used in an environment where noise becomes a problem is fixed as much as possible.

また、部品の特性にばらつきがある場合でもスイッチング電源装置は高効率を維持できることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the switching power supply can maintain high efficiency even if there are variations in the characteristics of the components.

本明細書中に開示されているスイッチング電源装置は、入力電圧を出力電圧に降圧するよう構成されるスイッチング電源装置である。前記スイッチング電源装置は、第1端が前記入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタの第1端に接続可能に構成される第1スイッチと、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチと、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するよう構成される制御部と、を備える。前記制御部は、前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、を有する。前記制御部は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、前記第4状態の長さを調整する。 A switching power supply disclosed in this specification is a switching power supply configured to step down an input voltage to an output voltage. The switching power supply includes a first switch having a first end connectable to the input voltage application end and a second end connectable to a first end of an inductor; and a second end of the first switch, the second end being connectable to a low voltage application end lower than the input voltage; a switch and a controller configured to control on/off of the second switch. The control unit has a first state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off, and a second state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on. , a third state in which the first switch and the second switch are turned off; and a fourth state in which the voltage of the connection node between the first switch and the second switch is lower than in the third state. have. The control unit repeats the first state, the second state, the third state, and the fourth state, and sets the dead time period in which the first switch and the second switch are turned off to the fourth state. and the first state to adjust the length of the fourth state.

本明細書中に開示されている一の態様に係るスイッチ制御装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタの第1端に接続可能に構成される第1スイッチのオン/オフと、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチのオン/オフと、を制御するスイッチ制御装置である。前記スイッチ制御装置は、前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、を有する。前記スイッチ制御装置は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、前記第4状態の長さを調整する。 A switch control device according to one aspect disclosed in this specification is configured such that a first end is connectable to an input voltage applying end and a second end is connectable to a first end of an inductor. a first switch configured to be connected to a first end of the inductor and a second end of the first switch, and a second end applying a low voltage lower than the input voltage; A switch control device for controlling on/off of a second switch configured to be connectable to an end. The switch control device has a first state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off, and a second state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on. a third state in which the first switch and the second switch are turned off; and a fourth state in which the voltage of the connection node between the first switch and the second switch is lower than in the third state; have The switch control device repeats the first state, the second state, the third state, and the fourth state, and sets a dead time period for turning off the first switch and the second switch to the fourth state. and the first state to adjust the length of the fourth state.

本明細書中に開示されている一の態様に係る車載機器は、上記構成のスイッチング電源装置又は上記構成のスイッチ制御装置を備える。 An on-vehicle device according to one aspect disclosed in this specification includes the switching power supply device configured as described above or the switch control device configured as described above.

本明細書中に開示されている一の態様に係る車両は、上記構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリと、を備える。 A vehicle according to one aspect disclosed in this specification includes an on-vehicle device configured as described above, and a battery that supplies electric power to the on-vehicle device.

本明細書中に開示されている一の態様に係る発明によれば、部品の特性にばらつきがある場合でも高効率化を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the invention which concerns on one aspect disclosed by this specification, even when there exists a variation in the characteristic of components, high efficiency can be achieved.

図1は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the switching power supply device according to the first embodiment. 図3は、第2実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the second embodiment. 図4は、第2実施形態に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the switching power supply device according to the second embodiment. 図5は、第3実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the third embodiment. 図6は、第3実施形態に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the switching power supply device according to the third embodiment. 図7は、第4実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the fourth embodiment. 図8は、第4実施形態に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the switching power supply device according to the fourth embodiment. 図9は、第5実施形態に係る制御部の第1構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a first configuration example of a control unit according to the fifth embodiment. 図10は、図9に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing the operation of the control unit shown in FIG. 9. FIG. 図11は、第5実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a second configuration example of the control unit according to the fifth embodiment. 図12は、図11に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 11. FIG. 図13は、第5実施形態に係る制御部の第3構成例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a third configuration example of a control unit according to the fifth embodiment; 図14は、図13に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。14 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 13. FIG. 図15は、第6実施形態に係る制御部の第1構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a first configuration example of a control unit according to the sixth embodiment; 図16は、図15に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。16 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 15. FIG. 図17は、第6実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a second configuration example of a control unit according to the sixth embodiment; 図18は、図17に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。18 is a timing chart showing the operation of the control unit shown in FIG. 17; FIG. 図19は、第7実施形態に係る設定回路の第1構成例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a first configuration example of a setting circuit according to the seventh embodiment. 図20は、図19に示す設定回路の動作を示すタイミングチャートである。20 is a timing chart showing the operation of the setting circuit shown in FIG. 19. FIG. 図21は、第7実施形態に係る設定回路の第2構成例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a second configuration example of the setting circuit according to the seventh embodiment. 図22は、図21に示す設定回路の動作を示すタイミングチャートである。22 is a timing chart showing the operation of the setting circuit shown in FIG. 21. FIG. 図23は、第8実施形態に係る制御部の第1構成例を示す図である。23 is a diagram illustrating a first configuration example of a control unit according to the eighth embodiment; FIG. 図24は、図23に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。24 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 23. FIG. 図25は、第8実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating a second configuration example of a control unit according to the eighth embodiment; 図26は、図25に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。26 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 25. FIG. 図27は、第8実施形態に係る制御部の第3構成例を示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a third configuration example of a control unit according to the eighth embodiment; 図28は、図27に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。28 is a timing chart showing the operation of the control unit shown in FIG. 27; FIG. 図29は、第9実施形態に係る制御部の第1構成例を示す図である。29 is a diagram illustrating a first configuration example of a control unit according to the ninth embodiment; FIG. 図30は、図29に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。30 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 29. FIG. 図31は、第9実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a second configuration example of the control unit according to the ninth embodiment. 図32は、図31に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。32 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 31. FIG. 図33は、第9実施形態に係る制御部の第3構成例を示す図である。FIG. 33 is a diagram illustrating a third configuration example of a control unit according to the ninth embodiment; 図34は、図33に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。34 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 33. FIG. 図35は、車両の一構成例を示す外観図である。FIG. 35 is an external view showing one configuration example of the vehicle.

本明細書において、MOSトランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「P型、N型、又は真性の半導体層」の少なくとも3層からなるトランジスタをいう。つまり、MOSトランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の3層構造に限定されない。 In this specification, a MOS transistor is defined as a gate structure that includes a layer made of a conductor or a semiconductor such as polysilicon with a low resistance value, an insulating layer, and a P-type, N-type, or intrinsic semiconductor. layer” refers to a transistor consisting of at least three layers. In other words, the structure of the gate of a MOS transistor is not limited to a three-layer structure of metal, oxide, and semiconductor.

本明細書において、基準電圧とは、理想的な状態において一定である電圧を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電圧である。 In this specification, the reference voltage means a voltage that is constant in an ideal state, and is actually a voltage that may slightly fluctuate due to temperature changes or the like.

本明細書において、定電圧とは、理想的な状態において一定である電圧を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電圧である。 In this specification, a constant voltage means a voltage that is constant in an ideal state, and is actually a voltage that can slightly fluctuate due to changes in temperature or the like.

本明細書において、定電流とは、理想的な状態において一定である電流を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電流である。 In this specification, a constant current means a current that is constant in an ideal state, and is actually a current that can slightly fluctuate due to temperature changes or the like.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。第1実施形態に係るスイッチング電源装置1A(以下、「スイッチング電源装置1A」という)は、入力電圧VINを出力電圧VOUTに降圧するスイッチング電源装置であって、制御部CNT1と、第1スイッチSW1と、第2スイッチSW2と、インダクタL1と、出力コンデンサC1と、出力帰還部FB1と、を備える。スイッチング電源装置1Aは、軽負荷時に電流連続モードで動作する構成であってもよく、逆流防止機能を有し軽負荷時に電流不連続モードで動作する構成であってもよい。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the first embodiment. A switching power supply device 1A (hereinafter referred to as "switching power supply device 1A") according to the first embodiment is a switching power supply device for stepping down an input voltage VIN to an output voltage VOUT. , a second switch SW2, an inductor L1, an output capacitor C1, and an output feedback section FB1. The switching power supply device 1A may be configured to operate in a continuous current mode when the load is light, or may be configured to have a reverse current prevention function and operate in a discontinuous current mode when the load is light.

制御部CNT1は、出力帰還部FB1の出力に基づき、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオン/オフを制御する。言い換えると、制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオン/オフを制御するスイッチ制御装置である。 The control unit CNT1 controls on/off of the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the output of the output feedback unit FB1. In other words, the control unit CNT1 is a switch control device that controls ON/OFF of the first switch SW1 and the second switch SW2.

第1スイッチSW1は、第1端が入力電圧VINの印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタL1の第1端に接続可能に構成される。第1スイッチSW1は、入力電圧VINの印加端からインダクタL1に至る電流経路を導通/遮断する。第1スイッチSW1としては、例えばPチャネル型MOSトランジスタ、Nチャネル型MOSトランジスタ等を用いることができる。例えば第1スイッチSW1にNチャネル型MOSトランジスタを用いる場合、入力電圧VINより大きい電圧を生成するためにブートストラップ回路等をスイッチング電源装置1Aに設けるようにすればよい。 The first switch SW1 has a first end connectable to the input voltage VIN application end and a second end connectable to the first end of the inductor L1. The first switch SW1 conducts/disconnects a current path from the terminal to which the input voltage VIN is applied to the inductor L1. For example, a P-channel MOS transistor, an N-channel MOS transistor, or the like can be used as the first switch SW1. For example, if an N-channel MOS transistor is used for the first switch SW1, the switching power supply 1A may be provided with a bootstrap circuit or the like to generate a voltage higher than the input voltage VIN.

第2スイッチSW2は、第1端がインダクタL1の第1端及び第1スイッチSW1の第2端に接続可能に構成され、第2端がグランド電位の印加端に接続可能に構成される。第2スイッチSW2は、グランド電位の印加端からインダクタL1に至る電流経路を導通/遮断する。第2スイッチSW2としては、例えばNチャネル型MOSトランジスタ等を用いることができる。 The second switch SW2 has a first end connectable to the first end of the inductor L1 and a second end of the first switch SW1, and a second end connectable to the ground potential application end. The second switch SW2 conducts/disconnects a current path from the ground potential application end to the inductor L1. For example, an N-channel MOS transistor or the like can be used as the second switch SW2.

第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のスイッチングによって、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードにパルス状のスイッチ電圧VSWが生成される。インダクタL1及び出力コンデンサC1は、パルス状のスイッチ電圧VSWを平滑化して出力電圧VOUTを生成し、その出力電圧VOUTを出力電圧VOUTの印加端に供給する。出力電圧VOUTの印加端には負荷LD1が接続され、負荷LD1に出力電圧VOUTが供給される。 By switching the first switch SW1 and the second switch SW2, a pulse-like switch voltage VSW is generated at the connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2. The inductor L1 and the output capacitor C1 smooth the pulse-like switch voltage VSW to generate the output voltage VOUT, and supply the output voltage VOUT to the application terminal of the output voltage VOUT. A load LD1 is connected to the application terminal of the output voltage VOUT, and the output voltage VOUT is supplied to the load LD1.

出力帰還部FB1は、出力電圧VOUTに応じた帰還信号を生成して出力する。出力帰還部FB1としては、例えば出力電圧VOUTを抵抗分圧して帰還信号を生成する抵抗分圧回路等を用いることができる。また例えば、出力帰還部FB1は、出力電圧VOUTを取得し、出力電圧VOUTそのものを帰還信号として出力する構成であってもよい。なお、出力帰還部FB1は、出力電圧VOUTに応じた帰還信号に加えて、インダクタL1を流れる電流(以下、「インダクタ電流IL」という)に応じた帰還信号も生成して出力する構成であってもよい。出力帰還部FB1がインダクタ電流ILに応じた帰還信号も生成することで、電流モード制御が可能になる。 The output feedback section FB1 generates and outputs a feedback signal corresponding to the output voltage VOUT. As the output feedback unit FB1, for example, a resistance voltage dividing circuit or the like that divides the output voltage VOUT by resistance to generate a feedback signal can be used. Further, for example, the output feedback unit FB1 may be configured to acquire the output voltage VOUT and output the output voltage VOUT itself as a feedback signal. The output feedback unit FB1 is configured to generate and output a feedback signal corresponding to the current flowing through the inductor L1 (hereinafter referred to as "inductor current IL") in addition to the feedback signal corresponding to the output voltage VOUT. good too. Current mode control is enabled by the output feedback section FB1 also generating a feedback signal according to the inductor current IL.

図2は、スイッチング電源装置1Aの動作を示すタイミングチャートである。制御部CNT1は、出力帰還部FB1から出力される帰還信号に応じて第1状態ST1の長さを設定する。負荷LD1が軽負荷であるほど第1状態ST1の長さは短くなる。 FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the switching power supply 1A. The control unit CNT1 sets the length of the first state ST1 according to the feedback signal output from the output feedback unit FB1. The lighter the load LD1, the shorter the length of the first state ST1.

第1状態ST1において、制御部CNT1は、第1スイッチSW1をオン状態にし、第2スイッチSW2をオフ状態にする。第1状態ST1において、スイッチ電圧VSWは、入力電圧VINに第1スイッチSW1のボディダイオードの順方向電圧を加えた値になった後、入力電圧VINと略同一の値になる。第1状態ST1において、インダクタ電流ILは時間経過とともに増加する。 In the first state ST1, the control unit CNT1 turns on the first switch SW1 and turns off the second switch SW2. In the first state ST1, the switch voltage VSW becomes a value obtained by adding the forward voltage of the body diode of the first switch SW1 to the input voltage VIN, and then becomes substantially the same value as the input voltage VIN. In the first state ST1, the inductor current IL increases over time.

第1状態ST1が終了すると、制御部CNT1は、制御の状態を第1状態ST1から第2状態ST2に切り替える。 When the first state ST1 ends, the control unit CNT1 switches the state of control from the first state ST1 to the second state ST2.

第2状態ST2において、制御部CNT1は、第1スイッチSW1をオフ状態にし、第2スイッチSW2をオン状態にする。第2状態ST2において、スイッチ電圧VSWは、グランド電位GNDと略同一の値になる。第2状態ST2において、インダクタ電流ILは時間経過とともに減少する。 In the second state ST2, the control unit CNT1 turns off the first switch SW1 and turns on the second switch SW2. In the second state ST2, the switch voltage VSW becomes substantially the same value as the ground potential GND. In the second state ST2, the inductor current IL decreases over time.

インダクタ電流ILが所定値まで減少すると、制御部CNT1は、第2状態ST2を終了し、制御の状態を第2状態ST2から第3状態ST3に切り替える。インダクタ電流ILが所定値まで減少したか否かを判定する判定部(不図示)は、制御部CNT1とは別個に設けられてもよく、制御部CNT1に内蔵されてもよい。なお、本実施形態では、上記の所定値を零としている。 When the inductor current IL decreases to a predetermined value, the control unit CNT1 terminates the second state ST2 and switches the state of control from the second state ST2 to the third state ST3. A determination unit (not shown) that determines whether the inductor current IL has decreased to a predetermined value may be provided separately from the control unit CNT1 or may be incorporated in the control unit CNT1. In addition, in this embodiment, the predetermined value is set to zero.

第3状態ST3において、制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にする。第3状態ST3において、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードはハイインピーダンス状態になり、スイッチ電圧VSWは、出力電圧VOUTと略同一の値になる。第2状態ST2において、インダクタ電流ILは零になる。 In the third state ST3, the control unit CNT1 turns off the first switch SW1 and the second switch SW2. In the third state ST3, the connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2 is in a high impedance state, and the switch voltage VSW has substantially the same value as the output voltage VOUT. In the second state ST2, the inductor current IL becomes zero.

周期信号S1は、固定周期Tfixでパルスが発生する信号である。周期信号S1は、制御部CNT1の内部で生成される信号でもよく、制御部CNT1の外部で生成されて制御部CNT1によって取得される信号でもよい。 The periodic signal S1 is a signal in which pulses are generated at a fixed period Tfix. The periodic signal S1 may be a signal generated inside the control unit CNT1, or a signal generated outside the control unit CNT1 and acquired by the control unit CNT1.

周期信号S1のパルスが立ち上がると、制御部CNT1は、第3状態ST3を終了し、制御の状態を第3状態ST3から第4状態ST4に切り替える。 When the pulse of the periodic signal S1 rises, the control unit CNT1 terminates the third state ST3 and switches the control state from the third state ST3 to the fourth state ST4.

第4状態ST4において、制御部CNT1は、第1スイッチSW1をオフ状態にし、第2スイッチSW2をオン状態にする。第4状態ST4において、スイッチ電圧VSWは、グランド電位GNDと略同一の値になる。第4状態ST4において、インダクタ電流ILは出力電圧VOUTの印加端から第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードに向かって流れ、電流量は時間経過ともに増加する。第4状態ST4において、インダクタ電流ILは回生する。インダクタ電流ILの回生エネルギーが第4状態ST4から第1状態ST1に切り替わったときに開放されることにより、第4状態ST4から第1状態ST1に切り替わったときにスイッチ電圧VSWが急峻に上昇する。 In the fourth state ST4, the control unit CNT1 turns off the first switch SW1 and turns on the second switch SW2. In the fourth state ST4, the switch voltage VSW becomes substantially the same value as the ground potential GND. In the fourth state ST4, the inductor current IL flows from the terminal to which the output voltage VOUT is applied toward the connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2, and the amount of current increases over time. In the fourth state ST4, the inductor current IL is regenerated. The regenerative energy of the inductor current IL is released when switching from the fourth state ST4 to the first state ST1, so that the switch voltage VSW sharply rises when switching from the fourth state ST4 to the first state ST1.

周期信号S1のパルスが立ち下がると、制御部CNT1は、第4状態ST4を終了し、制御の状態を第4状態ST4から第1状態ST1に切り替える。 When the pulse of the periodic signal S1 falls, the controller CNT1 ends the fourth state ST4 and switches the control state from the fourth state ST4 to the first state ST1.

制御部CNT1は、固定周期Tfixで第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。なお、第1状態ST1と第2状態ST2との間、第4状態ST4と第1状態ST1との間それぞれに、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の双方がオフ状態になるデッドタイム期間を設けることが望ましい。第1状態ST1と第2状態ST2との間、第4状態ST4と第1状態ST1との間それぞれにデッドタイム期間を設ける場合、固定周期Tfixは、第1状態ST1、第1状態ST1と第2状態ST2との間に設けられるデッドタイム期間、第2状態ST2、第3状態ST3、第4状態ST4、及び第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けられるデッドタイム期間を合計した期間と一致する。 The control unit CNT1 repeats the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at a fixed period Tfix. Between the first state ST1 and the second state ST2, and between the fourth state ST4 and the first state ST1, there is a dead time period in which both the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. It is desirable to have When a dead time period is provided between the first state ST1 and the second state ST2 and between the fourth state ST4 and the first state ST1, the fixed period Tfix is set to the first state ST1, the first state ST1 and the first state ST1. The dead time provided between the second state ST2, the second state ST2, the third state ST3, the fourth state ST4, and the dead time provided between the fourth state ST4 and the first state ST1 are summed up. Match the period.

スイッチング電源装置1Aは、固定周期Tfixで動作し第3状態ST3において損失が生じない構成であるので、スイッチング周波数を変動させることなく高効率化を図ることができる。負荷LD1が軽負荷であるときには第1状態ST1の長さが短くなり第3状態ST3の長さが長くなるので、スイッチング電源装置1Aは、負荷LD1が軽負荷であるときの効率を大幅に向上させることができる。 Since the switching power supply 1A operates at the fixed period Tfix and has a configuration in which no loss occurs in the third state ST3, high efficiency can be achieved without varying the switching frequency. When the load LD1 is light, the length of the first state ST1 is shortened and the length of the third state ST3 is lengthened. Therefore, the switching power supply device 1A greatly improves efficiency when the load LD1 is light. can be made

本実施形態の変形例として、第2スイッチSW2は、第2端が入力電圧VINよりも低く且つグランド電位以外の低電圧の印加端に接続可能に構成されてもよい。 As a modification of the present embodiment, the second switch SW2 may be configured so that the second end can be connected to a low voltage application end that is lower than the input voltage VIN and other than the ground potential.

<第2実施形態>
第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。図3は、第2実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。第2実施形態に係るスイッチング電源装置1B(以下、「スイッチング電源装置1B」という)は、スイッチング電源装置1AにスイッチSW3を追加した構成である。
<Second embodiment>
In the second embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment are omitted. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the second embodiment. A switching power supply device 1B (hereinafter referred to as "switching power supply device 1B") according to the second embodiment has a configuration in which a switch SW3 is added to the switching power supply device 1A.

スイッチSW3はスイッチSW2に並列接続される。すなわち、スイッチSW3の第1端はスイッチSW2の第1端に接続され、スイッチSW3の第2端はスイッチSW2の第2端に接続される。第3スイッチSW3としては、例えばNチャネル型MOSトランジスタ等を用いることができる。制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオン/オフに加えて第3スイッチSW3のオン/オフも制御する。 The switch SW3 is connected in parallel with the switch SW2. That is, the first end of switch SW3 is connected to the first end of switch SW2, and the second end of switch SW3 is connected to the second end of switch SW2. For example, an N-channel MOS transistor or the like can be used as the third switch SW3. The control unit CNT1 controls ON/OFF of the third switch SW3 in addition to ON/OFF of the first switch SW1 and the second switch SW2.

スイッチSW3は、スイッチSW2よりもオン抵抗(オン状態での第1端と第2端との間の抵抗)及び容量(第1端と第2端との間の寄生容量)の少なくとも一方が小さい。 The switch SW3 has at least one of ON resistance (resistance between the first terminal and the second terminal in the ON state) and capacitance (parasitic capacitance between the first terminal and the second terminal) smaller than the switch SW2. .

図4は、スイッチング電源装置1Bの動作を示すタイミングチャートである。スイッチング電源装置1Bの動作は、第4状態ST4において制御部CNT1が第2スイッチSW2をオフ状態にする点で、スイッチング電源装置1Aの動作と異なっている。 FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the switching power supply 1B. The operation of the switching power supply 1B differs from that of the switching power supply 1A in that the control unit CNT1 turns off the second switch SW2 in the fourth state ST4.

第4状態ST4において、制御部CNT1は、第2スイッチSW2の代わりに、第3スイッチSW3をオン状態にする。上述した通りスイッチSW3はスイッチSW2よりもオン抵抗及び容量の少なくとも一方が小さいので、スイッチング電源装置1Bはスイッチング電源装置1Aよりも第4状態ST4における損失を小さくすることができる。 In the fourth state ST4, the controller CNT1 turns on the third switch SW3 instead of the second switch SW2. As described above, since the switch SW3 has at least one of the on-resistance and capacitance smaller than the switch SW2, the switching power supply 1B can make the loss in the fourth state ST4 smaller than the switching power supply 1A.

一方、第1状態ST1、第2状態ST2、及び第3状態ST3において、制御部CNT1は、第3スイッチSW3をオフ状態にする。 On the other hand, in the first state ST1, the second state ST2, and the third state ST3, the control unit CNT1 turns off the third switch SW3.

スイッチング電源装置1Bは、固定周期Tfixで動作し第3状態ST3において損失が生じない構成であるので、スイッチング周波数を変動させることなく高効率化を図ることができる。負荷LD1が軽負荷であるときには第1状態ST1の長さが短くなり第3状態ST3の長さが長くなるので、スイッチング電源装置1Bは、負荷LD1が軽負荷であるときの効率を大幅に向上させることができる。 Since the switching power supply device 1B operates at the fixed period Tfix and has a configuration in which no loss occurs in the third state ST3, high efficiency can be achieved without varying the switching frequency. When the load LD1 is light, the length of the first state ST1 is short and the length of the third state ST3 is long. Therefore, the switching power supply device 1B greatly improves efficiency when the load LD1 is light. can be made

本実施形態の変形例として、第4状態ST4において、制御部CNT1は、第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3の両方をオン状態にしてもよい。 As a modification of the present embodiment, in the fourth state ST4, the control unit CNT1 may turn on both the second switch SW2 and the third switch SW3.

また本実施形態の変形例として、第2スイッチSW2の第2端及び第3スイッチSW3の第2端は、入力電圧VINよりも低く且つグランド電位以外の低電圧の印加端に接続可能に構成されてもよい。 As a modification of the present embodiment, the second end of the second switch SW2 and the second end of the third switch SW3 are configured to be connectable to a low voltage application end that is lower than the input voltage VIN and other than the ground potential. may

<第3実施形態>
第3実施形態において、第2実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。図5は、第3実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。第3実施形態に係るスイッチング電源装置1C(以下、「スイッチング電源装置1C」という)は、スイッチング電源装置1AにスイッチSW3、容量C2、及びスイッチSW4を追加した構成である。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the second embodiment are omitted. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the third embodiment. A switching power supply device 1C (hereinafter referred to as "switching power supply device 1C") according to the third embodiment has a configuration in which a switch SW3, a capacitor C2, and a switch SW4 are added to the switching power supply device 1A.

スイッチSW3の第1端は、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードに接続される。スイッチSW3の第2端は、容量C2の第1端及び第4スイッチSW4の第1端に接続される。容量C2の第2端及び第4スイッチSW4の第2端はグランド電位に接続される。第3スイッチSW3としては、例えばNチャネル型MOSトランジスタ等を用いることができる。第4スイッチSW4としては、例えばNチャネル型MOSトランジスタ等を用いることができる。制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオン/オフに加えて第3スイッチSW3及び第4スイッチSW4のオン/オフも制御する。 A first end of the switch SW3 is connected to a connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2. A second end of the switch SW3 is connected to a first end of the capacitor C2 and a first end of the fourth switch SW4. A second end of the capacitor C2 and a second end of the fourth switch SW4 are connected to the ground potential. For example, an N-channel MOS transistor or the like can be used as the third switch SW3. For example, an N-channel MOS transistor or the like can be used as the fourth switch SW4. The control unit CNT1 controls ON/OFF of the third switch SW3 and the fourth switch SW4 in addition to ON/OFF of the first switch SW1 and the second switch SW2.

スイッチSW3は、スイッチSW2よりもオン抵抗(オン状態での第1端と第2端との間の抵抗)及び容量(第1端と第2端との間の寄生容量)の少なくとも一方が小さい。なお、本実施形態とは異なり、スイッチSW3は、スイッチSW2に対してオン抵抗及び容量が同程度であってもよい。 The switch SW3 has at least one of ON resistance (resistance between the first terminal and the second terminal in the ON state) and capacitance (parasitic capacitance between the first terminal and the second terminal) smaller than the switch SW2. . Note that unlike the present embodiment, the switch SW3 may have the same on-resistance and capacity as the switch SW2.

スイッチSW4は、容量C2を放電するためのスイッチである。スイッチSW4がオン状態になると、容量C2の両端が短絡して容量C2が放電する。 The switch SW4 is a switch for discharging the capacitor C2. When the switch SW4 is turned on, both ends of the capacitor C2 are short-circuited and the capacitor C2 is discharged.

図6は、スイッチング電源装置1Cの動作を示すタイミングチャートである。スイッチング電源装置1Cの動作はスイッチング電源装置1Bの動作と基本的に同じである。スイッチング電源装置1Cでは、制御部CNT1による第4スイッチSW4のオン/オフ制御が追加されている。制御部CNT1は、第3スイッチSW3のオン/オフと第4スイッチSW4のオン/オフとを相補的に制御する。すなわち、制御部CNT1は、第1状態ST1、第2状態ST2、及び第3状態ST3において第4スイッチSW4をオン状態にし、第4状態ST4において第4スイッチSW4をオフ状態にする。 FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the switching power supply 1C. The operation of the switching power supply 1C is basically the same as that of the switching power supply 1B. In the switching power supply device 1C, ON/OFF control of the fourth switch SW4 by the controller CNT1 is added. The controller CNT1 complementarily controls on/off of the third switch SW3 and on/off of the fourth switch SW4. That is, the control unit CNT1 turns on the fourth switch SW4 in the first state ST1, the second state ST2, and the third state ST3, and turns off the fourth switch SW4 in the fourth state ST4.

スイッチング電源装置1Cでは、第4状態ST4において、スイッチ電圧SWが、入力電圧VINを、第1スイッチSW1の第1端と第2端との間の寄生容量と、第3スイッチSW3の第1端と第2端との間の寄生容量及び容量C2と、で容量分割した電圧となる。これにより、容量C2の静電容量値によって、第4状態ST4におけるスイッチ電圧SWの値を調整することができる。つまり、容量C2の静電容量値によって、第4状態ST4から第1状態ST1に切り替わったときのスイッチ電圧VSWの立ち上がり具合を調整することができる。 In the switching power supply device 1C, in the fourth state ST4, the switch voltage SW exceeds the input voltage VIN by the parasitic capacitance between the first and second terminals of the first switch SW1 and the first terminal of the third switch SW3. and the parasitic capacitance between the second terminal and the capacitance C2. Thereby, the value of the switch voltage SW in the fourth state ST4 can be adjusted by the capacitance value of the capacitor C2. That is, it is possible to adjust how the switch voltage VSW rises when the state is switched from the fourth state ST4 to the first state ST1 by the capacitance value of the capacitor C2.

例えば、制御部CNT1を半導体集積回路装置に含め、容量C2を当該半導体集積回路装置の外付け部品とすることで、第4状態ST4におけるスイッチ電圧SWの値を調整することが容易になる。 For example, by including the control unit CNT1 in the semiconductor integrated circuit device and using the capacitor C2 as an external component of the semiconductor integrated circuit device, it becomes easy to adjust the value of the switch voltage SW in the fourth state ST4.

スイッチング電源装置1Cは、固定周期Tfixで動作し第3状態ST3において損失が生じない構成であるので、スイッチング周波数を変動させることなく高効率化を図ることができる。負荷LD1が軽負荷であるときには第1状態ST1の長さが短くなり第3状態ST3の長さが長くなるので、スイッチング電源装置1Cは、負荷LD1が軽負荷であるときの効率を大幅に向上させることができる。 Since the switching power supply 1C operates at the fixed period Tfix and has a configuration in which no loss occurs in the third state ST3, high efficiency can be achieved without varying the switching frequency. When the load LD1 is light, the length of the first state ST1 is short and the length of the third state ST3 is long. Therefore, the switching power supply device 1C greatly improves efficiency when the load LD1 is light. can be made

また本実施形態の変形例として、第2スイッチSW2の第2端、容量C2の第2端、及び第4スイッチSW4の第2端は、入力電圧VINよりも低く且つグランド電位以外の低電圧の印加端に接続可能に構成されてもよい。 Further, as a modification of the present embodiment, the second terminal of the second switch SW2, the second terminal of the capacitor C2, and the second terminal of the fourth switch SW4 are at a low voltage lower than the input voltage VIN and other than the ground potential. It may be configured to be connectable to the application end.

<第4実施形態>
第4実施形態において、第3実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。図7は、第4実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。第4実施形態に係るスイッチング電源装置1D(以下、「スイッチング電源装置1D」という)は、スイッチング電源装置1Aに容量C2を追加した構成である。
<Fourth Embodiment>
In the fourth embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the third embodiment are omitted. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a switching power supply device according to the fourth embodiment. A switching power supply device 1D (hereinafter referred to as "switching power supply device 1D") according to the fourth embodiment has a configuration in which a capacitor C2 is added to the switching power supply device 1A.

容量C2の第1端は、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードに接続される。制御部CNT1は、スイッチSW3の第2端に印加する電圧VAを制御する。例えば、制御部CNT1は、第3状態ST3において電圧VAをHIGHレベル(例えば出力電圧VOUTと同じ値)にし、第1状態ST1、第2状態ST2、及び第4状態ST4において電圧VAをLOWレベル(例えばグランド電位GND)にする。 A first end of the capacitor C2 is connected to a connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2. The control unit CNT1 controls the voltage VA applied to the second terminal of the switch SW3. For example, the control unit CNT1 sets the voltage VA to HIGH level (for example, the same value as the output voltage VOUT) in the third state ST3, and sets the voltage VA to LOW level (for example, the same value as the output voltage VOUT) in the first state ST1, the second state ST2, and the fourth state ST4. For example, it is set to the ground potential (GND).

第4状態ST4における電圧VAの値を調整することで、第4状態ST4から第1状態ST1に切り替わったときのスイッチ電圧VSWの立ち上がり具合を調整することができる。 By adjusting the value of the voltage VA in the fourth state ST4, it is possible to adjust how the switch voltage VSW rises when the fourth state ST4 is switched to the first state ST1.

スイッチング電源装置1Dは、固定周期Tfixで動作し第3状態ST3において損失が生じない構成であるので、スイッチング周波数を変動させることなく高効率化を図ることができる。負荷LD1が軽負荷であるときには第1状態ST1の長さが短くなり第3状態ST3の長さが長くなるので、スイッチング電源装置1Dは、負荷LD1が軽負荷であるときの効率を大幅に向上させることができる。 Since the switching power supply device 1D operates at the fixed period Tfix and has a configuration in which no loss occurs in the third state ST3, high efficiency can be achieved without varying the switching frequency. When the load LD1 is light, the length of the first state ST1 is short and the length of the third state ST3 is long. Therefore, the switching power supply device 1D greatly improves efficiency when the load LD1 is light. can be made

また本実施形態の変形例として、第2スイッチSW2の第2端は、入力電圧VINよりも低く且つグランド電位以外の低電圧の印加端に接続可能に構成されてもよい。 As a modification of the present embodiment, the second end of the second switch SW2 may be configured to be connectable to a low voltage application end that is lower than the input voltage VIN and other than the ground potential.

<第5実施形態>
上述した第1~第4実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1は、負荷LD1が軽負荷であるほど第1状態ST1の長さを短くしている。つまり、第1~第4実施形態に係るスイッチング電源装置では、負荷LD1が軽負荷であるほどスイッチSW1を制御するための制御信号のパルス幅が細くなり、当該制御信号の生成が困難になる。
<Fifth Embodiment>
Each control unit CNT1 of the switching power supply devices according to the first to fourth embodiments described above shortens the length of the first state ST1 as the load LD1 is lighter. That is, in the switching power supply devices according to the first to fourth embodiments, the lighter the load LD1 is, the narrower the pulse width of the control signal for controlling the switch SW1 becomes, making it difficult to generate the control signal.

第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1~第4実施形態に係るスイッチング電源装置の上記課題を解決することができるスイッチング電源装置である。 The switching power supply according to the fifth embodiment is a switching power supply that can solve the above problems of the switching power supply according to the first to fourth embodiments.

第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。したがって、第5実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 The switching power supply device according to the fifth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment. Therefore, in the fifth embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment will be omitted.

第5実施形態に係る制御部CNT1は、負荷LD1が第1範囲(通常負荷状態)であるときに固定周期で第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、負荷LD1が第1範囲であるときにスイッチング周波数を固定することができる。 The control unit CNT1 according to the fifth embodiment changes the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at fixed intervals when the load LD1 is in the first range (normal load state). repeat. Therefore, the switching power supply according to the fifth embodiment can fix the switching frequency when the load LD1 is in the first range.

第5実施形態に係る制御部CNT1は、負荷LD1が第1範囲より軽負荷である第2範囲(軽負荷状態)であるときに負荷LD1が軽いほど周期を長くして第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、負荷LD1が第2範囲であるときにスイッチSW1を制御するための制御信号のパルス幅が細くなることを抑制する。つまり、第5実施形態に係るスイッチング電源装置では、負荷LD1が軽負荷状態であっても正常なスイッチング制御が容易になる。 When the load LD1 is in the second range (light load state), which is lighter than the first range, the control unit CNT1 according to the fifth embodiment lengthens the cycle as the load LD1 is lighter to increase the cycle in the first state ST1. 2 state ST2, 3rd state ST3, and 4th state ST4 are repeated. Therefore, the switching power supply according to the fifth embodiment suppresses narrowing of the pulse width of the control signal for controlling the switch SW1 when the load LD1 is in the second range. In other words, the switching power supply according to the fifth embodiment facilitates normal switching control even when the load LD1 is in a light load state.

第5実施形態に係る制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にするデッドタイム期間DTを第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けている。そして、第5実施形態に係る制御部CNT1は、部品のばらつきが無い場合にインダクタ電流ILのゼロクロス点において第1状態STを開始するように、デッドタイム期間DTの長さ及び第4状態ST4の長さそれぞれを固定値に設定する。これにより、第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1スイッチSW1がターンオンするときの損失を低減することができるため、より一層高効率化を図ることができる。 The control unit CNT1 according to the fifth embodiment provides a dead time period DT between the fourth state ST4 and the first state ST1 during which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. Then, the control unit CNT1 according to the fifth embodiment determines the length of the dead time period DT and the fourth state ST4 so as to start the first state ST at the zero-crossing point of the inductor current IL when there is no component variation. Set each length to a fixed value. As a result, the switching power supply device according to the fifth embodiment can reduce the loss when the first switch SW1 is turned on, so that the efficiency can be further improved.

<<第5実施形態に係る制御部の第1構成例>>
図9は、第5実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例を示す図である。図10は、図9に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<First Configuration Example of Control Unit According to Fifth Embodiment>>
FIG. 9 is a diagram showing a first configuration example of the control unit CNT1 according to the fifth embodiment. FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG.

図9に示す制御部CNT1は、エラーアンプ1と、PWM(Pulse Width Modulation)コンパレータ2と、ANDゲート3と、ラッチ回路4と、ドライバ5と、PFM(Pulse Frequency Modulation)コンパレータ6と、セレクタ7と、遅延回路8と、ゼロクロス点検出回路9と、ラッチ回路10と、を備える。なお、図9に示す構成では、ラッチ回路4の一例としてRSフリップフロップが用いられ、ラッチ回路10の一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路4をRSフリップフロップ4として説明し、ラッチ回路10をDフリップフロップ10として説明する。 9 includes an error amplifier 1, a PWM (Pulse Width Modulation) comparator 2, an AND gate 3, a latch circuit 4, a driver 5, a PFM (Pulse Frequency Modulation) comparator 6, and a selector 7. , a delay circuit 8 , a zero-cross point detection circuit 9 , and a latch circuit 10 . 9, an RS flip-flop is used as an example of the latch circuit 4, and a D flip-flop is used as an example of the latch circuit 10. As shown in FIG. Therefore, in the following description, the latch circuit 4 will be described as the RS flip-flop 4 and the latch circuit 10 will be described as the D flip-flop 10 .

エラーアンプ1は、出力帰還部FB1から出力される帰還信号VFBと基準電圧VREFとの差に応じたエラー信号VERRを出力する。 The error amplifier 1 outputs an error signal VERR corresponding to the difference between the feedback signal VFB output from the output feedback section FB1 and the reference voltage VREF.

PWMコンパレータ2は、エラー信号VERRとランプ電圧VRAMPとの比較結果であるPWM信号VPWMを出力する。 A PWM comparator 2 outputs a PWM signal VPWM that is the result of comparison between the error signal VERR and the ramp voltage VRAMP.

ANDゲート3は、PWM信号VPWMと遅延信号ONDLYとの論理積であるリセット信号RSTを出力する。遅延信号ONDLYについて後述する。 The AND gate 3 outputs a reset signal RST which is a logical product of the PWM signal VPWM and the delay signal ONDLY. The delay signal ONDLY will be described later.

RSフリップフロップ4は、セット端子(S端子)に供給される信号をRSフリップフロップ4の内部で遅延させて遅延信号LON2DLYを生成する。RSフリップフロップ4は、遅延信号LON2DLYでセットされリセット信号RSTでリセットされるオン時間設定電圧VONを生成して出力する。 The RS flip-flop 4 internally delays the signal supplied to the set terminal (S terminal) to generate the delay signal LON2DLY. The RS flip-flop 4 generates and outputs an on-time setting voltage VON that is set by the delay signal LON2DLY and reset by the reset signal RST.

ドライバ5は、オン時間設定電圧VONに基づき第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を制御する。 The driver 5 controls the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the on-time setting voltage VON.

PFMコンパレータ6は、出力帰還部FB1から出力される帰還信号VFBと基準電圧VPFMREFとの差に応じた信号VPFMOUTを出力する。信号VPFMOUTでは、出力電圧VOUTが一定値未満になったときにパルスが発生する。 The PFM comparator 6 outputs a signal VPFMOUT corresponding to the difference between the feedback signal VFB output from the output feedback section FB1 and the reference voltage VPFMREF. The signal VPFMOUT pulses when the output voltage VOUT goes below a certain value.

セレクタ7は、周期信号S1と信号VPFMOUTとのいずれかを選択してRSフリップフロップ4のセット端子(S端子)に供給する。セレクタ7は、軽負荷モード信号LCMMODEがローレベルであるときに周期信号S1を選択する。セレクタ7は、軽負荷モード信号LCMMODEがハイレベルであるときに信号VPFMOUTを選択する。軽負荷モード信号LCMMODEについては後述する。 The selector 7 selects either the periodic signal S 1 or the signal VPFMOUT and supplies it to the set terminal (S terminal) of the RS flip-flop 4 . The selector 7 selects the periodic signal S1 when the light load mode signal LCMMODE is at low level. The selector 7 selects the signal VPFMOUT when the light load mode signal LCMMODE is at high level. The light load mode signal LCMMODE will be described later.

遅延回路8は、オン時間設定電圧VONを第1所定時間遅延させた遅延信号ONDLYを生成する。遅延回路8は、オン時間設定電圧VONを第2所定時間遅延させた遅延信号LCMDLYを生成する。第2所定時間は、第1所定時間より長い。 A delay circuit 8 generates a delay signal ONDLY by delaying the on-time setting voltage VON by a first predetermined time. A delay circuit 8 generates a delay signal LCMDLY by delaying the on-time setting voltage VON by a second predetermined time. The second predetermined time is longer than the first predetermined time.

ゼロクロス点検出回路9は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点検出信号ZXを出力する。ゼロクロス点検出回路9から出力されるゼロクロス点検出信号ZXは、インダクタ電流ILが正から減少してゼロクロス点に達したときにハイレベルになる。 A zero-cross point detection circuit 9 detects a zero-cross point of the inductor current IL and outputs a zero-cross point detection signal ZX. The zero-cross point detection signal ZX output from the zero-cross point detection circuit 9 becomes high level when the inductor current IL decreases from positive and reaches the zero-cross point.

Dフリップフロップ10は、ゼロクロス点検出信号ZXに同期して遅延信号LCMDLYを保持し、保持した遅延信号LCMDLYの反転信号を出力する。Dフリップフロップ10が保持した遅延信号LCMDLYの反転信号は、上述した軽負荷モード信号LCMMODEである。 The D flip-flop 10 holds the delayed signal LCMDLY in synchronization with the zero-cross point detection signal ZX, and outputs an inverted signal of the held delayed signal LCMDLY. The inverted signal of the delayed signal LCMDLY held by the D flip-flop 10 is the aforementioned light load mode signal LCMMODE.

図9に示す制御部CNT1は、第1状態ST1の開始時点からインダクタ電流ILのゼロクロス点を検出するまでの時間が一定値(第2所定時間)未満であるとき負荷LD1が軽負荷状態であると判定する。 In the controller CNT1 shown in FIG. 9, the load LD1 is in a light load state when the time from the start of the first state ST1 to the detection of the zero cross point of the inductor current IL is less than a certain value (second predetermined time). I judge.

図9に示す制御部CNT1は、遅延信号ONDLYを用いて、負荷LD1が軽負荷状態であるときに第1状態ST1の最小時間(第1所定時間)を設定する。これにより、第1状態ST1の長さが短くなり過ぎることがないため、正常なスイッチング制御がより一層容易になる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 9 uses the delay signal ONDLY to set the minimum time (first predetermined time) of the first state ST1 when the load LD1 is in the light load state. This prevents the length of the first state ST1 from becoming too short, thereby facilitating normal switching control.

<<第5実施形態に係る制御部の第2構成例>>
図11は、第5実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。図12は、図11に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。なお、本構成例において第1構成例と同様の部分については適宜説明を省略する。
<<Second Configuration Example of Control Unit According to Fifth Embodiment>>
FIG. 11 is a diagram showing a second configuration example of the control unit according to the fifth embodiment. 12 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 11. FIG. In addition, in this configuration example, the description of the same parts as in the first configuration example will be omitted as appropriate.

図11に示す制御部CNT1は、エラーアンプ1と、PWMコンパレータ2と、RSフリップフロップ4と、ドライバ5と、PFMコンパレータ6と、セレクタ7と、を備える。 A control unit CNT1 shown in FIG. 11 includes an error amplifier 1, a PWM comparator 2, an RS flip-flop 4, a driver 5, a PFM comparator 6, and a selector .

本構成例では、PWM信号VPWMがリセット信号RSTとなる。 In this configuration example, the PWM signal VPWM becomes the reset signal RST.

セレクタ7は、信号VPFMOUTがローレベルであるときに周期信号S1を選択する。セレクタ7は、信号VPFMOUTがハイレベルであるときに信号VPFMOUTを選択する。 The selector 7 selects the periodic signal S1 when the signal VPFMOUT is at low level. The selector 7 selects the signal VPFMOUT when the signal VPFMOUT is at high level.

図11に示す制御部CNT1は、エラー信号VERRが基準電圧VPFMREFを超えているとき負荷LD1が軽負荷状態であると判定する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 11 determines that the load LD1 is in a light load state when the error signal VERR exceeds the reference voltage VPFMREF.

<<第5実施形態に係る制御部の第3構成例>>
図13は、第5実施形態に係る制御部の第3構成例を示す図である。図14は、図13に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。なお、本構成例において第2構成例と同様の部分については適宜説明を省略する。
<<Third Configuration Example of Control Unit According to Fifth Embodiment>>
FIG. 13 is a diagram illustrating a third configuration example of a control unit according to the fifth embodiment; 14 is a timing chart showing the operation of the controller shown in FIG. 13. FIG. Note that, in this configuration example, the description of the same parts as in the second configuration example will be omitted as appropriate.

図13に示す制御部CNT1は、図11に示す制御部CNT1に対して、ANDゲート3及び遅延回路8が追加されている。 The control unit CNT1 shown in FIG. 13 has an AND gate 3 and a delay circuit 8 added to the control unit CNT1 shown in FIG.

ANDゲート3及び遅延回路8は、遅延回路8が遅延信号ONDLYのみを生成する点を除いて第1構成例と同様である。 The AND gate 3 and the delay circuit 8 are the same as in the first configuration example except that the delay circuit 8 generates only the delay signal ONDLY.

図13に示す制御部CNT1は、エラー信号VERRが基準電圧VPFMREFを超えているとき負荷LD1が軽負荷状態であると判定する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 13 determines that the load LD1 is in a light load state when the error signal VERR exceeds the reference voltage VPFMREF.

図13に示す制御部CNT1は、遅延信号ONDLYを用いて、負荷LD1が軽負荷状態であるときに第1状態ST1の最小時間(第1所定時間)を設定する。これにより、第1状態ST1の長さが短くなり過ぎることがないため、正常なスイッチング制御がより一層容易になる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 13 uses the delay signal ONDLY to set the minimum time (first predetermined time) of the first state ST1 when the load LD1 is in the light load state. This prevents the length of the first state ST1 from becoming too short, thereby facilitating normal switching control.

<<第5実施形態の変形例>>
第5実施形態に係るスイッチング電源装置は、上述した通り第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。しかしながら、第2~第4実施形態に係るスイッチング電源装置に対しても同様の改良を実施することができる。また、第5実施形態に係るスイッチング電源装置に対して、第1~第4実施形態において説明した変形例と同様の変形を実施することもできる。
<<Modified Example of Fifth Embodiment>>
The switching power supply device according to the fifth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment as described above. However, similar improvements can be made to the switching power supply devices according to the second to fourth embodiments. Also, the switching power supply device according to the fifth embodiment can be modified in the same manner as the modifications described in the first to fourth embodiments.

<第6実施形態>
上述した第1~第5実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1は、負荷LD1が重負荷であるほど第1状態ST1の長さを長くしている。つまり、第1~第5実施形態に係るスイッチング電源装置では、負荷LD1が重負荷であるほどスイッチSW1を制御するための制御信号のパルス幅が太くなり、固定周期Tfix内での制御が困難になる。
<Sixth embodiment>
Each control unit CNT1 of the switching power supply devices according to the first to fifth embodiments described above increases the length of the first state ST1 as the load LD1 becomes heavier. That is, in the switching power supply devices according to the first to fifth embodiments, the heavier the load LD1 is, the thicker the pulse width of the control signal for controlling the switch SW1 becomes, making it difficult to control within the fixed period Tfix. Become.

第6実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1~第5実施形態に係るスイッチング電源装置の上記課題を解決することができるスイッチング電源装置である。 The switching power supply according to the sixth embodiment is a switching power supply that can solve the above problems of the switching power supply according to the first to fifth embodiments.

第6実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。したがって、第6実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 The switching power supply device according to the sixth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment. Therefore, in the sixth embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment will be omitted.

第6実施形態に係る制御部CNT1は、周期信号S1に基づく固定周期で第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第6実施形態に係るスイッチング電源装置は、周期信号S1に同期してスイッチング周波数を固定することができる。 The control unit CNT1 according to the sixth embodiment repeats the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at a fixed cycle based on the periodic signal S1. Therefore, the switching power supply according to the sixth embodiment can fix the switching frequency in synchronization with the periodic signal S1.

第6実施形態に係る制御部CNT1は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出するまで周期信号S1をマスクする。したがって、第6実施形態に係る制御部CNT1は、負荷LD1が通常負荷状態よりも重負荷である重負荷状態であるときに、周期信号S1に同期せずに動作する。これにより、第6実施形態に係るスイッチング電源装置では、負荷LD1が重負荷状態であっても正常なスイッチング制御が容易になる。 The control unit CNT1 according to the sixth embodiment masks the periodic signal S1 until the zero cross point of the inductor current IL is detected. Therefore, the control unit CNT1 according to the sixth embodiment operates without synchronizing with the periodic signal S1 when the load LD1 is in a heavy load state that is heavier than the normal load state. As a result, the switching power supply according to the sixth embodiment facilitates normal switching control even when the load LD1 is in a heavy load state.

第6実施形態に係る制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にするデッドタイム期間DTを第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けている。そして、第6実施形態に係る制御部CNT1は、部品のばらつきが無い場合にインダクタ電流ILのゼロクロス点において第1状態STを開始するように、デッドタイム期間DTの長さ及び第4状態ST4の長さそれぞれを固定値に設定する。これにより、第6実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1スイッチSW1がターンオンするときの損失を低減することができるため、より一層高効率化を図ることができる。 The control unit CNT1 according to the sixth embodiment provides a dead time period DT between the fourth state ST4 and the first state ST1 during which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. Then, the control unit CNT1 according to the sixth embodiment determines the length of the dead time period DT and the fourth state ST4 so as to start the first state ST at the zero-crossing point of the inductor current IL when there is no component variation. Set each length to a fixed value. As a result, the switching power supply device according to the sixth embodiment can reduce the loss when the first switch SW1 is turned on, so that the efficiency can be further improved.

<<第6実施形態に係る制御部の第1構成例>>
図15は、第6実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例を示す図である。図16は、図15に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<First Configuration Example of Control Unit According to Sixth Embodiment>>
FIG. 15 is a diagram showing a first configuration example of the control unit CNT1 according to the sixth embodiment. 16 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 15. FIG.

図15に示す制御部CNT1は、エラーアンプ21と、PWMコンパレータ22と、ANDゲート23と、ラッチ回路24と、ドライバ25と、ラッチ回路26と、ANDゲート27と、遅延回路28と、ゼロクロス点検出回路29と、ラッチ回路30と、NOTゲート31と、を備える。なお、図15に示す構成では、ラッチ回路24の一例としてRSフリップフロップが用いられ、ラッチ回路26及び30それぞれの一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路24をRSフリップフロップ24として説明し、ラッチ回路26をDフリップフロップ26として説明し、ラッチ回路30をDフリップフロップ30として説明する。 15 includes an error amplifier 21, a PWM comparator 22, an AND gate 23, a latch circuit 24, a driver 25, a latch circuit 26, an AND gate 27, a delay circuit 28, and a zero cross check. An output circuit 29 , a latch circuit 30 and a NOT gate 31 are provided. 15, RS flip-flops are used as an example of the latch circuit 24, and D flip-flops are used as examples of the latch circuits 26 and 30, respectively. Therefore, in the following description, the latch circuit 24 is described as the RS flip-flop 24, the latch circuit 26 is described as the D flip-flop 26, and the latch circuit 30 is described as the D flip-flop 30. FIG.

エラーアンプ21は、出力帰還部FB1から出力される帰還信号VFBと基準電圧VREFとの差に応じたエラー信号VERRを出力する。 The error amplifier 21 outputs an error signal VERR corresponding to the difference between the feedback signal VFB output from the output feedback section FB1 and the reference voltage VREF.

PWMコンパレータ22は、エラー信号VERRとランプ電圧VRAMPとの比較結果であるPWM信号VPWMを出力する。 The PWM comparator 22 outputs a PWM signal VPWM which is the result of comparison between the error signal VERR and the ramp voltage VRAMP.

ANDゲート23は、PWM信号VPWMと遅延信号ONDLYとの論理積であるリセット信号RSTを出力する。遅延信号ONDLYについて後述する。 The AND gate 23 outputs a reset signal RST which is a logical product of the PWM signal VPWM and the delay signal ONDLY. The delay signal ONDLY will be described later.

RSフリップフロップ24は、セット端子(S端子)に供給される信号をRSフリップフロップ4の内部で遅延させて遅延信号LON2DLYを生成する。RSフリップフロップ4は、遅延信号LON2DLYでセットされリセット信号RSTでリセットされるオン時間設定電圧VONを生成して出力する。 The RS flip-flop 24 delays the signal supplied to the set terminal (S terminal) inside the RS flip-flop 4 to generate the delay signal LON2DLY. The RS flip-flop 4 generates and outputs an on-time setting voltage VON that is set by the delay signal LON2DLY and reset by the reset signal RST.

ドライバ25は、オン時間設定電圧VONに基づき第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を制御する。 The driver 25 controls the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the on-time setting voltage VON.

Dフリップフロップ26は、D端子に供給される電圧VCCを周期信号S1に同期して保持する。Dフリップフロップ26のD端子に供給される電圧VCCの値は、ANDゲート27においてハイレベルの信号として処理される値に設定される。Dフリップフロップ26は、NOTゲート31から出力されるオン時間設定電圧VONの論理反転信号によってクリアされる。 The D flip-flop 26 holds the voltage VCC supplied to the D terminal in synchronization with the periodic signal S1. The value of voltage VCC supplied to the D terminal of D flip-flop 26 is set to a value processed as a high level signal in AND gate 27 . The D flip-flop 26 is cleared by a logic inversion signal of the on-time setting voltage VON output from the NOT gate 31 .

ANDゲート27は、Dフリップフロップ26の出力と、Dフリップフロップ30の出力との論理積をRSフリップフロップ24のセット端子(S端子)に供給する。 The AND gate 27 supplies the logical product of the output of the D flip-flop 26 and the output of the D flip-flop 30 to the set terminal (S terminal) of the RS flip-flop 24 .

遅延回路28は、オン時間設定電圧VONを所定時間遅延させた遅延信号ONDLYを生成する。 A delay circuit 28 generates a delay signal ONDLY by delaying the on-time setting voltage VON by a predetermined time.

ゼロクロス点検出回路29は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点検出信号ZXを出力する。ゼロクロス点検出回路29から出力されるゼロクロス点検出信号ZXは、インダクタ電流ILが正から減少してゼロクロス点に達したときにハイレベルになる。 A zero-cross point detection circuit 29 detects a zero-cross point of the inductor current IL and outputs a zero-cross point detection signal ZX. The zero-cross point detection signal ZX output from the zero-cross point detection circuit 29 becomes high level when the inductor current IL decreases from positive and reaches the zero-cross point.

Dフリップフロップ30は、D端子に供給される電圧VCCをゼロクロス点検出信号ZXに同期して保持する。Dフリップフロップ26のD端子に供給される電圧VCCの値は、ANDゲート27においてハイレベルの信号として処理される値に設定される。Dフリップフロップ30は、NOTゲート31から出力されるオン時間設定電圧VONの論理反転信号によってクリアされる。 The D flip-flop 30 holds the voltage VCC supplied to the D terminal in synchronization with the zero-cross point detection signal ZX. The value of voltage VCC supplied to the D terminal of D flip-flop 26 is set to a value processed as a high level signal in AND gate 27 . The D flip-flop 30 is cleared by a logic inversion signal of the on-time setting voltage VON output from the NOT gate 31 .

NOTゲート31は、オン時間設定電圧VONの論理反転信号をDフリップフロップ26及び30の各クリア端子に供給する。 The NOT gate 31 supplies a logically inverted signal of the on-time setting voltage VON to each clear terminal of the D flip-flops 26 and 30 .

図15に示す制御部CNT1は、周期信号S1のパルス発生よりも後にインダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された場合に、インダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された時点で第4状態ST1を開始する。これにより、周期信号S1のパルス発生よりも後にインダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された場合すなわち重負荷の場合に、負荷の大きさに応じてスイッチング周波数を変化させることができる。つまり、重負荷における負荷応答性を良好にすることができる。 When the zero-cross point of the inductor current IL is detected after the pulse generation of the periodic signal S1, the control unit CNT1 shown in FIG. 15 starts the fourth state ST1 when the zero-cross point of the inductor current IL is detected. . As a result, when the zero-crossing point of inductor current IL is detected after the pulse generation of periodic signal S1, that is, when the load is heavy, the switching frequency can be changed according to the magnitude of the load. That is, it is possible to improve load responsiveness under heavy loads.

<<第6実施形態に係る制御部の第2構成例>>
図17は、第6実施形態に係る制御部の第2構成例を示す図である。図18は、図17に示す制御部の動作を示すタイミングチャートである。なお、本構成例において第1構成例と同様の部分については適宜説明を省略する。
<<Second Configuration Example of Control Unit According to Sixth Embodiment>>
FIG. 17 is a diagram illustrating a second configuration example of a control unit according to the sixth embodiment; 18 is a timing chart showing the operation of the control unit shown in FIG. 17; FIG. In addition, in this configuration example, the description of the same parts as in the first configuration example will be omitted as appropriate.

図17に示す制御部CNT1は、図15に示す制御部CNT1からDフリップフロップ26を取り除いた構成である。図17に示す制御部CNT1では、ANDゲート27は、周期信号S1と、Dフリップフロップ30の出力との論理積をRSフリップフロップ24のセット端子(S端子)に供給する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 17 has a configuration obtained by removing the D flip-flop 26 from the control unit CNT1 shown in FIG. In the control unit CNT1 shown in FIG. 17, the AND gate 27 supplies the logical product of the periodic signal S1 and the output of the D flip-flop 30 to the set terminal (S terminal) of the RS flip-flop 24 .

図17に示す制御部CNT1は、周期信号S1のパルス発生よりも後にインダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された場合に、インダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された時点よりも後の周期信号S1の次のパルス発生時点で第4状態ST4を開始する。これにより、周期信号S1のパルス発生よりも後にインダクタ電流ILのゼロクロス点が検出された場合すなわち重負荷の場合に、スイッチング周波数を周期信号S1の周波数の倍数で変化させることができる。つまり、スイッチング周波数を離散的かつ限定的にすることができる。 When the zero-crossing point of the inductor current IL is detected after the pulse generation of the periodic signal S1, the control unit CNT1 shown in FIG. The fourth state ST4 is started when the next pulse is generated. As a result, when the zero-crossing point of the inductor current IL is detected after the pulse of the periodic signal S1 is generated, that is, when the load is heavy, the switching frequency can be changed by a multiple of the frequency of the periodic signal S1. That is, the switching frequency can be discrete and limited.

<<第6実施形態の変形例>>
第6実施形態に係るスイッチング電源装置は、上述した通り第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。しかしながら、第2~第5実施形態に係るスイッチング電源装置に対しても同様の改良を実施することができる。また、第6実施形態に係るスイッチング電源装置に対して、第1~第5実施形態において説明した変形例と同様の変形を実施することもできる。
<<Modified Example of Sixth Embodiment>>
The switching power supply device according to the sixth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment as described above. However, similar improvements can be made to the switching power supply devices according to the second to fifth embodiments. Also, the switching power supply device according to the sixth embodiment can be modified in the same manner as the modifications described in the first to fifth embodiments.

<第7実施形態>
上述した第1~第6実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1は、第4状態ST4の長さを一定にしている。そのため、第1~第6実施形態に係るスイッチング電源装置では、入力電圧VINが変動すると、第4状態ST4において蓄えられるインダクタ電流ILの回生エネルギーがスイッチSW1のソフトスイッチングに対して適切な量でなくなる。つまり、第1~第6実施形態に係るスイッチング電源装置では、入力電圧VINが変動すると、効率が低下する。
<Seventh embodiment>
Each control unit CNT1 of the switching power supply devices according to the first to sixth embodiments described above makes the length of the fourth state ST4 constant. Therefore, in the switching power supply devices according to the first to sixth embodiments, when the input voltage VIN fluctuates, the regenerative energy of the inductor current IL stored in the fourth state ST4 is no longer appropriate for soft switching of the switch SW1. . In other words, in the switching power supply devices according to the first to sixth embodiments, the efficiency drops when the input voltage VIN fluctuates.

第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1~第6実施形態に係るスイッチング電源装置の上記課題を解決することができるスイッチング電源装置である。 The switching power supply according to the seventh embodiment is a switching power supply that can solve the above problems of the switching power supply according to the first to sixth embodiments.

第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。したがって、第7実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 The switching power supply device according to the seventh embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment. Therefore, in the seventh embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment will be omitted.

第7実施形態に係る制御部CNT1は、固定周期で第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、スイッチング周波数を固定することができる。 The control unit CNT1 according to the seventh embodiment repeats the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at fixed intervals. Therefore, the switching power supply device according to the seventh embodiment can fix the switching frequency.

第7実施形態に係る制御部CNT1は、入力電圧VINが大きいほど第4状態ST4の長さを長くする。これにより、後述するデッドタイム期間DTの終了時点においてスイッチ電圧VSWが入力電圧VINより大きくなり、電流がインダクタL1から第1スイッチSW1の寄生ダイオードを介して入力電圧VINの印加端に流れることを防止可能となる。したがって、第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、入力電圧VINの値にかかわらず高効率化を図ることができる。 The controller CNT1 according to the seventh embodiment increases the length of the fourth state ST4 as the input voltage VIN increases. As a result, the switch voltage VSW becomes higher than the input voltage VIN at the end of the dead time period DT, which will be described later, preventing the current from flowing from the inductor L1 to the terminal to which the input voltage VIN is applied via the parasitic diode of the first switch SW1. It becomes possible. Therefore, the switching power supply device according to the seventh embodiment can achieve high efficiency regardless of the value of the input voltage VIN.

第7実施形態に係る制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にするデッドタイム期間DTを第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けている。そして、第7実施形態に係る制御部CNT1は、部品のばらつきが無い場合にインダクタ電流ILのゼロクロス点において第1状態STを開始するように、デッドタイム期間DTの長さを固定値に設定し、入力電圧VINが一定値であるときの第4状態ST4の長さを固定値に設定する。これにより、第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1スイッチSW1がターンオンするときの損失を低減することができるため、より一層高効率化を図ることができる。 The control unit CNT1 according to the seventh embodiment provides a dead time period DT between the fourth state ST4 and the first state ST1 during which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. Then, the control unit CNT1 according to the seventh embodiment sets the length of the dead time period DT to a fixed value so that the first state ST is started at the zero-crossing point of the inductor current IL when there is no component variation. , the length of the fourth state ST4 when the input voltage VIN is a constant value is set to a fixed value. As a result, the switching power supply device according to the seventh embodiment can reduce the loss when the first switch SW1 is turned on, so that the efficiency can be further improved.

<<第7実施形態に係る制御部の第1構成例>>
図19は、第7実施形態に係る設定回路の第1構成例を示す図である。図20は、図19に示す設定回路の動作を示すタイミングチャートである。
<<First Configuration Example of Control Unit According to Seventh Embodiment>>
FIG. 19 is a diagram showing a first configuration example of a setting circuit according to the seventh embodiment. 20 is a timing chart showing the operation of the setting circuit shown in FIG. 19. FIG.

第7実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例は、図19に示す設定回路を備える。図19に示す設定回路は、電流源41と、キャパシタ42と、短絡スイッチ43と、電圧源44と、コンパレータ45と、を備える。 A first configuration example of the control unit CNT1 according to the seventh embodiment includes a setting circuit shown in FIG. The setting circuit shown in FIG. 19 includes a current source 41 , a capacitor 42 , a short-circuit switch 43 , a voltage source 44 and a comparator 45 .

電流源41は、入力電圧VINに反比例する電流を出力する。 Current source 41 outputs a current that is inversely proportional to input voltage VIN.

キャパシタ42は、電流源41によって充電される。キャパシタ42の充電中、キャパシタ42の充電電圧VCAPは、入力電圧VINに反比例する傾きで上昇する。 Capacitor 42 is charged by current source 41 . During charging of the capacitor 42, the charging voltage VCAP of the capacitor 42 rises with a slope inversely proportional to the input voltage VIN.

短絡スイッチ43は、キャパシタ42の充電電圧VCAPが定電圧VCを超えるとオンになり、キャパシタ42の両端を短絡させてキャパシタ42を放電させる。 The short-circuit switch 43 is turned on when the charging voltage VCAP of the capacitor 42 exceeds the constant voltage VC, and short-circuits both ends of the capacitor 42 to discharge the capacitor 42 .

電圧源44は、定電圧VCを出力する。 A voltage source 44 outputs a constant voltage VC.

コンパレータ45は、キャパシタの充電電圧VCAPと定電圧VCとの比較結果である電圧VST4を出力する。第7実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例は、電圧VST4がハイレベルである期間を第4状態とする。 A comparator 45 outputs a voltage VST4 that is a comparison result between the capacitor charging voltage VCAP and the constant voltage VC. In the first configuration example of the control unit CNT1 according to the seventh embodiment, the fourth state is the period during which the voltage VST4 is at high level.

<<第7実施形態に係る制御部の第2構成例>>
図21は、第7実施形態に係る設定回路の第2構成例を示す図である。図22は、図21に示す設定回路の動作を示すタイミングチャートである。
<<Second Configuration Example of Control Unit According to Seventh Embodiment>>
FIG. 21 is a diagram showing a second configuration example of the setting circuit according to the seventh embodiment. 22 is a timing chart showing the operation of the setting circuit shown in FIG. 21. FIG.

第7実施形態に係る制御部CNT1の第2構成例は、図21に示す設定回路を備える。図21に示す設定回路は、電流源41と、キャパシタ42と、短絡スイッチ43と、電圧源44と、コンパレータ45と、を備える。 A second configuration example of the control unit CNT1 according to the seventh embodiment includes a setting circuit shown in FIG. The setting circuit shown in FIG. 21 includes a current source 41 , a capacitor 42 , a short-circuit switch 43 , a voltage source 44 and a comparator 45 .

電流源41は、定電流を出力する。 A current source 41 outputs a constant current.

キャパシタ42は、電流源41によって充電される。キャパシタ42の充電中、キャパシタ42の充電電圧VCAPは、一定の傾きで上昇する。 Capacitor 42 is charged by current source 41 . During charging of the capacitor 42, the charging voltage VCAP of the capacitor 42 rises with a constant slope.

短絡スイッチ43は、キャパシタ42の充電電圧VCAPが可変電圧VVを超えるとオンになり、キャパシタ42の両端を短絡させてキャパシタ42を放電させる。 The short-circuit switch 43 is turned on when the charging voltage VCAP of the capacitor 42 exceeds the variable voltage VV, and short-circuits both ends of the capacitor 42 to discharge the capacitor 42 .

電圧源44は、入力電圧VINに比例する可変電圧VVを出力する。 A voltage source 44 outputs a variable voltage VV proportional to the input voltage VIN.

コンパレータ45は、キャパシタの充電電圧VCAPと可変電圧VVとの比較結果である電圧VST4を出力する。第7実施形態に係る制御部CNT1の第2構成例は、電圧VST4がハイレベルである期間を第4状態とする。 A comparator 45 outputs a voltage VST4 that is a comparison result between the capacitor charging voltage VCAP and the variable voltage VV. In the second configuration example of the control unit CNT1 according to the seventh embodiment, the period during which the voltage VST4 is at high level is the fourth state.

<<第7実施形態の変形例>>
第7実施形態に係るスイッチング電源装置は、上述した通り第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。しかしながら、第2~第6実施形態に係るスイッチング電源装置に対しても同様の改良を実施することができる。また、第7実施形態に係るスイッチング電源装置に対して、第1~第6実施形態において説明した変形例と同様の変形を実施することもできる。
<<Modified example of the seventh embodiment>>
The switching power supply device according to the seventh embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment as described above. However, similar improvements can be made to the switching power supply devices according to the second to sixth embodiments. Also, the switching power supply device according to the seventh embodiment can be modified in the same manner as the modifications described in the first to sixth embodiments.

<第8実施形態>
上述した第5~第8実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの長さを固定値に設定している。第5~第7実施形態に係るスイッチング電源装置では、部品のばらつきによってデッドタイム期間DTの長さが適切な長さから外れ、スイッチSW1がターンオンしたときの損失が大きくなって効率が低下するおそれがある。
<Eighth Embodiment>
Each control unit CNT1 of the switching power supply devices according to the fifth to eighth embodiments described above sets the length of the dead time period DT to a fixed value. In the switching power supply devices according to the fifth to seventh embodiments, the length of the dead time period DT deviates from an appropriate length due to variations in components, and there is a possibility that the loss increases when the switch SW1 turns on, resulting in a decrease in efficiency. There is

第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、第5~第7実施形態に係るスイッチング電源装置の上記課題を解決することができるスイッチング電源装置である。 The switching power supply according to the eighth embodiment is a switching power supply that can solve the above problems of the switching power supply according to the fifth to seventh embodiments.

第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。したがって、第8実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 The switching power supply device according to the eighth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment. Therefore, in the eighth embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment will be omitted.

第8実施形態に係る制御部CNT1は、固定周期で第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、スイッチング周波数を固定することができる。 The control unit CNT1 according to the eighth embodiment repeats the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at fixed intervals. Therefore, the switching power supply device according to the eighth embodiment can fix the switching frequency.

第8実施形態に係る制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にするデッドタイム期間DTを第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けている。そして、第8実施形態に係る制御部CNT1は、第4状態ST4の長さを固定値に設定する。また、第8実施形態に係る制御部CNT1は、デッドタイム期間の長さを調整する。これにより、第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも第1スイッチSW1がターンオンするときの損失を低減することができる。したがって、第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、部品の特性にばらつきがある場合でもより一層高効率化を図ることができる。 The control unit CNT1 according to the eighth embodiment provides a dead time period DT between the fourth state ST4 and the first state ST1 during which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. Then, the control unit CNT1 according to the eighth embodiment sets the length of the fourth state ST4 to a fixed value. Also, the control unit CNT1 according to the eighth embodiment adjusts the length of the dead time period. As a result, the switching power supply device according to the eighth embodiment can reduce the loss when the first switch SW1 is turned on even if there are variations in the characteristics of the components. Therefore, the switching power supply device according to the eighth embodiment can achieve even higher efficiency even when there are variations in the characteristics of the components.

<<第8実施形態に係る制御部の第1構成例>>
図23は、第8実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例を示す図である。図24は、図23に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<First Configuration Example of Control Unit According to Eighth Embodiment>>
FIG. 23 is a diagram showing a first configuration example of the control unit CNT1 according to the eighth embodiment. 24 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 23. FIG.

図23に示す制御部CNT1は、ラッチ回路51と、遅延回路52と、ゼロカレントスイッチ遅延回路53と、ドライバ54と、ゼロクロス点検出回路55と、ラッチ回路56と、アップダウンカウンタ57と、を備える。なお、図23に示す構成では、ラッチ回路51の一例としてRSフリップフロップが用いられ、ラッチ回路56の一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路51をRSフリップフロップ51として説明し、ラッチ回路56をDフリップフロップ56として説明する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 23 includes a latch circuit 51, a delay circuit 52, a zero current switch delay circuit 53, a driver 54, a zero cross point detection circuit 55, a latch circuit 56, and an up/down counter 57. Prepare. 23, an RS flip-flop is used as an example of the latch circuit 51, and a D flip-flop is used as an example of the latch circuit 56. As shown in FIG. Therefore, in the following description, the latch circuit 51 will be described as the RS flip-flop 51 and the latch circuit 56 will be described as the D flip-flop 56 .

RSフリップフロップ51は、セット端子(S端子)に供給されるセット信号SETでセットされ、リセット端子(R端子)に供給されるリセット信号RSTでリセットされる信号LON2を生成して出力する。本構成例では、セット信号SETとして周期信号S1が用いられ、リセット信号RSTとして図9に示す例と同様の手法によって生成されるPWM信号VPWMが用いられる。 The RS flip-flop 51 generates and outputs a signal LON2 which is set by a set signal SET supplied to a set terminal (S terminal) and reset by a reset signal RST supplied to a reset terminal (R terminal). In this configuration example, the periodic signal S1 is used as the set signal SET, and the PWM signal VPWM generated by the same method as the example shown in FIG. 9 is used as the reset signal RST.

遅延回路52は、信号LON2の立ち上がりエッジを所定時間遅延させ信号LON2の立ち下がりエッジを遅延させない遅延信号LON2DLYを生成する。上記の所定時間は、第4状態ST4の長さになる。 The delay circuit 52 generates a delay signal LON2DLY that delays the rising edge of the signal LON2 by a predetermined time and does not delay the falling edge of the signal LON2. The predetermined time is the length of the fourth state ST4.

ゼロカレントスイッチ遅延回路53は、遅延信号LON2DLYを可変時間遅延させたオン時間設定電圧VONを生成する。上記の可変時間は、デッドタイム期間DTの長さになる。上記の可変時間は、アップダウンカウンタ57のカウント値が大きいほど長くなる。 A zero-current switch delay circuit 53 generates an on-time setting voltage VON by delaying the delay signal LON2DLY by a variable time. The above variable time is the length of the dead time period DT. The above variable time lengthens as the count value of the up/down counter 57 increases.

ドライバ54は、オン時間設定電圧VONに基づき第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を制御する。 The driver 54 controls the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the on-time setting voltage VON.

ゼロクロス点検出回路55は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点検出信号ZXを出力する。ゼロクロス点検出回路55から出力されるゼロクロス点検出信号ZXは、インダクタ電流ILが負であるときにハイレベルになり、インダクタ電流ILが負でないときにローレベルになる。 A zero-cross point detection circuit 55 detects a zero-cross point of the inductor current IL and outputs a zero-cross point detection signal ZX. The zero-cross point detection signal ZX output from the zero-cross point detection circuit 55 becomes high level when the inductor current IL is negative, and becomes low level when the inductor current IL is not negative.

Dフリップフロップ56は、オン時間設定電圧VONに同期してゼロクロス点検出信号ZXを保持し、保持したゼロクロス点検出信号ZXの反転信号を出力する。Dフリップフロップ56が保持したゼロクロス点検出信号ZXの反転信号は、信号ZCSCALである。Dフリップフロップ56のクリア端子に遅延信号LON2DLYが供給される。遅延信号LON2DLYがローレベルのときにDフリップフロップ56はクリアされ、遅延信号LON2DLYがハイレベルのときにDフリップフロップ56はクリアされない。 The D flip-flop 56 holds the zero-cross point detection signal ZX in synchronization with the on-time setting voltage VON, and outputs an inverted signal of the held zero-cross point detection signal ZX. The inverted signal of the zero-cross point detection signal ZX held by the D flip-flop 56 is the signal ZCSCAL. A delay signal LON2DLY is supplied to the clear terminal of the D flip-flop 56 . The D flip-flop 56 is cleared when the delay signal LON2DLY is at low level, and the D flip-flop 56 is not cleared when the delay signal LON2DLY is at high level.

アップダウンカウンタ57は、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて信号ZCSCALがハイレベルであればカウント値を1つデクリメントし、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて信号ZCSCALがローレベルであればカウント値を1つインクリメントする。 The up/down counter 57 decrements the count value by one if the signal ZCSCAL is high level at the rising edge of the on-time setting voltage VON, and decrements the count value if the signal ZCSCAL is low level at the rising edge of the on-time setting voltage VON. is incremented by one.

図23に示す制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの終了時点でインダクタ電流ILが負であれば次のデッドタイム期間DTの長さを長くし、デッドタイム期間DTの終了時点でインダクタ電流ILが正であれば次のデッドタイム期間DTの長さを短くする。したがって、図23に示す制御部CNT1は、第1スイッチSW1がターンオンするタイミングを、インダクタ電流ILのゼロクロス点に近づけることができる。 If the inductor current IL is negative at the end of the dead time period DT, the control unit CNT1 shown in FIG. 23 lengthens the length of the next dead time period DT, If it is positive, the length of the next dead time period DT is shortened. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 23 can bring the turn-on timing of the first switch SW1 closer to the zero-crossing point of the inductor current IL.

<<第8実施形態に係る制御部の第2構成例>>
図25は、第8実施形態に係る制御部CNT1の第2構成例を示す図である。図26は、図25に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。なお、本構成例において第1構成例と同様の部分については適宜説明を省略する。
<<Second Configuration Example of Control Unit According to Eighth Embodiment>>
FIG. 25 is a diagram showing a second configuration example of the control unit CNT1 according to the eighth embodiment. 26 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 25. FIG. In addition, in this configuration example, the description of the same parts as in the first configuration example will be omitted as appropriate.

図25に示す制御部CNT1は、図23に示す制御部CNT1からゼロクロス点検出回路55を取り除き、電圧源58及びコンパレータ59を追加し、信号ZCSCALをDフリップフロップ56が保持したゼロクロス点検出信号ZXとした構成である。図25に示す制御部CNT1では、コンパレータ59は、スイッチ電圧VSWと電圧源58から出力される基準電圧VREF0との比較結果をDフリップフロップ56のD端子に供給する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 25 removes the zero cross point detection circuit 55 from the control unit CNT1 shown in FIG. It is a configuration. In the control unit CNT1 shown in FIG. 25, the comparator 59 supplies the comparison result between the switch voltage VSW and the reference voltage VREF0 output from the voltage source 58 to the D terminal of the D flip-flop 56. FIG.

図25に示す制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF0より小さければ次のデッドタイム期間DTの長さを長くし、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF0より大きければ次のデッドタイム期間DTの長さを短くする。したがって、図25に示す制御部CNT1は、第1スイッチSW1がターンオンするタイミングを、インダクタ電流ILのゼロクロス点に近づけることができる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 25 extends the length of the next dead time period DT if the switch voltage VSW is lower than the reference voltage VREF0 at the end of the dead time period DT, and increases the switch voltage at the end of the dead time period DT. If VSW is greater than the reference voltage VREF0, the length of the next dead time period DT is shortened. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 25 can bring the turn-on timing of the first switch SW1 closer to the zero-crossing point of the inductor current IL.

<<第8実施形態に係る制御部の第3構成例>>
図27は、第8実施形態に係る制御部CNT1の第3構成例を示す図である。図28は、図27に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<Third Configuration Example of Control Unit According to Eighth Embodiment>>
FIG. 27 is a diagram showing a third configuration example of the control unit CNT1 according to the eighth embodiment. 28 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 27. FIG.

図27に示す制御部CNT1は、ラッチ回路51と、遅延回路52と、ドライバ54と、ゼロクロス点検出回路60と、NOTゲート61と、ラッチ回路62と、ANDゲート63と、を備える。なお、図27に示す構成では、ラッチ回路51の一例としてRSフリップフロップが用いられ、ラッチ回路62の一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路51をRSフリップフロップ51として説明し、ラッチ回路62をDフリップフロップ62として説明する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 27 includes a latch circuit 51, a delay circuit 52, a driver 54, a zero cross point detection circuit 60, a NOT gate 61, a latch circuit 62, and an AND gate 63. 27, an RS flip-flop is used as an example of the latch circuit 51, and a D flip-flop is used as an example of the latch circuit 62. As shown in FIG. Therefore, in the following description, the latch circuit 51 will be described as the RS flip-flop 51 and the latch circuit 62 will be described as the D flip-flop 62 .

RSフリップフロップ51は、セット端子(S端子)に供給されるセット信号SETでセットされ、リセット端子(R端子)に供給されるリセット信号RSTでリセットされる信号LON2を生成して出力する。本構成例では、セット信号SETとして周期信号S1が用いられ、リセット信号RSTとして図9に示す例と同様の手法によって生成されるPWM信号VPWMが用いられる。 The RS flip-flop 51 generates and outputs a signal LON2 which is set by a set signal SET supplied to a set terminal (S terminal) and reset by a reset signal RST supplied to a reset terminal (R terminal). In this configuration example, the periodic signal S1 is used as the set signal SET, and the PWM signal VPWM generated by the same method as the example shown in FIG. 9 is used as the reset signal RST.

遅延回路52は、信号LON2を所定時間遅延させた遅延信号LON2DLYを生成する。上記の所定時間は、第4状態ST4の長さになる。 The delay circuit 52 generates a delayed signal LON2DLY by delaying the signal LON2 by a predetermined time. The predetermined time is the length of the fourth state ST4.

ゼロクロス点検出回路60は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点検出信号ZXを出力する。ゼロクロス点検出回路60から出力されるゼロクロス点検出信号ZXは、インダクタ電流ILが負であるときにハイレベルになり、インダクタ電流ILが負でないときにローレベルになる。 A zero-cross point detection circuit 60 detects a zero-cross point of the inductor current IL and outputs a zero-cross point detection signal ZX. The zero-cross point detection signal ZX output from the zero-cross point detection circuit 60 becomes high level when the inductor current IL is negative, and becomes low level when the inductor current IL is not negative.

NOTゲート61は、ゼロクロス点検出回路60から出力されるゼロクロス点検出信号ZXを反転させる。Dフリップフロップ62は、D端子に供給される電圧VCCをゼロクロス点検出信号ZXの反転信号に同期して保持し、保持した電圧VCCを出力する。Dフリップフロップ62のD端子に供給される電圧VCCの値は、ANDゲート63においてハイレベルの信号として処理される値に設定される。 NOT gate 61 inverts zero-cross point detection signal ZX output from zero-cross point detection circuit 60 . The D flip-flop 62 holds the voltage VCC supplied to the D terminal in synchronization with the inverted signal of the zero-cross point detection signal ZX, and outputs the held voltage VCC. The value of the voltage VCC supplied to the D terminal of the D flip-flop 62 is set to a value processed as a high level signal in the AND gate 63 .

ANDゲート63は、遅延信号LON2DLYとDフリップフロップ62の出力との論理積であるオン時間設定電圧VONを生成する。 The AND gate 63 generates an on-time setting voltage VON which is the logical product of the delay signal LON2DLY and the output of the D flip-flop 62 .

ドライバ54は、オン時間設定電圧VONに基づき第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を制御する。 The driver 54 controls the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the on-time setting voltage VON.

図27に示す制御部CNT1は、インダクタ電流ILのゼロクロス点において第1状態ST1を開始する。したがって、図27に示す制御部CNT1は、第1スイッチSW1がターンオンするタイミングを、インダクタ電流ILのゼロクロス点に略一致させることができる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 27 starts the first state ST1 at the zero cross point of the inductor current IL. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 27 can substantially match the timing at which the first switch SW1 is turned on with the zero cross point of the inductor current IL.

<<第8実施形態の変形例>>
第8実施形態に係るスイッチング電源装置は、上述した通り第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。しかしながら、第2~第7実施形態に係るスイッチング電源装置に対しても同様の改良を実施することができる。また、第8実施形態に係るスイッチング電源装置に対して、第1~第7実施形態において説明した変形例と同様の変形を実施することもできる。
<<Modified example of the eighth embodiment>>
The switching power supply device according to the eighth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment as described above. However, similar improvements can be made to the switching power supply devices according to the second to seventh embodiments. Also, the switching power supply device according to the eighth embodiment can be modified in the same manner as the modifications described in the first to seventh embodiments.

<第9実施形態>
上述した第5、第6、及び第8実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1は、第4状態ST4の長さを固定値に設定している。また、上述した第7実施形態に係るスイッチング電源装置の各制御部CNT1では、入力電圧VINが変動しなければ第4状態ST4の長さは一定である。このため、第5~第8実施形態に係るスイッチング電源装置では、部品のばらつきによって第4状態ST4の長さが適切な長さから外れ、スイッチSW1がターンオンしたときの損失が大きくなって効率が低下するおそれがある。特に、第4状態ST4の長さが長すぎて第4状態ST4においてインダクタL1に蓄えられる回生エネルギーが過大になると、デッドタイム期間DTの終了時点でのスイッチ電圧VSWが入力電圧VINより大きくなる。このようにデッドタイム期間DTの終了時点でのスイッチ電圧VSWが入力電圧VINより大きくなると、電流がインダクタL1から第1スイッチSW1の寄生ダイオードを介して入力電圧VINの印加端に流れて効率が低下する。
<Ninth Embodiment>
Each control unit CNT1 of the switching power supply devices according to the fifth, sixth and eighth embodiments described above sets the length of the fourth state ST4 to a fixed value. Further, in each control unit CNT1 of the switching power supply device according to the seventh embodiment described above, the length of the fourth state ST4 is constant unless the input voltage VIN fluctuates. Therefore, in the switching power supply devices according to the fifth to eighth embodiments, the length of the fourth state ST4 deviates from an appropriate length due to variations in components, and the loss increases when the switch SW1 is turned on, resulting in a decrease in efficiency. may decrease. In particular, if the length of the fourth state ST4 is too long and the regenerative energy stored in the inductor L1 becomes excessive in the fourth state ST4, the switch voltage VSW at the end of the dead time period DT becomes higher than the input voltage VIN. Thus, when the switch voltage VSW at the end of the dead time period DT becomes higher than the input voltage VIN, current flows from the inductor L1 through the parasitic diode of the first switch SW1 to the terminal to which the input voltage VIN is applied, resulting in a drop in efficiency. do.

第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、第5~第8実施形態に係るスイッチング電源装置の上記課題を解決することができるスイッチング電源装置である。 The switching power supply according to the ninth embodiment is a switching power supply that can solve the above problems of the switching power supply according to the fifth to eighth embodiments.

第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。したがって、第9実施形態において、第1実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 The switching power supply device according to the ninth embodiment is a switching power supply device obtained by improving the switching power supply device according to the first embodiment. Therefore, in the ninth embodiment, descriptions of the same configurations and operations as in the first embodiment will be omitted.

第9実施形態に係る制御部CNT1は、固定周期で第1状態ST1、第2状態ST2、第3状態ST3、及び第4状態ST4を繰り返す。したがって、第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、スイッチング周波数を固定することができる。 The control unit CNT1 according to the ninth embodiment repeats the first state ST1, the second state ST2, the third state ST3, and the fourth state ST4 at fixed intervals. Therefore, the switching power supply device according to the ninth embodiment can fix the switching frequency.

第9実施形態に係る制御部CNT1は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオフ状態にするデッドタイム期間DTを第4状態ST4と第1状態ST1との間に設けている。そして、第9実施形態に係る制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの長さを固定値に設定する。また、第9実施形態に係る制御部CNT1は、第4状態の長さを調整する。これにより、第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも第1スイッチSW1がターンオンするときの損失を低減することができる。したがって、第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、部品の特性にばらつきがある場合でもより一層高効率化を図ることができる。 The control unit CNT1 according to the ninth embodiment provides a dead time period DT between the fourth state ST4 and the first state ST1 during which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off. Then, the control unit CNT1 according to the ninth embodiment sets the length of the dead time period DT to a fixed value. Also, the control unit CNT1 according to the ninth embodiment adjusts the length of the fourth state. As a result, the switching power supply device according to the ninth embodiment can reduce the loss when the first switch SW1 is turned on even if there are variations in the characteristics of the components. Therefore, the switching power supply device according to the ninth embodiment can achieve even higher efficiency even when there are variations in the characteristics of the components.

<<第9実施形態に係る制御部の第1構成例>>
図29は、第9実施形態に係る制御部CNT1の第1構成例を示す図である。図30は、図29に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<First Configuration Example of Control Unit According to Ninth Embodiment>>
FIG. 29 is a diagram showing a first configuration example of the control unit CNT1 according to the ninth embodiment. 30 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 29. FIG.

図29に示す制御部CNT1は、ラッチ回路71と、遅延回路72と、ゼロカレントスイッチ遅延回路73と、ドライバ74と、電圧源75と、コンパレータ76と、ラッチ回路77と、アップダウンカウンタ78と、を備える。なお、図29に示す構成では、ラッチ回路71の一例としてRSフリップフロップが用いられ、ラッチ回路77の一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路71をRSフリップフロップ71として説明し、ラッチ回路77をDフリップフロップ77として説明する。 The control unit CNT1 shown in FIG. 29 includes a latch circuit 71, a delay circuit 72, a zero current switch delay circuit 73, a driver 74, a voltage source 75, a comparator 76, a latch circuit 77, and an up/down counter 78. , provided. 29, an RS flip-flop is used as an example of the latch circuit 71, and a D flip-flop is used as an example of the latch circuit 77. As shown in FIG. Therefore, in the following description, the latch circuit 71 will be described as the RS flip-flop 71 and the latch circuit 77 will be described as the D flip-flop 77 .

RSフリップフロップ71は、セット端子(S端子)に供給されるセット信号SETでセットされ、リセット端子(R端子)に供給されるリセット信号RSTでリセットされる信号LON2を生成して出力する。本構成例では、セット信号SETとして周期信号S1が用いられ、リセット信号RSTとして図9に示す例と同様の手法によって生成されるPWM信号VPWMが用いられる。 The RS flip-flop 71 generates and outputs a signal LON2 which is set by a set signal SET supplied to a set terminal (S terminal) and reset by a reset signal RST supplied to a reset terminal (R terminal). In this configuration example, the periodic signal S1 is used as the set signal SET, and the PWM signal VPWM generated by the same method as the example shown in FIG. 9 is used as the reset signal RST.

遅延回路72は、信号LON2を可変時間遅延させた遅延信号LON2DLYを生成する。上記の可変時間は、第4状態ST4の長さになる。上記の可変時間は、アップダウンカウンタ78のカウント値が大きいほど長くなる。 The delay circuit 72 generates a delayed signal LON2DLY by delaying the signal LON2 by a variable time. The above variable time is the length of the fourth state ST4. The above variable time lengthens as the count value of the up/down counter 78 increases.

ゼロカレントスイッチ遅延回路73は、遅延信号LON2DLYを所定時間遅延させたオン時間設定電圧VONを生成する。上記の所定時間は、デッドタイム期間DTの長さになる。 The zero-current switch delay circuit 73 generates an on-time setting voltage VON by delaying the delay signal LON2DLY by a predetermined time. The predetermined time is the length of the dead time period DT.

ドライバ74は、オン時間設定電圧VONに基づき第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を制御する。 The driver 74 controls the first switch SW1 and the second switch SW2 based on the on-time setting voltage VON.

電圧源75は、基準電圧VREF1を出力する。 A voltage source 75 outputs a reference voltage VREF1.

コンパレータ76は、スイッチ電圧VSWと基準電圧VREF1との比較結果をDフリップフロップ77のD端子に供給する。 The comparator 76 supplies the comparison result between the switch voltage VSW and the reference voltage VREF1 to the D terminal of the D flip-flop 77 .

Dフリップフロップ77は、オン時間設定電圧VONに同期してコンパレータ76の比較結果を保持し、保持したコンパレータ76の比較結果を出力する。Dフリップフロップ77が保持したコンパレータ76の比較結果は、信号TchCALである。Dフリップフロップ77のクリア端子に遅延信号LON2DLYが供給される。遅延信号LON2DLYがローレベルのときにDフリップフロップ77はクリアされ、遅延信号LON2DLYがハイレベルのときにDフリップフロップ77はクリアされない。 The D flip-flop 77 holds the comparison result of the comparator 76 in synchronization with the on-time setting voltage VON, and outputs the held comparison result of the comparator 76 . The comparison result of the comparator 76 held by the D flip-flop 77 is the signal TchCAL. A delay signal LON2DLY is supplied to the clear terminal of the D flip-flop 77 . The D flip-flop 77 is cleared when the delay signal LON2DLY is at low level, and the D flip-flop 77 is not cleared when the delay signal LON2DLY is at high level.

アップダウンカウンタ78は、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて信号TchCALがハイレベルであればカウント値を1つデクリメントし、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて信号TchCALがローレベルであればカウント値を1つインクリメントする。 The up-down counter 78 decrements the count value by 1 if the signal TchCAL is high level at the rising edge of the on-time setting voltage VON, and decrements the count value if the signal TchCAL is low level at the rising edge of the on-time setting voltage VON. is incremented by one.

図29に示す制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF1より小さければ第4状態ST4の長さを長くし、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF1より大きければ第4状態ST4の長さを短くする。したがって、図29に示す制御部CNT1は、第1スイッチがターンオンするタイミングでのスイッチ電圧VSWを基準電圧VREF1に近づけることができる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 29 increases the length of the fourth state ST4 if the switch voltage VSW is lower than the reference voltage VREF1 at the end of the dead time period DT, and the switch voltage VSW is reduced at the end of the dead time period DT. If it is higher than the reference voltage VREF1, the length of the fourth state ST4 is shortened. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 29 can bring the switch voltage VSW at the timing when the first switch is turned on closer to the reference voltage VREF1.

<<第9実施形態に係る制御部の第2構成例>>
図31は、第9実施形態に係る制御部CNT1の第2構成例を示す図である。図32は、図31に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<Second Configuration Example of Control Unit According to Ninth Embodiment>>
FIG. 31 is a diagram showing a second configuration example of the control unit CNT1 according to the ninth embodiment. 32 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 31. FIG.

図31に示す制御部CNT1は、図29に示す制御部CNT1に対して、ゼロクロス点検出回路79及びNOTゲート80を追加した構成である。 The controller CNT1 shown in FIG. 31 has a configuration in which a zero-cross point detection circuit 79 and a NOT gate 80 are added to the controller CNT1 shown in FIG.

ゼロクロス点検出回路79は、インダクタ電流ILのゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点検出信号ZXを出力する。ゼロクロス点検出回路79から出力されるゼロクロス点検出信号ZXは、インダクタ電流ILが負であるときにハイレベルになり、インダクタ電流ILが負でないときにローレベルになる。NOTゲート80は、ゼロクロス点検出信号ZXを反転させる。 A zero-cross point detection circuit 79 detects a zero-cross point of the inductor current IL and outputs a zero-cross point detection signal ZX. The zero-cross point detection signal ZX output from the zero-cross point detection circuit 79 becomes high level when the inductor current IL is negative, and becomes low level when the inductor current IL is not negative. NOT gate 80 inverts zero-cross point detection signal ZX.

Dフリップフロップ77は、ゼロクロス点検出信号ZXの反転に同期してコンパレータ76の比較結果を保持し、保持したコンパレータ76の比較結果を出力する。 The D flip-flop 77 holds the comparison result of the comparator 76 in synchronization with the inversion of the zero-cross point detection signal ZX, and outputs the held comparison result of the comparator 76 .

アップダウンカウンタ78は、インダクタ電流ILのゼロクロス点において信号TchCALがハイレベルであればカウント値を1つデクリメントし、インダクタ電流ILのゼロクロス点において信号TchCALがローレベルであればカウント値を1つインクリメントする。 The up-down counter 78 decrements the count value by one when the signal TchCAL is high level at the zero cross point of the inductor current IL, and increments the count value by one when the signal TchCAL is low level at the zero cross point of the inductor current IL. do.

図31に示す制御部CNT1は、インダクタ電流ILのゼロクロス点においてスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF1より小さければ第4状態ST4の長さを長くし、インダクタ電流ILのゼロクロス点においてスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF1より大きければ第4状態ST4の長さを短くする。したがって、図31に示す制御部CNT1は、第1スイッチがターンオンするタイミングでのスイッチ電圧VSWを基準電圧VREF1に近づけることができる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 31 lengthens the length of the fourth state ST4 if the switch voltage VSW is lower than the reference voltage VREF1 at the zero-crossing point of the inductor current IL, and increases the length of the fourth state ST4 so that the switch voltage VSW is lower than the reference voltage at the zero-crossing point of the inductor current IL. If it is greater than VREF1, the length of the fourth state ST4 is shortened. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 31 can bring the switch voltage VSW at the timing when the first switch is turned on closer to the reference voltage VREF1.

<<第9実施形態に係る制御部の第3構成例>>
図33は、第9実施形態に係る制御部CNT1の第3構成例を示す図である。図34は、図33に示す制御部CNT1の動作を示すタイミングチャートである。
<<Third Configuration Example of Control Unit According to Ninth Embodiment>>
FIG. 33 is a diagram showing a third configuration example of the control unit CNT1 according to the ninth embodiment. 34 is a timing chart showing the operation of the control unit CNT1 shown in FIG. 33. FIG.

図33に示す制御部CNT1は、図31に示す制御部CNT1に、電圧源81と、コンパレータ82と、ラッチ回路83と、EXORゲート84と、ANDゲート85と、を追加した構成である。なお、図33に示す構成では、ラッチ回路83の一例としてDフリップフロップが用いられている。そのため、以下の説明では、ラッチ回路83をDフリップフロップ83として説明する。 A control unit CNT1 shown in FIG. 33 has a configuration in which a voltage source 81, a comparator 82, a latch circuit 83, an EXOR gate 84, and an AND gate 85 are added to the control unit CNT1 shown in FIG. Note that in the configuration shown in FIG. 33, a D flip-flop is used as an example of the latch circuit 83. As shown in FIG. Therefore, in the following description, the latch circuit 83 will be described as a D flip-flop 83. FIG.

電圧源81は、基準電圧VREF2を出力する。基準電圧VREF2は、基準電圧VREF1より大きい。 A voltage source 81 outputs a reference voltage VREF2. The reference voltage VREF2 is greater than the reference voltage VREF1.

コンパレータ82は、スイッチ電圧VSWと基準電圧VREF2との比較結果をDフリップフロップ83のD端子に供給する。 The comparator 82 supplies the comparison result between the switch voltage VSW and the reference voltage VREF2 to the D terminal of the D flip-flop 83 .

Dフリップフロップ83は、オン時間設定電圧VONに同期してコンパレータ82の比較結果を保持し、保持したコンパレータ82の比較結果を出力する。Dフリップフロップ83のクリア端子に遅延信号LON2DLYが供給される。遅延信号LON2DLYがローレベルのときにDフリップフロップ83はクリアされ、遅延信号LON2DLYがハイレベルのときにDフリップフロップ83はクリアされない。 The D flip-flop 83 holds the comparison result of the comparator 82 in synchronization with the on-time setting voltage VON, and outputs the held comparison result of the comparator 82 . A delay signal LON2DLY is supplied to the clear terminal of the D flip-flop 83 . The D flip-flop 83 is cleared when the delay signal LON2DLY is at low level, and the D flip-flop 83 is not cleared when the delay signal LON2DLY is at high level.

EXORゲート84は、Dフリップフロップ77の出力とDフリップフロップ83の出力との排他的論理和の反転信号である信号ACTIVEを生成してアップダウンカウンタ78に出力する。 The EXOR gate 84 generates a signal ACTIVE which is an inverted signal of the exclusive OR of the output of the D flip-flop 77 and the output of the D flip-flop 83 and outputs it to the up/down counter 78 .

ANDゲート85は、Dフリップフロップ77の出力とDフリップフロップ83の出力との論理積である信号DOWNを生成してアップダウンカウンタ78に出力する。 The AND gate 85 generates a signal DOWN which is the logical product of the output of the D flip-flop 77 and the output of the D flip-flop 83 and outputs it to the up/down counter 78 .

アップダウンカウンタ78は、信号ACTIVEがローレベルであるときにカウント動作を行わない。また、アップダウンカウンタ78は、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて、信号ACTIVEがハイレベルであって、信号DOWNがハイレベルであるときにカウント値を1つデクリメントする。また、アップダウンカウンタ78は、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジにおいて、信号ACTIVEがハイレベルであって、信号DOWNがローレベルであるときにカウント値を1つインクリメントする。なお、図34にてアップダウンカウンタ78がカウント値を1つインクリメントしているタイミングでは、一見信号DOWNがハイレベルであるかのように見える。しかしながら、オン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジから僅かに遅れて第1スイッチSW1がターンオンするので、スイッチ電圧VSWはオン時間設定電圧VONの立ち上がりエッジから僅かに遅れて急峻に上昇する。したがって、図34にてアップダウンカウンタ78がカウント値を1つインクリメントしているタイミングでは、スイッチ電圧VSWはまだ基準電圧VREF1未満であって、信号DOWNはローレベルである。 The up/down counter 78 does not count when the signal ACTIVE is at low level. Further, the up-down counter 78 decrements the count value by one when the signal ACTIVE is at high level and the signal DOWN is at high level at the rising edge of the on-time setting voltage VON. Further, the up-down counter 78 increments the count value by one when the signal ACTIVE is at high level and the signal DOWN is at low level at the rising edge of the on-time setting voltage VON. Note that at the timing when the up/down counter 78 increments the count value by one in FIG. 34, the signal DOWN seems to be at high level. However, since the first switch SW1 is turned on with a slight delay from the rising edge of the on-time setting voltage VON, the switch voltage VSW sharply rises with a slight delay from the rising edge of the on-time setting voltage VON. Therefore, at the timing when the up/down counter 78 increments the count value by one in FIG. 34, the switch voltage VSW is still less than the reference voltage VREF1 and the signal DOWN is at low level.

図33に示す制御部CNT1は、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF1より小さければ第4状態ST4の長さを長くし、デッドタイム期間DTの終了時点でスイッチ電圧VSWが基準電圧VREF2より大きければ第4状態ST4の長さを短くする。したがって、図33に示す制御部CNT1は、第1スイッチがターンオンするタイミングでのスイッチ電圧VSWを基準電圧VREF1以上基準電圧VREF2以下の範囲に近づけることができる。 The control unit CNT1 shown in FIG. 33 increases the length of the fourth state ST4 if the switch voltage VSW is lower than the reference voltage VREF1 at the end of the dead time period DT, and the switch voltage VSW is reduced at the end of the dead time period DT. If it is higher than the reference voltage VREF2, the length of the fourth state ST4 is shortened. Therefore, the control unit CNT1 shown in FIG. 33 can bring the switch voltage VSW at the timing when the first switch is turned on close to the range between the reference voltage VREF1 and the reference voltage VREF2.

<<第9実施形態の変形例>>
第9実施形態に係るスイッチング電源装置は、上述した通り第1実施形態に係るスイッチング電源装置を改良したスイッチング電源装置である。しかしながら、第2~第8実施形態に係るスイッチング電源装置に対しても同様の改良を実施することができる。また、第9実施形態に係るスイッチング電源装置に対して、第1~第8実施形態において説明した変形例と同様の変形を実施することもできる。
<<Modified example of the ninth embodiment>>
The switching power supply according to the ninth embodiment is a switching power supply obtained by improving the switching power supply according to the first embodiment as described above. However, similar improvements can be made to the switching power supply devices according to the second to eighth embodiments. Also, the switching power supply device according to the ninth embodiment can be modified in the same manner as the modifications described in the first to eighth embodiments.

<用途>
次に、先に説明したスイッチング電源装置1の用途例について説明する。図35は、車載機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、車載機器X11~X17と、これらの車載機器X11~X17に電力を供給するバッテリ(不図示)と、を搭載している。
<Application>
Next, application examples of the switching power supply device 1 described above will be described. FIG. 35 is an external view showing a configuration example of a vehicle in which on-vehicle equipment is mounted. The vehicle X of this configuration example is equipped with onboard devices X11 to X17 and a battery (not shown) that supplies power to these onboard devices X11 to X17.

先に説明した第1~第9に係るスイッチング電源装置のいずれかが車両Xに搭載される場合、AMラジオ放送の受信に悪影響が出ないようにAM帯域の輻射ノイズを抑えることが求められる。したがって、少なくとも負荷LD1が通常負荷状態であるときに、スイッチング制御回路1が、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2の接続ノードに、1.8MHz以上2.1MHz以下の電圧を発生させることが望ましい。すなわち、スイッチング制御回路1が、スイッチ電圧VSWの周波数(スイッチング周波数)を1.8MHz以上2.1MHz以下にすることが望ましい。スイッチング周波数が1.8MHz未満になると、AM帯域の輻射ノイズが増加し、スイッチング周波数が2.1MHzより大きくなると、スイッチング損失が許容範囲を超えるからである。 When any one of the first to ninth switching power supply devices described above is installed in a vehicle X, it is required to suppress radiation noise in the AM band so as not to adversely affect the reception of AM radio broadcasts. Therefore, it is desirable that the switching control circuit 1 generates a voltage of 1.8 MHz or more and 2.1 MHz or less at the connection node of the first switch SW1 and the second switch SW2 at least when the load LD1 is in the normal load state. . That is, it is desirable that the switching control circuit 1 sets the frequency (switching frequency) of the switch voltage VSW to 1.8 MHz or more and 2.1 MHz or less. This is because if the switching frequency is less than 1.8 MHz, radiation noise in the AM band increases, and if the switching frequency is greater than 2.1 MHz, the switching loss exceeds the allowable range.

車載機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニットである。 The vehicle-mounted device X11 is an engine control unit that performs engine-related control (injection control, electronic throttle control, idling control, oxygen sensor heater control, auto-cruise control, etc.).

車載機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。 The in-vehicle device X12 is a lamp control unit that controls the lighting and extinguishing of HID [high intensity discharged lamps] and DRL [daytime running lamps].

車載機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。 The in-vehicle device X13 is a transmission control unit that performs control related to the transmission.

車載機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、EPS[electric power Steering]制御、電子サスペンション制御など)を行うボディコントロールユニットである。 The in-vehicle device X14 is a body control unit that performs control related to motion of the vehicle X (ABS [anti-lock brake system] control, EPS [electric power steering] control, electronic suspension control, etc.).

車載機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。 The in-vehicle device X15 is a security control unit that performs drive control such as door locks and security alarms.

車載機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動シート、及び、エアコンなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。 The in-vehicle equipment X16 is electronic equipment such as a wiper, an electric door mirror, a power window, an electric sunroof, an electric seat, and an air conditioner, which are incorporated in the vehicle X at the factory shipment stage as standard equipment or manufacturer's options.

車載機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[Electronic Toll Collection System]など、ユーザの任意で車両Xに装着される電子機器である。 The in-vehicle device X17 is an electronic device arbitrarily attached to the vehicle X by the user, such as an in-vehicle A/V [audio/visual] device, a car navigation system, and an ETC [Electronic Toll Collection System].

なお、先に説明した第1~第9に係るスイッチング電源装置はそれぞれ、車載機器X11~X17のいずれにも組み込むことが可能である。 It should be noted that the first to ninth switching power supply devices described above can be incorporated in any of the on-vehicle devices X11 to X17.

<留意点>
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Points to note>
In addition to the above-described embodiment, the configuration of the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the invention. The above embodiments should be considered illustrative in all respects and not restrictive, and the technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the description of the above embodiments. It should be understood that all changes that fall within the meaning and range of equivalents of the claims are included.

例えば、固定周期Tfixの設定値は変更可能であってもよい。周期信号S1の周期を変更することで、固定周期Tfixの設定値を変更することができる。 For example, the set value of the fixed period Tfix may be changeable. By changing the period of the periodic signal S1, the set value of the fixed period Tfix can be changed.

以上説明した一の態様に係るスイッチング電源装置(1A~1D)は、入力電圧を出力電圧に降圧するよう構成されるスイッチング電源装置であって、第1端が前記入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタ(L1)の第1端に接続可能に構成される第1スイッチ(SW1)と、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチ(SW2)と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するよう構成される制御部(CNT1)と、を備え、前記制御部は、前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、を有し、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、前記第4状態の長さを調整する構成(第1の構成)である。 The switching power supply device (1A to 1D) according to one aspect described above is a switching power supply device configured to step down an input voltage to an output voltage, and a first terminal is connectable to the application terminal of the input voltage. a first switch (SW1) having a second end configured to be connectable to a first end of an inductor (L1); and a first end having a first end of the inductor and a second end of the first switch. a second switch (SW2) configured to be connectable to and having a second end configured to be connectable to a low voltage application end lower than the input voltage; turning on/off the first switch and the second switch; a control unit (CNT1) configured to control a second state in which the second switch is turned off and the second switch is turned on; a third state in which the first switch and the second switch are turned off; and a fourth state in which the voltage of the connection node with the two switches is lowered, wherein the first state, the second state, the third state, and the fourth state are repeated, and the first switch and the fourth state are repeated. 2 is provided between the fourth state and the first state to adjust the length of the fourth state (first configuration).

上記第1の構成であるスイッチング電源装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも高効率化を図ることができる。 The switching power supply device having the first configuration can achieve high efficiency even if there are variations in the characteristics of the components.

上記第1の構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間を、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間の順で繰り返す構成(第2の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having the first configuration, the control section controls the first state, the second state, the third state, the fourth state, and the dead time period in the first state, the The second state, the third state, the fourth state, and the dead time period may be repeated in this order (second configuration).

上記第2の構成であるスイッチング電源装置は、第1スイッチがターンオンするときの損失を抑えることができる。 The switching power supply device having the second configuration can suppress loss when the first switch is turned on.

上記第1又は第2の構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間を、固定周期で繰り返す構成(第3の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having the first or second configuration, the controller controls the first state, the second state, the third state, the fourth state, and the dead time period in a fixed cycle. A repeating configuration (third configuration) may be used.

上記第3の構成であるスイッチング電源装置は、スイッチング周波数の変動を抑制することができる。 The switching power supply device having the third configuration can suppress fluctuations in the switching frequency.

上記第1~第3いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が前記所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くする構成(第4の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to third configurations, the controller controls if the connection node voltage between the first switch and the second switch is smaller than a predetermined value at the end of the dead time period. Lengthening the length of the fourth state, and shortening the length of the fourth state if the connection node voltage between the first switch and the second switch is greater than the predetermined value at the end of the dead time period. It may be a configuration (fourth configuration).

上記第4の構成であるスイッチング電源装置は、第1スイッチがターンオンするタイミングでの第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧を所定値に近づけることができる。 The switching power supply device having the fourth configuration can bring the connection node voltage between the first switch and the second switch closer to a predetermined value at the timing when the first switch is turned on.

上記第1~第3いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記インダクタを流れる電流のゼロクロス点において前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記インダクタを流れる電流のゼロクロス点において前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が前記所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くする構成(第5の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to third configurations, the controller controls whether a connection node voltage between the first switch and the second switch is smaller than a predetermined value at a zero crossing point of the current flowing through the inductor. For example, the length of the fourth state is lengthened, and the length of the fourth state is lengthened if the connection node voltage between the first switch and the second switch at the zero cross point of the current flowing through the inductor is greater than the predetermined value. A shortened configuration (fifth configuration) may be employed.

上記第5の構成であるスイッチング電源装置は、第1スイッチがターンオンするタイミングでの第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧を所定値に近づけることができる。 The switching power supply device having the fifth configuration can bring the connection node voltage between the first switch and the second switch closer to a predetermined value at the timing when the first switch is turned on.

上記第1~第3いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が第1所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が第2所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くし、前記第2所定値は、前記第1所定値よりも大きい構成(第6の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to third configurations, the control unit controls the connection node voltage between the first switch and the second switch to exceed a first predetermined value at the end of the dead time period. If it is smaller, the length of the fourth state is lengthened, and if the connection node voltage between the first switch and the second switch is greater than a second predetermined value at the end of the dead time period, the length of the fourth state is lengthened. may be shortened, and the second predetermined value may be greater than the first predetermined value (sixth configuration).

上記第6の構成であるスイッチング電源装置は、第1スイッチがターンオンするタイミングでの第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧を第1所定値より大きく第2所定値より小さい範囲から外れることを抑制できる。 In the switching power supply device having the sixth configuration, the connection node voltage between the first switch and the second switch at the timing when the first switch is turned on is out of the range greater than the first predetermined value and less than the second predetermined value. can be suppressed.

上記第1~第6いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする構成(第7の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to sixth configurations, the controller turns off the first switch and turns on the second switch in the fourth state (seventh configuration).

上記第7の構成であるスイッチング電源装置は、簡単な制御で第4状態を実現することができる。 The switching power supply device having the seventh configuration can realize the fourth state by simple control.

上記第1~第7いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記第2スイッチに並列接続可能に構成され、前記第2スイッチよりもオン抵抗及び容量の少なくとも一方が小さい第3スイッチ(SW3)を備え、前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第3スイッチをオン状態にする構成(第8の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to seventh configurations, a third switch (SW3) configured to be connectable in parallel to the second switch and having at least one of on-resistance and capacitance smaller than that of the second switch (SW3) wherein the control unit is configured to control on/off of the third switch, and the control unit turns off the first switch and turns on the third switch in the fourth state A configuration (eighth configuration) may be employed.

上記第8の構成であるスイッチング電源装置は、第4状態における損失を小さくすることができる。 The switching power supply device having the eighth configuration can reduce the loss in the fourth state.

上記第1~第6いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成される第3スイッチ(SW3)と、第1端が前記第3スイッチの第2端に接続され、第2端が前記低電圧の印加端に接続可能に構成される容量(C2)と、を備え、前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第3スイッチをオン状態にする構成(第9の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to sixth configurations, a third switch (SW3) having a first end connectable to the first end of the inductor and the second end of the first switch; , a capacitor (C2) having a first end connected to the second end of the third switch and a second end connectable to the low voltage application end, wherein the control unit 3 switches are configured to control on/off, and the control unit is configured to turn off the first switch and turn on the third switch in the fourth state (ninth configuration). may

上記第9の構成であるスイッチング電源装置は、容量の静電容量値を調整することで、第4状態が終了した直後における第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧の立ち上がり具合を調整することができる。 The switching power supply device having the ninth configuration adjusts the capacitance value of the capacitor, thereby adjusting the rise of the connection node voltage between the first switch and the second switch immediately after the fourth state ends. be able to.

上記第9の構成であるスイッチング電源装置において、前記容量に並列接続可能に構成される第4スイッチ(SW4)を備え、前記制御部は、前記第4スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフと前記第4スイッチのオン/オフとを相補的に制御する構成(第10の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having the ninth configuration, a fourth switch (SW4) configured to be connectable in parallel to the capacitor is provided, and the control section is configured to control on/off of the fourth switch. , The control section may be configured to complementarily control on/off of the third switch and on/off of the fourth switch (a tenth configuration).

上記第10の構成であるスイッチング電源装置は、容量の放電を適切に行うことができる。 The switching power supply device having the tenth configuration can appropriately discharge the capacity.

上記第1~第6いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が可変電圧の印加端に接続可能に構成される容量(C2)を備え、前記制御部は、前記可変電圧を制御するよう構成され、前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記可変電圧の制御により前記容量の第1端と第2端との間に電位差を生じさせる構成(第11の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to sixth configurations, the first end is configured to be connectable to the first end of the inductor and the second end of the first switch, and the second end has a variable voltage. a capacitor (C2) configured to be connectable to an application terminal, wherein the control unit is configured to control the variable voltage, the control unit turns off the first switch in the fourth state; A configuration (an eleventh configuration) may be employed in which a potential difference is generated between the first end and the second end of the capacitor by controlling the variable voltage.

上記第11の構成であるスイッチング電源装置は、第4状態における可変電圧の値を調整することで、第4状態が終了した直後における第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧の立ち上がり具合を調整することができる。 The switching power supply device having the eleventh configuration adjusts the value of the variable voltage in the fourth state to control the rise of the connection node voltage between the first switch and the second switch immediately after the end of the fourth state. can be adjusted.

上記第1~第11いずれかの構成であるスイッチング電源装置において、前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードに、1.8MHz以上2.1MHz以下の電圧を発生させる構成(第12の構成)であってもよい。 In the switching power supply device having any one of the first to eleventh configurations, a configuration for generating a voltage of 1.8 MHz or more and 2.1 MHz or less at the connection node between the first switch and the second switch configuration).

上記第12の構成であるスイッチング電源装置は、AM帯域の輻射ノイズを抑制できる。また、上記第12の構成であるスイッチング電源装置は、スイッチング損失を許容範囲に収めることができる。 The switching power supply device having the twelfth configuration can suppress radiation noise in the AM band. Further, the switching power supply device having the twelfth configuration can keep the switching loss within an allowable range.

以上説明した一の態様に係るスイッチ制御装置(CNT1)は、第1端が入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタ(L1)の第1端に接続可能に構成される第1スイッチ(SW1)のオン/オフと、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチ(SW2)のオン/オフと、を制御するスイッチ制御装置であって、前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、を有し、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、前記第4状態の長さを調整する構成(第13の構成)である。 The switch control device (CNT1) according to one aspect described above is configured so that the first end can be connected to the input voltage application end, and the second end is configured to be connectable to the first end of the inductor (L1). and a first switch (SW1) having a first end connectable to a first end of the inductor and a second end of the first switch, a second end being lower than the input voltage. A switch control device for controlling on/off of a second switch (SW2) configured to be connectable to a voltage application terminal, wherein the first switch is turned on and the second switch is turned off. a second state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on; a third state in which the first switch and the second switch are turned off; and a fourth state in which the voltage of the connection node between the first switch and the second switch is lower than in the three states, the first state, the second state, the third state, and the fourth state. A configuration in which a dead time period is provided between the fourth state and the first state during which the states are repeated and the first switch and the second switch are turned off, and the length of the fourth state is adjusted (second 13).

上記第13の構成であるスイッチ制御装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも高効率化を図ることができる。 The switch control device having the thirteenth configuration can achieve high efficiency even when there are variations in the characteristics of the components.

以上説明した一の態様に係る車載機器(X11~X17)は、上記第1~第12いずれかの構成のスイッチング電源装置又は上記第13の構成のスイッチ制御装置を備える構成(第14の構成)である。 The in-vehicle equipment (X11 to X17) according to one aspect described above includes a switching power supply device having any one of the first to twelfth configurations or a switch control device having the thirteenth configuration (fourteenth configuration). is.

上記第14の構成である車載機器に設けられるスイッチング電源装置又はスイッチ制御装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも高効率化を図ることができる。 The switching power supply device or the switch control device provided in the vehicle-mounted equipment having the fourteenth configuration can achieve high efficiency even when there are variations in the characteristics of the parts.

以上説明した一の態様に係る車両(X)は、上記第14の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリと、を備える構成(第15の構成)である。 The vehicle (X) according to one aspect described above has a configuration (fifteenth configuration) including the vehicle-mounted device of the fourteenth configuration and a battery that supplies power to the vehicle-mounted device.

上記第15の構成である車両に設けられるスイッチング電源装置又はスイッチ制御装置は、部品の特性にばらつきがある場合でも高効率化を図ることができる。 The switching power supply device or the switch control device provided in the vehicle, which is the fifteenth configuration, can achieve high efficiency even when there are variations in the characteristics of the parts.

1、21 エラーアンプ
2、22 PWMコンパレータ
3、23、27、63、82、85 ANDゲート
4、24、51、71 ラッチ回路
5、25、54、74 ドライバ
6 PFMコンパレータ
7 セレクタ
8、28、52、72 遅延回路
9、29、55、60、79 ゼロクロス点検出回路
10、26、30、56、62、77、83 ラッチ回路
31、61、80 NOTゲート
41 電流源
42 キャパシタ
43 短絡スイッチ
44、58、75、80、81 電圧源
45、59、76、82 コンパレータ
53、73 ゼロカレントスイッチ遅延回路
57、78 アップダウンカウンタ
84 EXORゲート
1A~1D 第1~第4実施形態に係るスイッチング電源装置
C1 出力コンデンサ
C2 容量
CNT1 制御部
FB1 出力帰還部
L1 インダクタ
LD1 負荷
SW1~SW4 第1~第4スイッチ
X 車両
X11~X17 車載機器
1, 21 error amplifier 2, 22 PWM comparator 3, 23, 27, 63, 82, 85 AND gate 4, 24, 51, 71 latch circuit 5, 25, 54, 74 driver 6 PFM comparator 7 selector 8, 28, 52 , 72 delay circuit 9, 29, 55, 60, 79 zero cross point detection circuit 10, 26, 30, 56, 62, 77, 83 latch circuit 31, 61, 80 NOT gate 41 current source 42 capacitor 43 short-circuit switch 44, 58 , 75, 80, 81 voltage source 45, 59, 76, 82 comparator 53, 73 zero current switch delay circuit 57, 78 up/down counter 84 EXOR gate 1A to 1D switching power supply device according to first to fourth embodiments C1 output Capacitor C2 Capacity CNT1 Control part FB1 Output feedback part L1 Inductor LD1 Load SW1 to SW4 1st to 4th switches X Vehicle X11 to X17 Vehicle equipment

Claims (15)

入力電圧を出力電圧に降圧するよう構成されるスイッチング電源装置であって、
第1端が前記入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタの第1端に接続可能に構成される第1スイッチと、
第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチと、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するよう構成される制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、
前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、
前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、
を有し、
前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、
前記第4状態の長さを調整する、スイッチング電源装置。
A switching power supply configured to step down an input voltage to an output voltage,
a first switch having a first end connectable to the input voltage application end and a second end connectable to the first end of an inductor;
A first end is configured to be connectable to the first end of the inductor and a second end of the first switch, and a second end is configured to be connectable to a low voltage application end lower than the input voltage. a switch;
a controller configured to control on/off of the first switch and the second switch;
with
The control unit
a first state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off;
a second state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on;
a third state in which the first switch and the second switch are turned off;
a fourth state in which the voltage of the connection node between the first switch and the second switch is lower than in the third state;
has
repeating the first state, the second state, the third state, and the fourth state;
providing a dead time period between the fourth state and the first state in which the first switch and the second switch are turned off;
A switching power supply that adjusts the length of the fourth state.
前記制御部は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間を、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間の順で繰り返す、請求項1に記載のスイッチング電源装置。 The control unit controls the first state, the second state, the third state, the fourth state, and the dead time period to be the first state, the second state, the third state, and the fourth state. 2. The switching power supply according to claim 1, repeating in order of state and said dead time period. 前記制御部は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、及び前記デッドタイム期間を、固定周期で繰り返す、請求項1又は請求項2に記載のスイッチング電源装置。 3. The switching power supply device according to claim 1, wherein said control unit repeats said first state, said second state, said third state, said fourth state, and said dead time period in a fixed cycle. . 前記制御部は、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が前記所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くする、請求項1~3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 The controller lengthens the length of the fourth state when the connection node voltage between the first switch and the second switch is smaller than a predetermined value at the end of the dead time period, and ends the dead time period. 4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the length of said fourth state is shortened if the connection node voltage between said first switch and said second switch at this point in time is greater than said predetermined value. . 前記制御部は、前記インダクタを流れる電流のゼロクロス点において前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記インダクタを流れる電流のゼロクロス点において前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が前記所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くする、請求項1~3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 The controller increases the length of the fourth state when the connection node voltage between the first switch and the second switch is smaller than a predetermined value at a zero crossing point of the current flowing through the inductor, thereby increasing the current flowing through the inductor. The switching according to any one of claims 1 to 3, wherein the length of the fourth state is shortened if the connection node voltage between the first switch and the second switch at the zero cross point of is greater than the predetermined value. Power supply. 前記制御部は、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が第1所定値より小さければ前記第4状態の長さを長くし、前記デッドタイム期間の終了時点で前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧が第2所定値より大きければ前記第4状態の長さを短くし、
前記第2所定値は、前記第1所定値よりも大きい、請求項1~3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
The controller lengthens the length of the fourth state when the connection node voltage between the first switch and the second switch is smaller than a first predetermined value at the end of the dead time period, and increases the dead time period. shortening the length of the fourth state if the connection node voltage between the first switch and the second switch is greater than a second predetermined value at the end of
4. The switching power supply device according to claim 1, wherein said second predetermined value is greater than said first predetermined value.
前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする、請求項1~6のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 7. The switching power supply device according to claim 1, wherein said controller turns off said first switch and turns on said second switch in said fourth state. 前記第2スイッチに並列接続可能に構成され、前記第2スイッチよりもオン抵抗及び容量の少なくとも一方が小さい第3スイッチを備え、
前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、
前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第3スイッチをオン状態にする、請求項1~7のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
A third switch configured to be connectable in parallel to the second switch and having at least one of on-resistance and capacitance smaller than that of the second switch,
The control unit is configured to control on/off of the third switch,
8. The switching power supply device according to claim 1, wherein said controller turns off said first switch and turns on said third switch in said fourth state.
第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成される第3スイッチと、
第1端が前記第3スイッチの第2端に接続され、第2端が前記低電圧の印加端に接続可能に構成される容量と、
を備え、
前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、
前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第3スイッチをオン状態にする、請求項1~6のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
a third switch having a first end connectable to the first end of the inductor and the second end of the first switch;
a capacitor having a first end connected to the second end of the third switch and having a second end connectable to the low voltage application end;
with
The control unit is configured to control on/off of the third switch,
7. The switching power supply device according to claim 1, wherein said controller turns off said first switch and turns on said third switch in said fourth state.
前記容量に並列接続可能に構成される第4スイッチを備え、
前記制御部は、前記第4スイッチのオン/オフを制御するよう構成され、
前記制御部は、前記第3スイッチのオン/オフと前記第4スイッチのオン/オフとを相補的に制御する、請求項9に記載のスイッチング電源装置。
A fourth switch configured to be connectable in parallel to the capacitor,
The control unit is configured to control on/off of the fourth switch,
10. The switching power supply according to claim 9, wherein said controller complementarily controls on/off of said third switch and on/off of said fourth switch.
第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が可変電圧の印加端に接続可能に構成される容量を備え、
前記制御部は、前記可変電圧を制御するよう構成され、
前記制御部は、前記第4状態において前記第1スイッチをオフ状態にし、前記可変電圧の制御により前記容量の第1端と第2端との間に電位差を生じさせる、請求項1~6のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
a capacitor having a first end configured to be connectable to the first end of the inductor and a second end of the first switch, and having a second end configured to be connectable to a variable voltage application end;
The controller is configured to control the variable voltage,
7. The apparatus of claim 1, wherein the control unit turns off the first switch in the fourth state, and controls the variable voltage to generate a potential difference between the first end and the second end of the capacitor. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3.
前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードに、1.8MHz以上2.1MHz以下の電圧を発生させる、請求項1~11のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 12. The switching power supply device according to claim 1, wherein a voltage of 1.8 MHz or more and 2.1 MHz or less is generated at a connection node between said first switch and said second switch. 第1端が入力電圧の印加端に接続可能に構成され、第2端がインダクタの第1端に接続可能に構成される第1スイッチのオン/オフと、第1端が前記インダクタの第1端及び前記第1スイッチの第2端に接続可能に構成され、第2端が前記入力電圧よりも低い低電圧の印加端に接続可能に構成される第2スイッチのオン/オフと、を制御するスイッチ制御装置であって、
前記第1スイッチをオン状態にし、前記第2スイッチをオフ状態にする第1状態と、
前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にする第2状態と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にする第3状態と、
前記第3状態よりも前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノードの電圧を低くする第4状態と、
を有し、
前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、及び前記第4状態を繰り返し、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフ状態にするデッドタイム期間を前記第4状態と前記第1状態との間に設け、
前記第4状態の長さを調整する、スイッチ制御装置。
turning on/off a first switch having a first end connectable to an input voltage application end and a second end connectable to a first end of an inductor; on/off of a second switch configured to be connectable to a terminal and a second terminal of the first switch, the second terminal being configured to be connectable to a low voltage application terminal lower than the input voltage. A switch control device for
a first state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off;
a second state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on;
a third state in which the first switch and the second switch are turned off;
a fourth state in which the voltage of the connection node between the first switch and the second switch is lower than in the third state;
has
repeating the first state, the second state, the third state, and the fourth state;
providing a dead time period between the fourth state and the first state in which the first switch and the second switch are turned off;
A switch controller that adjusts the length of the fourth state.
請求項1~12のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置又は請求項13に記載のスイッチ制御装置を備える、車載機器。 An in-vehicle device comprising the switching power supply device according to any one of claims 1 to 12 or the switch control device according to claim 13. 請求項14に記載の車載機器と、
前記車載機器に電力を供給するバッテリと、
を備える、車両。
an in-vehicle device according to claim 14;
a battery that supplies power to the in-vehicle device;
a vehicle.
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