JP2937355B2 - スイッチングレギュレータ回路 - Google Patents

スイッチングレギュレータ回路

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチングレギュレータ回路に関し、とく
にインダクタに流れる電流を断続する形式のスイッチン
グレギュレータ回路に関する。
〔従来の技術〕
近年、選択呼出受信機に代表されるような携帯受信機
の多様化に伴ない、回路構成も複雑になってきている。
電源系においても携帯受信機の各回路に必要な複数の出
力電圧を供給する必要があり、例えば1.5Vの乾電池より
2V,5V等の複数の出力をとりだす昇圧型DC−DCコンバー
タが必要となってきている。
従来この種のスイッチングレギュレータは、電池に接
続されたインダクタと、インダクタに流れる電流を高周
波周波数で開閉し電池の出力電圧を昇圧するスイッチ
と、インダクタから流れ出る電流を充電しその端子電圧
を負荷への出力電力とするコンデンサと、インダクタと
コンデンサ間に接続されインダクタからコンデンサに流
れる電流の逆流防止を行なうダイオードと、コンデンサ
の端子電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、コン
パレータの出力信号により、コンデンサの端子電圧が基
準電圧より低い場合コンデンサを充電しコンデンサの端
子電圧が一定に保たれるよう、スイッチを開閉する制御
機能を有するスイッチ制御部により構成されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のスイッチングレギュレータ回路においては、複
数の種類の出力電圧を供給するためには前述のようにイ
ンダクタ、ダイオード、コンパレータ、スイッチ、スイ
ッチ制御部などのスイッチングレギュレータ回路を構成
する部品をそれぞれ必要な種類の出力電圧の数だけ用意
する必要があった。しかしとくに小型化,低価格化が必
要とされる携帯受信機等の用途には、ダイオード,コン
パレータ,スイッチ制御部などのLSI化が可能な回路は
別として、インダクタ等の個別部品の複数個の使用はそ
の妨げになるという欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のスイッチングレギュレータ回路は、直流電源
と、一端を前記直流電源の一方の端子に接続したインダ
クタと、スイッチ信号を発生するスイッチ信号発生器
と、前記スイッチ信号の出力期間をスイッチ制御信号を
受けている期間に限定するスイッチ制御部と、前記スイ
ッチ制御部からのスイッチ信号によって前記インダクタ
の他端に生じる電流を開閉するスイッチと、前記インダ
クタの他端に生じる電流を充電して出力電圧となすコン
デンサ,前記コンデンサの出力電圧に対応する基準電圧
を発生する基準電圧発生器,および前記主力電圧が対応
する前記基準電圧より低いときオン制御信号を生じるコ
ンパレータをそれぞれ含む複数の出力回路とを備えるス
イッチングレギュレータ回路において、複数の前記出力
回路にそれぞれ対応する前記出力回路と同数のゲート信
号を発生するゲート信号発生回路と、前記ゲート信号を
受けて前記インダクタの他端を前記ゲート信号に対応す
る前記出力回路に切り替え接続する出力切り替え回路
と、前記オン制御信号とこのオン制御信号を生じる前記
出力回路に対応する前記ゲート信号とを同時に受けると
前記スイッチ制御信号を生じる信号処理部とをさらに備
える。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明によるスイッチングレギュレータ回路
の一実施例の構成図、第2図は第1図における各部と信
号波形を示す図である。なおこの実施例は2出力回路の
場合のスイッチングレギュレータ回路を例に説明してい
る。1は直流電源であり、負端子が接地されている。2
はインダクタであり、その一端は直流電源1の正端子に
接続され、他端はスイッチ3を介して接地されている。
スイッチ3はトランジスタ等を用いることができる。イ
ンダクタ2の他端には、スイッチ3の開閉によりインダ
クタ2に逆起電力が発生し、直流電源1の出力電圧より
高いパルス状の電圧を発生する。4はスイッチ信号発生
器であり、予め定めた周波数のスイッチ信号Sを発生す
る。5はスイッチ制御部であり、スイッチ信号発生器4
からのスイッチ信号Sを制御信号Nがハイレベルのとき
出力し(第2図のa又はb期間)ローレベルのとき出力
をとめる(第2図のc又はd期間)信号Tに変える。ス
イッチ3はインダクタ2に流れる電流を信号Tによって
開閉する。従ってスイッチ3では信号Nがハイレベルの
ときインダクタ2に流れる電流の開閉が行なわれインダ
クタ2の他端には高電圧が発生するが、ローレベルのと
き電流は流れないので高電圧は発生しない。
6は出力切り替え回路であり、インダクタ2の多端に
発生する高電圧出力を第1の出力回路の出力端子7およ
び第2の出力回路の出力端子8に切り替える機能をも
つ。ここで出力切り替え回路6の記号Aは入力端子、B
1,B2はそれぞれ第1,第2の出力回路への出力端子、C1,C
2はそれぞれA−B1間およびA−B2間を「導通」、
「断」に切り替えるためのゲート入力端子をあらわす。
C1端子への入力がハイレベル,C2入力がローレベルのと
きA−B1間「導通」、C1入力がローレベル,C2入力がハ
イレベルのときA−B2間「導通」となる。9および10は
コンデンサであり、出力切り替え回路6の出力端子B1お
よびB2からの出力電流を充電し、第1の出力端子7の出
力電圧V1、第2の出力端子8の出力電圧V2の電圧とな
す。11はゲート信号発生器であり、出力切り替え回路6
のゲート入力端子数に対応して2回路のゲート信号出力
L1,L2を送出する。このゲート信号は、一般にはスイッ
チ信号発生器4の発生するスイッチ信号の数10分の1
の、一定の繰返し周期をもっている。この実施例におけ
るゲート信号の出力数は2であるのでゲート信号出力L1
とL2は互いに逆相としている。
12,13は基準電圧発生器であり、それぞれ基準電圧VR
1,VR2を発生する14,15はコンパレータであり、それぞれ
V1とVR1,V2とVR2を比較し、V1,V2がVR1,VR2より低い場
合、コンパレータ14,15の出力K1,K2はハイレベルを出力
し、高い場合はローレベルを出力する。
コンデンサ9,10(および出力端子7,8)と、基準電圧
発生器12,13と、コンパレータ14,15で出力回路101を構
成する。
21,22はANDゲート、23はORゲートであり、あわせて信
号処理部16を形成する。ANDゲート21,22の一方の入力に
はコンパレータ14の出力K1,コンパレータ15の出力K2、
他方は入力にはゲート信号出力L1,L2を入力する。その
各ANDゲート21,22の出力をM1,M2とし、ORゲート23に入
力し、ORゲート23に入力し、その出力をNとしスイッチ
制御部5に入力する。
次に信号処理部16の動作を詳しく説明する。L1がハイ
レベル、かつV1がVR1より低い場合は、ANDゲート21に入
力される信号L1,K1はともにハイレベルであり、ANDゲー
ト21から出力される信号M1はハイレベルとなる。そして
ORゲート23が出力する信号Nはハイレベルとなる。従っ
てスイッチ制御部5のスイッチ信号出力Tが出力(第2
図のa期間)される。
逆にL1がハイレベルの状態でV1がR1より高い場合、AN
Dゲート21に入力される信号のうちK1がローレベルとな
るので、信号M1はローレベルとなり、L2がローレベルで
あるのでM2もローレベルである。従ってORゲート23が出
力する信号Nはローレベルとなり、スイッチ制御部5か
らのスイッチ信号Tの出力は(第2図のC期間)とな
る。
一方L2がハイレベルの場合はV2がVR2より低い場合、
信号Nはハイレベル(b期間)、V2がVR2より高い場合
はローレベル(d期間)となる。
そしてNがハイレベルのとき、スイッチ制御部5の出
力信号T(a及びb期間)に従ってスイッチ3の開閉が
行なわれる。逆にNがローレベル(c及びd期間)のと
きはスイッチ3の開閉は行なわれず、インダクタ3の電
流は流れない。
いま実施例において、出力切り替え回路6へのゲート
信号L1がハイレベル、かつ制御信号Nがハイレベル、従
って出力切り替え回路6のA−B間は「導通」し、スイ
ッチ3が開閉する期間(第2図のa期間)には、インダ
クタ2から出力された電流はコンデンサ9に充電され、
出力端子7の電圧V1は上昇する。なお電圧V1の上昇はス
イッチ3の電流が開に切り替わり、インダクタ2にパル
ス状の電圧が発生した瞬間から始まる。そしてその他の
期間(b,c,d期間)には電圧V1はインダクタ2が第1の
出力回路に接続されないか、又はスイッチ3が開閉しな
いため下降する。
またゲート信号L2がハイレベル、かつ制御信号Nがハ
イレベル、従って出力切り替え回路6のA−B2間は「導
通」し、スイッチ3が開閉する期間(第2図のb期間)
には、インダクタ2から出力された電流はコンデンサ10
に充電され、出力端子8の電圧V2が上昇を始める。そし
て第2図のb期間以外は電圧V2は下降する。
ゆえに各出力回路の出力電圧は、ゲート信号L1,L2に
よって切り替えられた各出力回路における、その電圧V
1,V2が各々基準電圧VR1,VR2より低い期間、すなわち信
号Nのハイレベル期間(A期間またはb期間)中、スイ
ッチ3の開閉を行なうことによって、電圧V1,V2が規定
の電圧に到達するようコンデンサ9または10の充電を行
ない、いいかえればデューティサイクルを各々の出力回
路毎に制御することによって、2系統の出力電圧V1,V1
を各々規定の電圧に安定に保つことができる。
第3図は出力切り替え回路6の詳細回路である。記号
A,B1,B2,C1,C2は第1図で説明した通り、出力切り替え
回路6の入出力およびゲート端子である。スイッチ素子
はバイポーラトランジスタを用いた例である。いま入出
力端子の電位はA〉B1,A〉B2となっている。C1をハイレ
ベルとすればNPNトランジスタ62は導通となり、従ってP
NPトランジスタ61が導通となり、A−B1間導通となる。
またC1をローレベルとすればNPNトランジスタ62は断と
なり、従ってPNPトランジスタ61が導通となり、A−B1
間が断となる。NPNトランジスタ64,PNPトランジスタ63
を用いたA−B2間回路も同様にC2がハイレベルのとき導
通、ローレベルのとき断となる。65,66は保護抵抗であ
る。この出力切り替え回路6においてはPNPトランジス
タ61,63のダイオード動作により、仮にB1またはB2の電
位がAより高くなってもB1からA又はB2からAへは電流
は逆流しない。なおこの出力切り替え回路6のスイッチ
素子としてはバイポーラトランジスタを用いたがMOSFET
を用いても同様に構成できる。
以上、本発明の実施例においては2出力回路について
説明したが、出力切り替え回路を多出力切り変え回路と
し、基準電圧発生器、コンパレータ、コンデンサを出力
回路と等しく用意し、ゲート信号発生器のゲート出力を
を多相出力とし、AND回路を多相入力動作で設計するこ
とにより、3以上の多出力回路を持つスイッチングレギ
ュレータ回路を構成することが可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明、スイッチングレギュレー
タ回路において、1個のインダクタの使用で多系統の安
定した電源出力をとりだすことができ、回路の小型化、
低価格化に多大の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は実施例の
各端子における波形図、第3図は出力切り替え回路の回
路図である。 1……直流電源、2……インダクタ、3……スイッチ、
4……スイッチ信号発生器、5……スイッチ制御部、6
……出力切り替え回路、7,8……出力端子、9,10……コ
ンデンサ、11……ゲート信号発生器、12,13……基準電
圧発生器、14,15……コンパレータ、16……信号処理
部、101……出力回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、一端を前記直流電源の一方の
    端子に接続したインダクタと、スイッチ信号を発生する
    スイッチ信号発生器と、前記スイッチ信号の出力期間を
    スイッチ制御信号を受けている期間に限定するスイッチ
    制御部と、前記スイッチ制御部からのスイッチ信号によ
    って前記インダクタの他端に生じる電流を開閉するスイ
    ッチと、前記インダクタの他端に生じる電流を充電して
    出力電圧となすコンデンサ,前記コンデンサの出力電圧
    に対する基準電圧を発生する基準電圧発生器,および前
    記出力電圧が対応する前記基準電圧より低いときオン制
    御信号を生じるコンパレータをそれぞれ含む複数の出力
    回路とを備えるスイッチングレギュレータ回路におい
    て、 複数の前記出力回路にそれぞれ対応する前記出力回路と
    同数のゲート信号を発生するゲート信号発生回路と、前
    記ゲート信号を受けて前記インダクタの他端を前記ゲー
    ト信号に対応する前記出力回路に切り替え接続する出力
    切り替え回路と、前記オン制御信号とこのオン制御信号
    を生じる前記出力回路に対応する前記ゲート信号とを同
    時に受けると前記スイッチ制御信号を生じる信号処理部
    とをさらに備えることを特徴とするスイッチングレギュ
    レータ回路。
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