JP3010511B2 - Dc−dcコンバータ制御用ic - Google Patents
Dc−dcコンバータ制御用icInfo
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- JP3010511B2 JP3010511B2 JP3161688A JP16168891A JP3010511B2 JP 3010511 B2 JP3010511 B2 JP 3010511B2 JP 3161688 A JP3161688 A JP 3161688A JP 16168891 A JP16168891 A JP 16168891A JP 3010511 B2 JP3010511 B2 JP 3010511B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コイルとダイオードを
外付け付加することにより、入力電圧より高い出力電圧
を取り出す、昇圧DC−DCコンバータの制御用ICに
関するものである。
外付け付加することにより、入力電圧より高い出力電圧
を取り出す、昇圧DC−DCコンバータの制御用ICに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の制御用ICについて、図2を用
いて説明する。1は制御用ICであり、電源2と、制御
用IC1の出力兼帰還入力端子3に接続された負荷4と
の間にコイル5及びダイオード6の直列回路を外付けす
ることにより、電源電圧(入力電圧)より高い出力電圧
を作り出すことができる。なお、負荷4に並列に接続さ
れたコンデンサ15はリップル減少用である。
いて説明する。1は制御用ICであり、電源2と、制御
用IC1の出力兼帰還入力端子3に接続された負荷4と
の間にコイル5及びダイオード6の直列回路を外付けす
ることにより、電源電圧(入力電圧)より高い出力電圧
を作り出すことができる。なお、負荷4に並列に接続さ
れたコンデンサ15はリップル減少用である。
【0003】制御用IC1は、基準電圧を発生する基準
電圧発生回路7、負荷へ供給される出力電圧を出力兼帰
還入力端子3から取り込んで抵抗8と9により分圧した
電圧と基準電圧発生回路7からの基準電圧とを比較する
電圧比較器10と、この電圧比較器10の比較結果によって
出力を発生する発振回路11と、発振回路11の出力により
オンオフ制御する出力トランジスタ12とからなってい
る。出力トランジスタ12の一端はスイッチング出力端子
13を介して外付けコイル5とダイオード6との間に接続
され、他端はグランド端子14に接続されている。
電圧発生回路7、負荷へ供給される出力電圧を出力兼帰
還入力端子3から取り込んで抵抗8と9により分圧した
電圧と基準電圧発生回路7からの基準電圧とを比較する
電圧比較器10と、この電圧比較器10の比較結果によって
出力を発生する発振回路11と、発振回路11の出力により
オンオフ制御する出力トランジスタ12とからなってい
る。出力トランジスタ12の一端はスイッチング出力端子
13を介して外付けコイル5とダイオード6との間に接続
され、他端はグランド端子14に接続されている。
【0004】なお、図3は、基準電圧発生回路7の一例
を示したもので、16はNチャネルディプレッショントラ
ンジスタ、17はNチャネルエンハンスメントトランジス
タであり、このような構成のものは公知である。また、
図4は、発振回路11の一例を示したものであり、ナンド
ゲート18及び複数のインバータ19を直列に奇数段接続し
て構成されている。このような構成のものも公知であ
る。
を示したもので、16はNチャネルディプレッショントラ
ンジスタ、17はNチャネルエンハンスメントトランジス
タであり、このような構成のものは公知である。また、
図4は、発振回路11の一例を示したものであり、ナンド
ゲート18及び複数のインバータ19を直列に奇数段接続し
て構成されている。このような構成のものも公知であ
る。
【0005】以上のような構成において、電圧比較器10
で比較して基準電圧より抵抗分圧電圧が低い場合は、発
振回路11を動作させ、出力トランジスタ12をオンオフさ
せる。これにより、コイル5に電流が断続的に流れ、昇
圧動作が行われる。即ち、出力トランジスタ12がオンに
なるとコイル5に電流が流れ、(1/2)Li2(Lはコイ
ル5のインダクタンス、iはコイルを流れる電流)分の
エネルギーがコイル5に蓄積され、その後、出力トラン
ジスタ12がオフになって電流が切れると、前記蓄積され
たエネルギーがダイオード6を通って出力兼帰還入力端
子3側へ伝えられる。
で比較して基準電圧より抵抗分圧電圧が低い場合は、発
振回路11を動作させ、出力トランジスタ12をオンオフさ
せる。これにより、コイル5に電流が断続的に流れ、昇
圧動作が行われる。即ち、出力トランジスタ12がオンに
なるとコイル5に電流が流れ、(1/2)Li2(Lはコイ
ル5のインダクタンス、iはコイルを流れる電流)分の
エネルギーがコイル5に蓄積され、その後、出力トラン
ジスタ12がオフになって電流が切れると、前記蓄積され
たエネルギーがダイオード6を通って出力兼帰還入力端
子3側へ伝えられる。
【0006】但し、この制御用IC1を構成する基準電
圧発生回路7、電圧比較器10、発振回路11等が動作する
には、ある一定以上の電圧(最低動作電圧)がIC外か
ら供給される必要があり、この場合は、出力兼帰還入力
端子3に作り出される電圧を各回路に供給することで動
作させるようになっている。
圧発生回路7、電圧比較器10、発振回路11等が動作する
には、ある一定以上の電圧(最低動作電圧)がIC外か
ら供給される必要があり、この場合は、出力兼帰還入力
端子3に作り出される電圧を各回路に供給することで動
作させるようになっている。
【0007】ここで、コイル5及びダイオード6を含め
たDC−DCコンバータの動作開始条件を考えると、ま
ず、最初は、DC−DCコンバータは昇圧動作を行って
いないので、基準電圧発生回路7、電圧比較器10、発振
回路11等は電源2よりコイル5、ダイオード6を通って
出力兼帰還入力端子3に供給された電圧によって動作を
しなければならない。この電圧をVstartとし、これが
どのようになるかを見る。
たDC−DCコンバータの動作開始条件を考えると、ま
ず、最初は、DC−DCコンバータは昇圧動作を行って
いないので、基準電圧発生回路7、電圧比較器10、発振
回路11等は電源2よりコイル5、ダイオード6を通って
出力兼帰還入力端子3に供給された電圧によって動作を
しなければならない。この電圧をVstartとし、これが
どのようになるかを見る。
【0008】直流電流Icがコイル5に流れると、Vc=
RcIcの電圧降下が発生する。ここで、Rcはコイルの
直流抵抗である。また、直流電流Idがダイオード6に
流れると、Vd=Aln(Id/Io)の電圧降下が発生す
る。IoとAは個々のダイオードに特有の定数である。
図2では、 Ic=Id=Iload+Iic …(1) となる。ここで、Iloadは負荷4に流れる電流、Iicは
制御用IC1が動作するための電流である。
RcIcの電圧降下が発生する。ここで、Rcはコイルの
直流抵抗である。また、直流電流Idがダイオード6に
流れると、Vd=Aln(Id/Io)の電圧降下が発生す
る。IoとAは個々のダイオードに特有の定数である。
図2では、 Ic=Id=Iload+Iic …(1) となる。ここで、Iloadは負荷4に流れる電流、Iicは
制御用IC1が動作するための電流である。
【0009】従って、Vstartは電源より供給された電
圧Vsupplyからコイル5の電圧降下とダイオード6の電
圧降下を差し引いたものになる。即ち、 Vstart=Vsupply−Vc−Vd …(2) さらに、Vc,Vdはコイル5を流れる電流、ダイオード
6を流れる電流が多い程大きくなる。図2の場合、(1)
式の関係にあるが、制御用ICがCMOSで構成された
場合は、Iicが1μA〜10μAであるのに対し、Iload
は1mA〜100mAとなり、Iicに比較してIloadがはる
かに多い。
圧Vsupplyからコイル5の電圧降下とダイオード6の電
圧降下を差し引いたものになる。即ち、 Vstart=Vsupply−Vc−Vd …(2) さらに、Vc,Vdはコイル5を流れる電流、ダイオード
6を流れる電流が多い程大きくなる。図2の場合、(1)
式の関係にあるが、制御用ICがCMOSで構成された
場合は、Iicが1μA〜10μAであるのに対し、Iload
は1mA〜100mAとなり、Iicに比較してIloadがはる
かに多い。
【0010】制御用IC1が動作するための電圧は、例
えばCMOS ICの場合には、Vtp+Vtn以上の電圧
が必要である。ここで、Vtpはpチャネルトランジスタ
のスレッショールド電圧、Vtnはnチャネルトランジス
タのスレッショールド電圧である。
えばCMOS ICの場合には、Vtp+Vtn以上の電圧
が必要である。ここで、Vtpはpチャネルトランジスタ
のスレッショールド電圧、Vtnはnチャネルトランジス
タのスレッショールド電圧である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、図2のD
C−DCコンバータを動作させるには、Vstartとして
ある一定以上の電圧が出力兼帰還入力端子3にかかるよ
うにしなければならない。これは上記のように、制御用
ICがCMOSであるならば、Vtp+Vtnである。とこ
ろが、Vstartをある一定電圧以上にするためには、コ
イル及びダイオードでの電圧降下分Vc,Vdがあるの
で、Vsupplyはさらに大きな電圧にする必要があり、さ
らに、Vc,Vdはこれらを流れる電流Ic,Idが多くな
る程大きくなる。この場合、Ic,IdとしてIloadの分
が多いため、VsupplyとしてVstartよりかなり大きな
電圧にしなければならないという問題があった。
C−DCコンバータを動作させるには、Vstartとして
ある一定以上の電圧が出力兼帰還入力端子3にかかるよ
うにしなければならない。これは上記のように、制御用
ICがCMOSであるならば、Vtp+Vtnである。とこ
ろが、Vstartをある一定電圧以上にするためには、コ
イル及びダイオードでの電圧降下分Vc,Vdがあるの
で、Vsupplyはさらに大きな電圧にする必要があり、さ
らに、Vc,Vdはこれらを流れる電流Ic,Idが多くな
る程大きくなる。この場合、Ic,IdとしてIloadの分
が多いため、VsupplyとしてVstartよりかなり大きな
電圧にしなければならないという問題があった。
【0012】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
ようとするもので、制御用ICの動作開始電圧を得るに
必要な電源供給電圧Vsupplyを低くするようにしたDC
−DCコンバータ制御用ICを提供することを目的とす
る。
ようとするもので、制御用ICの動作開始電圧を得るに
必要な電源供給電圧Vsupplyを低くするようにしたDC
−DCコンバータ制御用ICを提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、前記従来構成の制御用ICにおいて、出
力兼帰還入力端子とコイル及びダイオードの直列回路の
出力端との間にスイッチングトランジスタを設けると共
に、コイル及びダイオードの直列回路の出力端の電圧を
抵抗分圧した電圧と基準電圧発生回路からの基準電圧と
を比較してその比較結果によりスイッチングトランジス
タをオンオフ制御する第2の電圧比較器を設けた構成と
する。
に、本発明は、前記従来構成の制御用ICにおいて、出
力兼帰還入力端子とコイル及びダイオードの直列回路の
出力端との間にスイッチングトランジスタを設けると共
に、コイル及びダイオードの直列回路の出力端の電圧を
抵抗分圧した電圧と基準電圧発生回路からの基準電圧と
を比較してその比較結果によりスイッチングトランジス
タをオンオフ制御する第2の電圧比較器を設けた構成と
する。
【0014】
【作用】上記構成によれば、動作開始時に、スイッチン
グトランジスタをオフにして負荷側に流れる電流を遮断
し、外付けコイル及びダイオードでの電圧降下を小さく
することにより、制御用ICの動作開始電圧を得るに必
要な電源供給電圧を低くすることができる。
グトランジスタをオフにして負荷側に流れる電流を遮断
し、外付けコイル及びダイオードでの電圧降下を小さく
することにより、制御用ICの動作開始電圧を得るに必
要な電源供給電圧を低くすることができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して実施例を詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施例を示したもので、図2と
同一符号のものは同一のものを表わしている。本実施例
の制御用IC20は、図2の従来構成のものに、出力兼帰
還入力端子3とは別に、コイル5及びダイオード6の直
列回路の出力端を接続する電源端子21を設け、この電源
端子21と出力兼帰還入力端子3との間にスイッチングト
ランジスタ22を、また、電源端子21の電圧を抵抗23,24
で分圧した電圧と基準電圧発生回路7からの基準電圧と
を比較してその比較結果によりスイッチングトランジス
タ22をオンオフ制御する第2の電圧比較器25をそれぞれ
設けた構成となっている。
る。図1は、本発明の一実施例を示したもので、図2と
同一符号のものは同一のものを表わしている。本実施例
の制御用IC20は、図2の従来構成のものに、出力兼帰
還入力端子3とは別に、コイル5及びダイオード6の直
列回路の出力端を接続する電源端子21を設け、この電源
端子21と出力兼帰還入力端子3との間にスイッチングト
ランジスタ22を、また、電源端子21の電圧を抵抗23,24
で分圧した電圧と基準電圧発生回路7からの基準電圧と
を比較してその比較結果によりスイッチングトランジス
タ22をオンオフ制御する第2の電圧比較器25をそれぞれ
設けた構成となっている。
【0016】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
昇圧は、従来例と同様に、出力トランジスタ12のオンオ
フ動作でコイル5を流れる電流を断続させることにより
行われる。出力トランジスタ12のオンオフは、発振回路
11が動作することで実現し、発振回路11の動作は電圧比
較器10(以下、第1の電圧比較器という)によって制御
される。出力兼帰還入力端子3より帰還される出力電圧
を抵抗8及び9(抵抗値をそれぞれR1,R2とする)で
分圧された電圧Vout×R2/(R1+R2)が基準電圧Vre
fよりも低い場合は、発振回路11が発振動作し、昇圧動
作を行い、逆に、Vout×R2/(R1+R2)がVrefより
高い場合は、発振動作が停止し、昇圧動作も停止する。
昇圧は、従来例と同様に、出力トランジスタ12のオンオ
フ動作でコイル5を流れる電流を断続させることにより
行われる。出力トランジスタ12のオンオフは、発振回路
11が動作することで実現し、発振回路11の動作は電圧比
較器10(以下、第1の電圧比較器という)によって制御
される。出力兼帰還入力端子3より帰還される出力電圧
を抵抗8及び9(抵抗値をそれぞれR1,R2とする)で
分圧された電圧Vout×R2/(R1+R2)が基準電圧Vre
fよりも低い場合は、発振回路11が発振動作し、昇圧動
作を行い、逆に、Vout×R2/(R1+R2)がVrefより
高い場合は、発振動作が停止し、昇圧動作も停止する。
【0017】ここで、図1のDC−DCコンバータにお
ける動作開始条件を考える。最初は、従来構成と同様
に、DC−DCコンバータは昇圧動作をしていないの
で、制御用IC20に供給される電圧は、コイル5とダイ
オード6を通って流れる電流によって生じる。この場
合、従来構成と異なる点は、制御用IC20の基準電圧発
生回路7,発振回路11,第1及び第2の電圧比較器10,
25は電源端子21より入力される電圧によって動作するこ
とである。
ける動作開始条件を考える。最初は、従来構成と同様
に、DC−DCコンバータは昇圧動作をしていないの
で、制御用IC20に供給される電圧は、コイル5とダイ
オード6を通って流れる電流によって生じる。この場
合、従来構成と異なる点は、制御用IC20の基準電圧発
生回路7,発振回路11,第1及び第2の電圧比較器10,
25は電源端子21より入力される電圧によって動作するこ
とである。
【0018】さらに、スイッチングトランジスタ22は、
動作開始時はオフになるように設定されており、従っ
て、負荷4に流れる電流Iloadによるコイル5及びダイ
オード6での電圧降下Vc,Vdが大きくならないように
なっている。即ち、電源端子21の電圧Vinを抵抗23,24
(抵抗値をそれぞれR3,R4とする)で分圧した電圧V
in×R4/(R3+R4)が基準電圧以上にならないとスイ
ッチングトランジスタ22の入力である第2の電圧比較器
25はスイッチングトランジスタ22をオンにしないように
なっている。制御用IC20が動作を開始し、電源端子の
電圧が上がるとスイッチングトランジスタ22はオンにな
る。
動作開始時はオフになるように設定されており、従っ
て、負荷4に流れる電流Iloadによるコイル5及びダイ
オード6での電圧降下Vc,Vdが大きくならないように
なっている。即ち、電源端子21の電圧Vinを抵抗23,24
(抵抗値をそれぞれR3,R4とする)で分圧した電圧V
in×R4/(R3+R4)が基準電圧以上にならないとスイ
ッチングトランジスタ22の入力である第2の電圧比較器
25はスイッチングトランジスタ22をオンにしないように
なっている。制御用IC20が動作を開始し、電源端子の
電圧が上がるとスイッチングトランジスタ22はオンにな
る。
【0019】このように、本実施例によれば、動作開始
時においては、コイル5及びダイオード6での電圧降下
が大きくないので、DC−DCコンバータは、従来構成
のものに比較して低い電源供給電圧で動作を開始するこ
とになる。前述のように、制御用ICの動作に必要な電
流が1〜10μAであるのに対し、負荷に流れる電流は1
〜100mAであるため、Vc,Vdは負荷に流れる電流によ
るものがほとんどになり、この場合Rcを5Ωとする
と、Vcは5mV〜500mV、Vdは0.2〜0.5V増加する。
時においては、コイル5及びダイオード6での電圧降下
が大きくないので、DC−DCコンバータは、従来構成
のものに比較して低い電源供給電圧で動作を開始するこ
とになる。前述のように、制御用ICの動作に必要な電
流が1〜10μAであるのに対し、負荷に流れる電流は1
〜100mAであるため、Vc,Vdは負荷に流れる電流によ
るものがほとんどになり、この場合Rcを5Ωとする
と、Vcは5mV〜500mV、Vdは0.2〜0.5V増加する。
【0020】
【発明の効果】近年、電池を電源とする機器が多く使用
されるようになってきている。また、電池の本数も、従
来複数本であったものが、最近の小型化、軽量化指向に
沿って一本の電池で動作させる機器が多くなっている。
電池一本の場合、電圧として通常は1.2V以上である
が、電池の寿命の限界に近づくと、電圧は1.0V程度ま
で低下する。従って、この場合、DC−DCコンバータ
の動作開始は、1.0V以下である必要がある。本発明に
よる制御用ICはこの要求に答えるもので、1.0V以下
で動作するDC−DCコンバータを実現することが可能
になる。
されるようになってきている。また、電池の本数も、従
来複数本であったものが、最近の小型化、軽量化指向に
沿って一本の電池で動作させる機器が多くなっている。
電池一本の場合、電圧として通常は1.2V以上である
が、電池の寿命の限界に近づくと、電圧は1.0V程度ま
で低下する。従って、この場合、DC−DCコンバータ
の動作開始は、1.0V以下である必要がある。本発明に
よる制御用ICはこの要求に答えるもので、1.0V以下
で動作するDC−DCコンバータを実現することが可能
になる。
【0021】さらに、制御用ICをCMOSで構成した
場合、ICの動作電圧はVtp+Vtn程度以上の電圧が必
要となってくるが、Vtp及びVtnを低くすることは、I
Cの歩留まり低下の原因となる。本発明は、この点も改
善するものであって、定電圧で動作するDC−DCコン
バータ制御用ICを高歩留まりで製造することができ
る。
場合、ICの動作電圧はVtp+Vtn程度以上の電圧が必
要となってくるが、Vtp及びVtnを低くすることは、I
Cの歩留まり低下の原因となる。本発明は、この点も改
善するものであって、定電圧で動作するDC−DCコン
バータ制御用ICを高歩留まりで製造することができ
る。
【図1】本発明の一実施例のDC−DCコンバータ制御
用ICの構成図である。
用ICの構成図である。
【図2】従来例のDC−DCコンバータ制御用ICの構
成図である。
成図である。
【図3】基準電圧発生回路の構成例を示す図である。
【図4】発振回路の構成例を示す図である。
3 … 出力兼帰還入力端子、 4 … 負荷、 5 … コイ
ル、 6 … ダイオード、 7 … 基準電圧発生回路、 1
0 … 第1の電圧比較器、 11 … 発振回路、12 … 出力
トランジスタ、 20 … 制御用IC、 21 … 電源端子、
22 … スイッチングトランジスタ、 25 … 第2の電圧
比較器。
ル、 6 … ダイオード、 7 … 基準電圧発生回路、 1
0 … 第1の電圧比較器、 11 … 発振回路、12 … 出力
トランジスタ、 20 … 制御用IC、 21 … 電源端子、
22 … スイッチングトランジスタ、 25 … 第2の電圧
比較器。
Claims (1)
- 【請求項1】 基準電圧発生回路と、負荷へ供給される
出力電圧を出力兼帰還入力端子から取り込んで抵抗分圧
した電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧とを比
較する第1の電圧比較器と、該第1の電圧比較器の比較
結果によって出力を発生する発振回路と、該発振回路の
出力によりオンオフ制御する出力トランジスタとを備
え、電源と前記出力兼帰還入力端子との間に、コイル及
びダイオードの直列回路を外付けし、前記出力トランジ
スタの一端を前記コイルとダイオード間に接続してDC
−DCコンバータを構成する制御用ICにおいて、 前記出力兼帰還入力端子とコイル及びダイオードの直列
回路の出力端との間にスイッチングトランジスタを設け
ると共に、前記コイル及びダイオードの直列回路の出力
端の電圧を抵抗分圧した電圧と前記基準電圧発生回路か
らの基準電圧とを比較してその比較結果により前記スイ
ッチングトランジスタをオンオフ制御する第2の電圧比
較器を設けてなり、 動作開始時に、前記スイッチングトランジスタをオフに
して負荷側に流れる電流を遮断し、外付けコイル及びダ
イオードでの電圧降下を小さくすることを特徴とするD
C−DCコンバータ制御用IC。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3161688A JP3010511B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Dc−dcコンバータ制御用ic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3161688A JP3010511B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Dc−dcコンバータ制御用ic |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05304765A JPH05304765A (ja) | 1993-11-16 |
JP3010511B2 true JP3010511B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=15739969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3161688A Expired - Fee Related JP3010511B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Dc−dcコンバータ制御用ic |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3010511B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4628172B2 (ja) | 2005-04-28 | 2011-02-09 | セイコーインスツル株式会社 | 昇圧型dc−dc、および、昇圧型dc−dcを有する半導体装置 |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3161688A patent/JP3010511B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05304765A (ja) | 1993-11-16 |
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