JP3444468B2 - DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter

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JP3444468B2
JP3444468B2 JP01561697A JP1561697A JP3444468B2 JP 3444468 B2 JP3444468 B2 JP 3444468B2 JP 01561697 A JP01561697 A JP 01561697A JP 1561697 A JP1561697 A JP 1561697A JP 3444468 B2 JP3444468 B2 JP 3444468B2
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switching
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DC−DCコンバ
ータに関し、特に、スイッチング素子と、ブートストラ
ップ回路と、制御回路と、スイッチング素子ドライブ回
路とを備えるDC−DCコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly to a DC-DC converter including a switching element, a bootstrap circuit, a control circuit, and a switching element drive circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に、従来のDC−DCコンバータの
回路図を示す。 DC−DCコンバータ1は他励降圧型
であり、入力端子V1、V1’と出力端子V2、V2’
との間に、入力コンデンサCi、スイッチング素子、例
えばNチャネルMOS−FET(以下、N―MOSFE
T)Q1、ダイオードD1及び平滑回路2が挿入され
る。そして、N−MOSFETQ1のドレインDとソー
スSとの間には、N−MOSFETQ1がオフしたとき
に、入力電圧Viと、N−MOSFETQ1とダイオー
ドD1の接続点Aの電圧との差をダイオードDBを介し
てコンデンサCBに充電する回路、いわゆるブートスト
ラップ回路3が接続され、ブートストラップ回路3のダ
イオードDBとコンデンサCBとの接続点Bと、 N−
MOSFETQ1のゲートとの間には、スイッチング素
子ドライブ回路4が接続される。したがって、スイッチ
ング素子ドライブ回路4は、N−MOSFETQ1をオ
ンさせるゲート電圧を、ブートストラップ回路3を構成
するダイオードDBとコンデンサCBとの接続点Bから
得ることとなる。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a circuit diagram of a conventional DC-DC converter. The DC-DC converter 1 is a separately excited step-down type, and has input terminals V1 and V1 'and output terminals V2 and V2'.
Between the input capacitor Ci and the switching element, for example, an N-channel MOS-FET (hereinafter, N-MOSFE
T) Q1, diode D1 and smoothing circuit 2 are inserted. Then, between the drain D and the source S of the N-MOSFET Q1, when the N-MOSFET Q1 is turned off, the diode DB is used to calculate the difference between the input voltage Vi and the voltage at the connection point A between the N-MOSFET Q1 and the diode D1. A circuit for charging the capacitor CB, a so-called bootstrap circuit 3, is connected via the connection point B between the diode DB of the bootstrap circuit 3 and the capacitor CB, and N−
The switching element drive circuit 4 is connected between the gate of the MOSFET Q1. Therefore, the switching element drive circuit 4 obtains the gate voltage for turning on the N-MOSFET Q1 from the connection point B between the diode DB and the capacitor CB forming the bootstrap circuit 3.

【0003】また、N−MOSFETQ1の出力側に
は、ダイオードD1、平滑回路2及び出力電圧検出用分
圧抵抗5が接続される。このうち、平滑回路2はコイル
L1と出力コンデンサCoからなり、出力電圧検出用分
圧抵抗5は抵抗R1と抵抗R2の直列回路からなる。さ
らに、出力電圧検出用分圧抵抗5の抵抗R1と抵抗R2
の接続点と、スイッチング素子ドライブ回路4との間に
は、誤差増幅回路6及びパルス幅変調回路7が接続され
る。
A diode D1, a smoothing circuit 2 and an output voltage detecting voltage dividing resistor 5 are connected to the output side of the N-MOSFET Q1. Among them, the smoothing circuit 2 includes a coil L1 and an output capacitor Co, and the output voltage detecting voltage dividing resistor 5 includes a series circuit of a resistor R1 and a resistor R2. Further, the resistors R1 and R2 of the output voltage detecting voltage dividing resistor 5 are used.
An error amplification circuit 6 and a pulse width modulation circuit 7 are connected between the connection point of 1 and the switching element drive circuit 4.

【0004】以上のように構成されたDC−DCコンバ
ータ1では、出力電圧Voが出力電圧検出用分圧抵抗5
の抵抗R1と抵抗R2で分圧され、出力電圧Voに比例
する電圧が、誤差増幅回路6によって、基準電圧と比較
され、出力電圧Voに比例する電圧が基準電圧より低く
なるときは、パルス幅変調回路7及びスイッチング素子
ドライブ回路4を介してN−MOSFETQ1のスイッ
チング時間当たりのオン時間割であるオンデューティD
を大きくして、出力側に伝達するエネルギーを増やし、
出力電圧Voを上昇させる。一方、出力電圧Voに比例
する電圧が基準電圧より高くなるときは、パルス幅変調
回路7及びスイッチング素子ドライブ回路4を介してN
−MOSFETQ1のオンデューティDを小さくして、
出力側に伝達するエネルギーを減らし、出力電圧Voを
低下させる。以上の動作を繰り返して、出力電圧Voを
安定化する。
In the DC-DC converter 1 configured as described above, the output voltage Vo is the voltage dividing resistor 5 for detecting the output voltage.
A voltage proportional to the output voltage Vo is divided by the resistors R1 and R2 and is compared with the reference voltage by the error amplification circuit 6, and when the voltage proportional to the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage, the pulse width An on-duty D, which is an on-time ratio per switching time of the N-MOSFET Q1 via the modulation circuit 7 and the switching element drive circuit 4.
To increase the energy transmitted to the output side,
The output voltage Vo is increased. On the other hand, when the voltage proportional to the output voltage Vo becomes higher than the reference voltage, N is passed through the pulse width modulation circuit 7 and the switching element drive circuit 4.
-Reduce the on-duty D of MOSFET Q1,
The energy transmitted to the output side is reduced and the output voltage Vo is reduced. The above operation is repeated to stabilize the output voltage Vo.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来のDC−DCコンバータでは、入力電圧が下が
り、出力電流が小さくなり、無負荷状態に近づくと、ブ
ートストラップ回路による充電電圧が低下しスイッチン
グ素子への駆動電圧が低下するため、スイッチング素子
が動作しなくなるという問題があった。
However, in the conventional DC-DC converter as described above, the input voltage drops, the output current becomes small, and when the load condition approaches, the charging voltage by the bootstrap circuit drops. Since the drive voltage to the switching element is lowered, there is a problem that the switching element does not operate.

【0006】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、無負荷時から軽負荷時におい
て、スイッチング素子を完全に駆動できるDC−DCコ
ンバータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is to provide a DC-DC converter capable of completely driving a switching element from no load to light load. To do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、N−MOSFETからなるスイッチン
グ素子と、該スイッチング素子の制御端子に接続された
スイッチング素子ドライブ回路と、該スイッチング素子
ドライブ回路を介して前記スイッチング素子を駆動する
パルス幅変調回路と、出力電圧を基準電圧と比較・増幅
して前記パルス幅変調回路に入力することによって前記
スイッチング素子のパルス幅を制御する誤差増幅器と、
前記スイッチング素子のドレインおよびソースと前記ス
イッチング素子ドライブ回路に接続されたブートストラ
ップ回路と、を有する他励降圧型のDC−DCコンバー
タにおいて、前記ブートストラップ回路は、前記スイッ
チング素子のドレインにアノードが接続されたダイオー
ドと、該ダイオードのカソードと前記スイッチング素子
のソースの間に接続されたコンデンサからなるととも
に、前記ダイオードと前記コンデンサの接続点が、前記
スイッチング素子ドライブ回路に接続されてなり、 負荷
の軽重に依存して変化する前記出力電圧あるいは前記
力電圧のリップル電圧の大きさを検出し、該リップル電
圧の大きさに比例して前記スイッチング素子のスイッチ
ング周波数を変化させる周波数可変回路を備えたことを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a switch composed of an N-MOSFET.
Connected to the switching element and the control terminal of the switching element.
Switching element drive circuit and the switching element
Driving the switching element via a drive circuit
Pulse width modulation circuit and compare / amplify output voltage with reference voltage
Then, by inputting to the pulse width modulation circuit,
An error amplifier that controls the pulse width of the switching element,
The drain and source of the switching element and the switch
A bootstrap connected to the switching device drive circuit
Separately-excited step-down DC-DC converter having
The bootstrap circuit is
A diode with an anode connected to the drain of the ching element.
The cathode of the diode and the switching element
With a capacitor connected between the sources of
In the connection point of the diode and the capacitor,
Connected to the switching element drive circuit, load
The output voltage or to detect the magnitude of the ripple voltage of the input <br/> force voltage, frequency of changing the switching frequency of the switching element in proportion to the magnitude of the ripple voltage varies dependent on severity It is characterized by having a variable circuit.

【0008】また、前記周波数可変回路を外部信号によ
り制御することを特徴とする。
Further, the frequency variable circuit is controlled by an external signal.

【0009】また、負荷の軽重に依存して変化する前記
出力電圧あるいは前記入力電圧のリップル電圧にて、前
記周波数可変回路を構成する抵抗の抵抗値を制御するこ
とを特徴とする。
Further, the resistance value of the resistor constituting the frequency variable circuit is controlled by the ripple voltage of the output voltage or the input voltage which changes depending on the weight of the load .

【0010】本発明のDC−DCコンバータによれば、
出力電圧、あるいは入力電圧のリップル電圧の大きさに
比例してパルス幅変調回路を制御する発振周波数を変化
させる周波数可変回路を備えているため、リップル電圧
の大きさに応じて、スイッチング素子のスイッチング周
波数を変化させることができる。
According to the DC-DC converter of the present invention,
Since a frequency variable circuit that controls the oscillation frequency that controls the pulse width modulation circuit in proportion to the output voltage or the ripple voltage of the input voltage is provided, switching of the switching element is performed according to the magnitude of the ripple voltage. The frequency can be changed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。なお、各実施例中において、従来例と
同一もしくは同等の部分には同一番号を付し、その詳細
な説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments, the same or equivalent parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0012】図1に、本発明に係るDC−DCコンバー
タの第1の実施例の回路図を示す。DC−DCコンバー
タ10は、入力端子V1、V1’と出力端子V2、V
2’との間に、入力コンデンサCi、スイッチング素
子、例えばN−MOSFETQ1、ダイオードD1、平
滑回路2及び出力電圧検出用分圧抵抗5が挿入される。
FIG. 1 shows a circuit diagram of a first embodiment of a DC-DC converter according to the present invention. The DC-DC converter 10 includes input terminals V1 and V1 ′ and output terminals V2 and V2.
An input capacitor Ci, a switching element such as an N-MOSFET Q1, a diode D1, a smoothing circuit 2, and an output voltage detecting voltage dividing resistor 5 are inserted between the input capacitor Ci and 2 '.

【0013】また、N−MOSFETQ1のドレインD
とソースSとの間には、ブートストラップ回路3が接続
され、ブートストラップ回路3を構成するダイオードD
BとコンデンサCBとの接続点BとN−MOSFETQ
1のゲートGとの間には、スイッチング素子ドライブ回
路4が接続される。
Further, the drain D of the N-MOSFET Q1
The bootstrap circuit 3 is connected between the source and the source S, and the diode D forming the bootstrap circuit 3 is connected.
Connection point B between B and capacitor CB and N-MOSFET Q
The switching element drive circuit 4 is connected between the gate G and the gate 1.

【0014】そして、平滑回路2はコイルL1と出力コ
ンデンサCoからなり、出力電圧検出用分圧抵抗5は抵
抗R1と抵抗R2の直列回路からなる。また、出力電圧
検出用分圧抵抗5の抵抗R1とR2の接続点と、スイッ
チング素子ドライブ回路4との間には、誤差増幅回路6
及びパルス幅変調回路7が接続される。さらに、出力端
子V2とパルス幅変調回路7との間には、周波数可変回
路11が接続され、この周波数可変回路11は、パルス
幅変調回路7を制御するための発振周波数を決定する発
振回路12と、出力端子V2に発生する出力リップル電
圧Voripを検出するためのリップル電圧検出回路1
3とで構成される。
The smoothing circuit 2 comprises a coil L1 and an output capacitor Co, and the output voltage detecting voltage dividing resistor 5 comprises a series circuit of a resistor R1 and a resistor R2. Further, between the connection point of the resistors R1 and R2 of the output voltage detecting voltage dividing resistor 5 and the switching element drive circuit 4, the error amplification circuit 6 is provided.
And the pulse width modulation circuit 7 are connected. Further, a frequency variable circuit 11 is connected between the output terminal V2 and the pulse width modulation circuit 7, and the frequency variable circuit 11 determines an oscillation frequency for controlling the pulse width modulation circuit 7. And a ripple voltage detection circuit 1 for detecting the output ripple voltage Vorip generated at the output terminal V2.
3 and 3.

【0015】以上のように構成されたDC−DCコンバ
ータ10では、リップル電圧検出回路13で出力リップ
ル電圧Voripを検出し、その出力リップル電圧Vo
ripの大きさに応じて、発振回路12の発振周波数を
決定する。そして、その発振周波数に応じて、パルス幅
変調回路7により、スイッチング素子ドライブ回路4に
送られるパルス幅が決定され、そのパルス幅に応じて、
スイッチング素子ドライブ回路4により、 N−MOS
FETQ1のスイッチング周波数fswが決定される。
In the DC-DC converter 10 configured as described above, the ripple voltage detection circuit 13 detects the output ripple voltage Vorip, and the output ripple voltage Vo.
The oscillation frequency of the oscillation circuit 12 is determined according to the magnitude of rip. Then, the pulse width modulation circuit 7 determines the pulse width sent to the switching element drive circuit 4 according to the oscillation frequency, and according to the pulse width,
By the switching element drive circuit 4, N-MOS
The switching frequency fsw of the FET Q1 is determined.

【0016】図2に、本発明に係るDC−DCコンバー
タの第2の実施例の回路図を示す。DC−DCコンバー
タ20は、第1の実施例のDC−DCコンバータ10
(図1)とほぼ同様の構成をしているが、入力端子V1
に発生する電圧、すなわち入力リップル電圧Virip
を検出する点で異なる。
FIG. 2 shows a circuit diagram of a second embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. The DC-DC converter 20 is the DC-DC converter 10 of the first embodiment.
Although the configuration is almost the same as that of FIG. 1, the input terminal V1
Generated at the input voltage, that is, the input ripple voltage Virip
Is different in that it detects.

【0017】以上のように構成されたDC−DCコンバ
ータ20では、リップル電圧検出回路13で入力リップ
ル電圧Viripを検出し、その入力リップル電圧Vi
ripの大きさに応じて、発振回路12の発振周波数を
決定する。そして、その発振周波数に応じて、パルス幅
変調回路7により、スイッチング素子ドライブ回路4に
送られるパルス幅が決定され、そのパルス幅に応じて、
スイッチング素子ドライブ回路4により、 N−MOS
FETQ1のスイッチング周波数fswが決定される。
In the DC-DC converter 20 configured as described above, the ripple voltage detecting circuit 13 detects the input ripple voltage Virip, and the input ripple voltage Vi is detected.
The oscillation frequency of the oscillation circuit 12 is determined according to the magnitude of rip. Then, the pulse width modulation circuit 7 determines the pulse width sent to the switching element drive circuit 4 according to the oscillation frequency, and according to the pulse width,
By the switching element drive circuit 4, N-MOS
The switching frequency fsw of the FET Q1 is determined.

【0018】上記のような第1及び第2の実施例のDC
−DCコンバータでは、出力リップル電圧、あるいは入
力リップル電圧の大きさに比例してパルス幅変調回路を
制御する発振周波数を変化させる周波数可変回路を備え
ているため、リップル電圧の大きさに応じて、 N−M
OSFETのスイッチング周波数を変化させることがで
きる。したがって、入力電圧が下がり、出力電流が小さ
くなり、無負荷状態に近づいても、 N−MOSFET
のスイッチング周波数を下げ、 N−MOSFETを完
全に駆動できるため、入力電圧の高低、出力電流の大小
に関係なく安定した出力電圧を得ることができる。
DC of the first and second embodiments as described above
-The DC converter includes the frequency variable circuit that changes the oscillation frequency that controls the pulse width modulation circuit in proportion to the magnitude of the output ripple voltage or the input ripple voltage. Therefore, according to the magnitude of the ripple voltage, NM
The switching frequency of the OSFET can be changed. Therefore, even if the input voltage decreases, the output current decreases, and the N-MOSFET is approached even when it approaches an unloaded state.
Since the switching frequency of the N-MOSFET can be reduced and the N-MOSFET can be completely driven, a stable output voltage can be obtained regardless of the level of the input voltage and the size of the output current.

【0019】また、無負荷時から軽負荷時において、N
−MOSFETのスイッチング周波数を下げることがで
きるため、スイッチング動作による損失を減少させ、そ
の結果、DC−DCコンバータの効率を高くすることが
できる。
From no load to light load, N
Since the switching frequency of the MOSFET can be lowered, the loss due to the switching operation can be reduced, and as a result, the efficiency of the DC-DC converter can be increased.

【0020】図3に、本発明に係るDC−DCコンバー
タの第3の実施例の回路図を示す。DC−DCコンバー
タ30は、第1の実施例のDC−DCコンバータ10
(図1)と比較して、周波数可変回路31の構成が異な
る。
FIG. 3 shows a circuit diagram of a third embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. The DC-DC converter 30 is the DC-DC converter 10 of the first embodiment.
The configuration of the frequency variable circuit 31 is different from that of FIG.

【0021】周波数可変回路31は、発振回路12、リ
ップル電圧検出回路13及びオン・オフ回路32で構成
され、 オン・オフ回路32に入力される外部信号Sに
より、周波数可変回路31のオン、オフを制御するもの
である。
The frequency variable circuit 31 is composed of an oscillation circuit 12, a ripple voltage detection circuit 13 and an on / off circuit 32. The frequency variable circuit 31 is turned on / off by an external signal S input to the on / off circuit 32. Is to control.

【0022】上記のような第3の実施例のDC−DCコ
ンバータでは、外部信号により、周波数可変回路のオ
ン、オフを制御するため、ノイズなどを嫌う無線装置な
どに使用するとき、あるいはDC−DCコンバータの発
生ノイズが大きくなる高出力状態で使用するときには、
周波数可変回路をオフすることにより、スイッチング素
子のスイッチング周波数を一定にすることができる。し
たがって、発生のノイズの周波数帯域を一定に保つこと
ができる。
In the DC-DC converter of the third embodiment as described above, since the ON / OFF of the frequency variable circuit is controlled by an external signal, it is used in a radio device or the like which does not like noise, or DC-DC converter. When using in a high output state where the noise generated by the DC converter becomes large,
By turning off the frequency variable circuit, the switching frequency of the switching element can be made constant. Therefore, the frequency band of generated noise can be kept constant.

【0023】図4に、本発明に係るDC−DCコンバー
タの第4の実施例の回路図を示す。DC−DCコンバー
タ40は、第1の実施例のDC−DCコンバータ10
(図1)と比較して、周波数可変回路41の構成が異な
る。
FIG. 4 shows a circuit diagram of a fourth embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. The DC-DC converter 40 is the DC-DC converter 10 of the first embodiment.
The configuration of the frequency variable circuit 41 is different from that of (FIG. 1).

【0024】周波数可変回路41は、抵抗R3、R4、
コンデンサC1、スイッチング素子、例えばバイポーラ
トランジスタQ2、オシレータOSC、平滑回路42、
交流増幅回路43及びリップル電圧検出回路13で構成
される。
The frequency variable circuit 41 includes resistors R3, R4,
A capacitor C1, a switching element such as a bipolar transistor Q2, an oscillator OSC, a smoothing circuit 42,
It is composed of an AC amplification circuit 43 and a ripple voltage detection circuit 13.

【0025】そして、バイポーラトランジスタQ2のコ
レクタはオシレータOSCを介してパルス幅変調回路7
に接続され、抵抗R3を介して接地される。また、バイ
ポーラトランジスタQ2のエミッタは抵抗R4を介して
接地され、ベースと出力端子V1との間には、平滑回路
42、交流増幅回路43及びリップル電圧検出回路13
が接続される。さらに、オシレータOSCとグランドと
の間には、コンデンサC1が接続される。
The collector of the bipolar transistor Q2 is connected to the pulse width modulation circuit 7 via the oscillator OSC.
And is grounded via a resistor R3. The emitter of the bipolar transistor Q2 is grounded via the resistor R4, and the smoothing circuit 42, the AC amplification circuit 43, and the ripple voltage detection circuit 13 are provided between the base and the output terminal V1.
Are connected. Further, the capacitor C1 is connected between the oscillator OSC and the ground.

【0026】以上の構成で、出力リップル電圧Vori
pを周波数可変回路41のリップル電圧検出回路13で
検出し、その検出された電圧を交流増幅回路43で増幅
し、その増幅された電圧を平滑回路42で平滑し、その
平滑された電圧でバイポーラトランジスタQ2のコレク
タ・エミッタ間に流れる電流を制御する。
With the above configuration, the output ripple voltage Vori
p is detected by the ripple voltage detection circuit 13 of the frequency variable circuit 41, the detected voltage is amplified by the AC amplification circuit 43, the amplified voltage is smoothed by the smoothing circuit 42, and bipolar is performed by the smoothed voltage. The current flowing between the collector and the emitter of the transistor Q2 is controlled.

【0027】これにより、無負荷で動作しているとき
は、出力リップル電圧Voripが小さいため、バイポ
ーラトランジスタQ2はほとんどオフ状態となり、抵抗
R3とコンデンサC1で決定されるスイッチング周波数
でN−MOSFETQ1のスイッチング動作を行うこと
となる。
As a result, when operating without a load, the output ripple voltage Vorip is small, so that the bipolar transistor Q2 is almost turned off, and the N-MOSFET Q1 is switched at the switching frequency determined by the resistor R3 and the capacitor C1. The operation will be performed.

【0028】そして、出力リップル電圧Voripが徐
々に大きくなり、それにともなって、バイポーラトラン
ジスタQ2のベース電圧が増加すると、 抵抗R4に流
れる電流も増加するため、抵抗R4の見かけ上の抵抗値
が減少し、その結果、抵抗R3と抵抗R4との合成抵抗
と、コンデンサC1とで決定されるN−MOSFETQ
1のスイッチング周波数は徐々に増加していく。
When the output ripple voltage Vorip gradually increases and the base voltage of the bipolar transistor Q2 increases accordingly, the current flowing through the resistor R4 also increases, and the apparent resistance value of the resistor R4 decreases. As a result, the N-MOSFET Q determined by the combined resistance of the resistors R3 and R4 and the capacitor C1.
The switching frequency of 1 gradually increases.

【0029】上記のような第4の実施例のDC−DCコ
ンバータでは、出力リップル電圧Voripにて、抵抗
R4に流れる電流を変化させることにより、抵抗R4の
見かけ上の抵抗値を変化させることができるため、 N
−MOSFETQ1のスイッチング周波数を容易に変化
させることができる。
In the DC-DC converter of the fourth embodiment as described above, the apparent resistance value of the resistor R4 can be changed by changing the current flowing through the resistor R4 at the output ripple voltage Vorip. Because you can, N
-The switching frequency of the MOSFET Q1 can be easily changed.

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1のDC−DCコンバータによれ
ば、出力電圧、あるいは入力電圧のリップル電圧の大き
さに比例してパルス幅変調回路を制御する発振周波数を
変化させる周波数可変回路を備えているため、リップル
電圧の大きさに応じて、スイッチング素子のスイッチン
グ周波数を変化させることができる。したがって、入力
電圧が下がり、出力電流が小さくなり、無負荷状態に近
づいても、 スイッチング素子のスイッチング周波数を
下げ、 スイッチング素子を完全に駆動できるため、入
力電圧の高低、出力電流の大小に関係なく安定した出力
電圧を得ることができる。
According to the DC-DC converter of the first aspect of the present invention, the DC-DC converter is provided with the frequency variable circuit for changing the oscillation frequency for controlling the pulse width modulation circuit in proportion to the magnitude of the output voltage or the ripple voltage of the input voltage. Therefore, the switching frequency of the switching element can be changed according to the magnitude of the ripple voltage. Therefore, even if the input voltage drops, the output current becomes small, and the switching element's switching frequency can be lowered to completely drive the switching element even when approaching a no-load state, regardless of whether the input voltage is high or low, and the output current is large or small. A stable output voltage can be obtained.

【0031】また、無負荷時から軽負荷時において、ス
イッチング素子のスイッチング周波数を下げることがで
きるため、スイッチング動作による損失を減少させ、そ
の結果、DC−DCコンバータの効率を高くすることが
できる。
Further, since the switching frequency of the switching element can be lowered from no load to light load, the loss due to the switching operation can be reduced, and as a result, the efficiency of the DC-DC converter can be increased.

【0032】請求項2のDC−DCコンバータによれ
ば、外部信号により、周波数可変回路のオン、オフを制
御するため、ノイズなどを嫌う無線装置などに使用する
とき、あるいはDC−DCコンバータの発生ノイズが大
きくなる高出力状態で使用するときには、周波数可変回
路をオフすることにより、スイッチング素子のスイッチ
ング周波数を一定にすることができる。したがって、発
生のノイズの周波数帯域を一定に保つことができる。
According to the second aspect of the DC-DC converter, since the frequency variable circuit is turned on and off by the external signal, the frequency variable circuit is used in a radio device or the like which is not susceptible to noise, or when the DC-DC converter is generated. When used in a high output state where noise becomes large, the switching frequency of the switching element can be made constant by turning off the frequency variable circuit. Therefore, the frequency band of generated noise can be kept constant.

【0033】請求項3のDC−DCコンバータによれ
ば、出力電圧、あるいは入力電圧のリップル電圧にて、
周波数可変回路を構成する抵抗に流れる電流を制御する
ことにより、抵抗の見かけ上の抵抗値を制御することが
できるため、スイッチング素子のスイッチング周波数を
容易に制御することができる。
According to the DC-DC converter of claim 3, in the ripple voltage of the output voltage or the input voltage,
Since the apparent resistance value of the resistor can be controlled by controlling the current flowing through the resistor forming the frequency variable circuit, the switching frequency of the switching element can be easily controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のDC−DCコンバータに係る第1の実
施例の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment according to a DC-DC converter of the present invention.

【図2】本発明のDC−DCコンバータに係る第2の実
施例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment according to the DC-DC converter of the present invention.

【図3】本発明のDC−DCコンバータに係る第3の実
施例の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a third embodiment according to the DC-DC converter of the present invention.

【図4】本発明のDC−DCコンバータに係る第4の実
施例の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a fourth embodiment according to the DC-DC converter of the present invention.

【図5】従来のDC−DCコンバータの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional DC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ブートストラップ回路 4 スイッチング素子ドライブ回路 6 誤差増幅回路 7 パルス幅変調回路 10、20、30、40 DC−DCコンバータ 11、31、41 周波数可変回路 CB コンデンサ DB ダイオード Q1 スイッチング素子 R4 抵抗 S 外部信号 Vorip、Virip リップル電圧 3 Bootstrap circuit 4 Switching element drive circuit 6 Error amplification circuit 7 Pulse width modulation circuit 10, 20, 30, 40 DC-DC converter 11, 31, 41 Frequency variable circuit CB capacitor DB diode Q1 switching element R4 resistance External signal Vorip, Virip ripple voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−133658(JP,A) 特開 平4−331463(JP,A) 特開 平5−304768(JP,A) 実開 平3−54383(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-133658 (JP, A) JP-A-4-331463 (JP, A) JP-A-5-304768 (JP, A) Actual Kaihei 3- 54383 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 N−MOSFETからなるスイッチング
素子と、該スイッチング素子の制御端子に接続されたス
イッチング素子ドライブ回路と、該スイッチング素子ド
ライブ回路を介して前記スイッチング素子を駆動するパ
ルス幅変調回路と、出力電圧を基準電圧と比較・増幅し
て前記パルス幅変調回路に入力することによって前記ス
イッチング素子のパルス幅を制御する誤差増幅器と、前
記スイッチング素子のドレインおよびソースと前記スイ
ッチング素子ドライブ回路に接続されたブートストラッ
プ回路と、を有する他励降圧型のDC−DCコンバータ
において、 前記ブートストラップ回路は、前記スイッチング素子の
ドレインにアノードが接続されたダイオードと、該ダイ
オードのカソードと前記スイッチング素子のソースの間
に接続されたコンデンサからなるとともに、前記ダイオ
ードと前記コンデンサの接続点が、前記スイッチング素
子ドライブ回路に接続されてなり、 負荷の軽重に依存して変化する 前記出力電圧あるいは前
入力電圧のリップル電圧の大きさを検出し、該リップ
ル電圧の大きさに比例して前記スイッチング素子のスイ
ッチング周波数を変化させる周波数可変回路を備えたこ
とを特徴とするDC−DCコンバータ。
1. A switching comprising an N-MOSFET.
Element and a switch connected to the control terminal of the switching element.
The switching device drive circuit and the switching device drive circuit.
A drive that drives the switching element via a live circuit.
The pulse width modulation circuit and the output voltage are compared and amplified with the reference voltage.
Input to the pulse width modulation circuit
An error amplifier that controls the pulse width of the
The drain and source of the switching element and the switch
The boot strap connected to the
Separately-excited step-down DC-DC converter having
In the bootstrap circuit,
A diode whose anode is connected to the drain and
Between the cathode of the ode and the source of the switching element
And a capacitor connected to
The connection point between the capacitor and the capacitor is the switching element.
It is connected to the child drive circuit, the output voltage or before changes depending on severity of the load
Serial to detect the magnitude of the ripple voltage of the input voltage, DC-DC converter, wherein in proportion to the magnitude of the ripple voltage, further comprising a frequency variable circuit for varying the switching frequency of the switching element.
【請求項2】 前記周波数可変回路を外部信号により制
御することを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコ
ンバータ。
2. The DC-DC converter according to claim 1, wherein the frequency variable circuit is controlled by an external signal.
【請求項3】 負荷の軽重に依存して変化する前記出力
電圧あるいは前記入力電圧のリップル電圧にて、前記周
波数可変回路を構成する抵抗の抵抗値を制御することを
特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載のDC−D
Cコンバータ。
3. The resistance value of a resistor forming the frequency variable circuit is controlled by a ripple voltage of the output voltage or the input voltage that changes depending on the weight of the load. DC-D according to claim 2.
C converter.
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