JP3824166B2 - 昇降圧型電流レギュレータ及び昇降圧型電流レギュレータの制御方法 - Google Patents
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Description
まず、スイッチング素子SW2がオンのとき、ダイオードD4はオフとなる。また、入力電圧Vin、インダクタL、スイッチング素子SW2、抵抗RS1に入力電流Iinが流れる。そして、インダクタLは、入力電圧Vinが印加され、励磁される。したがって、電圧VS1はランプ状に上昇する。
(1)入力電圧から負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、第1スイッチング素子と磁気素子と第2スイッチング素子とを有し、前記入力電圧に直列に接続する第1直列回路と、第3スイッチング素子と前記磁気素子と第4スイッチング素子と負荷とを有し、前記負荷電流が流れる第2直列回路と、前記第1スイッチング素子と前記磁気素子と前記第4スイッチング素子と前記負荷とを有し、前記入力電圧に接続する第3直列回路と、前記第1直列回路に電流が流れる第1状態と、前記第2直列回路に電流が流れる第2状態と、前記第3直列回路に電流が流れる第3状態とを生成するスイッチング制御手段と、前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、前記第2状態の時間を決定する第1のタイマーと、前記第3状態の時間を決定する第2のタイマーとを備え、前記コンパレータの出力に基づき前記第1状態から前記第2状態へ遷移し、前記第1のタイマーの出力に基づき前記第2状態から前記第3状態へ遷移し、前記第2のタイマーの出力に基づき前記第3状態から前記第1状態へ遷移することを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。
ことを特徴とする(2)記載の昇降圧型電流レギュレータ。
本発明によれば、昇圧及び降圧いずれの場合でも動作可能な昇降圧型電流レギュレータを提供できる。
さらにまた、タイマーTIM3のトリガ入力T3ENB及びトリガ出力T3は、スイッチング制御手段SEQに接続する。
ipk=CMD/RS1 (1)
こうして、図1の実施例は、スイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4のオンオフにより、入力電圧Vinから所定の負荷電流Ioutを生成する。
Ts=1/fs=t1+t2+t3 (2)
さらにまた、図3(a)、図3(b)及び図3(c)における期間S3(遅延時間t3)は、共に、所定の時間に決定する。
d/dt・iL(S1)=Vin/L (3)
d/dt・iL(S2)=−Vout/L (4)
d/dt・iL(S3)=(Vin−Vout)/L (5)
以上のことにより、図1の実施例のインダクタLは、小形、安価となる。
t2=(1+(Vin−Vout)/ΔVio)・L・ΔiL/Vout (6)
t3=L・k・ΔiL/ΔVio (7)
これらのことにより、図1の実施例における負荷電流の平均値Ioは、入力電圧Vinに対する依存性が抑制され、出力電圧Voutに対する依存性が抑制される。
また、図1の実施例は、従来のカレントモードのレギュレータにおけるスロープ補償回路に相当する構成が本質的に不要である。このため、図1の実施例は簡便となる。
D3,D4 ダイオード
L インダクタ(磁気素子)
RS1 抵抗(電流検出手段)
CMP コンパレータ
SEQ スイッチング制御手段
TIM2,TIM3 タイマー
Load 負荷
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
Iout 負荷電流
GND 共通電位
Claims (9)
- 入力電圧から負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータにおいて、
第1スイッチング素子と磁気素子と第2スイッチング素子とを有し、前記入力電圧に直列に接続する第1直列回路と、
第3スイッチング素子と前記磁気素子と第4スイッチング素子と負荷とを有し、前記負荷電流が流れる第2直列回路と、
前記第1スイッチング素子と前記磁気素子と前記第4スイッチング素子と前記負荷とを有し、前記入力電圧に接続する第3直列回路と、
前記第1直列回路に電流が流れる第1状態と、前記第2直列回路に電流が流れる第2状態と、前記第3直列回路に電流が流れる第3状態とを生成するスイッチング制御手段と、
前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、
前記第2状態の時間を決定する第1のタイマーと、
前記第3状態の時間を決定する第2のタイマーとを備え、
前記コンパレータの出力に基づき前記第1状態から前記第2状態へ遷移し、前記第1のタイマーの出力に基づき前記第2状態から前記第3状態へ遷移し、前記第2のタイマーの出力に基づき前記第3状態から前記第1状態へ遷移する
ことを特徴とする昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記スイッチング制御手段は、前記コンパレータの出力のピーク値に基づき、前記第1スイッチング素子をオフとし前記第2スイッチング素子をオフとする
ことを特徴とする請求項1記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記スイッチング制御手段は、前記第1のタイマーが所定の時間の後に生成する第1のトリガ出力に基づき、前記第1スイッチング素子をオンとする
ことを特徴とする請求項2記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記スイッチング制御手段は、前記第2のタイマーが所定の時間の後に生成する第2のトリガ出力に基づき、前記第2スイッチング素子をオンとし、
前記第2のタイマーは前記第1のトリガ出力に基づき動作する
ことを特徴とする請求項3記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記スイッチング制御手段は、前記第3状態の期間を、前記第1状態の期間及び前記第2状態の期間よりも大きくする
ことを特徴とする請求項4記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記第1のタイマーは、前記入力電圧と負荷に生ずる出力電圧とに基づく遅延時間を備え、
前記入力電圧が増加すると前記第2状態の期間が増加し、前記出力電圧が増加すると前記第2状態の期間が減少する
ことを特徴とする請求項4記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 前記第3スイッチング素子はダイオードで形成し、前記第4スイッチング素子はダイオードで形成する
ことを特徴とする請求項4記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 負荷に生ずる出力電圧を平滑する平滑キャパシタと、
前記出力電圧と基準電圧との差を増幅し、前記電流指令値を出力する誤差増幅器とを備える
ことを特徴とする請求項4記載の昇降圧型電流レギュレータ。 - 入力電圧から所定の負荷電流を生成する昇降圧型電流レギュレータの制御方法において、
第1スイッチング素子と磁気素子と第2スイッチング素子とを有し、前記入力電圧に直列に接続する第1直列回路と、
第3スイッチング素子と前記磁気素子と第4スイッチング素子と負荷とを有し、前記負荷電流が流れる第2直列回路と、
前記第1スイッチング素子と前記磁気素子と前記第4スイッチング素子と前記負荷とを有し、前記入力電圧に接続する第3直列回路と、
前記第1直列回路に電流が流れる第1状態と、前記第2直列回路に電流が流れる第2状態と、前記第3直列回路に電流が流れる第3状態とを生成するスイッチング制御手段と、
前記磁気素子の電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力と電流指令値とを比較するコンパレータと、
前記第2状態の時間を決定する第1のタイマーと、
前記第3状態の時間を決定する第2のタイマーと、
前記磁気素子が前記入力電圧により励磁され、前記コンパレータの出力に基づき前記第1状態から前記第2状態へ遷移するステップと、
前記磁気素子が前記負荷電流に基づく出力電圧によりリセットされ、前記第1のタイマーの出力に基づき前記第2状態から前記第3状態へ遷移するステップと、
前記磁気素子が前記入力電圧と前記出力電圧との差により励磁またはリセットされ、前記第2のタイマーの出力に基づき前記第3状態から前記第1状態へ遷移するステップとを備える
ことを特徴とする昇降圧型電流レギュレータの制御方法。
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