JP5009655B2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents
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Description
図14は、従来のスイッチングレギュレータの回路例を示した図である。
図14のスイッチングレギュレータ100は、昇圧型のスイッチングレギュレータをなしており、スイッチ回路103によって、コイル102が直流電源101から入力された入力電圧Vinと接地電圧GNDとの間に接続されるとコイル102は充電され、コイル102と接地電圧GNDとの接続が遮断されると、入力電圧Vinにコイル102に充電されたエネルギーが加わって整流ダイオード104を介して出力される。整流ダイオード104から出力された電圧はコンデンサ105で平滑されて出力電圧Voutとして負荷106に供給される。
図16では、スイッチング信号の周波数の拡散幅±Δfが、抵抗R101とRonとの抵抗比、又は抵抗R102とRoffとの抵抗比で決定され、出力電圧Voutの雑音特性の例を示したスペクトラムは図17のようになる。図17において、図15のスペクトラム波形と比較すると、スペクトラム波形のピークが押さえられていることが分かる。
入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるコイルと、
前記出力端子から出力される出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して得られた信号と電圧比較用三角波信号との電圧比較を行って該比較結果を示すパルス信号を前記スイッチ回路に出力して前記スイッチ回路のスイッチング制御を行い、前記電圧比較用三角波信号の周波数を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、
両端の電圧差が前記電圧比較用三角波信号をなすコンデンサと、
入力された第1の三角波信号に応じた電流を生成して該コンデンサに供給し、該コンデンサへの充電を行う充電回路部と、
入力された前記第1の三角波信号に応じた電流で該コンデンサを放電させる放電回路部と、
前記第1の三角波信号を生成して出力する、前記充電回路部及び該放電回路部の動作制御を行う充放電制御回路部と、
を有し、
前記充放電制御回路部は、前記第1の三角波信号の周波数を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させるものである。
入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるコイルと、
前記出力端子から出力される出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して得られた信号と電圧比較用三角波信号との電圧比較を行って該比較結果を示すパルス信号を前記スイッチ回路に出力して前記スイッチ回路のスイッチング制御を行い、前記電圧比較用三角波信号の上限電圧及び/又は下限電圧を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、
両端の電圧差が前記電圧比較用三角波信号をなすコンデンサと、
所定の第1電流を該コンデンサに供給して該コンデンサへの充電を行い、入力された上限電圧設定用信号に応じて該コンデンサへの電流供給を停止する充電回路部と、
所定の第2電流で前記コンデンサを放電させ、入力された下限電圧設定用信号に応じて前記コンデンサの放電を停止する放電回路部と、
前記充電回路部及び該放電回路部の動作制御を行う充放電制御回路部と、
を有し、
該充放電制御回路部は、前記上限電圧設定用信号及び/又は前記下限電圧設定用信号として三角波信号を生成して出力し、該三角波信号の周波数を変調させて前記電圧比較用三角波信号の上限電圧及び/又は下限電圧を変調させ、前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させるものである。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるスイッチングレギュレータの回路例を示した図である。
図1において、スイッチングレギュレータ1は、直流電源20から入力端子INに入力された入力電圧Vinを所定の電圧に昇圧し、出力電圧Voutとして出力端子OUTから負荷21に出力する昇圧型スイッチングレギュレータである。
スイッチングレギュレータ1は、コイル2と、入力された制御信号に応じて入力電圧Vinを昇圧する昇圧動作を行うためのスイッチングを行い、オンして導通状態になると該コイル2に対して入力電圧Vinで充電を行うスイッチ回路3と、整流ダイオード4とを備えている。
図2において、三角波発生回路11は、コンパレータ31,32、NOR回路33,34、インバータ35,36、PMOSトランジスタ37,38、NMOSトランジスタ39,40及びコンデンサ41で構成されている。
コンパレータ31の反転入力端には、三角波信号TWの上限電圧を設定するための所定の電圧VAが入力されており、コンパレータ32の反転入力端には、三角波信号TWの下限電圧を設定するための所定の電圧VBが入力されている。コンパレータ31及び32の各非反転入力端には三角波信号TWがそれぞれ入力されている。
F=(i1×i2)/{(i1+i2)×C×(VA−VB)}……(1)
また、スイッチング周期変調回路13からPMOSトランジスタ37及びNMOSトランジスタ40の各ゲートに入力される信号Vrの電圧が所定値で一定である場合、三角波信号TWの波形は図3のようになり、このときのPWMコンパレータ12から出力されるパルス信号Spwは、例えば図4のようになる。
前記第1の実施の形態では、三角波発生回路11におけるコンデンサ41の充放電電流i1,i2を変調させることによりスイッチ回路3のスイッチング周期を変調させるようにしたが、三角波発生回路11で生成される三角波信号TWの上限電圧及び下限電圧をそれぞれ変調させてスイッチ回路3のスイッチング周期を変調させるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
なお、本発明の第2の実施の形態におけるスイッチングレギュレータの回路例を示した図は図1と同じであり、三角波発生回路11の回路例を示した図は図2と同じであるのでそれぞれ省略し、図1及び図2を用いて前記第1の実施の形態との相違点のみ説明する。
このようにすることにより、三角波発生回路11から出力される三角波信号TWは図10のようになり、このときのPWMコンパレータ12から出力されるパルス信号Spwは、例えば図11のようになる。このようにしたときのスイッチングレギュレータ1における出力電圧Voutの雑音特性を示したスペクトラムは図12のようになり、従来の図17と比較して、高調波ノイズ成分が緩和されノイズが低減されていることが分かる。
前記第1の実施の形態で示したように信号Vrを変調させると共に前記第2の実施の形態で示したように電圧VA及び/又はVBを変調させるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第3の実施の形態とする。
なお、本発明の第3の実施の形態におけるスイッチングレギュレータの回路例を示した図は図1と同じであり、三角波発生回路11の回路例を示した図は図2と同じであるのでそれぞれ省略する。
2 コイル
3 スイッチ回路
4 整流ダイオード
5,8,41 コンデンサ
6,7 抵抗
9 基準電圧発生回路
10 誤差増幅回路
11 三角波発生回路
12 PWMコンパレータ
13スイッチング周期変調回路
20 直流電源
21 負荷
31,32 コンパレータ
33,34 NOR回路
35,36 インバータ
37,38 PMOSトランジスタ
39,40 NMOSトランジスタ
Claims (3)
- 入力端子に入力された入力電圧を、所定の定電圧に変換して出力端子から出力するスイッチングレギュレータにおいて、
入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるコイルと、
前記出力端子から出力される出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して得られた信号と電圧比較用三角波信号との電圧比較を行って該比較結果を示すパルス信号を前記スイッチ回路に出力して前記スイッチ回路のスイッチング制御を行い、前記電圧比較用三角波信号の周波数を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、
両端の電圧差が前記電圧比較用三角波信号をなすコンデンサと、
入力された第1の三角波信号に応じた電流を生成して該コンデンサに供給し、該コンデンサへの充電を行う充電回路部と、
入力された前記第1の三角波信号に応じた電流で該コンデンサを放電させる放電回路部と、
前記第1の三角波信号を生成して出力する、前記充電回路部及び該放電回路部の動作制御を行う充放電制御回路部と、
を有し、
前記充放電制御回路部は、前記第1の三角波信号の周波数を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記充電回路部は、入力された上限電圧設定用信号に応じて前記コンデンサへの電流供給を停止し、前記放電回路部は、入力された下限電圧設定用信号に応じて前記コンデンサの放電を停止し、前記充放電制御回路部は、該上限電圧設定用信号及び/又は該下限電圧設定用信号として第2の三角波信号を生成して出力し、該第2の三角波信号の周波数を変調させて前記電圧比較用三角波信号の上限電圧及び/又は下限電圧を変調させ、前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させることを特徴とする請求項1記載のスイッチングレギュレータ。
- 入力端子に入力された入力電圧を、所定の定電圧に変換して出力端子から出力するスイッチングレギュレータにおいて、
入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路のスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるコイルと、
前記出力端子から出力される出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して得られた信号と電圧比較用三角波信号との電圧比較を行って該比較結果を示すパルス信号を前記スイッチ回路に出力して前記スイッチ回路のスイッチング制御を行い、前記電圧比較用三角波信号の上限電圧及び/又は下限電圧を変調させて前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、
両端の電圧差が前記電圧比較用三角波信号をなすコンデンサと、
所定の第1電流を該コンデンサに供給して該コンデンサへの充電を行い、入力された上限電圧設定用信号に応じて該コンデンサへの電流供給を停止する充電回路部と、
所定の第2電流で前記コンデンサを放電させ、入力された下限電圧設定用信号に応じて前記コンデンサの放電を停止する放電回路部と、
前記充電回路部及び該放電回路部の動作制御を行う充放電制御回路部と、
を有し、
該充放電制御回路部は、前記上限電圧設定用信号及び/又は前記下限電圧設定用信号として三角波信号を生成して出力し、該三角波信号の周波数を変調させて前記電圧比較用三角波信号の上限電圧及び/又は下限電圧を変調させ、前記スイッチ回路のスイッチング周期を変調させることを特徴とするスイッチングレギュレータ。
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