JP5214220B2 - Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same - Google Patents

Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5214220B2
JP5214220B2 JP2007294673A JP2007294673A JP5214220B2 JP 5214220 B2 JP5214220 B2 JP 5214220B2 JP 2007294673 A JP2007294673 A JP 2007294673A JP 2007294673 A JP2007294673 A JP 2007294673A JP 5214220 B2 JP5214220 B2 JP 5214220B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pulse
mask
duty ratio
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007294673A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009124826A (en
Inventor
学 大山
大介 内本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2007294673A priority Critical patent/JP5214220B2/en
Publication of JP2009124826A publication Critical patent/JP2009124826A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5214220B2 publication Critical patent/JP5214220B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、パルス変調器に関する。   The present invention relates to a pulse modulator.

近年の携帯電話、PDA(Personal Digital Assistants)などの電子機器には、液晶のバックライトに用いられるLED(Light Emitting Diode)のように、電池電圧よりも高い駆動電圧を必要とするデバイスが搭載される。たとえばこれらの小型情報端末では、Liイオン電池が多く用いられ、その出力電圧は通常3.5V程度であり、満充電時においても4.2V程度であるところ、LEDはその駆動電圧として電池電圧よりも高い電圧を必要とする。このように、電池電圧よりも高い電圧が必要とされる場合、チャージポンプ回路やスイッチングレギュレータを用いて電池電圧を昇圧し、LEDを駆動するために必要な電圧を得ている。   Electronic devices such as cellular phones and PDAs (Personal Digital Assistants) in recent years are equipped with devices that require a driving voltage higher than the battery voltage, such as LEDs (Light Emitting Diodes) used for liquid crystal backlights. The For example, in these small information terminals, a Li-ion battery is often used, and its output voltage is normally about 3.5V, and even when fully charged, it is about 4.2V. Requires a higher voltage. Thus, when a voltage higher than the battery voltage is required, the battery voltage is boosted using a charge pump circuit or a switching regulator to obtain a voltage necessary for driving the LED.

スイッチングレギュレータなどの電源回路は、出力電圧Voutが一定となるようにパルス変調駆動される。スイッチングレギュレータの出力電流(負荷電流)が減少し、軽負荷状態となると、スイッチング動作を停止して回路の消費電流を低下させる必要がある。   A power supply circuit such as a switching regulator is pulse-modulated and driven so that the output voltage Vout is constant. When the output current (load current) of the switching regulator decreases and the light load state occurs, it is necessary to stop the switching operation and reduce the current consumption of the circuit.

軽負荷時の消費電力を低減するために、パルス変調されたパルス信号(パルス変調信号)のパルス幅を監視し、そのパルス幅が所定の最小パルス幅より小さくなったときに、スイッチングを停止する駆動方式が提案されている。この駆動方式では、軽負荷状態となると、スイッチング期間とスイッチング停止期間とを交互に繰り返す間欠動作(間欠モード、またはPFMモードという)となる。
特開2000−262043号公報
In order to reduce power consumption at light load, the pulse width of the pulse modulated pulse signal (pulse modulated signal) is monitored, and switching is stopped when the pulse width becomes smaller than the predetermined minimum pulse width. Drive systems have been proposed. In this driving method, when a light load state is reached, an intermittent operation (referred to as an intermittent mode or a PFM mode) in which a switching period and a switching stop period are alternately repeated is performed.
JP 2000-262043 A

パルス変調信号のパルス幅が最小パルス幅を下回ると、直ちにスイッチングを停止することが望ましい。パルス幅が最小パルス幅より小さいにもかかわらず、そのパルスでスイッチングを行うと、出力電圧が上昇してリップルが発生してしまう。   It is desirable to stop switching immediately when the pulse width of the pulse modulation signal is below the minimum pulse width. Even though the pulse width is smaller than the minimum pulse width, if switching is performed with the pulse, the output voltage rises and a ripple occurs.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽負荷時のPFMモード(間欠モード)におけるリップルを低減できるパルス変調器の提供にある。   The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a pulse modulator capable of reducing ripples in a PFM mode (intermittent mode) at light load.

本発明のある態様は、電源回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、当該帰還電圧が所定の基準電圧に近づくようにデューティ比が制御されるパルス変調信号を生成し、電源回路のスイッチング素子に対して出力するパルス変調器に関する。パルス変調器は、帰還電圧と基準電圧の誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、所定の周波数を有するのこぎり波状の周期電圧を生成するオシレータと、周期電圧を誤差電圧によりスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号を出力するコンパレータと、パルス信号を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号および第2パルス信号を生成するパルス分周器と、第1パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、第1パルス信号のパルス幅が最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第1マスク信号を生成するとともに、第2パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、第2パルス信号のパルス幅が最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第2マスク信号を生成するマスク信号生成部と、第1パルス信号または第2パルス信号のいずれか一方を、第1、第2マスク信号が所定レベルとなる期間マスクし、パルス変調信号として出力するマスク処理部と、を備える。   An aspect of the invention receives a feedback voltage corresponding to an output voltage of a power supply circuit, generates a pulse modulation signal whose duty ratio is controlled so that the feedback voltage approaches a predetermined reference voltage, and a switching element of the power supply circuit The present invention relates to a pulse modulator that outputs the signal. The pulse modulator amplifies the error between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage, an oscillator that generates a sawtooth wave periodic voltage having a predetermined frequency, and slices the periodic voltage with the error voltage. A comparator that outputs a pulse signal whose level changes at the intersection, a pulse divider that divides the pulse signal by half and generates a first pulse signal and a second pulse signal that are opposite in phase, and a first pulse The pulse width of the signal is compared with a predetermined minimum pulse width to generate a first mask signal that has a predetermined level when the pulse width of the first pulse signal is shorter than the minimum pulse width, and the pulse width of the second pulse signal is predetermined A mask signal generating unit that generates a second mask signal that has a predetermined level when the pulse width of the second pulse signal is shorter than the minimum pulse width compared to the minimum pulse width of Either the pulse signal or the second pulse signal, comprising a first, a period masked second mask signal becomes a predetermined level, and a mask processing unit that outputs a pulse modulated signal.

この態様によると、軽負荷状態において、パルス幅が所定の最小パルス幅より小さくなると、スイッチングを停止することができ、間欠モード(PFMモード)を実現できる。さらに、周期電圧と同じ周波数のパルス信号を分周して、パルス変調信号の周波数を低下させ、マスク信号を分周前のもとの周波数で生成することにより、パルス幅が最小パルス幅より小さな不要なパルスをマスクすることができる。その結果、電源回路の出力電圧のリップルを低減できる。   According to this aspect, in a light load state, when the pulse width becomes smaller than a predetermined minimum pulse width, switching can be stopped and an intermittent mode (PFM mode) can be realized. Furthermore, the pulse width is smaller than the minimum pulse width by dividing the pulse signal with the same frequency as the periodic voltage, reducing the frequency of the pulse modulation signal, and generating the mask signal at the original frequency before frequency division. Unnecessary pulses can be masked. As a result, the ripple of the output voltage of the power supply circuit can be reduced.

マスク信号生成部は、周期電圧の1/2の周波数を有し、かつ第1パルス信号のポジティブエッジよりも所定時間遅れてハイレベルに遷移する第1最小デューティ比設定信号を受け、第1最小デューティ比設定信号のポジティブエッジのタイミングと、第1パルス信号のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、第1マスク信号を生成してもよい。また、マスク信号生成部は、周期電圧の1/2の周波数を有し、かつ第2パルス信号のポジティブエッジよりも所定時間遅れてハイレベルに遷移する第2最小デューティ比設定信号を受け、第2最小デューティ比設定信号のポジティブエッジのタイミングと、第2パルス信号のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、第2マスク信号を生成してもよい。   The mask signal generation unit receives a first minimum duty ratio setting signal having a frequency that is ½ of the periodic voltage and transitioning to a high level after a predetermined time delay from the positive edge of the first pulse signal. The first mask signal may be generated based on a comparison result between the timing of the positive edge of the duty ratio setting signal and the timing of the negative edge of the first pulse signal. The mask signal generation unit receives a second minimum duty ratio setting signal having a frequency that is ½ of the periodic voltage and transitioning to a high level after a predetermined time delay from the positive edge of the second pulse signal. The second mask signal may be generated based on a comparison result between the positive edge timing of the 2 minimum duty ratio setting signal and the negative edge timing of the second pulse signal.

マスク信号生成部は、第1最小デューティ比設定信号がクロック端子に入力され、第1パルス信号が入力端子に入力された第1フリップフロップと、第2最小デューティ比設定信号がクロック端子に入力され、第2パルス信号が入力端子に入力された第2フリップフロップと、を含み、第1、第2フリップフロップの出力をそれぞれ、第1、第2マスク信号として出力してもよい。   The mask signal generator has a first flip-flop in which the first minimum duty ratio setting signal is input to the clock terminal, the first pulse signal is input to the input terminal, and the second minimum duty ratio setting signal is input to the clock terminal. And a second flip-flop in which the second pulse signal is input to the input terminal, and the outputs of the first and second flip-flops may be output as the first and second mask signals, respectively.

パルス分周器は、周期電圧の1/2の周波数および所定の最大デューティ比を有する第1最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理演算により第1パルス信号を生成してもよい。さらにパルス分周器は、周期電圧の1/2の周波数および所定の最大デューティ比を有し、第1最大デューティ比設定信号と逆相の第2最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理演算により第2パルス信号を生成してもよい。   The pulse divider may generate the first pulse signal by performing a logical operation of the first maximum duty ratio setting signal having a frequency that is 1/2 the periodic voltage and a predetermined maximum duty ratio, and the pulse signal. Further, the pulse divider has a frequency that is ½ of the periodic voltage and a predetermined maximum duty ratio, and is based on a logical operation of the first maximum duty ratio setting signal, the second maximum duty ratio setting signal having a phase opposite to the first maximum duty ratio setting signal, and the pulse signal. A second pulse signal may be generated.

パルス分周器は、第1最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理積を第1パルス信号として出力する第1ANDゲートと、第2最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理積を第2パルス信号として出力する第2ANDゲートと、を含んでもよい。   The pulse divider outputs a first AND gate that outputs a logical product of the first maximum duty ratio setting signal and the pulse signal as a first pulse signal, and a logical product of the second maximum duty ratio setting signal and the pulse signal as a second pulse signal. And a second AND gate that outputs as a second AND gate.

パルス変調器は、第1、第2マスク信号を所定の遅延時間だけ遅延させるマスク信号遅延部をさらに備えてもよい。
マスク信号を遅延させることにより、パルス変調信号にひげ(ノッチ)が発生するのを防止できる。
The pulse modulator may further include a mask signal delay unit that delays the first and second mask signals by a predetermined delay time.
By delaying the mask signal, generation of whiskers (notches) in the pulse modulation signal can be prevented.

パルス変調器は、第1、第2マスク信号を所定の遅延時間だけ遅延させるマスク信号遅延部をさらに備えてもよい。マスク信号遅延部は、入力端子に第1マスク信号が、クロック端子に反転された第1最小デューティ比設定信号が入力された第3フリップフロップと、入力端子に第2マスク信号が、クロック端子に反転された第2最小デューティ比設定信号が入力された第4フリップフロップと、を含んでもよい。   The pulse modulator may further include a mask signal delay unit that delays the first and second mask signals by a predetermined delay time. The mask signal delay unit includes a third flip-flop in which the first mask signal is input to the input terminal and the first minimum duty ratio setting signal inverted to the clock terminal is input, and the second mask signal is input to the clock terminal. And a fourth flip-flop to which the inverted second minimum duty ratio setting signal is input.

周期電圧は、ローレベルとなる第1期間と、一定の傾きで上昇する第2期間を交互に繰り返してよい。このとき、パルス分周器は、周期電圧が奇数番目に第2期間となる間、ハイレベルとなる第1最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理積を、第1パルス信号として出力する第1ANDゲートと、周期電圧が偶数番目に第2期間となる間、ハイレベルとなる第2最大デューティ比設定信号とパルス信号の論理積を、第2パルス信号として出力する第2ANDゲートと、を含んでもよい。マスク信号生成部は、周期電圧が奇数番目に第2期間となってから所定時間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる第1最小デューティ比設定信号のポジティブエッジにより第1パルス信号をラッチし、第1マスク信号を生成する第1フリップフロップと、周期電圧が偶数番目に第2期間となってから所定時間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる第2最小デューティ比設定信号のポジティブエッジにより第2パルス信号をラッチし、第2マスク信号を生成する第2フリップフロップと、を含んでもよい。マスク処理部は、第1パルス信号または第2パルス信号のいずれか一方と、第1、第2マスク信号の論理積を出力するANDゲートを含んでもよい。ここでの奇数番目、偶数番目とは、仮想的な基準となるパルスに対する位置を表現するものである。   The periodic voltage may alternately repeat a first period in which the level is low and a second period in which the periodic voltage rises with a certain slope. At this time, the pulse divider outputs a logical product of the first maximum duty ratio setting signal and the pulse signal, which is at a high level, as the first pulse signal while the periodic voltage is odd-numbered in the second period. A gate and a second AND gate that outputs a logical product of the second maximum duty ratio setting signal and the pulse signal that are at a high level while the periodic voltage is in the second period evenly, as a second pulse signal. Good. The mask signal generation unit latches the first pulse signal by the positive edge of the first minimum duty ratio setting signal that becomes high level at a timing after a predetermined time has elapsed since the periodic voltage becomes the second period odd number. The second pulse is generated by the first flip-flop that generates one mask signal and the positive edge of the second minimum duty ratio setting signal that becomes high level at a timing after a predetermined time has elapsed since the periodic voltage has become the second period evenly. A second flip-flop that latches the signal and generates a second mask signal. The mask processing unit may include an AND gate that outputs a logical product of either the first pulse signal or the second pulse signal and the first and second mask signals. The odd-numbered and even-numbered items here represent positions with respect to a virtual reference pulse.

本発明の別の態様は、少なくともひとつのフライングキャパシタと、少なくともひとつの出力キャパシタと、を有するチャージポンプ回路の制御回路に関する。この制御回路は、入力電圧を利用してフライングキャパシタを充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む第1スイッチ群と、フライングキャパシタに蓄えられた電荷を利用して出力キャパシタを充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む第2スイッチ群と、チャージポンプ回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、パルス変調信号を生成する上述のいずれかのパルス変調器と、パルス変調器からパルス変調信号を受け、パルス変調信号のハイ期間に応じた期間、第1、第2スイッチ群のいずれか一方をオンし、そのロー期間に応じた期間、他方をオンするドライバと、を備える。   Another aspect of the present invention relates to a control circuit for a charge pump circuit having at least one flying capacitor and at least one output capacitor. The control circuit includes a first switch group including at least one switch provided in a path for charging the flying capacitor using the input voltage, and a path for charging the output capacitor using the charge stored in the flying capacitor. A second switch group including at least one switch provided in the circuit, a feedback voltage corresponding to an output voltage of the charge pump circuit, and any one of the above-described pulse modulators that generate a pulse modulation signal; A driver that receives the pulse modulation signal, turns on one of the first and second switch groups for a period corresponding to the high period of the pulse modulation signal, and turns on the other for the period corresponding to the low period.

この態様によれば、チャージポンプ回路をPWM方式で駆動することができ、さらに軽負荷状態において間欠モードで動作させることができる。また、軽負荷状態における出力電圧のリップルを低減することができる。   According to this aspect, the charge pump circuit can be driven by the PWM method, and can be operated in the intermittent mode in a light load state. In addition, the ripple of the output voltage in a light load state can be reduced.

本発明のさらに別の態様は、チャージポンプ回路である。このチャージポンプ回路は、フライングキャパシタと、出力キャパシタと、フライングキャパシタおよび出力キャパシタの充放電状態を制御する上述の制御回路と、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is a charge pump circuit. The charge pump circuit includes a flying capacitor, an output capacitor, and the above-described control circuit that controls charging and discharging states of the flying capacitor and the output capacitor.

本発明のさらに別の態様は、少なくともひとつのスイッチング素子を有するスイッチングレギュレータの制御回路に関する。この制御回路は、スイッチングレギュレータの出力電圧に応じた帰還電圧を受け、パルス変調信号を生成する上述のいずれかのパルス変調器と、パルス変調器からパルス変調信号を受け、パルス変調信号にもとづいて、スイッチング素子を駆動するドライバと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention relates to a control circuit for a switching regulator having at least one switching element. The control circuit receives a feedback voltage corresponding to the output voltage of the switching regulator, generates a pulse modulation signal, receives the pulse modulation signal from the pulse modulator, and based on the pulse modulation signal. And a driver for driving the switching element.

本発明のさらに別の態様は、スイッチングレギュレータである。このスイッチングレギュレータは、上述の制御回路を備える。   Yet another embodiment of the present invention is a switching regulator. This switching regulator includes the above-described control circuit.

本発明のさらに別の態様は、帰還信号のレベルが所定の基準値に近づくようにデューティ比が制御されるパルス変調信号を生成するパルス変調方法に関する。この方法は、帰還信号と基準値の誤差を増幅して誤差信号を生成するステップと、所定の周波数を有するのこぎり波状の周期信号を生成するステップと、周期信号を誤差信号によりスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号を生成するステップと、パルス信号を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号および第2パルス信号を生成するステップと、第1パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、第1パルス信号のパルス幅が最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第1マスク信号を生成するステップと、第2パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、第2パルス信号のパルス幅が最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第2マスク信号を生成するステップと、第1パルス信号または第2パルス信号のいずれか一方を、第1、第2マスク信号が所定レベルとなる期間マスクしてパルス変調信号を生成するステップと、を備える。   Still another embodiment of the present invention relates to a pulse modulation method for generating a pulse modulation signal in which a duty ratio is controlled so that a level of a feedback signal approaches a predetermined reference value. This method includes a step of amplifying an error between a feedback signal and a reference value to generate an error signal, a step of generating a sawtooth wave periodic signal having a predetermined frequency, slicing the periodic signal with an error signal, and A step of generating a pulse signal whose level changes, a step of dividing the pulse signal by 1/2 and generating a first pulse signal and a second pulse signal having opposite phases, and a pulse width of the first pulse signal. Generating a first mask signal having a predetermined level when the pulse width of the first pulse signal is shorter than the minimum pulse width compared to the predetermined minimum pulse width; and changing the pulse width of the second pulse signal to the predetermined minimum pulse width And generating a second mask signal having a predetermined level when the pulse width of the second pulse signal is shorter than the minimum pulse width, and the first pulse signal or the second pulse. One of signals, comprising the steps of first, second mask signal to produce a pulse modulated signal with a period masks a predetermined level, the.

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明に係るパルス変調技術によれば、軽負荷状態における出力電圧のリップルを低減できる。   According to the pulse modulation technique of the present invention, output voltage ripple in a light load state can be reduced.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aと部材Bが接続」された状態とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Aと部材Bの間に部材Cが設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A and the member B are connected” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are in an electrically connected state. Including the case of being indirectly connected through other members that do not affect the above.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical connection. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るチャージポンプ回路120の構成を示す回路図である。チャージポンプ回路120は、入力端子122に入力された入力電圧Vinを昇圧し、出力端子124から出力電圧Voutを出力する。入力電圧Vinとして、図示しない電池から出力される電池電圧や、電源回路から供給される電源電圧Vddが利用される。本発明は、任意の昇圧率のチャージポンプ回路に適用可能であるが、以下、理解を容易とするため、2倍のチャージポンプ回路について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a charge pump circuit 120 according to the first embodiment of the present invention. The charge pump circuit 120 boosts the input voltage Vin input to the input terminal 122 and outputs the output voltage Vout from the output terminal 124. As the input voltage Vin, a battery voltage output from a battery (not shown) or a power supply voltage Vdd supplied from a power supply circuit is used. The present invention can be applied to a charge pump circuit having an arbitrary step-up ratio. However, in order to facilitate understanding, a double charge pump circuit will be described below.

チャージポンプ回路120は、制御回路100、フライングキャパシタCf1、出力キャパシタCo1、帰還抵抗R1、R2を備える。図1のチャージポンプ回路は、昇圧率が2倍であるため、ひとつのフライングキャパシタCf1とひとつの出力キャパシタCo1を備えるが、別の昇圧率の場合や、複数の出力電圧を生成する場合、フライングキャパシタや出力キャパシタは複数であってもよい。   The charge pump circuit 120 includes a control circuit 100, a flying capacitor Cf1, an output capacitor Co1, and feedback resistors R1 and R2. The charge pump circuit of FIG. 1 has one flying capacitor Cf1 and one output capacitor Co1 because the boost rate is twice, but when the boost rate is different or when generating a plurality of output voltages, There may be a plurality of capacitors and output capacitors.

制御回路100は、第1スイッチ群10、第2スイッチ群12、パルス変調器20、ドライバ40、を備え、ひとつの半導体基板上に集積化された機能回路である。入力端子102には、外部からの入力電圧Vinが印加される。キャパシタ端子104、キャパシタ端子106の間には、フライングキャパシタCf1が接続され、出力端子108と接地間には出力キャパシタCo1が接続される。接地端子110は接地されており、帰還端子112には出力電圧Voutに応じた帰還電圧Vfbが入力される。帰還電圧Vfbは、出力電圧Voutを帰還抵抗R1、帰還抵抗R2によって分圧された電圧である。   The control circuit 100 includes a first switch group 10, a second switch group 12, a pulse modulator 20, and a driver 40, and is a functional circuit integrated on one semiconductor substrate. An input voltage Vin from the outside is applied to the input terminal 102. A flying capacitor Cf1 is connected between the capacitor terminal 104 and the capacitor terminal 106, and an output capacitor Co1 is connected between the output terminal 108 and the ground. The ground terminal 110 is grounded, and a feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vout is input to the feedback terminal 112. The feedback voltage Vfb is a voltage obtained by dividing the output voltage Vout by the feedback resistor R1 and the feedback resistor R2.

一般に、チャージポンプ回路は、フライングキャパシタを充電する充電期間φ1と、フライングキャパシタに蓄えられた電荷を利用して出力キャパシタの充電する放電期間φ2と、を繰り返すことにより、昇圧された電圧を生成する。   Generally, the charge pump circuit generates a boosted voltage by repeating a charging period φ1 for charging the flying capacitor and a discharging period φ2 for charging the output capacitor using the charge stored in the flying capacitor. .

第1スイッチ群10は、入力電圧Vinを利用してフライングキャパシタCf1を充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む。第1スイッチ群10およびフライングキャパシタCf1は、入力端子122と接地間に直列な経路を形成している。本実施の形態では、第1スイッチ群10は、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2を含んでいる。具体的には、第1スイッチSW1は、入力端子102とキャパシタ端子104の間に設けられ、第2スイッチSW2は、キャパシタ端子106と接地端子110の間に設けられる。第1スイッチSW1はPチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、第2スイッチSW2はNチャンネルMOSFETである。   The first switch group 10 includes at least one switch provided in a path for charging the flying capacitor Cf1 using the input voltage Vin. The first switch group 10 and the flying capacitor Cf1 form a series path between the input terminal 122 and the ground. In the present embodiment, the first switch group 10 includes a first switch SW1 and a second switch SW2. Specifically, the first switch SW1 is provided between the input terminal 102 and the capacitor terminal 104, and the second switch SW2 is provided between the capacitor terminal 106 and the ground terminal 110. The first switch SW1 is a P-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and the second switch SW2 is an N-channel MOSFET.

第2スイッチ群12は、充電期間φ1においてフライングキャパシタCf1に蓄えられた電荷を利用して出力キャパシタCo1を充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む。本実施の形態では、第2スイッチ群12は第3スイッチSW3、第4スイッチSW4を含んでおり、具体的には、第3スイッチSW3は入力端子102とキャパシタ端子106の間に設けられており、第4スイッチSW4はキャパシタ端子104と出力端子108の間に設けられている。第3スイッチSW3、第4スイッチSW4はともにPチャンネルMOSFETである。   The second switch group 12 includes at least one switch provided in a path for charging the output capacitor Co1 using the charge stored in the flying capacitor Cf1 during the charging period φ1. In the present embodiment, the second switch group 12 includes a third switch SW3 and a fourth switch SW4. Specifically, the third switch SW3 is provided between the input terminal 102 and the capacitor terminal 106. The fourth switch SW4 is provided between the capacitor terminal 104 and the output terminal 108. Both the third switch SW3 and the fourth switch SW4 are P-channel MOSFETs.

ドライバ40は、レベルシフト回路を含んでおり、第1スイッチSW1〜第4スイッチSW4のゲート電圧を切り換えて、オン、オフを制御する。   The driver 40 includes a level shift circuit, and controls on / off by switching gate voltages of the first switch SW1 to the fourth switch SW4.

充電期間φ1において、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2がともにオンすると、フライングキャパシタCf1の一端に入力電圧Vinが印加され、他端が接地され、その結果、フライングキャパシタCf1が入力電圧Vinで充電される。フライングキャパシタCf1の両端の電位差をΔVとする。   When both the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on during the charging period φ1, the input voltage Vin is applied to one end of the flying capacitor Cf1, and the other end is grounded. As a result, the flying capacitor Cf1 is charged with the input voltage Vin. Is done. A potential difference between both ends of the flying capacitor Cf1 is ΔV.

放電期間φ2において、第3スイッチSW3、第4スイッチSW4がともにオンすると、キャパシタ端子106の電位は、入力電圧Vinと等しくなり、キャパシタ端子104の電位は、Vin+ΔVとなる。キャパシタ端子104の電位が、第4スイッチSW4を介して出力キャパシタCo1に印加されることにより、出力キャパシタCo1が充電される。   When both the third switch SW3 and the fourth switch SW4 are turned on during the discharge period φ2, the potential of the capacitor terminal 106 becomes equal to the input voltage Vin, and the potential of the capacitor terminal 104 becomes Vin + ΔV. The potential of the capacitor terminal 104 is applied to the output capacitor Co1 via the fourth switch SW4, whereby the output capacitor Co1 is charged.

ドライバ40は、充電期間φ1と放電期間φ2を交互に繰り返し、入力電圧Vinを昇圧する。従来のチャージポンプ回路は、デューティ比が50%のクロック信号のハイレベルとローレベルに、充電期間φ1と放電期間φ2を割り当てていたため、充電期間φ1と放電期間φ2は固定されていた。これに対して、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120では、充電期間φ1と放電期間φ2をフィードバックによって調節することを特徴としている。   The driver 40 alternately repeats the charging period φ1 and the discharging period φ2 to boost the input voltage Vin. In the conventional charge pump circuit, the charging period φ1 and the discharging period φ2 are assigned to the high level and the low level of the clock signal having a duty ratio of 50%, so that the charging period φ1 and the discharging period φ2 are fixed. On the other hand, the charge pump circuit 120 according to the present embodiment is characterized in that the charging period φ1 and the discharging period φ2 are adjusted by feedback.

パルス変調器20は、パルス変調信号Spwm3を生成し、ドライバ40に供給する。ドライバ40は、パルス変調信号Spwm3のハイ期間THを、充電期間φ1または放電期間φ2のいずれか割り当て、ロー期間TLを他方に割り当て、第1スイッチ群10と第2スイッチ群12を交互にオンさせる。   The pulse modulator 20 generates a pulse modulation signal Spwm3 and supplies it to the driver 40. The driver 40 assigns the high period TH of the pulse modulation signal Spwm3 to either the charging period φ1 or the discharging period φ2, assigns the low period TL to the other, and turns on the first switch group 10 and the second switch group 12 alternately. .

パルス変調器20には、チャージポンプ回路120の出力電圧Voutに応じた帰還電圧Vfbが入力されている。パルス変調器20は、帰還電圧Vfbが所定の基準電圧Vrefと一致するようにパルス変調信号Spwm3のデューティ比を調節する。デューティ比とは、ハイ期間THに対する周期時間Tp(=TH+TL)の比率である。本実施の形態では、パルス変調器20はパルス幅変調を行う。   A feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vout of the charge pump circuit 120 is input to the pulse modulator 20. The pulse modulator 20 adjusts the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 so that the feedback voltage Vfb matches the predetermined reference voltage Vref. The duty ratio is a ratio of the cycle time Tp (= TH + TL) to the high period TH. In the present embodiment, the pulse modulator 20 performs pulse width modulation.

ドライバ40は、第1スイッチ群10と第2スイッチ群12とが同時にオンしないように、デッドタイムを設けて、パルス変調信号Spwm3のポジティブエッジとネガティブエッジの付近において、第1スイッチ群10と第2スイッチ群12が両方オフとなるデッドタイムを設定することが好ましい。デッドタイムの設定方法は、公知の技術を利用すればよい。   The driver 40 provides a dead time so that the first switch group 10 and the second switch group 12 are not turned on at the same time, and the first switch group 10 and the second switch group 10 in the vicinity of the positive edge and the negative edge of the pulse modulation signal Spwm3. It is preferable to set a dead time during which both the two switch groups 12 are turned off. A known technique may be used as a dead time setting method.

パルス変調器20は、パルス変調信号Spwm3のデューティ比を、所定の範囲に制限して調節する。以下、この理由を説明する。   The pulse modulator 20 adjusts the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 by limiting it to a predetermined range. Hereinafter, the reason will be described.

パルス変調信号Spwm3のデューティ比が0%の場合、第1スイッチ群10がオンしないため、入力電圧VinによるフライングキャパシタCf1の充電が行われない。したがって、出力キャパシタCo1に対する電荷転送が行われず、出力端子124に接続される負荷(不図示)に対する電流供給能力(駆動能力)が低い状態(実質的に0)となる。   When the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is 0%, the first switch group 10 is not turned on, so that the flying capacitor Cf1 is not charged by the input voltage Vin. Therefore, charge transfer to the output capacitor Co1 is not performed, and the current supply capability (driving capability) to a load (not shown) connected to the output terminal 124 is low (substantially 0).

パルス変調信号Spwm3のデューティ比がある範囲で増大していくと、フライングキャパシタCf1に対する充電期間φ1が長くなっていく。それに応じて、充電期間φ1にフライングキャパシタCf1に蓄えられる電荷量が増加し、充電期間φ1直後のフライングキャパシタCf1の電位差ΔVが大きくなっていく。   As the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 increases within a certain range, the charging period φ1 for the flying capacitor Cf1 becomes longer. Accordingly, the amount of charge stored in the flying capacitor Cf1 increases during the charging period φ1, and the potential difference ΔV of the flying capacitor Cf1 immediately after the charging period φ1 increases.

上述のように、放電期間φ2において出力キャパシタCo1は、Vin+ΔVの電圧で充電される。したがって、フライングキャパシタCf1の電位差ΔVが大きくなると、放電期間φ2において出力キャパシタCo1に供給される電荷量が増加する。つまり、パルス変調信号Spwm3のデューティ比の増大にともない、負荷に対する電流供給能力が増加していく。   As described above, the output capacitor Co1 is charged with a voltage of Vin + ΔV in the discharge period φ2. Therefore, when the potential difference ΔV of the flying capacitor Cf1 increases, the amount of charge supplied to the output capacitor Co1 during the discharge period φ2 increases. That is, as the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 increases, the current supply capability to the load increases.

パルス変調信号Spwm3のデューティ比を大きくしていくと、フライングキャパシタCf1に対する充電期間φ1は長くなる。ところが、充電期間φ1直後の電位差ΔVの上限値は、入力電圧Vinである。いま、電位差ΔVが上限値に達したときのデューティ比をα%と書く。パルス変調信号Spwm3のデューティ比がα%を超えて増大していくと、充電期間φ1にフライングキャパシタCf1に供給される電荷量が一定の状態で、放電期間φ2が短くなっていく。その結果、デューティ比の増大にともない、放電期間φ2において出力キャパシタCo1に供給される電荷量が減少していく。つまり、パルス変調信号Spwm3のデューティ比がα%を超えて増大するにしたがい、負荷に対する電流供給能力は低下していく。   As the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is increased, the charging period φ1 for the flying capacitor Cf1 becomes longer. However, the upper limit value of the potential difference ΔV immediately after the charging period φ1 is the input voltage Vin. Now, the duty ratio when the potential difference ΔV reaches the upper limit value is written as α%. As the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 increases beyond α%, the discharge period φ2 becomes shorter while the amount of charge supplied to the flying capacitor Cf1 is constant during the charge period φ1. As a result, as the duty ratio increases, the amount of charge supplied to the output capacitor Co1 during the discharge period φ2 decreases. That is, as the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 increases beyond α%, the current supply capability with respect to the load decreases.

パルス変調信号Spwm3のデューティ比が100%となると、フライングキャパシタCf1から出力キャパシタCo1に対する電荷転送が行われず、負荷に対する電流供給能力は実質的に0となる。   When the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 becomes 100%, charge transfer from the flying capacitor Cf1 to the output capacitor Co1 is not performed, and the current supply capability to the load becomes substantially zero.

つまり、チャージポンプ回路120の電流供給能力は、デューティ比が0%と100%で最低となり、ある値α%のときに最大となる。言い換えれば、デューティ比には、チャージポンプ回路の電流供給能力に最大値を与える値が存在する。   That is, the current supply capability of the charge pump circuit 120 is minimum when the duty ratio is 0% and 100%, and is maximum when the duty ratio is a certain value α%. In other words, the duty ratio has a value that gives the maximum value to the current supply capability of the charge pump circuit.

したがって、出力電圧Voutをモニタしておき、出力電圧Voutが低下するとき、すなわち負荷電流が増加するときに、チャージポンプ回路120の電流供給能力を増大させ、反対に出力電圧Voutが増大するとき、すなわち負荷電流が減少するときに、チャージポンプ回路120の電流供給能力を減少させるようにフィードバックを行うことにより、出力電圧Voutを一定値に保つことができる。   Therefore, the output voltage Vout is monitored, and when the output voltage Vout decreases, that is, when the load current increases, the current supply capability of the charge pump circuit 120 is increased, and conversely, when the output voltage Vout increases, That is, when the load current decreases, the output voltage Vout can be maintained at a constant value by performing feedback so as to decrease the current supply capability of the charge pump circuit 120.

もし、パルス変調信号Spwm3のデューティ比がα%を跨いで変化すると、出力電圧Voutが目標値から離れる方向にフィードバックが係るため、出力電圧Voutが不安定となる。そこで、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120は、パルス変調信号Spwm3のデューティ比を所定の範囲に制限する。   If the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 changes across α%, the output voltage Vout becomes unstable because feedback is applied in a direction away from the target value. Therefore, the charge pump circuit 120 according to the present embodiment limits the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 to a predetermined range.

このように、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120では、デューティ比の範囲が制限されたパルス変調信号Spwm3にもとづいて第1スイッチ群10、第2スイッチ群12を制御することにより、出力電圧Voutを安定化することができる。   Thus, in the charge pump circuit 120 according to the present embodiment, the output voltage is controlled by controlling the first switch group 10 and the second switch group 12 based on the pulse modulation signal Spwm3 in which the range of the duty ratio is limited. Vout can be stabilized.

従来のチャージポンプ回路は、入力電圧が2Vの場合、4Vの出力電圧Voutのみ出力可能であった。したがって、4V以下の所望の電圧を得たい場合、チャージポンプ回路の前段または後段にリニアレギュレータを設ける必要があり、回路面積が増大していた。これに対して、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120によれば、レギュレータを設けなくても、出力電圧Voutを所望の値に安定化することができるため、回路面積を小さくできる。   The conventional charge pump circuit can output only the 4V output voltage Vout when the input voltage is 2V. Therefore, in order to obtain a desired voltage of 4 V or less, it is necessary to provide a linear regulator before or after the charge pump circuit, which increases the circuit area. On the other hand, according to the charge pump circuit 120 according to the present embodiment, since the output voltage Vout can be stabilized to a desired value without providing a regulator, the circuit area can be reduced.

また、従来のようにレギュレータを設ける場合、入力電圧が供給される入力端子から負荷に至る経路上に、パワートランジスタが挿入されるため、パワートランジスタの電力損失によって、効率が低下していた。これに対して本実施の形態に係るチャージポンプ回路120はパワートランジスタが不要となるため、回路の効率を改善できる。   Further, when a regulator is provided as in the prior art, since the power transistor is inserted on the path from the input terminal to which the input voltage is supplied to the load, the efficiency is reduced due to the power loss of the power transistor. On the other hand, since the charge pump circuit 120 according to the present embodiment does not require a power transistor, the circuit efficiency can be improved.

αの値は、フライングキャパシタCf1、出力キャパシタCo1の容量値や、パルス変調信号Spwm3の周波数(周期時間Tp)に依存するが、典型的には50%である。以下、α=50%の場合について説明する。   The value α depends on the capacitance values of the flying capacitor Cf1 and output capacitor Co1 and the frequency (period time Tp) of the pulse modulation signal Spwm3, but is typically 50%. Hereinafter, a case where α = 50% will be described.

所定の範囲は、
(1)0%〜βmax%
(2)γmin%〜100%
のいずれかに設定することができる。以下、それぞれの範囲におけるフィードバック制御について説明する。
The predetermined range is
(1) 0% to βmax%
(2) γ min% to 100%
Can be set to either. Hereinafter, feedback control in each range will be described.

(1)第1の制御方法
パルス変調器20は、帰還電圧Vfbが低いほどハイ期間THが長くなるようにパルス変調信号Spwm3を変調する。このとき、パルス変調信号Spwm3のデューティ比に上限値βmaxを設定し、パルス変調信号Spwm3のデューティ比が0%から上限値βmax%の範囲で変化するように変調する。
(1) First Control Method The pulse modulator 20 modulates the pulse modulation signal Spwm3 so that the high period TH becomes longer as the feedback voltage Vfb is lower. At this time, the upper limit value βmax is set to the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3, and modulation is performed so that the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 changes within the range of 0% to the upper limit value βmax%.

βmax≦αに設定することが望ましい。この場合、デューティ比のαを跨いだ変化を防止できるため、出力電圧Voutを安定化できる。ただし、出力電圧Voutにリップルが生ずることが許容できる場合、βmaxをαより大きく設定してもよい。チャージポンプ回路の効率が最も高くするためには、βmax=αとすることが好ましい。α=50の場合、βmaxは0%〜50%の間でなるべく大きな値に設定する。   It is desirable to set βmax ≦ α. In this case, since the change across the duty ratio α can be prevented, the output voltage Vout can be stabilized. However, βmax may be set to be larger than α when it is permissible to generate ripples in the output voltage Vout. In order to maximize the efficiency of the charge pump circuit, it is preferable to set βmax = α. When α = 50, βmax is set as large as possible between 0% and 50%.

βmax=45%の場合、ハイ期間THは、Tp×(0〜0.45)の範囲で変化し、ロー期間TLは、Tp×(1〜0.55)の範囲で変化する。すなわち、ロー期間TLの方が、ハイ期間THよりも長くなるよう制限される。このときドライバ40は、パルス変調信号Spwm3のハイ期間THに応じた期間、第1スイッチ群10をオンし、ロー期間TLに応じた期間、第2スイッチ群12をオンすることが好ましい。つまり、第2スイッチ群12がオンする時間が長くなるようにすることが好ましい。この理由を説明する。   When βmax = 45%, the high period TH changes in a range of Tp × (0 to 0.45), and the low period TL changes in a range of Tp × (1 to 0.55). That is, the low period TL is limited to be longer than the high period TH. At this time, the driver 40 preferably turns on the first switch group 10 for a period corresponding to the high period TH of the pulse modulation signal Spwm3 and turns on the second switch group 12 for a period corresponding to the low period TL. That is, it is preferable that the time for which the second switch group 12 is turned on is lengthened. The reason for this will be explained.

いま、出力端子124から制御回路100側の望んだ容量について考察する。充電期間φ1では、第4スイッチSW4がオフするため、出力端子124に接続される容量は出力キャパシタCo1のみである。放電期間φ2では、出力キャパシタCo1に加えて、フライングキャパシタCf1が接続される。負荷電流が一定の場合、出力端子124に接続される容量が大きい方が、出力電圧Voutの変動は小さくなる。
したがって、パルス変調信号Spwm3のハイ期間THに応じた時間を、充電期間φ1に割り当てることにより、放電期間φ2の方が充電期間φ1より長くなるため、出力電圧Voutのリップルを小さくできる。
Now, the capacity desired from the output terminal 124 to the control circuit 100 side will be considered. In the charging period φ1, the fourth switch SW4 is turned off, so that the capacitor connected to the output terminal 124 is only the output capacitor Co1. In the discharge period φ2, the flying capacitor Cf1 is connected in addition to the output capacitor Co1. When the load current is constant, the fluctuation of the output voltage Vout becomes smaller as the capacitance connected to the output terminal 124 is larger.
Therefore, by assigning the time corresponding to the high period TH of the pulse modulation signal Spwm3 to the charging period φ1, the discharging period φ2 becomes longer than the charging period φ1, and therefore the ripple of the output voltage Vout can be reduced.

放電期間φ2が長い方が出力電圧Voutのリップルを小さくできるという利点があるが、出力キャパシタCo1の容量が大きい場合や、リップルが許容できる場合、ハイ期間THを放電期間φ2に割り当ててもよい。   Although the longer discharge period φ2 has the advantage that the ripple of the output voltage Vout can be reduced, the high period TH may be assigned to the discharge period φ2 when the capacitance of the output capacitor Co1 is large or when the ripple is acceptable.

図1の制御回路100は、第1の制御方法を実行する構成を示している。パルス変調器20は、誤差増幅器22、オシレータ24、PWM(Pulse Width Modulation)コンパレータ26、ANDゲート30、最小デューティコンパレータ32、PFM(Pulse Frequency Modulation)コントローラ34、最大デューティコンパレータ28を備える。   The control circuit 100 in FIG. 1 shows a configuration for executing the first control method. The pulse modulator 20 includes an error amplifier 22, an oscillator 24, a PWM (Pulse Width Modulation) comparator 26, an AND gate 30, a minimum duty comparator 32, a PFM (Pulse Frequency Modulation) controller 34, and a maximum duty comparator 28.

誤差増幅器22は、帰還電圧Vfbを反転入力端子に、基準電圧Vrefを非反転入力端子に受け、2つの電圧の誤差を増幅する。誤差増幅器22の出力を誤差電圧Verrという。オシレータ24は、三角波またはのこぎり波の周期電圧Voscを出力する。PWMコンパレータ26は、誤差電圧Verrを非反転入力端子に、周期電圧Voscを反転入力端子に受ける。PWMコンパレータ26は周期電圧Voscを誤差電圧Verrでスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号Spwm1を出力する。パルス信号Spwm1のパルス幅は、出力電圧Voutが目標値に近づくように変調されている。   The error amplifier 22 receives the feedback voltage Vfb at the inverting input terminal and the reference voltage Vref at the non-inverting input terminal, and amplifies the error between the two voltages. The output of the error amplifier 22 is referred to as an error voltage Verr. The oscillator 24 outputs a triangular wave or a sawtooth wave periodic voltage Vosc. The PWM comparator 26 receives the error voltage Verr at the non-inverting input terminal and the periodic voltage Vosc at the inverting input terminal. The PWM comparator 26 slices the periodic voltage Vosc with the error voltage Verr and outputs a pulse signal Spwm1 whose level changes at the intersection. The pulse width of the pulse signal Spwm1 is modulated so that the output voltage Vout approaches the target value.

最大デューティコンパレータ28は、周期電圧Voscと最大電圧Vmaxを受ける。最大デューティコンパレータ28は、周期電圧Voscを最大電圧Vmaxでスライスし、所定のデューティ比を有する最大パルス変調信号Smaxを生成する。最大電圧Vmaxの値は、最大パルス変調信号Smaxのデューティ比が、上述したβの値と一致するように設定される。   Maximum duty comparator 28 receives periodic voltage Vosc and maximum voltage Vmax. The maximum duty comparator 28 slices the periodic voltage Vosc with the maximum voltage Vmax, and generates a maximum pulse modulation signal Smax having a predetermined duty ratio. The value of the maximum voltage Vmax is set so that the duty ratio of the maximum pulse modulation signal Smax matches the value of β described above.

ANDゲート30は、PFMコントローラ34から出力されるパルス変調信号Spwm2と、最大パルス変調信号Smaxを受け、2つの信号の論理積を出力する。ANDゲート30の出力、すなわちパルス変調信号Spwm3のデューティ比は、パルス信号Spwm1のデューティ比がβmax%以下のとき、パルス信号Spwm1のデューティ比と一致し、パルス信号Spwm1のデューティ比がβmax%以上のとき、βmax%となる。なお、パルス変調信号Spwm3のデューティ比を制限するために、別の回路構成を利用してもよく、その形式は限定されない。   The AND gate 30 receives the pulse modulation signal Spwm2 output from the PFM controller 34 and the maximum pulse modulation signal Smax, and outputs a logical product of the two signals. The output of the AND gate 30, that is, the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 coincides with the duty ratio of the pulse signal Spwm1 when the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is equal to or less than βmax%, and the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is equal to or greater than βmax%. Then βmax%. In order to limit the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3, another circuit configuration may be used, and the format is not limited.

パルス変調器20は、パルス信号Spwm1のデューティ比を、所定の下限値βminと比較し、パルス信号Spwm1のデューティ比が下限値βminより小さいとき、パルス信号Spwm1のレベルを固定し、第1スイッチ群10、第2スイッチ群12のスイッチングを停止させる。つまりパルス変調器20からはパルスが出力されなくなる。このために、最小デューティコンパレータ32、PFMコントローラ34が設けられている。   The pulse modulator 20 compares the duty ratio of the pulse signal Spwm1 with a predetermined lower limit value βmin. When the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is smaller than the lower limit value βmin, the level of the pulse signal Spwm1 is fixed, and the first switch group 10. Stop the switching of the second switch group 12. That is, no pulse is output from the pulse modulator 20. For this purpose, a minimum duty comparator 32 and a PFM controller 34 are provided.

パルス変調器20は、パルス変調信号Spwm3のデューティ比が下限値βminより小さいとき、第2スイッチ群12がオンするように、パルス変調信号Spwm3のレベルを固定することが望ましい。理由は後述する。   The pulse modulator 20 desirably fixes the level of the pulse modulation signal Spwm3 so that the second switch group 12 is turned on when the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is smaller than the lower limit value βmin. The reason will be described later.

最小デューティコンパレータ32は、周期電圧Voscと最小電圧Vminを受ける。最小デューティコンパレータ32は、周期電圧Voscを最小電圧Vminでスライスし、所定のデューティ比を有する最小パルス変調信号Sminを生成する。最小電圧Vminの値は、最小パルス変調信号Sminのデューティ比が20%程度となるよう設定する。   The minimum duty comparator 32 receives the periodic voltage Vosc and the minimum voltage Vmin. The minimum duty comparator 32 slices the periodic voltage Vosc with the minimum voltage Vmin, and generates a minimum pulse modulation signal Smin having a predetermined duty ratio. The value of the minimum voltage Vmin is set so that the duty ratio of the minimum pulse modulation signal Smin is about 20%.

PFMコントローラ34は、パルス信号Spwm1と最小パルス変調信号Sminを受け、2つの信号のデューティ比を比較する。そして、パルス信号Spwm1のデューティ比が最小パルス変調信号Sminのデューティ比より小さくなると、パルス変調信号Spwm2のデューティ比をローレベルに固定する。パルス信号Spwm1のデューティ比が最小パルス変調信号Sminのデューティ比より大きい場合、パルス変調信号Spwm2はパルス信号Spwm1と等しくなる。   The PFM controller 34 receives the pulse signal Spwm1 and the minimum pulse modulation signal Smin, and compares the duty ratios of the two signals. When the duty ratio of the pulse signal Spwm1 becomes smaller than the duty ratio of the minimum pulse modulation signal Smin, the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm2 is fixed to a low level. When the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is larger than the duty ratio of the minimum pulse modulation signal Smin, the pulse modulation signal Spwm2 is equal to the pulse signal Spwm1.

なお、ANDゲート30とPFMコントローラ34の順序は逆としてもよい。   Note that the order of the AND gate 30 and the PFM controller 34 may be reversed.

以上のように構成されたチャージポンプ回路120の動作を説明する。図2は、図1のチャージポンプ回路120の信号波形図である。本明細書に示される波形図は、説明を簡潔にするため、あるいは理解を容易とするために、縦軸および横軸が適宜拡大、縮小されている。   The operation of the charge pump circuit 120 configured as described above will be described. FIG. 2 is a signal waveform diagram of the charge pump circuit 120 of FIG. In the waveform diagrams shown in this specification, the vertical axis and the horizontal axis are appropriately enlarged or reduced for the sake of brevity of explanation or easy understanding.

負荷電流が増大するにしたがい、出力キャパシタCo1から負荷に対して電荷が多く供給されるため、出力電圧Voutが低下し、誤差電圧Verrが上昇していく。出力電圧Voutが低いほど、パルス信号Spwm1のデューティ比は増加していく。ただし、パルス変調信号Spwm3のデューティ比は、最大パルス変調信号Smaxのデューティ比βmax以下に制限される。また、パルス信号Spwm1のデューティ比が最小パルス変調信号Sminのデューティ比βminより小さくなると、パルス変調信号Spwm3がローレベルに固定され、パルスがカットされる。   As the load current increases, a large amount of charge is supplied from the output capacitor Co1 to the load, so that the output voltage Vout decreases and the error voltage Verr increases. The duty ratio of the pulse signal Spwm1 increases as the output voltage Vout decreases. However, the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is limited to be equal to or less than the duty ratio βmax of the maximum pulse modulation signal Smax. When the duty ratio of the pulse signal Spwm1 becomes smaller than the duty ratio βmin of the minimum pulse modulation signal Smin, the pulse modulation signal Spwm3 is fixed at a low level and the pulse is cut.

図3(a)、(b)はそれぞれ、通常の負荷時および軽負荷時におけるチャージポンプ回路120の動作波形図である。
図3(a)に示すように、負荷電流がある程度大きく一定値の場合、フィードバックによってパルス信号Spwm1のデューティ比が調節される。第1スイッチ群10は、パルス変調信号Spwm3がハイレベルとなる充電期間φ1にオンとなり、第2スイッチ群12は、パルス信号Spwm1がローレベルとなる放電期間φ2にオンとなる。充電期間φ1においては、出力キャパシタCo1から負荷電流が流れ出るため、出力電圧Voutは低下する。放電期間φ2においては、出力キャパシタCo1がフライングキャパシタCf1を用いて充電されるため、出力電圧Voutが上昇する。充電期間φ1と放電期間φ2を繰り返すことにより、出力電圧Voutはわずかに変動しながら目標値付近に安定化される。
FIGS. 3A and 3B are operation waveform diagrams of the charge pump circuit 120 at normal load and light load, respectively.
As shown in FIG. 3A, when the load current is large and constant, the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is adjusted by feedback. The first switch group 10 is turned on during the charging period φ1 when the pulse modulation signal Spwm3 is high level, and the second switch group 12 is turned on during the discharge period φ2 when the pulse signal Spwm1 is low level. In the charging period φ1, since the load current flows out from the output capacitor Co1, the output voltage Vout decreases. In the discharge period φ2, since the output capacitor Co1 is charged using the flying capacitor Cf1, the output voltage Vout rises. By repeating the charging period φ1 and the discharging period φ2, the output voltage Vout is stabilized near the target value while slightly changing.

図3(b)は、軽負荷時の動作を示す。軽負荷状態では、パルス信号Spwm1のデューティ比が最小デューティ比βminより小さくなる。その結果、第1スイッチ群10、第2スイッチ群12のスイッチングが停止するため、出力キャパシタCo1の充電動作が停止する。この間、出力キャパシタCo1は、小さな負荷電流によって放電されるため、出力電圧Voutは緩やかに低下していく。出力電圧Voutの低下にともなって、誤差電圧Verrが上昇していき、時刻t1にパルス信号Spwm1のデューティ比が最小デューティ比βminを超えると、パルス変調信号Spwm3がハイレベルとなり、充電期間φ1となる。その直後の放電期間φ2において、出力キャパシタCo1が充電され、出力電圧Voutが上昇する。出力電圧Voutが上昇すると、再び誤差電圧Verrが低下し、デューティ比が最小デューティ比βminより小さくなり、スイッチングが停止する。   FIG. 3B shows the operation at light load. In a light load state, the duty ratio of the pulse signal Spwm1 is smaller than the minimum duty ratio βmin. As a result, the switching of the first switch group 10 and the second switch group 12 stops, and the charging operation of the output capacitor Co1 stops. During this time, since the output capacitor Co1 is discharged by a small load current, the output voltage Vout gradually decreases. As the output voltage Vout decreases, the error voltage Verr increases, and when the duty ratio of the pulse signal Spwm1 exceeds the minimum duty ratio βmin at time t1, the pulse modulation signal Spwm3 becomes high level and the charging period φ1 is reached. . In the discharge period φ2 immediately after that, the output capacitor Co1 is charged, and the output voltage Vout rises. When the output voltage Vout increases, the error voltage Verr decreases again, the duty ratio becomes smaller than the minimum duty ratio βmin, and switching stops.

このように、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120では、パルス変調信号Spwm3のデューティ比をモニタし、下限値βminより小さなパルスをカットすることにより、軽負荷状態において、間欠モードで動作させることができる。第1スイッチ群10、第2スイッチ群12のオン、オフを切り換えるためには、各トランジスタのゲート容量を充放電するための駆動電流が必要であるが、間欠モードで動作させることにより、駆動電流が低減されるため、チャージポンプ回路120の消費電流を低減することができる。   Thus, in the charge pump circuit 120 according to the present embodiment, the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is monitored, and a pulse smaller than the lower limit value βmin is cut to operate in the intermittent mode in a light load state. Can do. In order to switch the first switch group 10 and the second switch group 12 on and off, a drive current for charging and discharging the gate capacitance of each transistor is required. Therefore, current consumption of the charge pump circuit 120 can be reduced.

さらに、軽負荷時において、パルス変調信号Spwm3はローレベルに固定する場合、第2スイッチ群12がオンとなる状態で回路が停止する。したがって、出力端子124には、フライングキャパシタCf1と出力キャパシタCo1の合成容量が接続されるため、出力電圧Voutのリップルを小さくすることができる。
ただし、本発明はこれに限定されず、軽負荷時にパルス変調信号Spwm3をハイレベルに固定してもよい。
Further, when the pulse modulation signal Spwm3 is fixed at a low level at a light load, the circuit stops in a state where the second switch group 12 is turned on. Therefore, since the combined capacitance of the flying capacitor Cf1 and the output capacitor Co1 is connected to the output terminal 124, the ripple of the output voltage Vout can be reduced.
However, the present invention is not limited to this, and the pulse modulation signal Spwm3 may be fixed at a high level at light load.

なお、図3(b)に示される出力電圧Voutのリップルは図3(a)のそれより大きいが、実際には同程度かそれより小さい。なぜなら、負荷電流が小さい軽負荷時、出力キャパシタCo1から放電量は小さく、出力電圧Voutの低下量も小さいからである。   Note that the ripple of the output voltage Vout shown in FIG. 3B is larger than that of FIG. 3A, but is actually the same or smaller. This is because the amount of discharge from the output capacitor Co1 is small and the amount of decrease in the output voltage Vout is small when the load current is small and the load is light.

以上が、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120の動作である。なお、チャージポンプ回路120のパルス変調技術は、スイッチングレギュレータのパルス変調技術とは思想が異なっている点に注目すべきである。すなわち、昇圧型のスイッチングレギュレータにおいてパルス幅変調を行う場合、生成されるパルス変調信号のデューティ比Dsrは、
Dsr=1−Vin/Vout
で与えられる。すなわち、パルス変調信号のデューティ比が入力電圧Vinと出力電圧の目標値Voutに応じて調節される。
The above is the operation of the charge pump circuit 120 according to the present embodiment. It should be noted that the pulse modulation technique of the charge pump circuit 120 has a different idea from the pulse modulation technique of the switching regulator. That is, when performing pulse width modulation in a step-up switching regulator, the duty ratio Dsr of the generated pulse modulation signal is:
Dsr = 1−Vin / Vout
Given in. That is, the duty ratio of the pulse modulation signal is adjusted according to the input voltage Vin and the target value Vout of the output voltage.

これに対して、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120のパルス変調では、パルス変調信号Spwm3のデューティ比は、負荷電流に応じて決定される点でスイッチングレギュレータのパルス変調とは異なっている。   On the other hand, in the pulse modulation of the charge pump circuit 120 according to the present embodiment, the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is different from the pulse modulation of the switching regulator in that it is determined according to the load current.

また、スイッチングレギュレータでは、デューティ比を増加させるほど、出力電圧Voutが増大する方向にフィードバックがかかるが、チャージポンプ回路では、デューティ比がある境界値を跨ぐと、フィードバックの方向が反転する。このため、本実施の形態に係るチャージポンプ回路120では、パルス変調信号Spwm3のデューティ比の範囲に制限を設けている。   In the switching regulator, feedback is applied in the direction in which the output voltage Vout increases as the duty ratio is increased. In the charge pump circuit, however, the feedback direction is reversed when the duty ratio crosses a certain boundary value. For this reason, in the charge pump circuit 120 according to the present embodiment, a limit is provided in the range of the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3.

(2)第2の制御方法
第1の制御方法では、帰還電圧Vfbが低いほどハイ期間THが長くなるようにパルス変調信号を変調した。これに対して、第2の制御方法では、帰還電圧Vfbが低いほどロー期間TLが長くなるようにパルス変調信号Spwm3を変調する。さらに、パルス変調信号Spwm3のデューティ比に下限値γminを設定し、パルス変調信号Spwm3のデューティ比が下限値γmin%から100%の範囲で変化するように変調する。
(2) Second Control Method In the first control method, the pulse modulation signal is modulated so that the high period TH becomes longer as the feedback voltage Vfb is lower. On the other hand, in the second control method, the pulse modulation signal Spwm3 is modulated so that the low period TL becomes longer as the feedback voltage Vfb is lower. Further, a lower limit value γmin is set for the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3, and modulation is performed so that the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 changes in a range from the lower limit value γmin% to 100%.

このとき、γmin≧αに設定することが望ましい。この場合、αを跨いだ変化を防止できるため、出力電圧Voutを安定化できる。ただし、出力電圧Voutにリップルが生ずることが許容できる場合、γminをαより小さくしてもよい。   At this time, it is desirable to set γmin ≧ α. In this case, since the change across α can be prevented, the output voltage Vout can be stabilized. However, γmin may be made smaller than α when ripples are allowed to occur in the output voltage Vout.

チャージポンプ回路の効率が最も高くするためには、γmin=αとすることが好ましい。α=50の場合、γminは50%〜100%の間でなるべく小さな値に設定する。   In order to maximize the efficiency of the charge pump circuit, it is preferable to set γmin = α. When α = 50, γmin is set as small as possible between 50% and 100%.

γmin=55%の場合、ハイ期間THは、Tp×(0.55〜1)の範囲で変化し、ロー期間TLは、Tp×(0.45〜0)の範囲で変化する。すなわち、ハイ期間THの方が、ロー期間TLよりも長くなるように制限される。このときドライバ40は、パルス変調信号Spwm3のロー期間TLに応じた期間、第1スイッチ群10をオンし、ハイ期間THに応じた期間、第2スイッチ群12をオンすることが好ましい。つまり、第2スイッチ群12がオンする時間が長くなるようにすることが好ましい。これにより出力電圧Voutのリップルを小さくできる。   When γmin = 55%, the high period TH changes in a range of Tp × (0.55 to 1), and the low period TL changes in a range of Tp × (0.45 to 0). That is, the high period TH is limited to be longer than the low period TL. At this time, the driver 40 preferably turns on the first switch group 10 for a period corresponding to the low period TL of the pulse modulation signal Spwm3 and turns on the second switch group 12 for a period corresponding to the high period TH. That is, it is preferable that the time for which the second switch group 12 is turned on is lengthened. Thereby, the ripple of the output voltage Vout can be reduced.

第2の制御方法を実現するためには、図1の制御回路100を変形すればよい。たとえば、誤差増幅器22の反転入力端子に基準電圧Vrefを、非反転入力端子に帰還電圧Vfbを入力してもよい。この場合、負荷電流が小さいほど、すなわち出力電圧Voutが大きいほど、誤差電圧Verrは大きくなり、パルス信号Spwm1のディーティ比は100%に近づく。その結果、負荷に対する電流供給能力が減少し、適切なフィードバックをかけることができる。負荷電流が増加すると、デューティ比がαに近づいていき、電流供給能力が増加する。   In order to realize the second control method, the control circuit 100 of FIG. 1 may be modified. For example, the reference voltage Vref may be input to the inverting input terminal of the error amplifier 22 and the feedback voltage Vfb may be input to the non-inverting input terminal. In this case, the smaller the load current, that is, the larger the output voltage Vout, the larger the error voltage Verr, and the duty ratio of the pulse signal Spwm1 approaches 100%. As a result, the current supply capability to the load is reduced, and appropriate feedback can be applied. As the load current increases, the duty ratio approaches α and the current supply capability increases.

この場合、最大デューティコンパレータ28によって、デューティ比がγminとなるパルス変調信号を生成し、パルス変調信号Spwm3のデューティ比がγmin以上となるように制限をかければよい。   In this case, the maximum duty comparator 28 generates a pulse modulation signal having a duty ratio of γmin, and the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 may be limited to be γmin or more.

第2の制御方法で、軽負荷時に間欠モードを実現するために、パルス変調信号Spwm3のデューティ比に上限値γmaxを設定し、パルス変調信号Spwm3のデューティ比が上限値γmaxより大きいとき、パルス変調信号Spwm3のレベルを固定する。この場合、最小デューティコンパレータ32によってデューティ比がγmaxのパルス変調信号を生成すればよい。   In the second control method, in order to realize the intermittent mode at light load, the upper limit value γmax is set to the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3, and the pulse modulation is performed when the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 is larger than the upper limit value γmax. The level of the signal Spwm3 is fixed. In this case, a pulse modulation signal having a duty ratio γmax may be generated by the minimum duty comparator 32.

第2の制御方式においても、第1の制御方式と同様の効果を得ることが可能である。   In the second control method, the same effect as that of the first control method can be obtained.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に係るチャージポンプ回路120に好適に利用できるパルス変調器の別の構成を説明する。
このパルス変調器は、第1の実施の形態で説明したのと同様に、
(1)パルス変調信号Spwm3のデューティ比を所定の範囲に制限する機能
(2)パルス変調信号Spwm3のデューティ比をモニタし、下限値より小さなパルスをカットすることにより、軽負荷状態において、間欠モード(以下、PFMモードともいう)に切りかえる機能
を有している。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, another configuration of a pulse modulator that can be suitably used for the charge pump circuit 120 according to the first embodiment will be described.
This pulse modulator is similar to that described in the first embodiment.
(1) Function for limiting the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 to a predetermined range (2) Monitoring the duty ratio of the pulse modulation signal Spwm3 and cutting a pulse smaller than the lower limit value so that the intermittent mode can be used in a light load state. (Hereinafter also referred to as PFM mode).

図4は、第2の実施の形態に係るパルス変調器20aの構成を示す回路図である。パルス変調器20aは、誤差増幅器22、オシレータ24、PWMコンパレータ26、パルス分周器50、PFMコントローラ60を備える。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a pulse modulator 20a according to the second embodiment. The pulse modulator 20a includes an error amplifier 22, an oscillator 24, a PWM comparator 26, a pulse divider 50, and a PFM controller 60.

誤差増幅器22は、帰還電圧Vfbを反転入力端子に、基準電圧Vrefを非反転入力端子に受け、2つの電圧の誤差を増幅する。オシレータ24は、のこぎり波(ランプ波形)の周期電圧Voscを出力する。PWMコンパレータ26は、誤差電圧Verrを非反転入力端子に、周期電圧Voscを反転入力端子に受ける。PWMコンパレータ26は周期電圧Voscを誤差電圧Verrでスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号Spwm1を出力する。パルス信号Spwm1のパルス幅は、出力電圧Voutが目標値に近づくように変調されている。   The error amplifier 22 receives the feedback voltage Vfb at the inverting input terminal and the reference voltage Vref at the non-inverting input terminal, and amplifies the error between the two voltages. The oscillator 24 outputs a periodic voltage Vosc of a sawtooth wave (ramp waveform). The PWM comparator 26 receives the error voltage Verr at the non-inverting input terminal and the periodic voltage Vosc at the inverting input terminal. The PWM comparator 26 slices the periodic voltage Vosc with the error voltage Verr and outputs a pulse signal Spwm1 whose level changes at the intersection. The pulse width of the pulse signal Spwm1 is modulated so that the output voltage Vout approaches the target value.

パルス分周器50は、周期電圧Voscと同じ周波数を有するパルス信号Spwm1を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号S1、第2パルス信号S2を生成する。図4のパルス分周器50は、パルス信号Spwm1に含まれる各パルスを、第1パルス信号S1と第2パルス信号S2に交互に振り分ける。つまり、第1パルス信号S1は、パルス信号Spwm1の奇数番目(または偶数番目)のパルスを含み、第2パルス信号S2は偶数番目(または奇数番目)のパルスを含んでいる。その結果、第1パルス信号S1、第2パルス信号S2の周波数はいずれも、パルス信号Spwm1の周波数の1/2となる。   The pulse divider 50 divides the pulse signal Spwm1 having the same frequency as the periodic voltage Vosc by 1/2 to generate a first pulse signal S1 and a second pulse signal S2 that are in opposite phases to each other. The pulse divider 50 in FIG. 4 alternately distributes each pulse included in the pulse signal Spwm1 to the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2. That is, the first pulse signal S1 includes an odd-numbered (or even-numbered) pulse of the pulse signal Spwm1, and the second pulse signal S2 includes an even-numbered (or odd-numbered) pulse. As a result, the frequencies of the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2 are both ½ of the frequency of the pulse signal Spwm1.

第1パルス信号S1および第2パルス信号S2のいずれか一方が、必要に応じて後段のPFMコントローラ60によってマスクされ、最終的なパルス変調信号Spwm3として出力される。図4の回路では、第1パルス信号S1がPFMコントローラ60によりマスクされる。   One of the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2 is masked by the PFM controller 60 at the subsequent stage as necessary, and is output as the final pulse modulation signal Spwm3. In the circuit of FIG. 4, the first pulse signal S <b> 1 is masked by the PFM controller 60.

たとえば、パルス分周器50は2つの第1ANDゲート52、第2ANDゲート54を含む。第1ANDゲート52は、パルス信号Spwm1と第1最大デューティ比設定信号(以下、MAXDUTY1信号という)の論理積を第1パルス信号S1として生成する。同様に、第2ANDゲート54は、パルス信号Spwm1と第2最大デューティ比設定信号(以下、MAXDUTY2信号という)の論理積を第2パルス信号S2として生成する   For example, the pulse divider 50 includes two first AND gates 52 and a second AND gate 54. The first AND gate 52 generates a logical product of the pulse signal Spwm1 and a first maximum duty ratio setting signal (hereinafter referred to as a MAXDUTY1 signal) as the first pulse signal S1. Similarly, the second AND gate 54 generates a logical product of the pulse signal Spwm1 and a second maximum duty ratio setting signal (hereinafter referred to as a MAXDUTY2 signal) as the second pulse signal S2.

MAXDUTY1信号とMAXDUTY2信号は、周期電圧Voscの周波数の1/2の周波数を有しており、所定のデューティ比を有する。たとえばこれらの信号は、周期電圧Voscが一定の傾きで上昇する期間、ハイレベルとなる。MAXDUTY1信号およびMAXDUTY2信号は、周期電圧Voscと同期して交互にハイレベルとなる。   The MAXDUTY1 signal and the MAXDUTY2 signal have a frequency that is ½ of the frequency of the periodic voltage Vosc, and have a predetermined duty ratio. For example, these signals are at a high level during the period when the periodic voltage Vosc rises with a constant slope. The MAXDUTY1 signal and the MAXDUTY2 signal alternately become high level in synchronization with the periodic voltage Vosc.

パルス分周器50によって、周波数がパルス信号Spwm1の1/2であり、互いに逆相となる第1パルス信号S1、第2パルス信号S2が生成される。   The pulse frequency divider 50 generates a first pulse signal S1 and a second pulse signal S2 having a frequency half that of the pulse signal Spwm1 and having opposite phases.

PFMコントローラ60は、第1パルス信号S1、第2パルス信号S2を受ける。PFMコントローラ60は、第1パルス信号S1、第2パルス信号S2および第1最小デューティ比設定信号(以下、MINDUTY1信号という)、第2最小デューティ比設定信号(以下、MINDUTY2信号という)を利用して、軽負荷時に第1パルス信号S1をマスクするための第1マスク信号Smsk1、第2マスク信号Smsk2を生成する。第1マスク信号Smsk1および第2マスク信号Smsk2によって、デューティ比が下限値より小さなパルスがカットされる。   The PFM controller 60 receives the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2. The PFM controller 60 uses the first pulse signal S1, the second pulse signal S2, the first minimum duty ratio setting signal (hereinafter referred to as MINDUTY1 signal), and the second minimum duty ratio setting signal (hereinafter referred to as MINDUTY2 signal). First mask signal Smsk1 and second mask signal Smsk2 for masking first pulse signal S1 at the time of light load are generated. Pulses having a duty ratio smaller than the lower limit value are cut by the first mask signal Smsk1 and the second mask signal Smsk2.

PFMコントローラ60は、マスク信号生成部62、マスク信号遅延部64、マスク処理部66を備える。   The PFM controller 60 includes a mask signal generation unit 62, a mask signal delay unit 64, and a mask processing unit 66.

マスク信号生成部62は、第1パルス信号S1のパルス幅(ハイレベル時間)TH1を監視し、最小パルス幅tminと比較する。マスク信号生成部62は、TH1<tminのときハイレベルとなる第1マスク信号Smsk1を生成する。同様に、マスク信号生成部62は、第2パルス信号S2のパルス幅(ハイレベル時間)TH2を監視し、最小パルス幅tminと比較する。マスク信号生成部62は、TH2<tminのときハイレベルとなる第2マスク信号Smsk2を生成する。   The mask signal generator 62 monitors the pulse width (high level time) TH1 of the first pulse signal S1 and compares it with the minimum pulse width tmin. The mask signal generation unit 62 generates a first mask signal smsk1 that is at a high level when TH1 <tmin. Similarly, the mask signal generator 62 monitors the pulse width (high level time) TH2 of the second pulse signal S2, and compares it with the minimum pulse width tmin. The mask signal generation unit 62 generates a second mask signal smsk2 that is high when TH2 <tmin.

マスク信号生成部62は、第1フリップフロップFF1、第2フリップフロップFF2を含む。
第1フリップフロップFF1は、MINDUTY1信号のポジティブエッジを利用して第1パルス信号S1をラッチする。また、第2フリップフロップFF2は、MINDUTY2信号のポジティブエッジを利用して第2パルス信号S2をラッチする。
MINDUTY1信号およびMINDUTY2信号はそれぞれ、周期電圧Voscの周波数の1/2の周波数を有しており、交互にハイレベルとなる逆相の信号である。MINDUTY1信号は、MAXDUTY1信号のポジティブエッジよりも最小パルス幅tmin遅れたタイミングにポジティブエッジを有している。同様に、MINDUTY2信号は、MAXDUTY2信号のポジティブエッジよりも最小パルス幅tmin遅れたタイミングにポジティブエッジを有する。
The mask signal generation unit 62 includes a first flip-flop FF1 and a second flip-flop FF2.
The first flip-flop FF1 latches the first pulse signal S1 using the positive edge of the MINDUTY1 signal. The second flip-flop FF2 latches the second pulse signal S2 using the positive edge of the MINDUTY2 signal.
The MINDUTY1 signal and the MINDUTY2 signal each have a frequency that is ½ of the frequency of the periodic voltage Vosc, and are opposite phase signals that alternately become a high level. The MINDUTY1 signal has a positive edge at a timing delayed by the minimum pulse width tmin from the positive edge of the MAXDUTY1 signal. Similarly, the MINDUTY2 signal has a positive edge at a timing delayed by the minimum pulse width tmin from the positive edge of the MAXDUTY2 signal.

つまりマスク信号生成部62は、MINDUTY1信号のポジティブエッジのタイミングと、第1パルス信号S1のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、第1マスク信号Smsk1を生成する。同様にマスク信号生成部62は、MINDUTY2信号のポジティブエッジのタイミングと、第2パルス信号S2のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、第2マスク信号Smsk2を生成する。   That is, the mask signal generation unit 62 generates the first mask signal Smsk1 based on the comparison result between the positive edge timing of the MINDUTY1 signal and the negative edge timing of the first pulse signal S1. Similarly, the mask signal generation unit 62 generates the second mask signal Smsk2 based on the comparison result between the positive edge timing of the MINDUTY2 signal and the negative edge timing of the second pulse signal S2.

図5は、パルス分周器50およびPFMコントローラ60の動作状態を示すタイムチャートである。   FIG. 5 is a time chart showing operation states of the pulse frequency divider 50 and the PFM controller 60.

図5に示される周期電圧Voscは、ローレベルとなる第1期間τ1と、一定の傾きで上昇する第2期間τ2を交互に繰り返す。MAXDUTY1信号は、周期電圧Voscが奇数番目に第2期間τ2となる間、ハイレベルとなる。MAXDUTY2信号は、周期電圧Voscが偶数番目に第2期間τ2となる間、ハイレベルとなる。MINDUTY1信号は、周期電圧Voscが奇数番目に第2期間τ2となってから、最小パルス幅tminに対応する所定期間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる。MINDUTY2信号は、周期電圧Voscが偶数番目に第2期間τ2となってから最小パルス幅tminに対応する所定時間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる。   The periodic voltage Vosc shown in FIG. 5 alternately repeats a first period τ1 that is at a low level and a second period τ2 that rises at a constant slope. The MAXDUTY1 signal is at a high level while the periodic voltage Vosc is odd-numbered for the second period τ2. The MAXDUTY2 signal is at a high level while the periodic voltage Vosc is in the even-numbered second period τ2. The MINDUTY1 signal becomes a high level at a timing after the elapse of a predetermined period corresponding to the minimum pulse width tmin after the periodic voltage Vosc is odd-numbered in the second period τ2. The MINDUTY2 signal becomes a high level at a timing after the elapse of a predetermined time corresponding to the minimum pulse width tmin after the periodic voltage Vosc becomes the second period τ2 evenly.

第1パルス信号S1は、パルス信号Spwm1のパルス幅(デューティ比)がMAXDUTY1信号によって制限されることにより生成される。第1パルス信号S1は、パルス信号Spwm1とMAXDUTY1の論理積であるから、第1パルス信号S1のポジティブエッジは、MAXDUTY1信号のポジティブエッジと一致する。   The first pulse signal S1 is generated when the pulse width (duty ratio) of the pulse signal Spwm1 is limited by the MAXDUTY1 signal. Since the first pulse signal S1 is a logical product of the pulse signal Spwm1 and MAXDUTY1, the positive edge of the first pulse signal S1 coincides with the positive edge of the MAXDUTY1 signal.

上述したように、MINDUTY1信号のポジティブエッジは、MAXDUTY1信号および第1パルス信号S1のポジティブエッジよりも、最小パルス幅tminだけ遅れて現れる。したがって、MINDUTY1信号のポジティブエッジによって第1パルス信号S1の値をラッチすることにより、第1パルス信号S1のパルス幅TH1が、最小パルス幅tminより長いか短いかを判定することができる。第1フリップフロップFF1の出力信号は、TH>tminのときハイレベル、TH<tminのときローレベルとなる。第1フリップフロップFF1の出力信号は、第1マスク信号Smsk1として出力される。第2フリップフロップFF2によって、第2パルス信号S2に対して同様の処理が行われ、第2マスク信号Smsk2が生成される。   As described above, the positive edge of the MINDUTY1 signal appears later than the positive edge of the MAXDUTY1 signal and the first pulse signal S1 by the minimum pulse width tmin. Therefore, by latching the value of the first pulse signal S1 with the positive edge of the MINDUTY1 signal, it is possible to determine whether the pulse width TH1 of the first pulse signal S1 is longer or shorter than the minimum pulse width tmin. The output signal of the first flip-flop FF1 is high level when TH> tmin, and low level when TH <tmin. The output signal of the first flip-flop FF1 is output as the first mask signal Smsk1. A similar process is performed on the second pulse signal S2 by the second flip-flop FF2, and a second mask signal Smsk2 is generated.

マスク信号遅延部64は、マスク信号生成部62により生成された第1マスク信号Smsk1、第2マスク信号Smsk2を、所定時間(以下、遅延時間という)td遅延させる。
マスク信号遅延部64は、第3フリップフロップFF3、第4フリップフロップFF4、第1NOTゲート68、第2NOTゲート70を含む。
The mask signal delay unit 64 delays the first mask signal Smsk1 and the second mask signal Smsk2 generated by the mask signal generation unit 62 by a predetermined time (hereinafter referred to as a delay time) td.
The mask signal delay unit 64 includes a third flip-flop FF3, a fourth flip-flop FF4, a first NOT gate 68, and a second NOT gate 70.

第1NOTゲート68によってMINDUTY1信号が反転される。第3フリップフロップFF3は、第1NOTゲート68の出力のポジティブエッジ、つまりMINDUTY1信号のネガティブエッジで、第1マスク信号Smsk1をラッチする。   The MINDUTY1 signal is inverted by the first NOT gate 68. The third flip-flop FF3 latches the first mask signal Smsk1 at the positive edge of the output of the first NOT gate 68, that is, the negative edge of the MINDUTY1 signal.

第3フリップフロップFF3の出力Smsk1’は、第1マスク信号Smsk1を、MINDUTY1信号のパルス幅tdだけ遅れて遷移する。つまり、第3フリップフロップFF3は遅延回路として機能する。第4フリップフロップFF4および第2NOTゲート70によって、第2マスク信号Smsk2が、MINDUTY1信号のパルス幅tdだけ遅延される。   The output Smsk1 'of the third flip-flop FF3 transitions the first mask signal Smsk1 with a delay of the pulse width td of the MINDUTY1 signal. That is, the third flip-flop FF3 functions as a delay circuit. The fourth flip-flop FF4 and the second NOT gate 70 delay the second mask signal Sskk2 by the pulse width td of the MINDUTY1 signal.

マスク処理部66は、第1パルス信号S1または第2パルス信号S2のいずれか一方を、第1マスク信号Smsk1’、第2マスク信号Smsk2’が所定レベル(ローレベル)となる期間マスクし、パルス変調信号Spwm3として出力する。   The mask processing unit 66 masks either the first pulse signal S1 or the second pulse signal S2 for a period during which the first mask signal Smsk1 ′ and the second mask signal Smsk2 ′ are at a predetermined level (low level). The modulated signal Spwm3 is output.

マスク処理部66はANDゲートであって、第1パルス信号S1、第1マスク信号Smsk1’、および第2マスク信号Smsk2’の論理積を出力する。つまり、第1パルス信号S1を、第1マスク信号Smsk1’、第2マスク信号Smsk2’を利用してマスクする。マスク処理部66の出力は、パルス変調信号Spwm3としてドライバ40に出力される。なおマスク処理部66は、第1パルス信号S1に替えて第2パルス信号S2をマスクして出力してもよい。   The mask processing unit 66 is an AND gate, and outputs a logical product of the first pulse signal S1, the first mask signal Smsk1 ', and the second mask signal Smsk2'. That is, the first pulse signal S1 is masked using the first mask signal Smsk1 'and the second mask signal Sskk2'. The output of the mask processing unit 66 is output to the driver 40 as a pulse modulation signal Spwm3. The mask processing unit 66 may mask and output the second pulse signal S2 instead of the first pulse signal S1.

以上がパルス変調器20aの構成である。次にパルス変調器20aの動作を説明する。図6は、図4のパルス変調器20aの動作状態を示すタイムチャートである。   The above is the configuration of the pulse modulator 20a. Next, the operation of the pulse modulator 20a will be described. FIG. 6 is a time chart showing an operation state of the pulse modulator 20a of FIG.

図6のタイムチャートは、重負荷状態から軽負荷状態に遷移するときの波形を示している。時刻t0以前は重負荷状態であり、その後、徐々に負荷が軽くなっていく。
負荷が軽くなるにしたがい、誤差電圧Verrが低下していき、パルス信号Spwm1のデューティ比が小さくなっていく。パルス信号Spwm1を分周して得られる第1パルス信号S1、第2パルス信号S2のデューティ比も、パルス信号Spwm1のデューティ比に追従する。
The time chart of FIG. 6 shows a waveform when transitioning from a heavy load state to a light load state. Before the time t0, it is a heavy load state, and then the load gradually decreases.
As the load becomes lighter, the error voltage Verr decreases and the duty ratio of the pulse signal Spwm1 decreases. The duty ratio of the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2 obtained by dividing the pulse signal Spwm1 also follows the duty ratio of the pulse signal Spwm1.

第1パルス信号S1のパルス幅TH1、第2パルス信号S2のパルス幅TH2は、いずれも最小パルス幅tminより長いため、第1マスク信号Smsk1、第2マスク信号Smsk2はハイレベルに設定される。その結果、第1パルス信号S1がそのままパルス変調信号Spwm3として出力される(PWMモード)。   Since the pulse width TH1 of the first pulse signal S1 and the pulse width TH2 of the second pulse signal S2 are both longer than the minimum pulse width tmin, the first mask signal Ssk1 and the second mask signal Ssk2 are set to a high level. As a result, the first pulse signal S1 is output as it is as the pulse modulation signal Spwm3 (PWM mode).

第1パルス信号S1は、もととなるパルス変調信号Spwm3を1/2分周して生成されるから、そのデューティ比は50%以下に制限される。厳密には、第1パルス信号S1の分周は、デューティ比が50%よりわずかに小さなMAXDUTY1信号を利用したマスク処理によって行われるため、第1パルス信号S1(パルス変調信号Spwm3)のデューティ比は、MAXDUTY1信号のデューティ比以下に制限される。つまり、パルス変調器20aは、上述の機能(1)を有している。   Since the first pulse signal S1 is generated by dividing the original pulse modulation signal Spwm3 by ½, its duty ratio is limited to 50% or less. Strictly speaking, since the frequency division of the first pulse signal S1 is performed by mask processing using the MAXDUTY1 signal whose duty ratio is slightly smaller than 50%, the duty ratio of the first pulse signal S1 (pulse modulation signal Spwm3) is , Limited to the duty ratio of the MAXDUTY1 signal. That is, the pulse modulator 20a has the above function (1).

時刻t1に、第2パルス信号S2のパルス幅TH2が最小パルス幅tminより短くなり、MINDUTY2信号のポジティブエッジのタイミングで、第2マスク信号Smsk2がローレベルに遷移する。続くMINDUTY2信号のネガティブエッジのタイミングで、第2マスク信号Smsk2’がローレベルに遷移する。   At time t1, the pulse width TH2 of the second pulse signal S2 becomes shorter than the minimum pulse width tmin, and the second mask signal Sskk2 transitions to a low level at the timing of the positive edge of the MINDUTY2 signal. At the timing of the negative edge of the subsequent MINDUTY2 signal, the second mask signal Sskk2 'transitions to a low level.

続く時刻t2に、第1パルス信号S1のパルス幅TH1が最小パルス幅tminより短くなり、MINDUTY1信号のポジティブエッジのタイミングで、第1マスク信号Smsk1がローレベルに遷移する。続くMINDUTY1信号のネガティブエッジのタイミングで、第1マスク信号Smsk1’がローレベルに遷移する。   At the subsequent time t2, the pulse width TH1 of the first pulse signal S1 becomes shorter than the minimum pulse width tmin, and the first mask signal Smsk1 transitions to the low level at the timing of the positive edge of the MINDUTY1 signal. At the timing of the negative edge of the subsequent MINDUTY1 signal, the first mask signal Smsk1 'transitions to a low level.

第1マスク信号Smsk1’、第2マスク信号Smsk2’の少なくとも一方がローレベルとなると、第1パルス信号S1のパルスがマスクされ、パルス変調信号Spwm3はローレベルに固定される。パルス変調信号Spwm3がローレベルに固定されると、チャージポンプ回路120のスイッチング動作が停止するため、出力キャパシタCo1に対する電荷供給が停止する。その結果、出力電圧Voutが時間とともに徐々に低下していく。   When at least one of the first mask signal Sskk1 'and the second mask signal Smsk2' becomes low level, the pulse of the first pulse signal S1 is masked, and the pulse modulation signal Spwm3 is fixed at low level. When the pulse modulation signal Spwm3 is fixed at a low level, the switching operation of the charge pump circuit 120 is stopped, so that the charge supply to the output capacitor Co1 is stopped. As a result, the output voltage Vout gradually decreases with time.

出力電圧Voutが低下するにしたがって、誤差電圧Verrが上昇し始め、パルス信号Spwm1のデューティ比(パルス幅)が増加し始める。つまり、第1パルス信号S1、第2パルス信号S2のパルス幅も増加し始める。   As the output voltage Vout decreases, the error voltage Verr starts to increase, and the duty ratio (pulse width) of the pulse signal Spwm1 starts to increase. That is, the pulse widths of the first pulse signal S1 and the second pulse signal S2 also start to increase.

時刻t3に、第1パルス信号S1のパルス幅TH1が最小パルス幅tminより長くなり、MINDUTY1信号のポジティブエッジのタイミングで、第1マスク信号Smsk1がハイレベルに遷移する。続くMINDUTY1信号のネガティブエッジのタイミングで、第1マスク信号Smsk1’がハイレベルに遷移する。   At time t3, the pulse width TH1 of the first pulse signal S1 becomes longer than the minimum pulse width tmin, and the first mask signal Smsk1 transitions to a high level at the timing of the positive edge of the MINDUTY1 signal. At the timing of the negative edge of the subsequent MINDUTY1 signal, the first mask signal Smsk1 'transitions to a high level.

続く時刻t4に、第2パルス信号S2のパルス幅TH2が最小パルス幅tminより長くなり、MINDUTY2信号のポジティブエッジのタイミングで、第2マスク信号Smsk2がハイレベルに遷移する。続くMINDUTY2信号のネガティブエッジのタイミングで、第2マスク信号Smsk2’がハイレベルに遷移する。   At subsequent time t4, the pulse width TH2 of the second pulse signal S2 becomes longer than the minimum pulse width tmin, and at the timing of the positive edge of the MINDUTY2 signal, the second mask signal Smsk2 transitions to a high level. At the timing of the negative edge of the subsequent MINDUTY2 signal, the second mask signal Sskk2 'transitions to a high level.

第1マスク信号Smsk1’、第2マスク信号Smsk2’が両方ハイレベルとなると、第1パルス信号S1のパルスがマスクされずに、パルス変調信号Spwm3として直接出力される。その後、通常のPWMモードへと移行する。つまり、パルス変調器20aによれば、上述の機能(2)を有していることが分かる。   When both the first mask signal Smsk1 'and the second mask signal Smsk2' are at the high level, the pulse of the first pulse signal S1 is not masked but directly output as the pulse modulation signal Spwm3. Thereafter, the mode shifts to the normal PWM mode. That is, it can be seen that the pulse modulator 20a has the above-described function (2).

パルス変調器20aは、上述の機能(1)、(2)を実現できる上に、以下の効果を有する。   The pulse modulator 20a can realize the functions (1) and (2) described above and has the following effects.

パルス変調器20aの特徴として、パルス信号Spwm1を分周し、奇数番目のパルスと偶数番目のパルスに分解し、両方を監視することにより、マスク信号Smsk1、Smsk2を生成する点が挙げられる。この特徴による効果は、仮に、第1パルス信号S1にもとづいた第1マスク信号Smsk1のみを生成し、第1マスク信号Smsk1によってのみ第1パルス信号S1をマスクした場合の動作との比較によって明らかとなる。   A characteristic of the pulse modulator 20a is that the pulse signal Spwm1 is divided, decomposed into odd-numbered pulses and even-numbered pulses, and both are monitored to generate mask signals Smsk1 and Sskk2. The effect of this feature is clarified by comparison with the operation in the case where only the first mask signal Smsk1 based on the first pulse signal S1 is generated and the first pulse signal S1 is masked only by the first mask signal Smsk1. Become.

もし、第1マスク信号Smsk1によってのみ第1パルス信号S1をマスクした場合、図6のハッチングされたパルスP1がマスクされずに出力されてしまう。パルスP1のパルス幅は、最小パルス幅tminより短いため、本来出力すべきでないパルスである。つまり、出力キャパシタCo1を過充電することになるため、出力電圧Voutのリップルが大きくなってしまう。   If the first pulse signal S1 is masked only by the first mask signal Smsk1, the hatched pulse P1 in FIG. 6 is output without being masked. Since the pulse width of the pulse P1 is shorter than the minimum pulse width tmin, it should not be output originally. That is, since the output capacitor Co1 is overcharged, the ripple of the output voltage Vout increases.

これに対して、実施の形態に係るパルス変調器20aでは、1周期前のパルス幅を、第2パルス信号S2を利用して監視しているため、第2パルス信号S2のパルス幅が最小パルス幅tminより短くなると直ちにマスク信号がローレベルとなり、パルスP1が出力されるのを防止できる。   On the other hand, in the pulse modulator 20a according to the embodiment, the pulse width of one cycle before is monitored using the second pulse signal S2, so that the pulse width of the second pulse signal S2 is the minimum pulse. As soon as the width becomes shorter than the width tmin, the mask signal becomes a low level, and the pulse P1 can be prevented from being output.

また、パルス変調器20aの別の特徴として、マスク信号生成部62によって生成したマスク信号Smsk1、Smsk2を遅延させて、最終的なマスク信号Smsk1’、Smsk2’を生成している点が挙げられる。この特徴による効果は、第1マスク信号Smsk1によってのみ第1パルス信号S1をマスクした場合の動作との比較によって明らかとなる。   Another feature of the pulse modulator 20a is that the mask signals Smsk1 and Smsk2 generated by the mask signal generator 62 are delayed to generate the final mask signals Smsk1 'and Smsk2'. The effect of this feature becomes clear by comparison with the operation when the first pulse signal S1 is masked only by the first mask signal Smsk1.

もし、第1マスク信号Smsk1によってのみ第1パルス信号S1をマスクした場合、図6のパルスP2のハッチングされた部分、つまり第1マスク信号Smsk1がハイレベルに遷移してから、第1パルス信号S1がローレベルに遷移するまでの非常に短いパルスが、ヒゲ(ノッチ)としてパルス変調信号Spwm3に現れてしまう。   If the first pulse signal S1 is masked only by the first mask signal Smsk1, the hatched portion of the pulse P2 in FIG. 6, that is, the first mask signal Sskk1 transitions to the high level, and then the first pulse signal S1. A very short pulse until transition to low level appears in the pulse modulation signal Spwm3 as a beard (notch).

これに対して、実施の形態に係るパルス変調器20aでは、マスク信号Smsk1、Smsk2を遅延したマスク信号Smsk1’、Smsk2’を用いているため、パルスP2に対応するヒゲ(ノッチ)が出力されるのを防止できる。   On the other hand, the pulse modulator 20a according to the embodiment uses the mask signals Smsk1 ′ and Smsk2 ′ obtained by delaying the mask signals Smsk1 and Smsk2, so that a whisker (notch) corresponding to the pulse P2 is output. Can be prevented.

以上、実施の形態にかかるチャージポンプ回路120について説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。   The charge pump circuit 120 according to the embodiment has been described above. Those skilled in the art will understand that the above-described embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

第2の実施の形態に係るパルス変調器20aは、チャージポンプ回路以外のパルス幅変調に利用することができる。たとえばパルス変調器20aは、昇圧型、降圧型、あるいは昇降圧型のスイッチングレギュレータに利用できる。   The pulse modulator 20a according to the second embodiment can be used for pulse width modulation other than the charge pump circuit. For example, the pulse modulator 20a can be used for a step-up, step-down, or step-up / step-down switching regulator.

図7(a)、(b)は、図2のパルス変調器20aを利用したスイッチングレギュレータ200a、200bの構成を示す回路図である。図7(a)は昇圧型のスイッチングレギュレータである。また、図7(b)は降圧型のスイッチングレギュレータである。ダイオード整流型に替えて、同期整流型のスイッチングレギュレータにもパルス変調器20aは利用可能である。パルス変調器20a以外の構成については公知であるため説明を省略する。   FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams showing configurations of switching regulators 200a and 200b using the pulse modulator 20a of FIG. FIG. 7A shows a step-up switching regulator. FIG. 7B shows a step-down switching regulator. The pulse modulator 20a can be used for a synchronous rectification type switching regulator instead of the diode rectification type. Since the configuration other than the pulse modulator 20a is known, the description thereof is omitted.

パルス変調器20aをスイッチングレギュレータに利用することにより、チャージポンプ回路に用いた場合と同様に、軽負荷時にPFMモードで動作させることができ、軽負荷時の出力電圧Voutのリップルを低減することができる。   By using the pulse modulator 20a as a switching regulator, it is possible to operate in the PFM mode at a light load as in the case of the charge pump circuit, and to reduce the ripple of the output voltage Vout at the light load. it can.

チャージポンプ回路の構成は図1のトポロジーに限定されない。たとえば、トランジスタのスイッチに代えてダイオードを用いてもよい。また、実施の形態では、昇圧率2倍のチャージポンプ回路を説明したが、2つの入力電圧を加算する加算型チャージポンプ回路であってもよい。この場合、第1スイッチSW1と第3スイッチSW3の共通接続される端子を分離し、第1入力端子と第2入力端子を設ければよい。そして、第1スイッチSW1の一端を第1入力端子と接続し、第3スイッチSW3の一旦を第2入力端子と接続する。   The configuration of the charge pump circuit is not limited to the topology of FIG. For example, a diode may be used instead of the transistor switch. In the embodiment, the charge pump circuit having a boosting ratio of 2 has been described. However, an addition type charge pump circuit that adds two input voltages may be used. In this case, the commonly connected terminals of the first switch SW1 and the third switch SW3 may be separated, and the first input terminal and the second input terminal may be provided. Then, one end of the first switch SW1 is connected to the first input terminal, and one end of the third switch SW3 is connected to the second input terminal.

また、昇圧率が1.5倍、あるいは4倍のチャージポンプ回路であってもよく、あるいは複数の昇圧率が切り換え可能なチャージポンプ回路であってもよい。さらに、負電圧を生成するための電圧反転型のチャージポンプ回路にも本発明は適用可能である。   Further, the charge pump circuit may have a boost rate of 1.5 times or 4 times, or may be a charge pump circuit in which a plurality of boost rates can be switched. Furthermore, the present invention can be applied to a voltage inversion type charge pump circuit for generating a negative voltage.

実施の形態では、第1スイッチSW1〜第4スイッチSW4が制御回路100に内蔵される場合を説明したが、ディスクリート素子を用いて、制御回路100の外部に設けてもよい。   In the embodiment, the case where the first switch SW1 to the fourth switch SW4 are built in the control circuit 100 has been described, but a discrete element may be used and provided outside the control circuit 100.

各信号の論理レベルは実施の形態のそれに限定されず、適宜反転することができる。   The logic level of each signal is not limited to that in the embodiment, and can be reversed as appropriate.

実施の形態にもとづき、特定の語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。   Although the present invention has been described using specific words and phrases based on the embodiments, the embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and arrangements can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明の第1の実施の形態に係るチャージポンプ回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a charge pump circuit according to a first embodiment of the present invention. 図1のチャージポンプ回路の信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram of the charge pump circuit of FIG. 1. 図3(a)、(b)はそれぞれ、通常の負荷時および軽負荷時における図1のチャージポンプ回路の動作波形図である。3A and 3B are operation waveform diagrams of the charge pump circuit of FIG. 1 at normal load and light load, respectively. 第2の実施の形態に係るパルス変調器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the pulse modulator which concerns on 2nd Embodiment. パルス分周器およびPFMコントローラの動作状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation state of a pulse divider and a PFM controller. 図4のパルス変調器の動作状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation state of the pulse modulator of FIG. 図7(a)、(b)は、図2のパルス変調器を利用したスイッチングレギュレータの構成を示す回路図である。FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams showing the configuration of a switching regulator using the pulse modulator of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100…制御回路、102…入力端子、104…キャパシタ端子、106…キャパシタ端子、108…出力端子、110…接地端子、112…帰還端子、120…チャージポンプ回路、122…入力端子、124…出力端子、Cf1…フライングキャパシタ、Co1…出力キャパシタ、R1…帰還抵抗、R2…帰還抵抗、10…第1スイッチ群、12…第2スイッチ群、SW1…第1スイッチ、SW2…第2スイッチ、SW3…第3スイッチ、SW4…第4スイッチ、20…パルス変調器、22…誤差増幅器、24…オシレータ、26…PWMコンパレータ、28…最大デューティコンパレータ、30…ANDゲート、32…最小デューティコンパレータ、34…PFMコントローラ、40…ドライバ、50…パルス分周器、52…ANDゲート、54…ANDゲート、60…PFMコントローラ、62…マスク信号生成部、64…マスク信号遅延部、66…ANDゲート、FF1…第1フリップフロップ、FF2…第2フリップフロップ、FF3…第3フリップフロップ、FF4…第4フリップフロップ、68…第1NOTゲート、70…第2NOTゲート、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧、S1…第1パルス変調信号、S2…第2パルス変調信号、Smsk1…第1マスク信号、Smsk2…第2マスク信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Control circuit, 102 ... Input terminal, 104 ... Capacitor terminal, 106 ... Capacitor terminal, 108 ... Output terminal, 110 ... Ground terminal, 112 ... Feedback terminal, 120 ... Charge pump circuit, 122 ... Input terminal, 124 ... Output terminal , Cf1 ... Flying capacitor, Co1 ... Output capacitor, R1 ... Feedback resistor, R2 ... Feedback resistor, 10 ... First switch group, 12 ... Second switch group, SW1 ... First switch, SW2 ... Second switch, SW3 ... First 3 switches, SW4 ... 4th switch, 20 ... pulse modulator, 22 ... error amplifier, 24 ... oscillator, 26 ... PWM comparator, 28 ... maximum duty comparator, 30 ... AND gate, 32 ... minimum duty comparator, 34 ... PFM controller 40 ... Driver, 50 ... Pulse divider, 52 ... AND 54 ... AND gate, 60 ... PFM controller, 62 ... mask signal generation unit, 64 ... mask signal delay unit, 66 ... AND gate, FF1 ... first flip-flop, FF2 ... second flip-flop, FF3 ... third flip-flop FF4 ... fourth flip-flop, 68 ... first NOT gate, 70 ... second NOT gate, Vin ... input voltage, Vout ... output voltage, S1 ... first pulse modulated signal, S2 ... second pulse modulated signal, SMSk1 ... first 1 mask signal, Smsk2... Second mask signal.

Claims (12)

電源回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、当該帰還電圧が所定の基準電圧に近づくようにデューティ比が制御されるパルス変調信号を生成し、前記電源回路のスイッチング素子に対して出力するパルス変調器であって、
前記帰還電圧と前記基準電圧の誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
所定の周波数を有するのこぎり波状の周期電圧を生成するオシレータと、
前記周期電圧を前記誤差電圧によりスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号を出力するコンパレータと、
前記パルス信号を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号および第2パルス信号を生成するパルス分周器と、
第1パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第1パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第1マスク信号を生成するとともに、第2パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第2パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第2マスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記第1パルス信号または前記第2パルス信号のいずれか一方を、前記第1、第2マスク信号が前記所定レベルとなる期間マスクし、前記パルス変調信号として出力するマスク処理部と、
を備え、
前記マスク信号生成部は、
前記周期電圧の1/2の周波数を有し、かつ前記第1パルス信号のポジティブエッジよりも所定時間遅れてハイレベルに遷移する第1最小デューティ比設定信号を受け、前記第1最小デューティ比設定信号のポジティブエッジのタイミングと、前記第1パルス信号のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、前記第1マスク信号を生成し、
前記周期電圧の1/2の周波数を有し、かつ前記第2パルス信号のポジティブエッジよりも所定時間遅れてハイレベルに遷移する第2最小デューティ比設定信号を受け、前記第2最小デューティ比設定信号のポジティブエッジのタイミングと、前記第2パルス信号のネガティブエッジのタイミングとの比較結果にもとづいて、前記第2マスク信号を生成することを特徴とするパルス変調器。
A pulse that receives a feedback voltage corresponding to the output voltage of the power supply circuit, generates a pulse modulation signal whose duty ratio is controlled so that the feedback voltage approaches a predetermined reference voltage, and outputs the pulse modulation signal to the switching element of the power supply circuit A modulator,
An error amplifier that amplifies an error between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage;
An oscillator that generates a sawtooth-shaped periodic voltage having a predetermined frequency;
A comparator that slices the periodic voltage with the error voltage and outputs a pulse signal whose level changes at an intersection;
A pulse divider that divides the pulse signal by 1/2 to generate a first pulse signal and a second pulse signal that are in opposite phases to each other;
The pulse width of the first pulse signal is compared with a predetermined minimum pulse width to generate a first mask signal that has a predetermined level when the pulse width of the first pulse signal is shorter than the minimum pulse width, and the second pulse signal A mask signal generation unit that compares the pulse width of the second pulse signal with a predetermined minimum pulse width and generates a second mask signal having a predetermined level when the pulse width of the second pulse signal is shorter than the minimum pulse width;
A mask processing unit that masks either the first pulse signal or the second pulse signal while the first and second mask signals are at the predetermined level, and outputs the mask signal as the pulse modulation signal;
With
The mask signal generator is
Receiving a first minimum duty ratio setting signal having a frequency of ½ of the periodic voltage and transitioning to a high level after a predetermined time delay from the positive edge of the first pulse signal; Generating the first mask signal based on the comparison result between the timing of the positive edge of the signal and the timing of the negative edge of the first pulse signal;
The second minimum duty ratio setting signal is received by receiving a second minimum duty ratio setting signal having a frequency half that of the periodic voltage and transitioning to a high level with a predetermined time delay from the positive edge of the second pulse signal. and timing of the positive edge of the signal, based on the comparison result of the timing of the negative edge of the second pulse signal, wherein the to Rupa pulse modulator to generate a second mask signal.
前記マスク信号生成部は、
前記第1最小デューティ比設定信号がクロック端子に入力され、前記第1パルス信号が入力端子に入力された第1フリップフロップと、
前記第2最小デューティ比設定信号がクロック端子に入力され、前記第2パルス信号が入力端子に入力された第2フリップフロップと、
を含み、前記第1、第2フリップフロップの出力をそれぞれ、前記第1、第2マスク信号として出力することを特徴とする請求項に記載のパルス変調器。
The mask signal generator is
A first flip-flop in which the first minimum duty ratio setting signal is input to a clock terminal and the first pulse signal is input to an input terminal;
A second flip-flop in which the second minimum duty ratio setting signal is input to a clock terminal and the second pulse signal is input to an input terminal;
Hints, pulse modulator as claimed in claim 1, wherein the first, the output of the second flip-flop, respectively, the first, and outputs the second mask signal.
前記パルス分周器は、
前記周期電圧の1/2の周波数および所定の最大デューティ比を有する第1最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理演算により前記第1パルス信号を生成し、
前記周期電圧の1/2の周波数および前記所定の最大デューティ比を有し、前記第1最大デューティ比設定信号と逆相の第2最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理演算により前記第2パルス信号を生成することを特徴とする請求項1または2に記載のパルス変調器。
The pulse divider is
The first pulse signal is generated by a logical operation of a first maximum duty ratio setting signal having a frequency of ½ of the periodic voltage and a predetermined maximum duty ratio and the pulse signal,
The second maximum duty ratio setting signal having a frequency half that of the periodic voltage and the predetermined maximum duty ratio and having a phase opposite to that of the first maximum duty ratio setting signal and the pulse signal is used for the second operation. The pulse modulator according to claim 1 , wherein the pulse modulator generates a pulse signal.
電源回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、当該帰還電圧が所定の基準電圧に近づくようにデューティ比が制御されるパルス変調信号を生成し、前記電源回路のスイッチング素子に対して出力するパルス変調器であって、  A pulse that receives a feedback voltage corresponding to the output voltage of the power supply circuit, generates a pulse modulation signal whose duty ratio is controlled so that the feedback voltage approaches a predetermined reference voltage, and outputs the pulse modulation signal to the switching element of the power supply circuit A modulator,
前記帰還電圧と前記基準電圧の誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、  An error amplifier that amplifies an error between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage;
所定の周波数を有するのこぎり波状の周期電圧を生成するオシレータと、  An oscillator that generates a sawtooth-shaped periodic voltage having a predetermined frequency;
前記周期電圧を前記誤差電圧によりスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号を出力するコンパレータと、  A comparator that slices the periodic voltage with the error voltage and outputs a pulse signal whose level changes at an intersection;
前記パルス信号を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号および第2パルス信号を生成するパルス分周器と、  A pulse divider that divides the pulse signal by 1/2 to generate a first pulse signal and a second pulse signal that are in opposite phases to each other;
第1パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第1パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第1マスク信号を生成するとともに、第2パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第2パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第2マスク信号を生成するマスク信号生成部と、  The pulse width of the first pulse signal is compared with a predetermined minimum pulse width to generate a first mask signal that has a predetermined level when the pulse width of the first pulse signal is shorter than the minimum pulse width, and the second pulse signal A mask signal generation unit that compares the pulse width of the second pulse signal with a predetermined minimum pulse width and generates a second mask signal having a predetermined level when the pulse width of the second pulse signal is shorter than the minimum pulse width;
前記第1パルス信号または前記第2パルス信号のいずれか一方を、前記第1、第2マスク信号が前記所定レベルとなる期間マスクし、前記パルス変調信号として出力するマスク処理部と、  A mask processing unit that masks either the first pulse signal or the second pulse signal while the first and second mask signals are at the predetermined level, and outputs the mask signal as the pulse modulation signal;
を備え、  With
前記パルス分周器は、  The pulse divider is
前記周期電圧の1/2の周波数および所定の最大デューティ比を有する第1最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理演算により前記第1パルス信号を生成し、  The first pulse signal is generated by a logical operation of a first maximum duty ratio setting signal having a frequency of ½ of the periodic voltage and a predetermined maximum duty ratio and the pulse signal,
前記周期電圧の1/2の周波数および前記所定の最大デューティ比を有し、前記第1最大デューティ比設定信号と逆相の第2最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理演算により前記第2パルス信号を生成することを特徴とするパルス変調器。  The second maximum duty ratio setting signal having a frequency half that of the periodic voltage and the predetermined maximum duty ratio and having a phase opposite to that of the first maximum duty ratio setting signal and the pulse signal is used for the second operation. A pulse modulator for generating a pulse signal.
前記パルス分周器は、
前記第1最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理積を前記第1パルス信号として出力する第1ANDゲートと、
前記第2最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理積を前記第2パルス信号として出力する第2ANDゲートと、
を含むことを特徴とする請求項3または4に記載のパルス変調器。
The pulse divider is
A first AND gate that outputs a logical product of the first maximum duty ratio setting signal and the pulse signal as the first pulse signal;
A second AND gate that outputs a logical product of the second maximum duty ratio setting signal and the pulse signal as the second pulse signal;
5. The pulse modulator according to claim 3 , comprising:
前記第1、第2マスク信号を所定の遅延時間だけ遅延させるマスク信号遅延部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のパルス変調器。 The first pulse modulator as claimed in claim 1 or 2, further comprising a mask signal delay unit for delaying the second mask signal by a predetermined delay time. 前記第1、第2マスク信号を所定の遅延時間だけ遅延させるマスク信号遅延部をさらに備え、
前記マスク信号遅延部は、
入力端子に前記第1マスク信号が、クロック端子に反転された前記第1最小デューティ比設定信号が入力された第3フリップフロップと、
入力端子に前記第2マスク信号が、クロック端子に反転された前記第2最小デューティ比設定信号が入力された第4フリップフロップと、
を含むことを特徴とする請求項に記載のパルス変調器。
A mask signal delay unit for delaying the first and second mask signals by a predetermined delay time;
The mask signal delay unit is
A third flip-flop in which the first mask signal is input to an input terminal and the first minimum duty ratio setting signal inverted to a clock terminal is input;
A fourth flip-flop in which the second mask signal is input to the input terminal and the second minimum duty ratio setting signal inverted to the clock terminal is input;
The pulse modulator according to claim 1 , comprising:
電源回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、当該帰還電圧が所定の基準電圧に近づくようにデューティ比が制御されるパルス変調信号を生成し、前記電源回路のスイッチング素子に対して出力するパルス変調器であって、
前記帰還電圧と前記基準電圧の誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
所定の周波数を有するのこぎり波状の周期電圧を生成するオシレータと、
前記周期電圧を前記誤差電圧によりスライスし、交点でレベルが変化するパルス信号を出力するコンパレータと、
前記パルス信号を1/2分周し、互いに逆相となる第1パルス信号および第2パルス信号を生成するパルス分周器と、
第1パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第1パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第1マスク信号を生成するとともに、第2パルス信号のパルス幅を所定の最小パルス幅と比較し、前記第2パルス信号のパルス幅が前記最小パルス幅より短いとき所定レベルとなる第2マスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記第1パルス信号または前記第2パルス信号のいずれか一方を、前記第1、第2マスク信号が前記所定レベルとなる期間マスクし、前記パルス変調信号として出力するマスク処理部と、
を備え、
前記周期電圧は、ローレベルとなる第1期間と、一定の傾きで上昇する第2期間を交互に繰り返し、
前記パルス分周器は、
前記周期電圧が奇数番目に前記第2期間となる間、ハイレベルとなる第1最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理積を、前記第1パルス信号として出力する第1ANDゲートと、
前記周期電圧が偶数番目に前記第2期間となる間、ハイレベルとなる第2最大デューティ比設定信号と前記パルス信号の論理積を、前記第2パルス信号として出力する第2ANDゲートと、
を含み、
前記マスク信号生成部は、
前記周期電圧が奇数番目に前記第2期間となってから所定時間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる第1最小デューティ比設定信号のポジティブエッジにより前記第1パルス信号をラッチし、前記第1マスク信号を生成する第1フリップフロップと、
前記周期電圧が偶数番目に前記第2期間となってから前記所定時間経過後のタイミングにおいてハイレベルとなる第2最小デューティ比設定信号のポジティブエッジにより前記第2パルス信号をラッチし、前記第2マスク信号を生成する第2フリップフロップと、
を含み、
前記マスク処理部は、前記第1パルス信号または前記第2パルス信号のいずれか一方と、前記第1、第2マスク信号の論理積を出力するANDゲートを含むことを特徴とするパルス変調器。
A pulse that receives a feedback voltage corresponding to the output voltage of the power supply circuit, generates a pulse modulation signal whose duty ratio is controlled so that the feedback voltage approaches a predetermined reference voltage, and outputs the pulse modulation signal to the switching element of the power supply circuit A modulator,
An error amplifier that amplifies an error between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage;
An oscillator that generates a sawtooth-shaped periodic voltage having a predetermined frequency;
A comparator that slices the periodic voltage with the error voltage and outputs a pulse signal whose level changes at an intersection;
A pulse divider that divides the pulse signal by 1/2 to generate a first pulse signal and a second pulse signal that are in opposite phases to each other;
The pulse width of the first pulse signal is compared with a predetermined minimum pulse width to generate a first mask signal that has a predetermined level when the pulse width of the first pulse signal is shorter than the minimum pulse width, and the second pulse signal A mask signal generation unit that compares the pulse width of the second pulse signal with a predetermined minimum pulse width and generates a second mask signal having a predetermined level when the pulse width of the second pulse signal is shorter than the minimum pulse width;
A mask processing unit that masks either the first pulse signal or the second pulse signal while the first and second mask signals are at the predetermined level, and outputs the mask signal as the pulse modulation signal;
With
The periodic voltage alternately repeats a first period of low level and a second period of rising at a constant slope,
The pulse divider is
A first AND gate that outputs, as the first pulse signal, a logical product of the first maximum duty ratio setting signal that is at a high level and the pulse signal while the periodic voltage is odd-numbered in the second period;
A second AND gate that outputs a logical product of the second maximum duty ratio setting signal and the pulse signal, which is at a high level while the periodic voltage is in the even-numbered second period, as the second pulse signal;
Including
The mask signal generator is
The first mask is latched by a positive edge of a first minimum duty ratio setting signal that becomes a high level at a timing after a predetermined time has elapsed since the periodic voltage has oddly entered the second period, and the first mask A first flip-flop for generating a signal;
The second pulse signal is latched by a positive edge of a second minimum duty ratio setting signal that becomes a high level at a timing after the predetermined time has elapsed since the periodic voltage becomes the second period evenly. A second flip-flop for generating a mask signal;
Including
The mask processing unit, one and one of the first pulse signal or the second pulse signal, said first, features and to Rupa Luz modulation that includes an AND gate for outputting a logical product of the second mask signal vessel.
少なくともひとつのフライングキャパシタと、少なくともひとつの出力キャパシタと、を有するチャージポンプ回路の制御回路であって、
入力電圧を利用して前記フライングキャパシタを充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む第1スイッチ群と、
前記フライングキャパシタに蓄えられた電荷を利用して前記出力キャパシタを充電する経路に設けられた少なくともひとつのスイッチを含む第2スイッチ群と、
前記チャージポンプ回路の出力電圧に応じた帰還電圧を受け、パルス変調信号を生成する請求項1から8のいずれかに記載のパルス変調器と、
前記パルス変調器から前記パルス変調信号を受け、前記パルス変調信号のハイ期間に応じた期間、前記第1、第2スイッチ群のいずれか一方をオンし、そのロー期間に応じた期間、他方をオンするドライバと、
を備えることを特徴とする制御回路。
A control circuit for a charge pump circuit having at least one flying capacitor and at least one output capacitor,
A first switch group including at least one switch provided in a path for charging the flying capacitor using an input voltage;
A second switch group including at least one switch provided in a path for charging the output capacitor using the charge stored in the flying capacitor;
The pulse modulator according to any one of claims 1 to 8 , which receives a feedback voltage according to an output voltage of the charge pump circuit and generates a pulse modulation signal;
The pulse modulation signal is received from the pulse modulator, one of the first and second switch groups is turned on for a period corresponding to the high period of the pulse modulation signal, and the other is set for the period corresponding to the low period. A driver to turn on,
A control circuit comprising:
フライングキャパシタと、
出力キャパシタと、
前記フライングキャパシタおよび前記出力キャパシタの充放電状態を制御する請求項9に記載の制御回路と、
を備えることを特徴とするチャージポンプ回路。
A flying capacitor,
An output capacitor;
The control circuit according to claim 9, which controls charge / discharge states of the flying capacitor and the output capacitor;
A charge pump circuit comprising:
少なくともひとつのスイッチング素子を有するスイッチングレギュレータの制御回路であって、
前記スイッチングレギュレータの出力電圧に応じた帰還電圧を受け、パルス変調信号を生成する請求項1から8のいずれかに記載のパルス変調器と、
前記パルス変調器から前記パルス変調信号を受け、前記パルス変調信号にもとづいて、前記スイッチング素子を駆動するドライバと、
を備えることを特徴とする制御回路。
A switching regulator control circuit having at least one switching element,
The pulse modulator according to any one of claims 1 to 8 , which receives a feedback voltage corresponding to an output voltage of the switching regulator and generates a pulse modulation signal;
A driver for receiving the pulse modulation signal from the pulse modulator and driving the switching element based on the pulse modulation signal;
A control circuit comprising:
請求項11に記載の制御回路を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ。   A switching regulator comprising the control circuit according to claim 11.
JP2007294673A 2007-11-13 2007-11-13 Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same Active JP5214220B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007294673A JP5214220B2 (en) 2007-11-13 2007-11-13 Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007294673A JP5214220B2 (en) 2007-11-13 2007-11-13 Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009124826A JP2009124826A (en) 2009-06-04
JP5214220B2 true JP5214220B2 (en) 2013-06-19

Family

ID=40816396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007294673A Active JP5214220B2 (en) 2007-11-13 2007-11-13 Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5214220B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5170117B2 (en) * 2010-01-18 2013-03-27 株式会社村田製作所 Switching control circuit and switching power supply device
JP5848898B2 (en) * 2010-06-28 2016-01-27 ローム株式会社 Load driving circuit and light emitting device and display device using the same
JP2012100439A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Renesas Electronics Corp Charge pump circuit and power supply circuit
JP5633536B2 (en) * 2012-04-16 2014-12-03 株式会社村田製作所 Switching control circuit and switching power supply device
CN104483580B (en) * 2014-12-25 2017-03-29 珠海全志科技股份有限公司 A kind of DC DC transducers zero load detection means based on PFM step-by-step countings
CN107370366B (en) * 2017-08-22 2024-04-23 瓴芯电子科技(无锡)有限公司 Step-down DC-DC converter system
JP7101590B2 (en) * 2018-10-18 2022-07-15 エイブリック株式会社 Switching regulator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369501A (en) * 2001-06-05 2002-12-20 Sharp Corp Stabilized power unit
JP2006050778A (en) * 2004-08-04 2006-02-16 Sanyo Electric Co Ltd Charge pump circuit
JP4791762B2 (en) * 2005-05-25 2011-10-12 ローム株式会社 Switching regulator control circuit, power supply device using the same, and electronic equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009124826A (en) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5103084B2 (en) Charge pump circuit and control circuit thereof
JP5214221B2 (en) Charge pump circuit and control circuit and control method thereof
US7847621B2 (en) Control circuit and control method for charge pump circuit
JP5785814B2 (en) Switching power supply control circuit, control method, and switching power supply and electronic device using the same
KR101331721B1 (en) Buck-boost control logic for pwm regulator
KR100927882B1 (en) Control method of DC-DC converter and DC-DC converter
JP5214220B2 (en) Pulse modulator and charge pump circuit, switching regulator and control circuit using the same
JP4631916B2 (en) Boost DC-DC converter
US6696821B2 (en) DC-DC converter, duty-ratio setting circuit and electric appliance using them
JP5039371B2 (en) Switching regulator control circuit, power supply, and electronic equipment
JP4762722B2 (en) Power supply device and electronic apparatus equipped with the same
EP1146629A2 (en) Control circuit and method for maintaining high efficiency in a buck-boost switching regulator
JP4791762B2 (en) Switching regulator control circuit, power supply device using the same, and electronic equipment
JP2009146130A (en) Dropper type regulator
TWI540818B (en) Control circuit, dcdc converter, and driving method
US20240204665A1 (en) Resonant cockcroft-walton voltage converters using multi-phase clocking techniques
JP7231991B2 (en) Clock generation circuit, switching power supply device and semiconductor device
JP4487649B2 (en) Control device for step-up / step-down DC-DC converter
JP5214219B2 (en) Charge pump circuit and control circuit thereof
JP4938425B2 (en) Switching control circuit
JP4762723B2 (en) Power supply device and electronic apparatus equipped with the same
JP5290565B2 (en) Charge pump circuit and control circuit thereof
JP2014113011A (en) Control circuit for switching power supply, switching power supply using the same, and electronic apparatus
KR102076991B1 (en) Charge pump apparatus
JP2006174630A (en) Method and circuit for controlling switching regulator and power supply unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5214220

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250