JP5243314B2

JP5243314B2 - Switching circuit

Info

Publication number: JP5243314B2
Application number: JP2009060452A
Authority: JP
Inventors: 仁鈴木; 和彦堀越; 秀明恩田; 文洋岡崎; 岳士安在; 光雄原; 翔一小笠原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010219585A

Description

本発明は、スイッチング回路の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of switching circuits.

従来では、規範電圧波形追従駆動部へ入力する信号波形を、予めノイズ特性と損失特性を設定した波形にして出力する規範電圧波形生成部を備えている（例えば、特許文献１参照。）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a reference voltage waveform generation unit that outputs a signal waveform input to a reference voltage waveform tracking drive unit in a waveform in which noise characteristics and loss characteristics are set in advance is provided (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−１６９９７号公報JP 2009-16997 A

しかしながら、従来のスイッチング回路にあっては、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させる課題がある。 However, the conventional switching circuit has a problem of further improving the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform.

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができるスイッチング回路を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a switching circuit capable of further improving the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform. .

上記目的を達成するため、本発明では、フィードバック構成部によりスイッチング素子を駆動して負荷を作動させるスイッチング回路において、前記フィードバック構成部へ入力する信号波形を、予めノイズ特性と損失特性を設定した波形にして出力する規範電圧波形生成手段と、前記フィードバック構成部に設けられ、カレントミラーの回路構成によりフィードバックの差動処理を行う差動手段と、前記規範電圧波形生成手段による規範電圧波形に対して補償を行う補償手段と、を備え、該補償手段が、規範電圧波形のオン電圧を出力するオン電圧出力手段と、規範電圧波形のオフ電圧を出力するオフ電圧出力手段と、定常状態では前記オン電圧及び前記オフ電圧を選択し、過渡状態では前記規範電圧波形生成手段からの規範電圧波形を選択して、前記規範電圧波形生成手段の後段で波形補償を行う選択手段と、有する、ことを特徴とする。

In order to achieve the above object, in the present invention, in a switching circuit that operates a load by driving a switching element by a feedback component, a signal waveform input to the feedback component is a waveform in which noise characteristics and loss characteristics are set in advance. The reference voltage waveform generating means for outputting the differential voltage means provided in the feedback configuration unit for differential processing of feedback by the circuit configuration of the current mirror, and the reference voltage waveform generated by the reference voltage waveform generating means Compensation means for performing compensation , wherein the compensation means outputs an on-voltage output means for outputting an on-voltage having a reference voltage waveform, an off-voltage output means for outputting an off-voltage having a reference voltage waveform, and the on-state in a steady state. Select the voltage and the off-voltage, and select the reference voltage waveform from the reference voltage waveform generation means in the transient state. And a selecting means for performing waveform compensation at a later stage of the norm voltage waveform generation means comprises, it is characterized.

よって、本発明にあっては、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。 Therefore, in the present invention, the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform can be further improved.

実施例１のスイッチング回路のブロック図である。1 is a block diagram of a switching circuit according to a first embodiment. 実施例１のスイッチング回路の回路構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a switching circuit according to Embodiment 1. FIG. カットオフを説明するスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。It is an explanatory waveform diagram of an input / output waveform of a switching circuit for explaining cut-off. 図３の波形をゲイン及びオフセットで調整した波形の説明波形図である。FIG. 4 is an explanatory waveform diagram of a waveform obtained by adjusting the waveform of FIG. 3 with gain and offset. 実施例１のスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。FIG. 3 is an explanatory waveform diagram of input / output waveforms of the switching circuit according to the first embodiment. 実施例１のスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。FIG. 3 is an explanatory waveform diagram of input / output waveforms of the switching circuit according to the first embodiment. 実施例２のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the switching circuit of Example 2. FIG. 実施例２のスイッチング回路の回路構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of a switching circuit according to a second embodiment. 理想的な出力電圧波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an ideal output voltage waveform. 過小振幅な出力電圧波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an undervoltage output voltage waveform. 過大振幅な出力電圧波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an excessively large output voltage waveform. 実施例２のスイッチング回路の選択回路部の波形生成の状態を示すタイムチャートである。6 is a time chart illustrating a waveform generation state of a selection circuit unit of a switching circuit according to a second embodiment. 実施例３のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the switching circuit of Example 3. 実施例３のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。It is an explanatory waveform diagram of the output waveform of the switching circuit of Example 3. 実施例４のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the switching circuit of Example 4. FIG. 実施例４のスイッチング回路の回路構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of a switching circuit according to a fourth embodiment. 実施例４における出力電圧波形調整部の具体構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration of an output voltage waveform adjustment unit according to a fourth embodiment. 電源電圧が一定状態のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。It is an explanatory waveform diagram of an output waveform of the switching circuit in a state where the power supply voltage is constant. 電源電圧が変動状態のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。It is an explanatory waveform diagram of the output waveform of the switching circuit in a state where the power supply voltage is fluctuating. 実施例５のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a block configuration of a switching circuit according to a fifth embodiment. 入力波形に対する出力波形の遅れの説明波形図である。It is an explanatory waveform diagram of the delay of the output waveform with respect to the input waveform. 実施例５において入力波形を補償した状態を示す説明波形図である。FIG. 10 is an explanatory waveform diagram illustrating a state where an input waveform is compensated in the fifth embodiment.

以下、本発明のスイッチング回路を実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，３に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，３，４に係る発明に対応する実施例３と、請求項１〜５に係る発明に対応する実施例４と、請求項１〜６に係る発明に対応する実施例５とに基づいて説明する。 Embodiments for realizing a switching circuit according to the present invention are described below as a first embodiment corresponding to the first and second aspects of the invention, a second embodiment corresponding to the first and third aspects of the invention, and a first aspect. , 3 and 4, Example 4 corresponding to the invention according to claims 1 to 5, and Example 5 corresponding to the invention according to claims 1 to 6. To do.

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のスイッチング回路のブロック図である。
実施例１のスイッチング回路１は、制御パルス生成部２、規範補償波形生成部３、規範電圧波形追従駆動部４、負荷５、電源６を主要な構成としている。
制御パルス生成部２は、規範電圧波形追従駆動部４を駆動制御するための波形となる制御パルスを生成し出力する。
規範補償波形生成部３は、規範電圧波形生成部３１とカレントミラー誤差補償部３２を備え、規範電圧波形追従駆動部４へ入力する波形を生成する。
規範電圧波形生成部３１は、予めノイズと損失が要求される所定の値を満たす入力波形（本明細書において規範波形と呼ぶ）を生成する。
カレントミラー誤差補償部３２は、規範波形に対して、規範電圧波形追従駆動部４のカレントミラー誤差を補償する。
規範電圧波形追従駆動部４は、入力される規範波形によりオンオフのスイッチシングを行う駆動部である。
負荷５は、スイッチングによる電圧のオンオフで駆動するものである。
電源６は、負荷５の駆動のための電源を供給する。 First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a block diagram of a switching circuit according to the first embodiment.
The switching circuit 1 according to the first embodiment includes a control pulse generation unit 2, a reference compensation waveform generation unit 3, a reference voltage waveform tracking drive unit 4, a load 5, and a power supply 6.
The control pulse generator 2 generates and outputs a control pulse having a waveform for driving and controlling the reference voltage waveform follow-up drive unit 4.
The reference compensation waveform generation unit 3 includes a reference voltage waveform generation unit 31 and a current mirror error compensation unit 32, and generates a waveform to be input to the reference voltage waveform tracking drive unit 4.
The reference voltage waveform generation unit 31 generates an input waveform (referred to as a reference waveform in this specification) that satisfies a predetermined value that requires noise and loss in advance.
The current mirror error compensator 32 compensates for the current mirror error of the reference voltage waveform tracking drive unit 4 with respect to the reference waveform.
The reference voltage waveform follow-up drive unit 4 is a drive unit that performs on / off switching according to an input reference waveform.
The load 5 is driven by turning on and off the voltage by switching.
The power source 6 supplies power for driving the load 5.

実施例１のスイッチング回路について、さらに説明する。
図２は実施例１のスイッチング回路の回路構成を示す図である。
実施例１のスイッチング回路１では、制御パルス生成部２と規範電圧波形生成部３１を共通化したパルス発生器Ｖ３として備えている。
そして、カレントミラー誤差補償部３２は、電源電圧Ｖ４をパルス発生器Ｖ３の下流（GND側）に設ける構成である。 The switching circuit of Example 1 will be further described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the switching circuit according to the first embodiment.
In the switching circuit 1 according to the first embodiment, the control pulse generator 2 and the reference voltage waveform generator 31 are provided as a common pulse generator V3.
The current mirror error compensator 32 is configured to provide the power supply voltage V4 downstream (to the GND side) of the pulse generator V3.

実施例１のスイッチング回路１において、規範電圧波形追従駆動部４は、比較部４１、閾値電圧オフセット部４２、スイッチング素子制御端子駆動部４３、スイッチング素子４４、出力電圧検知部４５を主要な構成としている。
比較部４１は、抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１，Ｑ２からなり、カレントミラー回路を構成し、規範電圧波形と出力波形を比較し、差分を出力する。 In the switching circuit 1 according to the first embodiment, the reference voltage waveform following drive unit 4 includes a comparison unit 41, a threshold voltage offset unit 42, a switching element control terminal drive unit 43, a switching element 44, and an output voltage detection unit 45 as main components. Yes.
The comparison unit 41 includes a resistor R1 and transistors Q1 and Q2, constitutes a current mirror circuit, compares the reference voltage waveform and the output waveform, and outputs a difference.

閾値電圧オフセット部４２は、抵抗Ｒ３、トランジスタＱ３，Ｑ４、電源Ｖ１からなり、カレントミラー回路を構成し、スイッチング素子の特性に合わせて電圧レベルを直流的にオフセットする。
スイッチング素子制御端子駆動部４３は、抵抗Ｒ４〜Ｒ６、ダイオードＤ１，Ｄ２、トランジスタＱ５，Ｑ６からなり、エミッタフォロア回路（プッシュプル回路）を構成し、スイッチング素子４４のゲート駆動信号を出力する。
スイッチング素子４４は、例えばＭＯＳＦＥＴのパワートランジスタＭ１であり、負荷５への電源電圧のオンオフを制御する。
出力電圧検知部４５は、コンデンサＣ１、可変抵抗Ｒ２からなり、スイッチング素子４４から負荷５への出力を比較部４１へ入力して、フィードバック構成の帰還路を形成し、この帰還路で出力電圧の検知を行う。なお、コンデンサＣ１は位相進み補償を行う。
また、実施例１では、負荷５を抵抗Ｒ７、インダクタンスＬ１、パワートランジスタＭ２で構成している。 The threshold voltage offset unit 42 includes a resistor R3, transistors Q3 and Q4, and a power source V1, constitutes a current mirror circuit, and offsets the voltage level in a DC manner in accordance with the characteristics of the switching element.
The switching element control terminal drive unit 43 includes resistors R4 to R6, diodes D1 and D2, and transistors Q5 and Q6, constitutes an emitter follower circuit (push-pull circuit), and outputs a gate drive signal for the switching element 44.
The switching element 44 is, for example, a MOSFET power transistor M1 and controls on / off of the power supply voltage to the load 5.
The output voltage detection unit 45 includes a capacitor C1 and a variable resistor R2, and inputs an output from the switching element 44 to the load 5 to the comparison unit 41 to form a feedback path of a feedback configuration. Perform detection. Capacitor C1 performs phase advance compensation.
In the first embodiment, the load 5 includes a resistor R7, an inductance L1, and a power transistor M2.

作用を説明する。
[追従性向上作用]
実施例１のスイッチング回路では、まず、制御パルス生成部２が立上り及び立下りを有するパルス、例えばPWMパルスを出力する。
規範電圧波形生成部３１では、立上り又は立下りのタイミングを用いて、規範電圧波形を生成する。規範電圧波形は、例えば制御パルスをRCローパスフィルタで丸めるようにし、あるいは特定帯域の通過を抑制して、ノイズと損失を良好な特性にした信号波形である。
そして、カレントミラー誤差補償部３２は、規範電圧波形生成部３１で生成される信号波形に所定の電圧Ｖbe分（Ｖbe´）を加える。
そのため、規範電圧波形追従駆動部４には、カレントミラー誤差補償部３２により所定の電圧Ｖbe分が加えられた信号波形が入力される。 The operation will be described.
[Following effect]
In the switching circuit of the first embodiment, first, the control pulse generator 2 outputs a pulse having a rising edge and a falling edge, for example, a PWM pulse.
The reference voltage waveform generation unit 31 generates a reference voltage waveform using the rising or falling timing. The reference voltage waveform is a signal waveform in which, for example, the control pulse is rounded by an RC low-pass filter, or the passage of a specific band is suppressed to make noise and loss good characteristics.
Then, the current mirror error compensator 32 adds a predetermined voltage Vbe (Vbe ′) to the signal waveform generated by the reference voltage waveform generator 31.
Therefore, the reference voltage waveform follow-up drive unit 4 receives a signal waveform to which a predetermined voltage Vbe is added by the current mirror error compensation unit 32.

規範電圧波形追従駆動部４では、比較部４１のカレントミラー回路構造において、抵抗Ｒ１と可変抵抗Ｒ２はそれぞれ入力（規範電圧波形）と出力の比率を決めており、例えば２倍の関係となる。 In the reference voltage waveform follow-up drive unit 4, in the current mirror circuit structure of the comparison unit 41, the resistor R1 and the variable resistor R2 determine the ratio of the input (reference voltage waveform) and the output, respectively, and have a double relationship, for example.

例えば、入力電圧が上昇すると、トランジスタＱ１側の電流が増えるのでトランジスタＱ２の電流も増えようとする。その際に、可変抵抗Ｒ２から流れている分の電流よりも多く必要とする分が閾値電圧オフセット部４２から流れ込み、スイッチング素子制御端子駆動部４３のトランジスタＱ５がオフ、トランジスタＱ６がオンする方向へ徐々に変化し、スイッチング素子４４であるパワートランジスタＭ１のゲート電位が下がりオフする方向に変化し出力電圧が上昇する。すなわち、入力電圧が上昇すると出力電圧も上昇する。低下は逆の動作となる。 For example, when the input voltage increases, the current on the transistor Q1 side increases, so the current of the transistor Q2 also increases. At that time, a necessary amount more than the current flowing from the variable resistor R2 flows from the threshold voltage offset unit 42, and the transistor Q5 of the switching element control terminal driving unit 43 is turned off and the transistor Q6 is turned on. The voltage gradually changes, and the gate potential of the power transistor M1, which is the switching element 44, decreases and changes in the direction of turning off, and the output voltage increases. That is, when the input voltage increases, the output voltage also increases. Decreasing is the reverse operation.

閾値電圧オフセット部４２では、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２からトランジスタＱ２のカレントミラー回路に流れ込む、もしくは流れ出す電流に対して、トランジスタＱ３，Ｑ４のカレントミラー回路部分を用いて予め一定の電流を供給することで、スイッチング素子制御端子駆動部４３の電位をプラス側へオフセットする。トランジスタＱ３から流れ込む電流値は可変抵抗Ｒ３により決定される。また、トランジスタＱ３，Ｑ４の構成を流れ込む構成から吸い込む構成にすればマイナス方向へオフセットする効果を得る。 The threshold voltage offset unit 42 supplies a constant current in advance to the current flowing into or out of the current mirror circuit of the transistor Q2 from the diode D1 and the diode D2 using the current mirror circuit portion of the transistors Q3 and Q4. The potential of the switching element control terminal driving unit 43 is offset to the plus side. The value of current flowing from transistor Q3 is determined by variable resistor R3. Further, if the configuration of the transistors Q3 and Q4 is changed from the flow-in configuration to the suction configuration, an effect of offset in the minus direction can be obtained.

また、スイッチング素子制御端子駆動部４３は、コンプリメンタリエミッタフォロア（プッシュプル回路）構成として、低インピーダンス駆動としている。スイッチング素子４４は、取り扱う電力が大きいほどゲートの入力容量が大きく、ミラー効果によりスイッチング時に大きく変化する特性があるため、低インピーダンスで駆動する。
また、出力電圧検知部４５のコンデンサＣ１により出力電圧の位相を進ませることにより、フィードバック構成における応答性を良くする。
このようにして、実施例１のスイッチング回路１では、フィードバック構成によって、入力信号波形によく追従した出力波形にする。 In addition, the switching element control terminal drive unit 43 has a complementary emitter follower (push-pull circuit) configuration and is driven with low impedance. The switching element 44 is driven with low impedance because the input power of the gate is larger as the power to be handled is larger and has a characteristic that changes greatly during switching due to the mirror effect.
Further, the phase of the output voltage is advanced by the capacitor C1 of the output voltage detection unit 45, thereby improving the responsiveness in the feedback configuration.
In this way, in the switching circuit 1 of the first embodiment, an output waveform that closely follows the input signal waveform is obtained by the feedback configuration.

ここで、比較部４１のカレントミラーへ入力される電圧をＶin、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間の電圧をＶbeとすると、ベース電流を無視して考えた場合トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間に流れる電流ｉ１は、次の数式１のように考えることができる。 Here, if the voltage input to the current mirror of the comparison unit 41 is Vin and the voltage between the base and emitter of the transistor Q1 is Vbe, the current flowing between the collector and emitter of the transistor Q1 when the base current is ignored. i1 can be considered as the following Equation 1.

（数式１）
ｉ１＝（Ｖin−Ｖbe)/Ｒ１ (Formula 1)
i1 = (Vin−Vbe) / R1

カレントミラー構成のために、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間に流れる電流ｉ１´はｉ１に等しいとし、トランジスタＱ２のコレクタ電圧であるバイアス電圧Ｖbiasの変動は小さいので、ｉ３とともに一定と考える。すると、次の数式２、数式３を得る。 Because of the current mirror configuration, it is assumed that the current i1 ′ flowing between the collector and emitter of the transistor Q2 is equal to i1, and the fluctuation of the bias voltage Vbias, which is the collector voltage of the transistor Q2, is small. Then, the following formulas 2 and 3 are obtained.

（数式２）
ｉ１´＝ｉ２＋ｉ３＝（Ｖin−Ｖbe)/Ｒ１ (Formula 2)
i1 ′ = i2 + i3 = (Vin−Vbe) / R1

（数式３）
ｉ２＝（Ｖin−Ｖbe)/Ｒ１−ｉ３ (Formula 3)
i2 = (Vin-Vbe) / R1-i3

これより、スイッチング回路１の出力電圧Ｖoutは、次の数式４、数式５のように考えることができる。 Thus, the output voltage Vout of the switching circuit 1 can be considered as in the following formulas 4 and 5.

（数式４）
Ｖout−Ｖbias＝ｉ２・Ｒ２＝{（Ｖin−Ｖbe)/Ｒ１−ｉ３}・Ｒ２ (Formula 4)
Vout−Vbias = i2 · R2 = {(Vin−Vbe) / R1−i3} · R2

（数式５）
Ｖout＝（Ｖin−Ｖbe)・Ｒ２/Ｒ１＋Ｖbias−ｉ３・Ｒ２ (Formula 5)
Vout = (Vin−Vbe) · R2 / R1 + Vbias−i3 · R2

図３はカットオフを説明するスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。図４は図３の波形をゲイン及びオフセットで調整した波形の説明波形図である。なお、図３はゲイン＝１、図４はゲイン＝２の状態を示すものである。
数式５のようにスイッチング回路の出力電圧を考えると、図３に示すように、出力電圧波形には、ベース・エミッタ間の電圧分のカットオフ状態が生じる。
このようにカットオフ状態が生じると、抵抗Ｒ２、Ｒ３により、ゲインとオフセット電圧を調整しても、図４に示すように入出力電圧波形は一致しないことになる。 FIG. 3 is an explanatory waveform diagram of input / output waveforms of the switching circuit for explaining the cutoff. FIG. 4 is an explanatory waveform diagram of a waveform obtained by adjusting the waveform of FIG. 3 with gain and offset. FIG. 3 shows a state where gain = 1, and FIG. 4 shows a state where gain = 2.
Considering the output voltage of the switching circuit as in Equation 5, as shown in FIG. 3, a cut-off state corresponding to the voltage between the base and the emitter occurs in the output voltage waveform.
When the cut-off state occurs in this way, even if the gain and the offset voltage are adjusted by the resistors R2 and R3, the input / output voltage waveforms do not match as shown in FIG.

図５は実施例１のスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。図５は、図３と同様にゲイン１の状態で、図２に示す回路構成を解析した結果である。
実施例１では、カレントミラー誤差補償部３２により、規範電圧波形生成部３１で生成される信号波形に所定の電圧Ｖbe分が加えられる。
そのため、上記数式５は、実施例１では、次の数式６のようになる。 FIG. 5 is an explanatory waveform diagram of input / output waveforms of the switching circuit according to the first embodiment. FIG. 5 shows the result of analyzing the circuit configuration shown in FIG. 2 in the state of gain 1 as in FIG.
In the first embodiment, the current mirror error compensator 32 adds a predetermined voltage Vbe to the signal waveform generated by the reference voltage waveform generator 31.
Therefore, the above formula 5 becomes the following formula 6 in the first embodiment.

（数式６）
Ｖout＝{（Ｖin＋Ｖbe´)−Ｖbe}・Ｒ２/Ｒ１＋Ｖbias−ｉ３・Ｒ２ (Formula 6)
Vout = {(Vin + Vbe ')-Vbe} .R2 / R1 + Vbias-i3.R2

規範電圧波形生成部３１から規範電圧波形追従駆動部４の比較部４１のカレントミラーに入力される規範波形に、カレントミラーのベース・エミッタ間の電圧分のオフセット電圧Ｖbe´が加えられることにより、出力電圧Ｖoutは入力した電圧Ｖinのゲイン倍となる。そのため、図５に示すように、オフセット状態が発生しない入出力波形にすることができる。
図６は実施例１のスイッチング回路の入出力波形の説明波形図である。図６は、図４と同様にゲイン２の状態で、図２に示す回路構成を解析した結果である。
さらに、実施例１では、図５に示すように、カットオフ状態の発生しない状態の入出力波形の特性を得るため、ゲイン＝２にした場合に、図６のような入出力波形の特性を得る。つまり、図５の特性からゲインを変更した際に、可変抵抗Ｒ２のゲイン調整、可変抵抗Ｒ３のオフセット電圧調整を行うことにより、図６に示すように、規範電圧波形に良好に追従した波形を出力することが可能となる。
このように実施例１では、カレントミラー誤差補償部３２によるカットオフ状態の除去による追従性の向上によって、さらに入力信号波形によく追従した出力波形にする。 By adding the offset voltage Vbe ′ corresponding to the voltage between the base and the emitter of the current mirror to the reference waveform input from the reference voltage waveform generation unit 31 to the current mirror of the comparison unit 41 of the reference voltage waveform tracking drive unit 4, The output voltage Vout is a gain multiple of the input voltage Vin. Therefore, as shown in FIG. 5, an input / output waveform in which an offset state does not occur can be obtained.
FIG. 6 is an explanatory waveform diagram of input / output waveforms of the switching circuit according to the first embodiment. FIG. 6 shows the result of analyzing the circuit configuration shown in FIG. 2 in the state of gain 2 as in FIG.
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, in order to obtain the characteristics of the input / output waveform in a state where the cutoff state does not occur, when the gain is set to 2, the characteristics of the input / output waveform as shown in FIG. obtain. In other words, when the gain is changed from the characteristics shown in FIG. 5, by adjusting the gain of the variable resistor R2 and adjusting the offset voltage of the variable resistor R3, as shown in FIG. It becomes possible to output.
As described above, in the first embodiment, the follow-up property is improved by removing the cut-off state by the current mirror error compensator 32, so that the output waveform further follows the input signal waveform.

次に、効果を説明する。
実施例１のスイッチング回路にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。 Next, the effect will be described.
In the switching circuit of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1)規範電圧波形追従駆動部４によりスイッチング素子４４を駆動して負荷を作動させるスイッチング回路１において、規範電圧波形追従駆動部４へ入力する信号波形を、予めノイズ特性と損失特性を設定した波形にして出力する規範電圧波形生成部３１と、規範電圧波形追従駆動部４に設けられ、カレントミラーの回路構成によりフィードバックの差動処理を行う比較部４１と、規範電圧波形生成部３１による規範電圧波形に対して補償を行うカレントミラー誤差補償部３２を備えたため、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。 (1) In the switching circuit 1 that operates the load by driving the switching element 44 by the reference voltage waveform tracking drive unit 4, the noise characteristics and the loss characteristics are set in advance for the signal waveform input to the reference voltage waveform tracking drive unit 4. A reference voltage waveform generation unit 31 that outputs a waveform, a comparison unit 41 that is provided in the reference voltage waveform follow-up drive unit 4 and performs feedback differential processing by a circuit configuration of a current mirror, and a reference by the reference voltage waveform generation unit 31 Since the current mirror error compensator 32 for compensating for the voltage waveform is provided, the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform can be further improved.

(2)上記(1)において、比較部４１は、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２をベース入力が共有する対称状に配置したカレントミラーの回路構成を備え、カレントミラー誤差補償部３２は、比較部４１のトランジスタのベース・エミッタ間の電圧Ｖbe分を、規範電圧波形に加える補償を行うため、比較部４１のトランジスタのベース・エミッタ間の電圧により生じるカットオフ状態が発生しないようにして、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。 (2) In the above (1), the comparison unit 41 includes a circuit configuration of a current mirror in which two transistors Q1 and Q2 are arranged symmetrically shared by the base input. The current mirror error compensation unit 32 includes a comparison unit 41. In order to perform compensation by adding the voltage Vbe between the base and emitter of the transistor in the reference voltage waveform to the reference voltage waveform, the cut-off state caused by the voltage between the base and emitter of the transistor of the comparison unit 41 does not occur and the input reference The followability of the output voltage waveform with respect to the voltage waveform can be further improved.

実施例２は、スイッチング状態によって、規範電圧波形、オン電圧、オフ電圧を切り換えて入力する例である。
構成を説明する。
図７は実施例２のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。
実施例２のスイッチング回路１では、オン電圧出力部７１、オフ電圧出力部７２、タイマ７３、選択回路部７４を備えている。
実施例２では、規範電圧波形生成部３１の出力を選択回路部７４へ入力し、選択回路部７４の出力を規範電圧波形追従駆動部４へ入力する。
オン電圧出力部７１は、スイッチング素子４４を完全にオンするオン電圧（ロー）を選択回路部７４へ出力する。
オフ電圧出力部７２は、スイッチング素子４４を完全にオフするオフ電圧（ハイ）を選択回路部７４へ出力する。なお、このオン電圧、オフ電圧は、スイッチング素子４４から見てのオンオフとする。 The second embodiment is an example in which the reference voltage waveform, the on voltage, and the off voltage are switched and input depending on the switching state.
The configuration will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating a block configuration of the switching circuit according to the second embodiment.
The switching circuit 1 according to the second embodiment includes an on-voltage output unit 71, an off-voltage output unit 72, a timer 73, and a selection circuit unit 74.
In the second embodiment, the output of the reference voltage waveform generation unit 31 is input to the selection circuit unit 74, and the output of the selection circuit unit 74 is input to the reference voltage waveform tracking drive unit 4.
The on-voltage output unit 71 outputs an on-voltage (low) that completely turns on the switching element 44 to the selection circuit unit 74.
The off voltage output unit 72 outputs an off voltage (high) that completely turns off the switching element 44 to the selection circuit unit 74. The on-voltage and off-voltage are on / off as viewed from the switching element 44.

タイマ７３は、規範電圧波形生成部３１からの出力波形と、オン電圧出力部７１の出力と、オフ電圧出力部７２の出力とを切り替える時間のカウントを行い、選択回路部７４へ出力する。
選択回路部７４は、タイマ７３からのカウントに従って、規範電圧波形生成部３１からの出力波形と、オン電圧出力部７１の出力と、オフ電圧出力部７２の出力とを切り替えて、規範電圧波形追従駆動部４へ出力する。 The timer 73 counts the time for switching the output waveform from the reference voltage waveform generation unit 31, the output of the on-voltage output unit 71, and the output of the off-voltage output unit 72, and outputs it to the selection circuit unit 74.
The selection circuit unit 74 switches the output waveform from the reference voltage waveform generation unit 31, the output of the on-voltage output unit 71, and the output of the off-voltage output unit 72 according to the count from the timer 73, and follows the reference voltage waveform tracking. Output to the drive unit 4.

さらに実施例２のスイッチング回路の構成について説明する。
図８は実施例２のスイッチング回路の回路構成を示す図である。
図８に示す構成においては、オン電圧出力部７１として、電源電圧Ｖonを設け、オフ電圧出力部７２として、電源電圧Ｖoffを設ける。また、制御パルス生成部２と規範電圧波形生成部３１を共通化したパルス発生器Ｖpwmを備える。
選択回路部７４は、AND回路７４１，７４２，７４３、OR回路７４４を備えている。
タイマ７３は、予め設定された時間範囲では、それぞれ該当するAND回路７４１〜７４３にON（あるいは１）の出力を行う。 Further, the configuration of the switching circuit according to the second embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit configuration of the switching circuit according to the second embodiment.
In the configuration shown in FIG. 8, the power supply voltage Von is provided as the on voltage output unit 71, and the power supply voltage Voff is provided as the off voltage output unit 72. In addition, a pulse generator Vpwm in which the control pulse generator 2 and the reference voltage waveform generator 31 are shared is provided.
The selection circuit unit 74 includes AND circuits 741, 742, 743, and an OR circuit 744.
The timer 73 outputs ON (or 1) to the corresponding AND circuits 741 to 743 in a preset time range.

AND回路７４１は、タイマ７３からの出力とパルス発生器Ｖpwmからの出力のAND論理演算処理を行い、タイマ７３からの出力がオンの場合には、パルス発生器Ｖpwmからの出力をOR回路７４４へ出力する。
AND回路７４２は、タイマ７３からの出力と電源電圧Ｖonからの出力のAND論理演算処理を行い、タイマ７３からの出力がオンの場合には、電源電圧Ｖonからの出力をOR回路７４４へ出力する。
AND回路７４３は、タイマ７３からの出力と電源電圧Ｖoffからの出力のAND論理演算処理を行い、タイマ７３からの出力がオンの場合には、電源電圧Ｖoffからの出力をOR回路７４４へ出力する。
OR回路７４４は、AND回路７４１〜７４３のオン出力とオフ出力のOR演算を行い、出力を行う。
その他構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。 The AND circuit 741 performs an AND logic operation on the output from the timer 73 and the output from the pulse generator Vpwm. When the output from the timer 73 is on, the output from the pulse generator Vpwm is sent to the OR circuit 744. Output.
The AND circuit 742 performs an AND logic operation process on the output from the timer 73 and the output from the power supply voltage Von, and outputs the output from the power supply voltage Von to the OR circuit 744 when the output from the timer 73 is on. .
The AND circuit 743 performs an AND logic operation process on the output from the timer 73 and the output from the power supply voltage Voff, and outputs the output from the power supply voltage Voff to the OR circuit 744 when the output from the timer 73 is on. .
The OR circuit 744 performs an OR operation on the ON output and the OFF output of the AND circuits 741 to 743 and outputs the result.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[追従性向上作用]
図９は理想的な出力電圧波形を示す波形図である。図１０は過小振幅な出力電圧波形を示す波形図である。図１１は過大振幅な出力電圧波形を示す波形図である。
図９に示すように、負荷５の電源電圧に対して、完全にオンオフする理想的な出力電圧波形の場合、半導体デバイスによる定常損失以外の定常損失及び出力電圧波形のカットオフ状態は発生しない。 The operation will be described.
[Following effect]
FIG. 9 is a waveform diagram showing an ideal output voltage waveform. FIG. 10 is a waveform diagram showing an output voltage waveform having an under-amplitude. FIG. 11 is a waveform diagram showing an output voltage waveform having an excessive amplitude.
As shown in FIG. 9, in the case of an ideal output voltage waveform that is completely turned on / off with respect to the power supply voltage of the load 5, a steady loss other than the steady loss by the semiconductor device and a cutoff state of the output voltage waveform do not occur.

この状態に対して、図１０に示すように、負荷５の電源電圧に対して、過小振幅の出力波形となる場合、電源電圧及びGNDに対してオンオフしきれない分は、定常損失（DC損失）を増加させることになる。また、図１１に示すように、負荷５の電源電圧に対して、過大振幅の出力波形となる場合、電源電圧及びGNDを超えた分はカットオフされてしまう。
これに対して、可変抵抗Ｒ２によりゲインを調整して、振幅を調整し、可変抵抗Ｒ３によりオフセット電圧を調整することが考えられるが、振幅調整の基準電圧位置が一致しないことにより、理想的な波形にすることは困難となる。 In contrast to this state, as shown in FIG. 10, when the output waveform has an under-amplitude with respect to the power supply voltage of the load 5, the amount that cannot be turned on / off with respect to the power supply voltage and GND is a steady loss (DC loss). ) Will increase. Further, as shown in FIG. 11, when the output waveform has an excessive amplitude with respect to the power supply voltage of the load 5, the portion exceeding the power supply voltage and GND is cut off.
On the other hand, it is conceivable that the gain is adjusted by the variable resistor R2, the amplitude is adjusted, and the offset voltage is adjusted by the variable resistor R3. It becomes difficult to make a waveform.

図１２は実施例２のスイッチング回路の選択回路部７４の波形生成の状態を示すタイムチャートである。以下ｔ１〜ｔ４は図１２に示す時間である。
ｔ１以前では、タイマ７３が電源電圧Ｖon（オン電圧出力部７１）のオン信号を出力する。すると、AND回路７４２では、電源電圧Ｖonが選択される。そして、OR回路７４４から他のオフ出力とOR演算され、結果的に電源電圧Ｖonが出力される（図１２(d)参照）。
次に、ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４では、タイマ７３がパルス発生器Ｖpwmのオン信号を出力する。すると、AND回路７４１では、パルス発生器Ｖpwmが選択される。そして、OR回路７４４から他のオフ出力とOR演算され、結果的に規範電圧波形が出力される（図１２(b)参照）。
次に、ｔ２〜ｔ３では、タイマ７３が電源電圧Ｖoff（オフ電圧出力部７２）のオン信号を出力する。すると、AND回路７４３では、電源電圧Ｖoffが選択される。そして、OR回路７４４から他のオフ出力とOR演算され、結果的に電源電圧Ｖoffが出力される（図１２(c)参照）。
次に、ｔ４〜次のｔ１では、上記ｔ１以前と同様に電源電圧Ｖonが出力される（図１２(d)参照）。 FIG. 12 is a time chart illustrating a waveform generation state of the selection circuit unit 74 of the switching circuit according to the second embodiment. Hereinafter, t1 to t4 are times shown in FIG.
Before t1, the timer 73 outputs an ON signal of the power supply voltage Von (ON voltage output unit 71). Then, in the AND circuit 742, the power supply voltage Von is selected. Then, the OR circuit 744 performs an OR operation with another off output, and as a result, the power supply voltage Von is output (see FIG. 12D).
Next, at t1 to t2 and t3 to t4, the timer 73 outputs an ON signal of the pulse generator Vpwm. Then, in the AND circuit 741, the pulse generator Vpwm is selected. Then, the OR circuit 744 performs an OR operation with another OFF output, and as a result, a reference voltage waveform is output (see FIG. 12B).
Next, from t2 to t3, the timer 73 outputs an on signal of the power supply voltage Voff (off voltage output unit 72). Then, in the AND circuit 743, the power supply voltage Voff is selected. Then, the OR circuit 744 performs an OR operation with another off output, and as a result, the power supply voltage Voff is output (see FIG. 12C).
Next, from t4 to the next t1, the power supply voltage Von is output in the same manner as before t1 (see FIG. 12D).

このように選択回路部７４の選択により図１２(b)〜(d)が、切り替えられることにより、図１２(a)に示すように、波形が生成され、規範電圧波形追従駆動部４へ入力される。
ここで、電源電圧Ｖonは、所定電圧のオン電圧であり、スイッチング素子４４を完全にオンさせる電圧である。負荷５の下流でのスイッチング回路１の出力としては、スイッチング素子４４のオンにより波形はローとなる。そのため、スイッチング素子４４における定常損失（DC損失）を発生させない。また、電源電圧Ｖoffは、所定電圧のオフ電圧であり、スイッチング素子４４を完全にオフさせる電圧である。負荷５の下流でのスイッチング回路１の出力としては、スイッチング素子４４のオフにより波形はハイとなる。そのため、スイッチング素子４４における定常損失（DC損失）を発生させない。
よって、実施例２では、ノイズや損失を抑制する規範波形電圧を、規範電圧波形追従駆動部４へ入力し、且つその入力する波形がスイッチング素子４４の定常損失を考慮したものにすることで、実際に規範電圧波形追従駆動部４が追従し、出力する波形がより良好に規範電圧波形に追従したものにする。 12B to 12D are switched by the selection of the selection circuit unit 74 in this way, a waveform is generated and input to the reference voltage waveform tracking drive unit 4 as shown in FIG. Is done.
Here, the power supply voltage Von is a predetermined ON voltage, and is a voltage that completely turns on the switching element 44. As the output of the switching circuit 1 downstream of the load 5, the waveform becomes low when the switching element 44 is turned on. Therefore, a steady loss (DC loss) in the switching element 44 is not generated. The power supply voltage Voff is a predetermined off voltage and is a voltage that completely turns off the switching element 44. The waveform of the output of the switching circuit 1 downstream of the load 5 becomes high when the switching element 44 is turned off. Therefore, a steady loss (DC loss) in the switching element 44 is not generated.
Therefore, in the second embodiment, the reference waveform voltage that suppresses noise and loss is input to the reference voltage waveform follow-up driving unit 4 and the input waveform takes into account the steady loss of the switching element 44. In practice, the reference voltage waveform follow-up driving unit 4 follows and the output waveform better follows the reference voltage waveform.

効果を説明する。
実施例２のスイッチング回路にあっては、下記の効果を得ることができる。 Explain the effect.
In the switching circuit according to the second embodiment, the following effects can be obtained.

(3)補償手段は、規範電圧波形のオン電圧を出力するオン電圧出力部７１と、規範電圧波形のオフ電圧を出力するオフ電圧出力部７２と、定常状態ではオン電圧及びオフ電圧を選択し、過渡状態では規範電圧波形生成部３１からの規範電圧波形を選択して、規範電圧波形生成部３１の後段で波形補償を行う選択回路部７４を備えたため、規範電圧波形の定常状態では、所定の電源電圧Ｖon又はＶoffにすることにより、スイッチング素子４４のオン、オフを完全に行わせ、定常損失を発生させないようにして、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。 (3) The compensation means selects an on-voltage output unit 71 that outputs an on-voltage having a reference voltage waveform, an off-voltage output unit 72 that outputs an off-voltage having a reference voltage waveform, and selects an on-voltage and an off-voltage in a steady state. In the transient state, the reference voltage waveform from the reference voltage waveform generation unit 31 is selected, and the selection circuit unit 74 that performs waveform compensation in the subsequent stage of the reference voltage waveform generation unit 31 is provided. By further setting the power supply voltage Von or Voff of the power supply voltage Von or Voff, the switching element 44 is completely turned on and off, and steady loss is not generated, thereby further improving the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform. Can do.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例３は、選択回路部が電源電圧により選択動作を行う例である。
構成を説明する。
図１３は実施例３のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。
実施例３のスイッチング回路では、選択回路部７５、出力電圧検知部７６を備えている。選択回路部７５は、規範電圧波形生成部３１の出力、オン電圧出力部７１、及びオフ電圧出力部７２を選択して出力する。
出力電圧検知部７６は、負荷５の下流から出力電圧検知部４５へ向かう検出ラインを分岐させて、選択回路部７５へ入力したものである。選択回路部７５は、これにより、スイッチング回路１の出力電圧を検知する。そして、出力電圧が電源電圧の９０％以上になると、オフ電圧、１０％以下になるとオン電圧、それ以外で規範電圧波形生成部３１の出力を選択する処理を有する。
その他構成は、実施例１、実施例２と同様であるので説明を省略する。 The third embodiment is an example in which the selection circuit unit performs the selection operation with the power supply voltage.
The configuration will be described.
FIG. 13 is a block diagram of a switching circuit according to the third embodiment.
The switching circuit according to the third embodiment includes a selection circuit unit 75 and an output voltage detection unit 76. The selection circuit unit 75 selects and outputs the output of the reference voltage waveform generation unit 31, the on-voltage output unit 71, and the off-voltage output unit 72.
The output voltage detection unit 76 branches a detection line from the downstream of the load 5 to the output voltage detection unit 45 and inputs the detection line to the selection circuit unit 75. Accordingly, the selection circuit unit 75 detects the output voltage of the switching circuit 1. When the output voltage becomes 90% or more of the power supply voltage, the off voltage is 10% or less, and the output voltage of the reference voltage waveform generation unit 31 is selected.
Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.

作用を説明する。
[追従性向上作用]
図１４は実施例３のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。
図１４においては、電源電圧の９０％を電圧閾値Ｖ１、電源電圧の１０％を電圧閾値Ｖ２とする。
実施例３では、選択回路部７５の選択動作によって、出力電圧検知部７６で検出するスイッチング回路１の出力電圧がＶ２（電源電圧の１０％）より小さい場合は、出力電圧波形が完全にオンするオン電圧（オン電圧出力部７１の出力）が選択されている。そして、出力電圧検知部７６で検出するスイッチング回路１の出力電圧が立ち上がり、Ｖ２を超えると、規範電圧波形生成部３１の出力を選択する。そして、過渡状態でＶ１（電源電圧の９０％）に達すると、出力電圧波形が完全にオフするオフ電圧（オフ電圧出力部７２の出力）を選択する。そして、出力電圧検知部７６で検出するスイッチング回路１の出力電圧が立下り、Ｖ１より小さくなると、規範電圧波形生成部３１の出力を選択する。そして、過渡状態でＶ２（電源電圧の１０％）より小さい場合は、出力電圧波形が完全にオンするオン電圧（オン電圧出力部７１の出力）を選択する。なお、オン電圧、オフ電圧はスイッチング素子４４から見てオンオフを示す。 The operation will be described.
[Following effect]
FIG. 14 is an explanatory waveform diagram of an output waveform of the switching circuit according to the third embodiment.
In FIG. 14, it is assumed that 90% of the power supply voltage is the voltage threshold V1, and 10% of the power supply voltage is the voltage threshold V2.
In the third embodiment, when the output voltage of the switching circuit 1 detected by the output voltage detection unit 76 is smaller than V2 (10% of the power supply voltage) by the selection operation of the selection circuit unit 75, the output voltage waveform is completely turned on. The on-voltage (the output of the on-voltage output unit 71) is selected. When the output voltage of the switching circuit 1 detected by the output voltage detector 76 rises and exceeds V2, the output of the reference voltage waveform generator 31 is selected. Then, when V1 (90% of the power supply voltage) is reached in a transient state, an off voltage (output of the off voltage output unit 72) at which the output voltage waveform is completely turned off is selected. When the output voltage of the switching circuit 1 detected by the output voltage detector 76 falls and becomes smaller than V1, the output of the reference voltage waveform generator 31 is selected. When the voltage is lower than V2 (10% of the power supply voltage) in the transient state, the ON voltage (output of the ON voltage output unit 71) at which the output voltage waveform is completely turned on is selected. The on-voltage and off-voltage indicate on / off when viewed from the switching element 44.

実施例３では、このように、出力電圧が所定の閾値電圧に達することにより出力波形を切り替えることにより、スイッチング素子４４の定常状態で、完全なオンオフ動作の状態にするオン電圧、オフ電圧に切り替えることにより、定常損失を生じないようにする。実施例３において、電圧閾値を１０％、９０％にしているのは、現実的に許容される値を考慮した例を示したものである。そのため、電圧閾値を１０％、９０％にすると、生じる定常損失を許容される範囲に抑制することになる。 In the third embodiment, as described above, by switching the output waveform when the output voltage reaches a predetermined threshold voltage, the switching element 44 is switched to the on-voltage and the off-voltage so that the switching element 44 is in the steady state and the on-off operation state. Thus, steady loss is prevented from occurring. In the third embodiment, the voltage thresholds are set to 10% and 90%, which is an example in consideration of a practically allowable value. Therefore, when the voltage threshold is set to 10% or 90%, the steady loss that occurs is suppressed to an allowable range.

効果を説明する。実施例３のスイッチング回路にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
(4)上記(3)において、スイッチング回路の出力電圧を検出する出力電圧検知部７６を設け、選択回路部７５は、スイッチング回路の出力電圧に基づいて、オン電圧、オフ電圧、及び規範電圧波形を選択するため、出力電圧の電圧値により切り換えて波形を補償し、スイッチング素子４４のオン、オフを完全に行わせ、定常損失を発生させないようにして、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。
その他作用効果は実施例２と同様であるので説明を省略する。 Explain the effect. In the switching circuit of the third embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(4) In the above (3), the output voltage detection unit 76 for detecting the output voltage of the switching circuit is provided, and the selection circuit unit 75 is based on the output voltage of the switching circuit, the on voltage, the off voltage, and the reference voltage waveform In order to select the output voltage waveform, the waveform is compensated by switching according to the voltage value of the output voltage, the switching element 44 is completely turned on and off, and a steady loss is not generated. Followability can be further improved.
Since other functions and effects are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.

実施例４は、電源電圧の変動により、規範電圧波形追従駆動部４のゲインとオフセット電圧を調整する例である。
構成を説明する。
図１５は実施例４のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。
実施例４のスイッチング回路は、電源電圧検出部８１と出力電圧波形調整部８２を備えている。
電源電圧検出部８１は、電源６の電源電圧を検出し、検出結果を出力電圧波形調整部８２へ出力する。
出力電圧波形調整部８２は、検出された電源電圧に応じて、規範電圧波形追従駆動部４におけるゲインとオフセット電圧を調整する。 The fourth embodiment is an example in which the gain and offset voltage of the reference voltage waveform follow-up driving unit 4 are adjusted according to fluctuations in the power supply voltage.
The configuration will be described.
FIG. 15 is a block diagram of a switching circuit according to the fourth embodiment.
The switching circuit of the fourth embodiment includes a power supply voltage detection unit 81 and an output voltage waveform adjustment unit 82.
The power supply voltage detector 81 detects the power supply voltage of the power supply 6 and outputs the detection result to the output voltage waveform adjuster 82.
The output voltage waveform adjustment unit 82 adjusts the gain and offset voltage in the reference voltage waveform tracking drive unit 4 according to the detected power supply voltage.

実施例４のスイッチング回路の構成についてさらに詳細に説明する。
図１６は実施例４のスイッチング回路の回路構成を示す図である。
実施例４では、図１６に示すように、電源電圧検出部８１により電源電圧Ｖ３の電圧を検出する構成である。さらに、出力電圧波形調整部８２により、出力電圧検知部４５の可変抵抗Ｒ２と、閾値電圧オフセット部４２の可変抵抗Ｒ３の抵抗値の調整を行う構成である。 The configuration of the switching circuit according to the fourth embodiment will be described in more detail.
FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration of the switching circuit according to the fourth embodiment.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 16, the power supply voltage detection unit 81 detects the voltage of the power supply voltage V3. Further, the output voltage waveform adjustment unit 82 adjusts the resistance values of the variable resistor R2 of the output voltage detection unit 45 and the variable resistor R3 of the threshold voltage offset unit 42.

出力電圧波形調整部８２の構成についてさらに説明する。
図１７は実施例４の出力電圧波形調整部の具体構成を示す説明図である。
可変抵抗Ｒ２を調整する出力電圧波形調整部８２の部分について説明する。可変抵抗Ｒ２は図１７に示すように、複数の抵抗Ｒ２１からなり、出力電圧波形調整部８２により、この複数の抵抗Ｒ２１の接続、非接続を行うことにより、抵抗値の変更を行う構成である。
可変抵抗Ｒ３についても同様の構成である。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。 The configuration of the output voltage waveform adjustment unit 82 will be further described.
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration of the output voltage waveform adjusting unit of the fourth embodiment.
The portion of the output voltage waveform adjustment unit 82 that adjusts the variable resistor R2 will be described. As shown in FIG. 17, the variable resistor R <b> 2 includes a plurality of resistors R <b> 21, and a resistance value is changed by connecting / disconnecting the plurality of resistors R <b> 21 by the output voltage waveform adjusting unit 82. .
The variable resistor R3 has the same configuration.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[追従性向上作用]
図１８は電源電圧が一定状態のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。図１９は電源電圧が変動状態のスイッチング回路の出力波形の説明波形図である。説明上、図１８、図１９において、電源電圧をＶcc、グランド電位をGNDとする。そして、変動した電源電圧をＶcc´、グランド電位をGND´とする。
例えば、自動車のバッテリ電圧からも言えるように、電源電圧は変動する。
電源電位が変動した場合、出力電圧波形のGND´よりも低い電圧はカットオフされ、入出力電圧波形が一致しないことになる。また、出力電圧波形がＶcc´に達しない部分は、定常損失となる（図１９参照）。
実施例４のスイッチング回路では、電源電圧の変動を電源電圧検出部８１で検出する。
この際、電源電圧の変動Ｖcc´、GND´に対して、出力電圧波形調整部８２は、まず可変抵抗Ｒ２の抵抗値の調整により、ゲインの調整を行う。これにより、波形の振幅が調整される。しかし、電源電圧の変動の振幅の基準電位と、ゲイン調整による振幅の基準電位は一致しない。そのため、出力電圧波形調整部８２は、次にＲ３の抵抗値を調整し、波形のオフセットを行う。これにより、スイッチング回路１の出力波形は、電源電圧の変更に応じた波形になる。そのため、波形のカットオフと損失が生じないようにされる。よって、規範電圧波形追従駆動部４による入力波形への出力波形の追従性が向上することになる。 The operation will be described.
[Following effect]
FIG. 18 is an explanatory waveform diagram of an output waveform of the switching circuit in which the power supply voltage is constant. FIG. 19 is an explanatory waveform diagram of an output waveform of the switching circuit in a state where the power supply voltage is fluctuating. For explanation, in FIGS. 18 and 19, the power supply voltage is Vcc and the ground potential is GND. The changed power supply voltage is Vcc ′ and the ground potential is GND ′.
For example, as can be said from the battery voltage of an automobile, the power supply voltage varies.
When the power supply potential fluctuates, a voltage lower than the output voltage waveform GND ′ is cut off, and the input / output voltage waveforms do not match. In addition, a portion where the output voltage waveform does not reach Vcc ′ is a steady loss (see FIG. 19).
In the switching circuit of the fourth embodiment, the power supply voltage detector 81 detects the fluctuation of the power supply voltage.
At this time, the output voltage waveform adjustment unit 82 adjusts the gain by adjusting the resistance value of the variable resistor R2 with respect to the fluctuations Vcc ′ and GND ′ of the power supply voltage. Thereby, the amplitude of the waveform is adjusted. However, the reference potential of the amplitude of fluctuation of the power supply voltage does not match the reference potential of the amplitude due to gain adjustment. Therefore, the output voltage waveform adjustment unit 82 next adjusts the resistance value of R3 to perform waveform offset. Thereby, the output waveform of the switching circuit 1 becomes a waveform according to the change of the power supply voltage. Therefore, waveform cut-off and loss are prevented from occurring. Therefore, the followability of the output waveform to the input waveform by the reference voltage waveform tracking drive unit 4 is improved.

次に、効果を説明する。
実施例４のスイッチング回路にあっては、下記の効果を得ることができる。
(5)規範電圧波形追従駆動部４は、比較部４１により差動処理される波形のゲインを調整する可変抵抗Ｒ２と、比較部４１により差動処理された波形に対して、波形レベルのオフセットを可変抵抗Ｒ３による調整で行う閾値電圧オフセット部４２を備え、負荷５の電源６の電源電圧を検出する電源電圧検出部８１と、検出した電源電圧に基づいて、可変抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を調整する出力電圧波形調整部８２を備えたため、負荷の電源電圧の変動に対して、可変抵抗Ｒ２，Ｒ３の調整により、ゲインとオフセット量を調整し、出力波形にカットオフと定常損失が生じないようにして、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。
その他作用効果は実施例３と同様であるので説明を省略する。 Next, the effect will be described.
In the switching circuit according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
(5) The reference voltage waveform follow-up drive unit 4 includes a variable resistor R2 that adjusts the gain of the waveform differentially processed by the comparison unit 41, and a waveform level offset with respect to the waveform differentially processed by the comparison unit 41. Includes a threshold voltage offset unit 42 that performs adjustment by adjustment with the variable resistor R3, a power source voltage detector 81 that detects the power source voltage of the power source 6 of the load 5, and resistance values of the variable resistors R2 and R3 based on the detected power source voltage Since the output voltage waveform adjustment unit 82 for adjusting the output voltage is adjusted, the gain and offset amount are adjusted by adjusting the variable resistors R2 and R3 in response to fluctuations in the power supply voltage of the load, resulting in a cut-off and a steady loss in the output waveform. As a result, the followability of the output voltage waveform with respect to the inputted reference voltage waveform can be further improved.
Since other functions and effects are the same as those of the third embodiment, description thereof is omitted.

実施例５は、出力電圧波形の追従遅れを考慮して補正した波形を入力する例である。
構成を説明する。
図２０は実施例５のスイッチング回路のブロック構成を示す図である。
実施例５のスイッチング回路１では、規範補償波形生成部９は、規範電圧波形生成部３１とフィードバック誤差補償部９１を備え、規範電圧波形追従駆動部４へ入力する波形を生成する。
フィードバック誤差補償部９１は、予め求めた規範電圧波形の入力に対する出力波形の遅れを考慮して、規範電圧波形の補償を行う。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。 The fifth embodiment is an example in which a waveform corrected in consideration of the tracking delay of the output voltage waveform is input.
The configuration will be described.
FIG. 20 is a block diagram illustrating a switching circuit according to the fifth embodiment.
In the switching circuit 1 according to the fifth embodiment, the reference compensation waveform generation unit 9 includes a reference voltage waveform generation unit 31 and a feedback error compensation unit 91, and generates a waveform to be input to the reference voltage waveform tracking drive unit 4.
The feedback error compensator 91 compensates for the reference voltage waveform in consideration of the delay of the output waveform with respect to the input of the reference voltage waveform obtained in advance.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[追従性向上作用]
図２１は、入力波形に対する出力波形の遅れの説明波形図である。図２２は実施例５において入力波形を補償した状態を示す説明波形図である。
実施例５では、予めノイズ特性と損失特性を設定した任意の波形を用意し、実験やシミュレーション等による解析で、規範電圧波形を入力した際の出力電圧波形を確認する。
すると、図２１に示すように、入力波形１０１に対する出力波形１０２のフィードバック制御による遅れ分を得る。この出力波形１０２の遅れを補償するように、規範電圧波形生成部３１の生成する規範電圧波形を、フィードバック誤差補償部９１により波形１０３のように進めた波形に補償する。これにより、スイッチング回路１の出力電圧波形を規範電圧波形に遅れを生じない、良好に追従した波形にする。 The operation will be described.
[Following effect]
FIG. 21 is an explanatory waveform diagram of the delay of the output waveform with respect to the input waveform. FIG. 22 is an explanatory waveform diagram showing a state where the input waveform is compensated in the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, an arbitrary waveform in which a noise characteristic and a loss characteristic are set in advance is prepared, and an output voltage waveform when a reference voltage waveform is input is confirmed by analysis through experiments, simulations, or the like.
Then, as shown in FIG. 21, a delay due to feedback control of the output waveform 102 with respect to the input waveform 101 is obtained. In order to compensate for the delay of the output waveform 102, the reference voltage waveform generated by the reference voltage waveform generation unit 31 is compensated by the feedback error compensation unit 91 to a waveform advanced like the waveform 103. As a result, the output voltage waveform of the switching circuit 1 is changed to a waveform that follows well without causing a delay from the reference voltage waveform.

効果を説明する。
実施例５のスイッチング回路にあっては、以下の効果を有する。
(6)フィードバック誤差補償部９１は、規範電圧波形生成部３１の規範電圧波形を、フィードバック制御による遅れ分、進めた波形に補償するため、スイッチング回路１の規範電圧波形追従駆動部４へ入力する規範電圧波形に対して、規範電圧波形追従駆動部４の出力電圧にフィードバック制御による遅れ分が生じないようにでき、入力した規範電圧波形に対する出力電圧波形の追従性をさらに向上させることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。 Explain the effect.
The switching circuit according to the fifth embodiment has the following effects.
(6) The feedback error compensator 91 inputs the reference voltage waveform of the reference voltage waveform generator 31 to the reference voltage waveform follow-up drive unit 4 of the switching circuit 1 in order to compensate the advanced voltage by the delay due to feedback control. With respect to the reference voltage waveform, the output voltage of the reference voltage waveform tracking drive unit 4 can be prevented from being delayed by feedback control, and the followability of the output voltage waveform with respect to the input reference voltage waveform can be further improved.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

以上、本発明のスイッチング回路を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the switching circuit of this invention has been demonstrated based on Example 1-Example 5, it is not restricted to these Examples about a concrete structure, It concerns on each claim of a claim Design changes and additions are allowed without departing from the scope of the invention.

例えば、実施例２では、選択回路部７４を、規範電圧波形生成部３１と規範電圧波形追従駆動部４の間に設けたものを示したが、規範電圧波形追従駆動部４とスイッチング素子の間に設けるようにしてもよい。
また例えば、図２には、負荷としてモータと等価となるものを示したが、LED等、スイッチング素子により駆動されるものであってもよい。 For example, in the second embodiment, the selection circuit unit 74 is provided between the reference voltage waveform generation unit 31 and the reference voltage waveform tracking drive unit 4, but between the reference voltage waveform tracking drive unit 4 and the switching element. You may make it provide in.
Further, for example, FIG. 2 shows a load that is equivalent to a motor, but it may be driven by a switching element such as an LED.

本発明は、負荷を駆動する以外のスイッチング動作を行う回路に利用することができる。 The present invention can be used for a circuit that performs a switching operation other than driving a load.

１スイッチング回路
２制御パルス生成部
３規範補償波形生成部
３１規範電圧波形生成部
３２カレントミラー誤差補償部
４規範電圧波形追従駆動部
４１比較部
４２閾値電圧オフセット部
４３スイッチング素子制御端子駆動部
４４スイッチング素子
４５出力電圧検知部
５負荷
６電源
９規範補償波形生成部
９１フィードバック誤差補償部
７１オン電圧出力部
７２オフ電圧出力部
７３タイマ
７４選択回路部
７４１〜７４３ AND回路
７４４ OR回路
７５選択回路部
７６出力電圧検知部
８１電源電圧検出部
８２出力電圧波形調整部
Ｃ１コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ダイオード
Ｌ１インダクタンス
Ｍ１パワートランジスタ
Ｍ２パワートランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６トランジスタ
Ｒ１，Ｒ４〜Ｒ７抵抗
Ｒ２，Ｒ３可変抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching circuit 2 Control pulse generation part 3 Reference | standard compensation waveform generation part 31 Reference | standard voltage waveform generation part 32 Current mirror error compensation part 4 Reference | standard voltage waveform tracking drive part 41 Comparison part 42 Threshold voltage offset part 43 Switching element control terminal drive part 44 Switching Element 45 Output voltage detection unit 5 Load 6 Power source 9 Reference compensation waveform generation unit 91 Feedback error compensation unit 71 On-voltage output unit 72 Off-voltage output unit 73 Timer 74 selection circuit units 741 to 743 AND circuit 744 OR circuit 75 selection circuit unit 76 Output voltage detector 81 Power supply voltage detector 82 Output voltage waveform adjuster C1 Capacitors D1, D2 Diode L1 Inductance M1 Power transistor M2 Power transistors Q1-Q6 Transistors R1, R4-R7 Resistors R2, R3 Variable resistors

Claims

In the switching circuit that operates the load by driving the switching element by the feedback component,
A reference voltage waveform generating means for outputting a signal waveform to be input to the feedback configuration unit as a waveform in which noise characteristics and loss characteristics are set in advance;
A differential means provided in the feedback configuration unit for performing differential processing of feedback by a circuit configuration of a current mirror;
Compensation means for compensating for the reference voltage waveform by the reference voltage waveform generation means;
Bei to give a,
The compensation means is
An on-voltage output means for outputting an on-voltage of the reference voltage waveform;
Off-voltage output means for outputting the off-voltage of the reference voltage waveform;
A selection unit that selects the on-voltage and the off-voltage in a steady state, selects a reference voltage waveform from the reference voltage waveform generation unit in a transient state, and performs waveform compensation at a subsequent stage of the reference voltage waveform generation unit; Have
A switching circuit characterized by that.

The switching circuit according to claim 1,
Providing an output voltage detecting means for detecting an output voltage of the switching circuit;
The selection means includes
Based on the output voltage of the switching circuit, the on voltage, the off voltage, and a reference voltage waveform are selected.
A switching circuit characterized by that.

The switching circuit according to claim 1 or 2 ,
The feedback component includes a first variable resistor that adjusts a gain of a waveform that is differentially processed by the differential unit;
Offset means for performing waveform level offset by adjustment by a second variable resistor for the waveform differentially processed by the differential means,
The compensation means includes
Power supply voltage detecting means for detecting the power supply voltage of the load;
Waveform adjusting means for adjusting the resistance values of the first variable resistor and the second variable resistor based on the detected power supply voltage;
Switching circuit according to claim and this.

In the switching circuit of any one of Claims 1-3 ,
The compensation means includes
Compensate the reference voltage waveform of the reference voltage waveform generation means to the advanced waveform by the delay by feedback control .
A switching circuit characterized by that.