JP5369750B2 - Power supply circuit and operation control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを備えた電源回路に関し、特に、切換信号により該両レギュレータを切り換えて使用するようにした電源回路及びその動作制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply circuit including a series regulator and a switching regulator, and more particularly to a power supply circuit that switches between both regulators using a switching signal and an operation control method thereof.
従来、入力電圧を所定の電圧に変換して出力する電源回路には、電力変換効率の高いスイッチングレギュレータが広く使用されていた。しかし、スイッチングレギュレータは重負荷時に高い電力変換効率を得ることができるが、軽負荷時には自己の消費電流が大きいため、変換効率が低下するという問題があった。そこで、軽負荷時の変換効率改善のために、軽負荷時には低消費電流のシリーズレギュレータを使用し、重負荷時にはスイッチングレギュレータを使用することにより、軽負荷から重負荷までにおいて高効率化を実現していた。 Conventionally, switching regulators with high power conversion efficiency have been widely used in power supply circuits that convert an input voltage into a predetermined voltage and output it. However, although the switching regulator can obtain high power conversion efficiency under heavy load, there is a problem in that conversion efficiency decreases because of its large current consumption during light load. Therefore, in order to improve the conversion efficiency at light load, a series regulator with low current consumption is used at light load, and a switching regulator is used at heavy load, realizing high efficiency from light load to heavy load. It was.
しかし、このようにすると、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの切り換えを行う際に、出力電圧にオーバーシュートやアンダーシュートが発生するという問題があった。このため、切り換え時に発生する出力電圧のオーバーシュート及びアンダーシュートを軽減させる必要があった。そこで、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの動作の切り換え時にシリーズレギュレータとスイッチングレギュレータが同時に作動する期間を設けることにより、全体として高い変換効率を実現しながら、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを切り換える際の出力電圧変動を減らしていた(例えば、特許文献1参照。)。 However, when this is done, there is a problem that overshoot or undershoot occurs in the output voltage when switching between the series regulator and the switching regulator. For this reason, it is necessary to reduce the overshoot and undershoot of the output voltage generated at the time of switching. Therefore, by providing a period during which the series regulator and switching regulator operate simultaneously when switching the operation of the series regulator and switching regulator, the output voltage fluctuation when switching between the series regulator and switching regulator while achieving high conversion efficiency as a whole. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの各出力電圧は完全には一致せず、出力電圧を帰還させるための帰還抵抗や基準電圧を共用していても、各レギュレータで使用する誤差増幅回路の入力オフセット電圧や利得の差によって、両レギュレータの出力電圧は微妙に異なっていた。
図6は、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータに切り換わる際の各出力電圧LDOo及びDCoの従来の変化例を示した図である。
However, the output voltages of the series regulator and the switching regulator do not completely match, and the input offset voltage of the error amplification circuit used in each regulator is shared even if a feedback resistor or reference voltage is used to feed back the output voltage. The output voltage of both regulators differed slightly due to the difference in gain.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional change example of the output voltages LDOo and DCo when the series regulator is switched to the switching regulator.
なお、LDOoはシリーズレギュレータの出力電圧を、DCoはスイッチングレギュレータの出力電圧をそれぞれ示しており、DCo1は、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧DCoがシリーズレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧LDOoよりも大きい場合の出力電圧DCoの電圧値であり、DCo2は、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧DCoがシリーズレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧LDOoよりも小さい場合の出力電圧DCoの電圧値である。また、DC−DC動作信号は、スイッチングレギュレータの動作制御を行う信号であり、LDO動作信号はシリーズレギュレータの動作制御を行う信号である。実際に電源回路から出力される出力電圧Voは実線で示している。 Note that LDOo indicates the output voltage of the series regulator, DCo indicates the output voltage of the switching regulator, and DCo1 indicates that the output voltage DCo when the output voltage of the switching regulator is stable is the output voltage LDOo when the output voltage of the series regulator is stable. Is the voltage value of the output voltage DCo when the output voltage DCo when the output voltage of the switching regulator is stable is smaller than the output voltage LDOo when the output voltage of the series regulator is stable. Value. The DC-DC operation signal is a signal for controlling the operation of the switching regulator, and the LDO operation signal is a signal for controlling the operation of the series regulator. The output voltage Vo actually output from the power supply circuit is indicated by a solid line.
まず、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧DCoが、シリーズレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧LDOoよりも大きい場合について説明する。
シリーズレギュレータが動作を停止する少し前の時刻t1で、スイッチングレギュレータを作動させる。すると、スイッチングレギュレータは、現在のシリーズレギュレータの出力電圧LDOoが、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧DCo1よりも小さいため、直ちに動作を開始して図6の1点鎖線で示すようにスイッチングレギュレータの出力電圧DCoが上昇する。
First, a case where the output voltage DCo when the output voltage of the switching regulator is stable is larger than the output voltage LDOo when the output voltage of the series regulator is stable will be described.
The switching regulator is activated at time t1 just before the series regulator stops operating. Then, since the output voltage LDOo of the current series regulator is smaller than the output voltage DCo1 when the output voltage of the switching regulator is stable, the switching regulator starts operation immediately and as shown by the one-dot chain line in FIG. Output voltage DCo increases.
次に、時刻t2で、スイッチングレギュレータの出力電圧DCoがシリーズレギュレータの出力電圧LDOoを超えると、シリーズレギュレータは出力電圧Voを低下させようとするが、出力電圧Voはスイッチングレギュレータで制御されているため低下しない。このため、シリーズレギュレータ内の出力トランジスタはオフして、図6の2点鎖線で示すようにシリーズレギュレータの出力電圧は低下する。
スイッチングレギュレータの出力電圧DCoが電圧値DCo1で安定した後、時刻t3でシリーズレギュレータの動作を停止させる。この時点の時刻t3では実質的にシリーズレギュレータはオフしているため、特に問題なく出力電圧が切り換わる。なお、時刻t3は時刻t2の後になるように各設定が行われている。
Next, when the output voltage DCo of the switching regulator exceeds the output voltage LDOo of the series regulator at time t2, the series regulator tries to lower the output voltage Vo, but the output voltage Vo is controlled by the switching regulator. It does not decline. For this reason, the output transistor in the series regulator is turned off, and the output voltage of the series regulator is lowered as shown by a two-dot chain line in FIG.
After the output voltage DCo of the switching regulator is stabilized at the voltage value DCo1, the operation of the series regulator is stopped at time t3. At time t3 at this time point, the series regulator is substantially off, so that the output voltage is switched without any particular problem. Each setting is performed so that time t3 is after time t2.
次に、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧DCoが、シリーズレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧LDOoよりも小さい場合について説明する。
シリーズレギュレータの動作を停止させる少し前の時刻t1で、スイッチングレギュレータを作動させる。しかし、現在のシリーズレギュレータの出力電圧LDOoが、スイッチングレギュレータの出力電圧安定時の出力電圧値DCo2よりも大きいため、スイッチングレギュレータはスイッチング動作を行うことはない。このようなことから、スイッチングレギュレータの出力電圧DCoは立ち上がることができない。
Next, a case where the output voltage DCo when the output voltage of the switching regulator is stable is smaller than the output voltage LDOo when the output voltage of the series regulator is stable will be described.
The switching regulator is operated at time t1 just before the operation of the series regulator is stopped. However, since the output voltage LDOo of the current series regulator is larger than the output voltage value DCo2 when the output voltage of the switching regulator is stable, the switching regulator does not perform a switching operation. For this reason, the output voltage DCo of the switching regulator cannot rise.
時刻t3でシリーズレギュレータの動作が停止すると、シリーズレギュレータの出力電圧LDOoが低下し始める。
時刻t4でシリーズレギュレータの出力電圧LDOoがスイッチングレギュレータの安定出力電圧値DCo2以下になると、スイッチングレギュレータはスイッチング動作を開始する。すると、2点鎖線で示すようにスイッチングレギュレータの出力電圧DCoが上昇する。しかし、出力電圧DCoが上昇している間においてもシリーズレギュレータの出力電圧LDOoは低下し続けており、時刻t5で両レギュレータの各出力電圧が交差する。すなわち、電源回路の出力電圧Voは、スイッチングレギュレータの出力電圧値DCo2よりもΔV低下してしまうことになる。
前記説明は、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータに動作を切り換える場合であるが、スイッチングレギュレータからシリーズレギュレータに動作を切り換える場合においてもまったく同様の現象が発生する。
When the operation of the series regulator stops at time t3, the output voltage LDOo of the series regulator starts to decrease.
When the output voltage LDOo of the series regulator becomes equal to or lower than the stable output voltage value DCo2 of the switching regulator at time t4, the switching regulator starts a switching operation. Then, as indicated by a two-dot chain line, the output voltage DCo of the switching regulator increases. However, while the output voltage DCo is increasing, the output voltage LDOo of the series regulator continues to decrease, and the output voltages of both regulators intersect at time t5. That is, the output voltage Vo of the power supply circuit is lower by ΔV than the output voltage value DCo2 of the switching regulator.
The above description is a case where the operation is switched from the series regulator to the switching regulator, but the same phenomenon occurs when the operation is switched from the switching regulator to the series regulator.
このように、レギュレータの切り換え時にシリーズレギュレータとスイッチングレギュレータが同時に作動する期間を設けても、停止する方のレギュレータの出力電圧が大きい場合は、各レギュレータは同時に作動することがなく、出力電圧に大きなアンダーシュートが生じてしまうという問題があった。
また、前記アンダーシュートを小さくするために、動作させる方のレギュレータにおける出力電圧の立ち上がりを速くすると、大きなオーバーシュートを発生させてしまうという問題があった。
In this way, even if the series regulator and the switching regulator operate at the same time when switching the regulator, if the output voltage of the regulator that stops is large, the regulators do not operate simultaneously, and the output voltage is large. There was a problem that undershoot would occur.
Further, if the rise of the output voltage in the regulator to be operated is made faster in order to reduce the undershoot, there is a problem that a large overshoot is generated.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとの切り換え時においても安定した出力電圧を供給することができる電源回路及びその動作制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and obtains a power supply circuit capable of supplying a stable output voltage even when switching between a series regulator and a switching regulator, and an operation control method thereof. With the goal.
この発明に係る電源回路は、入力端子に入力された入力電圧を所定の電圧に変換して出力端子から出力する電源回路において、
外部から入力された切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第1の定電圧回路と、
前記切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第2の定電圧回路と、
を有し、
前記第1及び第2の各定電圧回路は、前記切換信号に応じていずれか一方が排他的に作動し、前記切換信号によって動作を停止する際、前記出力端子に出力する電圧を所定の速度で連続的に低下させて前記出力端子への電圧出力を停止させるソフトオフ回路部をそれぞれ備えるものである。
A power supply circuit according to the present invention is a power supply circuit that converts an input voltage input to an input terminal into a predetermined voltage and outputs the voltage from an output terminal.
A first constant voltage circuit that operates according to a switching signal input from the outside, converts the input voltage into the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
A second constant voltage circuit that operates in response to the switching signal, converts the input voltage to the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
Have
Each of the first and second constant voltage circuits operates exclusively according to the switching signal, and when the operation is stopped by the switching signal, the voltage output to the output terminal is transmitted at a predetermined speed. And a soft-off circuit section for continuously decreasing the voltage and stopping the voltage output to the output terminal.
具体的には、前記第1及び第2の各定電圧回路は、前記出力端子の電圧に比例した帰還電圧が、対応する前記ソフトオフ回路部を介して入力された所定の基準電圧になるように前記出力端子に出力する電圧を制御し、前記各ソフトオフ回路部は、前記切換信号に応じて対応する前記定電圧回路からの電圧出力を停止させる際、前記基準電圧を所定の速度で低下させるようにした。 Specifically, in each of the first and second constant voltage circuits, a feedback voltage proportional to the voltage of the output terminal becomes a predetermined reference voltage input via the corresponding soft-off circuit unit. The soft-off circuit unit reduces the reference voltage at a predetermined speed when stopping the voltage output from the corresponding constant voltage circuit according to the switching signal. I tried to make it.
また、前記第1及び第2の各定電圧回路は、前記出力端子に出力する出力電流を設定された電流制限値以下になるように制限する出力電流制限回路部をそれぞれ備え、前記各ソフトオフ回路部は、前記切換信号に応じて対応する前記定電圧回路からの電圧出力を停止させる際、対応する前記出力電流制限回路部に対して、前記電流制限値を所定の速度で低下させるようにしてもよい。 Each of the first and second constant voltage circuits includes an output current limiting circuit unit that limits an output current output to the output terminal to be equal to or less than a set current limit value, and each soft-off circuit When stopping the voltage output from the corresponding constant voltage circuit according to the switching signal, the circuit unit causes the corresponding output current limiting circuit unit to decrease the current limit value at a predetermined speed. May be.
また、前記第1の定電圧回路はシリーズレギュレータであり、前記第2の定電圧回路はスイッチングレギュレータであるようにした。 Further, the first constant voltage circuit is a series regulator, and the second constant voltage circuit is a switching regulator.
また、この発明に係る電源回路の動作制御方法は、外部から入力された切換信号に応じて作動し、入力端子に入力された入力電圧を前記所定の電圧に変換して出力端子に出力する第1の定電圧回路と、
前記切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第2の定電圧回路と、
を有し、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子から出力する電源回路の動作制御方法において、
前記切換信号に応じて前記第1及び第2の各定電圧回路のいずれか一方を排他的に作動させ、
前記切換信号に応じて動作を停止させる前記定電圧回路に対して、前記出力端子に出力する電圧を所定の速度で連続的に低下させて前記出力端子への電圧出力を停止させるようにした。
The operation control method of the power supply circuit according to the present invention operates in response to a switching signal input from the outside, converts the input voltage input to the input terminal into the predetermined voltage and outputs it to the output terminal. 1 constant voltage circuit;
A second constant voltage circuit that operates in response to the switching signal, converts the input voltage to the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
Have
In an operation control method of a power supply circuit that converts the input voltage into a predetermined voltage and outputs the voltage from the output terminal.
In response to the switching signal, either one of the first and second constant voltage circuits is operated exclusively,
The voltage output to the output terminal is stopped by continuously reducing the voltage output to the output terminal at a predetermined speed with respect to the constant voltage circuit that stops the operation in response to the switching signal.
本発明の電源回路及びその動作制御方法によれば、第1及び第2の各定電圧回路の切り換え時に、動作を停止させる方の定電圧回路の出力電圧をソフトオフ回路部によって徐々に低下させるようにしたことから、定電圧回路を切り換える場合においても、出力電圧の急激な低下が発生せず、該出力電圧のアンダーシュートを低減させることができる。更に、作動させる方の定電圧回路からの出力電圧の立ち上がり速度をそれほど速くする必要がないため、オーバーシュートの発生をも防止することができる。 According to the power supply circuit and the operation control method thereof of the present invention, when the first and second constant voltage circuits are switched, the output voltage of the constant voltage circuit that stops the operation is gradually reduced by the soft-off circuit unit. As a result, even when the constant voltage circuit is switched, the output voltage does not drop sharply, and the undershoot of the output voltage can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to increase the rising speed of the output voltage from the constant voltage circuit to be operated, the occurrence of overshoot can be prevented.
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における電源回路の回路例を示した図である。
図1において、電源回路1は、入力端子INに入力された入力電圧Vinを降圧して出力電圧Voutとして出力端子OUTから出力するものである。電源回路1は、入力電圧Vinを所定の定電圧に変換し出力電圧LDOoとして出力端子OUTに出力するシリーズレギュレータ2と、入力電圧Vinを所定の定電圧に変換し出力電圧DCoとして出力端子OUTに出力するスイッチングレギュレータ3と、出力電圧Voutを分圧して帰還電圧Vfbを生成し出力する抵抗R1及びR2と、所定の基準電圧Vrefを生成して出力する基準電圧発生回路4とを備えている。
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit example of a power supply circuit according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a
シリーズレギュレータ2は、PMOSトランジスタからなる出力トランジスタM11と、誤差増幅回路11と、ソフトオフ回路12とを備えており、スイッチングレギュレータ3は、入力電圧Vinの出力制御を行うためのスイッチング動作を行うPMOSトランジスタからなるスイッチングトランジスタM21と、NMOSトランジスタからなる同期整流用トランジスタM22と、インダクタL1と、出力コンデンサCoと、誤差増幅回路21と、制御回路22と、ソフトオフ回路23と、インバータ回路24とを備えている。なお、ソフトオフ回路12は第1の定電圧回路のソフトオフ回路部を、ソフトオフ回路23及びインバータ回路24は第2の定電圧回路のソフトオフ回路部をそれぞれなす。
The series regulator 2 includes an output transistor M11 composed of a PMOS transistor, an
出力端子OUTと接地電圧GNDとの間には抵抗R1及びR2が直列に接続され、抵抗R1とR2との接続部から帰還電圧Vfbが出力される。
シリーズレギュレータ2において、入力端子INと出力端子OUTとの間には出力トランジスタM11が接続され、出力トランジスタM11のゲートは誤差増幅回路11の出力端に接続されている。ソフトオフ回路12には基準電圧Vrefと外部から切換信号SELがそれぞれ入力されており、ソフトオフ回路12から出力された電圧は誤差増幅回路11の反転入力端に入力され、誤差増幅回路11の非反転入力端には帰還電圧Vfbが入力されている。
Resistors R1 and R2 are connected in series between the output terminal OUT and the ground voltage GND, and a feedback voltage Vfb is output from a connection portion between the resistors R1 and R2.
In the series regulator 2, the output transistor M11 is connected between the input terminal IN and the output terminal OUT, and the gate of the output transistor M11 is connected to the output terminal of the
また、スイッチングレギュレータ3において、入力電圧Vinと接地電圧GNDとの間には、スイッチングトランジスタM21と同期整流用トランジスタM22が直列に接続されている。スイッチングトランジスタM21と同期整流用トランジスタM22との接続部と出力端子OUTとの間にはインダクタL1が接続され、出力端子OUTと接地電圧GNDとの間には出力コンデンサCoが接続されている。ソフトオフ回路23には基準電圧Vrefが入力されると共にインバータ回路24を介して外部からの切換信号SELが入力されている。ソフトオフ回路23から出力された電圧は誤差増幅回路21の反転入力端に入力され、誤差増幅回路21の非反転入力端には帰還電圧Vfbが入力されている。誤差増幅回路21の出力電圧は制御回路22に入力され、制御回路22は、誤差増幅回路21から入力された電圧を基にしてスイッチングトランジスタM21及び同期整流用トランジスタM22のスイッチング制御を行う。
In the
図2は、ソフトオフ回路12の回路例を示した図であり、図2を用いてソフトオフ回路12の動作について説明する。なお、ソフトオフ回路23は、ソフトオフ回路12とまったく同じ回路構成であることから、ソフトオフ回路23の回路例を示した図及びその動作の説明を省略する。
図2において、ソフトオフ回路12は、PMOSトランジスタM31、NMOSトランジスタM32、抵抗R31及びコンデンサC31で構成されている。PMOSトランジスタM31において、ソースは基準電圧Vrefに接続され、ドレインはソフトオフ回路12の出力端をなし、誤差増幅回路11の反転入力端に接続されている。PMOSトランジスタM31及びM32の各ゲートには切換信号SELがそれぞれ入力され、PMOSトランジスタM31のドレインと接地電圧GNDとの間には、抵抗R31とNMOSトランジスタM32の直列回路と、コンデンサC31がそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit example of the soft-
In FIG. 2, the soft-
次に、図2のソフトオフ回路12の動作について説明する。
切換信号SELがローレベルである場合、PMOSトランジスタM31がオンすると共にNMOSトランジスタM32がオフし、PMOSトランジスタM31のドレイン、すなわちソフトオフ回路12の出力端からは、基準電圧Vrefに等しい電圧が出力される。また、コンデンサC31は基準電圧Vrefまで充電されている。
次に、切換信号SELがハイレベルになると、PMOSトランジスタM31がオフすると共にNMOSトランジスタM32がオンする。すると、コンデンサC31の電荷は抵抗R31とNMOSトランジスタM32を介して接地電圧GNDに放電される。
Next, the operation of the soft-
When the switching signal SEL is at a low level, the PMOS transistor M31 is turned on and the NMOS transistor M32 is turned off, and a voltage equal to the reference voltage Vref is output from the drain of the PMOS transistor M31, that is, the output terminal of the soft-
Next, when the switching signal SEL becomes high level, the PMOS transistor M31 is turned off and the NMOS transistor M32 is turned on. Then, the electric charge of the capacitor C31 is discharged to the ground voltage GND through the resistor R31 and the NMOS transistor M32.
このため、ソフトオフ回路12の出力端の電圧は、基準電圧Vrefから次第に低下して接地電圧GNDまで低下する。すなわち、ソフトオフ回路12は、切換信号SELがハイレベルになると、誤差増幅回路11における反転入力端の電圧を徐々に低下させる機能を有している。
同様に、ソフトオフ回路23は、切換信号SELがローレベルになると、誤差増幅回路21における反転入力端の電圧を徐々に低下させる機能を有している。
For this reason, the voltage at the output end of the soft-
Similarly, the soft-
このような構成において、図1の電源回路1の動作について説明する。
図3及び図4は、図1の電源回路1の動作例を示した図であり、図3は、切換信号SELによってシリーズレギュレータ2からスイッチングレギュレータ3に動作が切り換わる場合を示しており、図4は、切換信号SELによってスイッチングレギュレータ3からシリーズレギュレータ2に動作が切り換わる場合を示している。なお、図3では、DCo1はスイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoが安定したときの電圧値であり、シリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoが安定したときの電圧値よりも大きい場合の電圧値を示している。また、DCo2は、スイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoが安定したとき(以下、スイッチングレギュレータ3の安定時と呼ぶ)の電圧値であり、シリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoが安定したとき(以下、シリーズレギュレータ2の安定時と呼ぶ)の電圧値よりも小さい場合の電圧値を示している。
In such a configuration, the operation of the
3 and 4 are diagrams showing an operation example of the
また、図4では、LDOo1は、シリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoの電圧値であり、スイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoの電圧値よりも大きい場合の電圧値を示している。また、LDOo2は、シリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoの電圧値であり、スイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoの電圧値よりも小さい場合の電圧値を示している。また、図3及び図4では、実線が電源回路1の出力電圧Voutを示している。
In FIG. 4, LDOo1 is a voltage value of the output voltage LDOo when the series regulator 2 is stable, and shows a voltage value when it is larger than the voltage value of the output voltage DCo when the
図3において、切換信号SELがローレベルである場合は、ソフトオフ回路12の出力端からは基準電圧Vrefが出力されているが、ソフトオフ回路23の出力端は0Vになっている。この結果、シリーズレギュレータ2が作動し、出力電圧Voutはシリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoになっている。
次に、時刻t1で切換信号SELがハイレベルになると、ソフトオフ回路12の出力電圧が低下するため、シリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoも低下し始める。このとき、スイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoがシリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoよりも大きい場合、すなわち出力電圧DCoの電圧値がDCo1である場合は、スイッチングレギュレータ3は、出力電圧Voutを上昇させるために直ちに動作を開始して、出力電圧DCoは1点鎖線で示すように上昇する。
In FIG. 3, when the switching signal SEL is at a low level, the reference voltage Vref is output from the output terminal of the soft-
Next, when the switching signal SEL becomes high level at time t1, the output voltage LDOo of the series regulator 2 starts to decrease because the output voltage of the soft-
出力電圧DCoは、時刻t3で、低下しているシリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoと交差するため、出力電圧Voutの低下はわずかである。
また、時刻t1で切換信号SELがハイレベルになったときに、スイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoがシリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoよりも小さい場合は、シリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoが電圧値DCo2まで低下した時刻t2でスイッチングレギュレータ3は動作を開始し、出力電圧DCoは2点鎖線で示すように上昇する。
時刻t4で、スイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoは、低下中の出力電圧LDOoと交差する。このときの出力電圧Voutは、電圧値DCo2よりも電圧値ΔVだけ低下した値である。しかし、出力電圧LDOoの低下速度は、ソフトオフ回路12によって極めて遅くなるため、電圧値ΔVは、従来よりも遥かに小さい値であり、出力端子OUTに接続されている負荷に悪影響を与えることはない。
Since the output voltage DCo intersects the output voltage LDOo of the series regulator 2 that is decreasing at the time t3, the output voltage Vout is only slightly decreased.
Further, when the switching signal SEL becomes high level at time t1, when the output voltage DCo when the
At time t4, the output voltage DCo of the
図4の場合も図3の場合と同様であり、切換信号SELがハイレベルのときは、ソフトオフ回路12の出力電圧は0Vになっているため、シリーズレギュレータ2は動作を停止している。一方、ソフトオフ回路23の出力端からは基準電圧Vrefが出力されているため、スイッチングレギュレータ3は作動しており、出力電圧Voutは、スイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoになっている。
時刻t5で切換信号SELがローレベルになると、ソフトオフ回路23の出力電圧が低下するため、スイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoも低下し始める。このとき、シリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoがスイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoよりも大きい場合、すなわちシリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoが電圧値LDOo1である場合は、シリーズレギュレータ2は直ちに動作を開始し、出力電圧LDOoは1点鎖線で示すように上昇する。時刻t7で、低下しているスイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoと交差するため、出力電圧Voutの低下はわずかである。
The case of FIG. 4 is the same as the case of FIG. 3, and when the switching signal SEL is at a high level, the output voltage of the soft-
When the switching signal SEL becomes low level at the time t5, the output voltage of the soft-
時刻t5で切換信号SELがローレベルになったとき、シリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoがスイッチングレギュレータ3の安定時の出力電圧DCoよりも小さい場合は、出力電圧DCoが電圧値LDOo2まで低下した時刻t6でシリーズレギュレータ2は動作を開始し、このときの出力電圧LDOoは2点鎖線で示すように上昇する。時刻t8で、シリーズレギュレータ2の出力電圧LDOoは、低下中のスイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoと交差し、このときの出力電圧Voutは、シリーズレギュレータ2の安定時の出力電圧LDOoの電圧値LDOo2よりもΔVだけ低下した電圧である。しかし、スイッチングレギュレータ3の出力電圧DCoの低下速度は、ソフトオフ回路23によって極めて遅くなるため、ΔVの電圧値は、従来よりも遥かに小さい値であり、出力端子OUTに接続されている負荷に悪影響を与えることはない。
When the switching signal SEL becomes low level at time t5, when the output voltage LDOo when the series regulator 2 is stable is smaller than the output voltage DCo when the
このように、本第1の実施の形態における電源回路は、レギュレータの切り換え時にオフする方のレギュレータの出力電圧をソフトオフ回路によって徐々に低下させるようにしたため、前記切り換え時においても出力電圧Voutの急激な低下が発生せず、出力電圧Voutのアンダーシュートを小さく抑えることができる。更に、前記切り換え時にオンする方のレギュレータにおける出力電圧の立ち上がり速度をそれほど速くする必要がないため、出力電圧Voutのオーバーシュートの発生も防止することができる。 As described above, the power supply circuit according to the first embodiment gradually decreases the output voltage of the regulator that is turned off at the time of switching of the regulator by the soft-off circuit. An abrupt drop does not occur, and the undershoot of the output voltage Vout can be kept small. Furthermore, since it is not necessary to increase the rising speed of the output voltage in the regulator that is turned on at the time of switching, the occurrence of overshoot of the output voltage Vout can be prevented.
第2の実施の形態.
前記第1の実施の形態の各レギュレータに出力電流を制限する出力電流制限回路をそれぞれ設けるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
図5は、本発明の第2の実施の形態における電源回路の回路例を示した図である。なお、図5では、図1と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図1との相違点のみ説明する。
Second embodiment.
Each regulator of the first embodiment may be provided with an output current limiting circuit for limiting the output current, and such a configuration is referred to as a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a circuit example of the power supply circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same or similar parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted here, and only differences from FIG. 1 will be described.
図5における図1との相違点は、図1のシリーズレギュレータ2に出力電流制限回路13と抵抗R11を、図1のスイッチングレギュレータ3に出力電流制限回路25をそれぞれ追加し、更に所定の参照電圧Vrを生成して出力する参照電圧生成回路5を追加して、ソフトオフ回路12及び23には基準電圧Vrefに代えて参照電圧Vrがそれぞれ入力されるようにしたことにある。このようにすることにより、シリーズレギュレータ又はスイッチングレギュレータの動作を停止する際に、出力電流の制限値を徐々に低下させて出力電圧Voutを徐々に低下させ、前記第1の実施の形態と同様の効果を得るようにしている。これに伴って、図1のシリーズレギュレータ2をシリーズレギュレータ2aにし、図1のスイッチングレギュレータ3をスイッチングレギュレータ3aにし、図1の電源回路1を電源回路1aにした。
5 differs from FIG. 1 in that an output current limiting
図5において、電源回路1aは、入力端子INに入力された入力電圧Vinを降圧して出力電圧Voutとして出力端子OUTから出力するものである。電源回路1aは、入力電圧Vinを所定の定電圧に変換し出力電圧LDOoとして出力端子OUTに出力するシリーズレギュレータ2aと、入力電圧Vinを所定の定電圧に変換し出力電圧DCoとして出力端子OUTに出力するスイッチングレギュレータ3aと、抵抗R1及びR2と、基準電圧発生回路4と、所定の参照電圧Vrを生成して出力する参照電圧生成回路5とを備えている。
In FIG. 5, the power supply circuit 1a steps down the input voltage Vin input to the input terminal IN and outputs it as an output voltage Vout from the output terminal OUT. The power supply circuit 1a converts the input voltage Vin into a predetermined constant voltage and outputs it as an output voltage LDOo to the output terminal OUT, and converts the input voltage Vin into a predetermined constant voltage and outputs it as an output voltage DCo to the output terminal OUT. A switching
シリーズレギュレータ2aは、出力トランジスタM11、誤差増幅回路11、ソフトオフ回路12、シリーズレギュレータ2aから出力される電流の制限を行う出力電流制限回路13、及びシリーズレギュレータ2aから出力される出力電流の検出を行うための抵抗R11を備えており、スイッチングレギュレータ3aは、スイッチングトランジスタM21、同期整流用トランジスタM22、インダクタL1、出力コンデンサCo、誤差増幅回路21、制御回路22、ソフトオフ回路23、インバータ回路24及びスイッチングレギュレータ3aから出力される電流の制限を行う出力電流制限回路25を備えている。なお、出力電流制限回路13及び抵抗R11は第1の定電圧回路の出力電流制限回路部をなし、出力電流制限回路25は第2の定電圧回路の出力電流制限回路部をなす。
The
シリーズレギュレータ2aにおいて、入力端子INと出力端子OUTとの間には出力トランジスタM11と抵抗R11が直列に接続され、抵抗R11の両端の電圧が出力電流制限回路13にそれぞれ入力されている。ソフトオフ回路12には参照電圧Vrと外部からの切換信号SELがそれぞれ入力されており、ソフトオフ回路12の出力端は出力電流制限回路13に接続され、出力電流制限回路13の出力端は誤差増幅回路11に接続されている。誤差増幅回路11において、反転入力端には基準電圧Vrefが、非反転入力端には帰還電圧Vfbがそれぞれ入力されている。
In the
また、スイッチングレギュレータ3aにおいて、ソフトオフ回路23には参照電圧Vrが入力されると共にインバータ回路24を介して外部からの切換信号SELが入力されている。ソフトオフ回路23の出力端が出力電流制限回路25に接続されると共に、スイッチングトランジスタM21と同期整流用トランジスタM22との接続部が出力電流制限回路25に接続されており、出力電流制限回路25の出力端は制御回路22に接続されている。誤差増幅回路21において、反転入力端には基準電圧Vrefが、非反転入力端には帰還電圧Vfbがそれぞれ入力されている。
In the
このような構成において、出力電流制限回路13は、出力トランジスタM11と出力端子OUTとの間に追加された抵抗R11の電圧降下と、ソフトオフ回路12から出力された出力電圧とを比較し、抵抗R11の電圧降下がソフトオフ回路12から出力された出力電圧で決定される所定の電圧に達すると、誤差増幅回路11に所定の電流制限信号を出力する。誤差増幅回路11は、出力電流制限回路13から該所定の電流制限信号が入力されると、出力電流を制限するように出力トランジスタM11のゲート電圧を制御する。
シリーズレギュレータ2aをオフさせる場合は、ソフトオフ回路12の出力電圧が徐々に低下するため、シリーズレギュレータ2aに対する出力制限電流値も徐々に低下し、該出力制限電流値が、現在の出力電流以下になると出力電圧Voutは低下し始める。
In such a configuration, the output current limiting
When the
スイッチングレギュレータ3aの出力電流制限回路25もシリーズレギュレータ2aの場合とまったく同じ動作を行う。出力電流制限回路25は、スイッチングトランジスタM21の電圧降下がソフトオフ回路23から出力される出力電圧で決定される所定の電圧に達すると、制御回路22に所定の電流制限信号を出力する。制御回路22は、出力電流制限回路25から該所定の電流制限信号が入力されると、出力電流を制限するようスイッチングトランジスタM21のオン時間を制御する。
スイッチングレギュレータ3aをオフさせる場合は、ソフトオフ回路23の出力電圧が徐々に低下するため、スイッチングレギュレータ3aに対する出力制限電流値も徐々に低下し、該出力制限電流値が、現在の出力電流以下になると出力電圧Voutは低下し始める。
The output current limiting
When the
このように、本第2の実施の形態における電源回路は、ソフトオフ回路によってレギュレータをオフさせる際に、所定の時間をかけた出力制限電流を徐々に低下させるようにしても、前記第1の実施の形態と同様に、出力電圧Voutの大きな変動がなくレギュレータの切り換えを行うことができる。 As described above, the power supply circuit according to the second embodiment can reduce the output limiting current over a predetermined time when the regulator is turned off by the soft-off circuit. Similar to the embodiment, the regulator can be switched without a large fluctuation of the output voltage Vout.
なお、前記第1及び第2の各実施の形態では、同期整流方式のスイッチングレギュレータを使用した場合を例にして説明したが、これは一例であり、本発明は、非同期整流方式のスイッチングレギュレータにも適用することができ、この場合、同期整流用トランジスタM22の代わりにフライホイールダイオードを使用すればよい。 In the first and second embodiments, the case where a synchronous rectification switching regulator is used has been described as an example. However, this is an example, and the present invention is applied to an asynchronous rectification switching regulator. In this case, a flywheel diode may be used instead of the synchronous rectification transistor M22.
1,1a 電源回路
2,2a シリーズレギュレータ
3,3a スイッチングレギュレータ
4 基準電圧発生回路
5 参照電圧生成回路
11,21 誤差増幅回路
12,23 ソフトオフ回路
13,25 出力電流制限回路
22 制御回路
24 インバータ回路
M11 出力トランジスタ
M21 スイッチングトランジスタ
M22 同期整流用トランジスタ
L1 インダクタ
Co 出力コンデンサ
R1,R2,R11 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (5)
外部から入力された切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第1の定電圧回路と、
前記切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第2の定電圧回路と、
を有し、
前記第1及び第2の各定電圧回路は、前記切換信号に応じていずれか一方が排他的に作動し、前記切換信号によって動作を停止する際、前記出力端子に出力する電圧を所定の速度で連続的に低下させて前記出力端子への電圧出力を停止させるソフトオフ回路部をそれぞれ備えることを特徴とする電源回路。 In the power supply circuit that converts the input voltage input to the input terminal into a predetermined voltage and outputs it from the output terminal,
A first constant voltage circuit that operates according to a switching signal input from the outside, converts the input voltage into the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
A second constant voltage circuit that operates in response to the switching signal, converts the input voltage to the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
Have
Each of the first and second constant voltage circuits operates exclusively according to the switching signal, and when the operation is stopped by the switching signal, the voltage output to the output terminal is transmitted at a predetermined speed. And a soft-off circuit section that continuously decreases the voltage and stops the voltage output to the output terminal.
前記切換信号に応じて作動し、前記入力電圧を前記所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する第2の定電圧回路と、
を有し、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子から出力する電源回路の動作制御方法において、
前記切換信号に応じて前記第1及び第2の各定電圧回路のいずれか一方を排他的に作動させ、
前記切換信号に応じて動作を停止させる前記定電圧回路に対して、前記出力端子に出力する電圧を所定の速度で連続的に低下させて前記出力端子への電圧出力を停止させることを特徴とする電源回路の動作制御方法。 A first constant voltage circuit that operates in response to a switching signal input from the outside, converts the input voltage input to the input terminal into the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
A second constant voltage circuit that operates in response to the switching signal, converts the input voltage to the predetermined voltage, and outputs the voltage to the output terminal;
Have
In an operation control method of a power supply circuit that converts the input voltage into a predetermined voltage and outputs the voltage from the output terminal.
In response to the switching signal, either one of the first and second constant voltage circuits is operated exclusively,
The voltage output to the output terminal is stopped by continuously reducing the voltage output to the output terminal at a predetermined speed with respect to the constant voltage circuit that stops the operation in response to the switching signal. Control method for power supply circuit.
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