JP5432383B2 - 電源回路 - Google Patents

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Description

本発明は、電源回路に関する。
LSIの微細化に伴い、LSIの入力電圧の低電圧化が進んでいる。そのため、LSIの入力電圧を出力する電源回路には、低い出力電圧を発生させるアプリケーションが増加している。図1に、従来のスイッチング方式の降圧型電源回路を示す。スイッチングデバイスSW1がオンしている時、インダクタL1の電流変化の傾きは、
Figure 0005432383

で表される。電源回路への入力電圧VINが高くて出力電圧VOUTが低い場合、インダクタ電流ILは急激に立ち上がる。たとえば、入力電圧VINが5V、12V、48V等、出力電圧VOUTが1Vまたはそれ未満という場合が考えられる。一方、スイッチングデバイスSW1がオフしていてスイッチングデバイスSW2が通電している時は、インダクタL1の電流変化の傾きは、
Figure 0005432383

で表され、出力電圧VOUTが低いためにインダクタ電流ILが減少する勾配は緩やかになる。
このようなインダクタを使用した降圧型電源回路の出力電圧VOUTが印加される負荷に流れる負荷電流ILOADが急激に減少した場合を考える。たとえば、負荷電流ILOADが1Aから100mAに減少したとき、インダクタ電流ILが減少しないと、出力コンデンサCOUTに余計な電荷が供給され、出力電圧VOUTが、予め定めた閾値を超えて上昇するオーバーシュートが生じてしまう。スイッチングデバイスSW1がオフになったとしても、式(2)に関連して説明したように、インダクタ電流ILは緩やかにしか減少していかない。したがって、インダクタ電流ILの流入による出力電圧VOUTの上昇が所定の範囲に入るように大きい容量のコンデンサを用いる必要があった。ここで、負荷電流ILOADの急激な減少と言っているのは、最も速いものでは、負荷として接続されるLSI等の回路がオフするとほぼ同時に負荷電流ILOADが減少するような場合であり、遅いものでは、負荷電流ILOADの減少が式(2)のインダクタ電流ILの減少よりは少なくとも速いような場合である。このような場合には、出力コンデンサCOUTに余計な電荷が供給されていき、オーバーシュートが生じる可能性がある。
また、電源回路がLDOなどのシリーズレギュレータであるときにも、負荷電流ILOADが急激に減少した場合、出力電圧VOUTが上昇するが、出力電圧VOUTが上昇している時間は、電源回路の帯域だけで決まる。しかし、電源回路がインダクタを使用したスイッチングレギュレータであるときには、負荷電流ILOADが急激に減少した場合、インダクタに余剰電流が発生して、出力コンデンサCOUTに余計な電荷が供給されていくため、出力電圧VOUTが上昇している時間は負荷が余計な電荷を消費するまでかかり、特に問題となる。
負荷電流の減少に高速に応答可能な電源回路が特許文献1に開示されており、図2に示す。電源回路1は、制御回路10a及びコンバータ部20aを備え、コンバータ部20aは、NチャンネルMOSトランジスタからなる出力トランジスタQ1と、ダイオードD1と、チョークコイルL1と、平滑化容量C1とを備える。制御回路10aからの出力信号SG1に基づいて出力トランジスタQ1がオン・オフ制御されることによって、入力電圧Vinが降圧されて出力電圧Voとして出力端子Toに接続される負荷に出力される。この出力電圧Voは、出力トランジスタQ1のオン時間とオフ時間の比を変化させることにより予め定めた目標値に制御される。
出力端子Toは、制御回路10aの入力端子T1に接続されている。この入力端子T1は、抵抗R1、R2を介してグランドに接続される。抵抗R1と抵抗R2との間の接続点が比較器11の反転入力端子に接続されており、これにより、出力電圧Voが抵抗R1、R2によって分圧され、分圧電圧V1がフィードバック信号として比較器11の反転入力端子に入力される。比較器11において、フィードバック信号と参照電圧Vrが比較され、その結果に応じて出力トランジスタQ1がオン・オフ制御される。本技術では、スイッチング素子のオン時間またはオフ時間が極端に長くなる場合に発生しやすくなる低調波発振の発生を抑制するために、フィードバック信号と比較される参照電圧Vrを、基準電圧Vrefにスロープ信号を加算した電圧としている。これにより、負荷急変後に出力電圧Voが基準電圧Vrefに基づく目標値に収束するまでの時間を短縮することができ、ひいては、オーバーシュートの発生を抑制することができている。ここで、基準電圧Vrefは、出力電圧Voが規格値に達したとき、抵抗R1、R2による分圧電圧V1と一致するように設定されている。
なお、スイッチング方式の電源回路の制御として、出力電圧を所定の電圧と比較し、当該所定の電圧以下である場合にスイッチングデバイスをオンにするというものが一般に知られており、特許文献1記載の従来技術のようなものを含め、具体的な制御態様は様々なものがある。
特開2010―051073号公報
しかしながら、特許文献1の従来技術は、コントローラである制御回路10aでオーバーシュートの発生を抑制しようとしており、コントローラだけでは対応できない、インダクタ電流ILの減少よりも速い負荷電流減少に起因するオーバーシュートの抑制までは考慮されていない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電流の急激な減少に起因して発生したオーバーシュートに高速に応答して、オーバーシュートを抑制することのできる電源回路を提供することにある。
本発明は、入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、上記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、上記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路とを備えた電源回路を提供する。
ここで、好ましくは、上記電荷引抜回路は、上記出力電圧端子とグランド端子との間に第1のスイッチングデバイスを備える。より好ましくは、上記電荷引抜回路は、上記出力電圧端子と上記グランド端子との間に、上記第1のスイッチングデバイスと直列接続される電荷引抜部をさらに備え、上記電荷引抜部は、上記第1のスイッチングデバイスがオンすると上記出力コンデンサの電荷を引き抜くことができる。
ここで、好ましくは、上記電荷引抜部は抵抗により構成することができ、より好ましくは、上記抵抗と、上記抵抗に並列接続されるコンデンサを含む並列回路により構成さすることができる。さらに、より好ましくは、上記電荷引抜部は、上記コンデンサに並列接続された第2のスイッチングデバイスをさらに有することができ、上記第2のスイッチングデバイスは、上記第1のスイッチングデバイスのオフ時にオンする。さらに、より好ましくは、上記電荷引抜部は、コンデンサと、上記コンデンサ及び上記第1のスイッチングデバイスの接続点に一端が接続される抵抗とにより構成することができ、上記抵抗の他端は、上記入力電圧端子または上記グランド端子に接続されていて良い。さらに、より好ましくは、上記電荷引抜部は、第2のスイッチングデバイスと、上記第2のスイッチングデバイスに並列接続されるコンデンサを含む並列回路により構成することができ、上記第2のスイッチングデバイスは、上記第1のスイッチングデバイスのオフ時にオンする。
ここで、好ましくは、上記電圧変換回路は、一端が上記入力電圧端子に接続される第3のスイッチングデバイスとインダクタからなる直列回路と、上記第3のスイッチングデバイスと上記インダクタの共通接続点に一端が接続される第4のスイッチングデバイスとを備え、より好ましくは、上記インダクタの他端と上記出力電圧端子との間に接続される第5のスイッチングデバイスと、上記インダクタの上記他端と上記入力電圧端子との間に接続される第6のスイッチングデバイスとをさらに備えることができ、上記第5のスイッチングデバイスは、上記第1のスイッチングデバイスのオン時にオフし、上記第6のスイッチングデバイスは、上記第1のスイッチングデバイスのオン時にオンする。
ここで、好ましくは、上記第1のスイッチングデバイスは、上記第3のスイッチングデバイスがオフ状態で、かつ、上記出力電圧端子の電圧が予め定めた閾値以上になった時にオンし、上記第3のスイッチングデバイスがオフ状態からオン状態へ移行する時にオフすることができる。また、上記出力電圧端子が非反転入力端子に接続され、反転入力端子に上記第1のスイッチングデバイスのオン閾値が入力される第1の比較器と、上記出力電圧端子が反転入力端子に接続され、非反転入力端子に上記第3のスイッチングデバイスのオン閾値が入力される第2の比較器と、上記第1のスイッチングデバイスに出力端子が接続されたRS型フリップフロップであって、上記第1の比較器の出力がセット端子に入力され、上記第2の比較器の出力がリセット端子に入力されるRS型フリップフロップとをさらに備えることができる。
本発明に係る電源回路は、出力コンデンサの電荷を引き抜く電荷引抜回路を備えることにより、負荷電流の急激な減少に起因して発生したオーバーシュートに高速に応答して、オーバーシュートを抑制することができる。
本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
従来のスイッチング方式の降圧型電源回路を示す図である。 負荷電流の減少に高速に応答可能な従来の電源回路を示す図である。 本発明の電源回路を示す図である。 第1の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第2の実施形態に係る電源回路を示す図である。 図1に示した従来の電源回路の動作を比較説明のために示す図であり、負荷電流の変化を示している。 図1に示した従来の電源回路の動作を比較説明のために示す図であり、出力電圧の変化を示している。 第2の実施形態に係る電源回路の動作例を説明するための図である。 第3の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第3の実施形態に係る電源回路の動作例を説明するための図である。 第4の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第5の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第5の実施形態に係る電源回路の変形形態を示す図である。 第6の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第7の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第7の実施形態に係る電源回路の動作例を説明するための図である。 第8の実施形態に係る電源回路を示す図である。 第9の実施形態に係る電源回路を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図3は、本発明の電源回路の基本構成を示す図である。
電源回路300は、入力電圧端子に与えられる入力電圧VINに基づいた出力電圧VOUTを出力電圧端子に出力する電圧変換回路CONVと、出力電圧端子に接続される出力コンデンサCOUTと、出力コンデンサCOUTの電荷を引き抜く電荷引抜回路とを備える。
電圧変換回路CONVは、インダクタとスイッチングデバイスを含むDCDCコンバータやACDCコンバータなどのスイッチングレギュレータ、LDOなどのシリーズレギュレータで構成される。ここで留意すべきは、電圧変換回路CONVが、入力電圧端子に与えられる入力電圧圧VINを昇圧した出力電圧VOUTを出力電圧端子に出力する構成を採ることも、入力電圧VINを降圧した出力電圧VOUTを出力電圧端子に出力する構成を採ることもできることである。
電荷引抜回路は、負荷電流の急激な減少に起因して発生したオーバーシュートが検出されると、出力コンデンサCOUTの電荷を引き抜く回路であり、以下の実施形態で例示されるように、種々の構成が採用され得る。
電荷引抜回路を備える本発明の上記基本構成により、電荷引抜回路がコンデンサCOUTの電荷を引き抜くことができるので、出力電圧VOUTの上昇を抑制することができる。
(第1の実施形態)
図4に、第1の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路400は、インダクタL1と、入力電圧VINが与えられる入力電圧端子とインダクタL1との間に接続されるスイッチングデバイスSW1と、スイッチングデバイスSW1とインダクタL1との接続点とグランド端子GNDとの間に接続されたスイッチングデバイスSW2と、出力電圧VOUTが出力される出力電圧端子とグランド端子GNDとの間の出力コンデンサCOUTと、インダクタL1と出力電圧端子との間で出力コンデンサCOUTに並列に接続された電荷引抜部と、電荷引抜部のためのスイッチングデバイスSW3とを備える。
電源回路400においては、電荷引抜回路が出力電圧端子とグランド端子との間に電荷引抜部とスイッチングデバイスSW3とが直列接続されて構成されている。電荷引抜部は、出力コンデンサCOUTの過剰な電荷を引き抜いて電力を消費する。
スイッチングデバイスSW3は、負荷電流の急激な減少に起因して発生したオーバーシュートが検出されるとオンされる。これにより、出力コンデンサCOUTの電荷が電荷引抜部により引き抜かれ、出力電圧VOUTの上昇を抑制することができる。なお、電荷引抜回路は、電荷引抜回路が出力電圧端子とグランド端子との間にスイッチングデバイスSW3だけ接続して構成してもよく、極めて簡易な構成となる。以下の実施形態において、電荷引抜部の具体的態様を例示する。
(第2の実施形態)
図5に、第2の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路500においては、電荷引抜部が抵抗R1により構成されている。出力電圧VOUTが予め定めた閾値を超えて上昇し、オーバーシュートを検出したときに、スイッチングデバイスSW3をオンすると、抵抗R1に電流が発生する。この電流は、負荷電流ILOADの急激な減少を補う代替電流となり、コンデンサCOUTへ供給される電流ICAPを抑制し、出力電圧VOUTの上昇を停止させることができる。
図7に、本実施形態に係る電源回路の動作例を説明するための図を示す。図6A及び6Bは、図1に示した従来の電源回路の動作を比較説明のために示す図であり、図6Aは同電源回路について負荷電流の変化を、図6Bは同電源回路について出力電圧の変化を示す。
スイッチングデバイスSW1は、一定時間オンした後、出力電圧が基準電圧(SW1オン閾値)に低下すまでオフする。基準電圧まで低下すると、再び一定時間オンする。こうした制御を受けている。これは、図6A及び6B及び図7で共通である。ただし、本実施形態に係る図7では、負荷電流ILOADの急激な減少に起因して発生したオーバーシュートが検出されるとスイッチングデバイスSW3がオンされ、電荷引抜部を構成する抵抗R1による代替電流ISW3が発生し、インダクタ電流ILの余剰分を消費する。代替電流ISW3は、出力コンデンサの余剰電荷によるオーバーシュートも低減させ続け、スイッチングデバイスSW3のオフにより消滅する。
なお、図7では、インダクタ電流ILが負荷電流ILOADまで下がった時にスイッチングデバイスSW3をオフし、その後スイッチングデバイスSW1をオンしているが、出力電圧VOUTが基準電圧(SW1オン閾値)まで下がった時にスイッチングデバイスSW3をオフし、それと同時にスイッチングデバイスSW1をオンしてもよい。また、一定時間経過した時にスイッチングデバイスSW3をオフする方式を採用してもよい。いずれにしても、オーバーシュートを検出したときに電荷引抜部を構成する抵抗R1によって余剰電流を消費することでオーバーシュートを抑制することができる。
電源回路500は、オーバーシュートが検出されて、出力コンデンサCOUTの過剰な電荷を引き抜くのにかかる時間Tが抵抗R1と出力コンデンサCOUTとの時定数、出力電圧VOUTとオーバーシュート電圧との比で決まり、
Figure 0005432383

で表される。
式(3)において、R1は抵抗R1の抵抗値、COUTは出力コンデンサCOUTの容量値、VOUTは出力電圧VOUTの電圧値、VOVERはオーバーシュート電圧である。
ここで、R1=1Ω、COUT=20μF、VOUT=1V、VOVER=50mVとすると、T=0.975μsecとなり、短時間でオーバーシュートを抑制できることがわかる。
また、式(3)より、抵抗R1の抵抗値と出力コンデンサCOUTの容量値が小さいほど、より短時間でオーバーシュートを抑制できる。
つまり、抵抗R1の抵抗値と出力コンデンサCOUTの容量値を小さくすると出力電圧VOUTをもっと低くすることができるので、1V以下の低い電圧で動作するLSIに好適に利用することができる。
さらに、抵抗R1の抵抗値と出力コンデンサCOUTの容量値を小さくすると、実装面積を小さくしながらオーバーシュートを抑制できる。
また、図6A及び6B及び図7では、出力電圧VOUTが基準電圧(SW1オン閾値)まで下がった時にスイッチングデバイスSW1をオンする「ボトム検出制御」を例に説明しているが、スイッチングデバイスSW1の制御にはヒステリシスウィンドウ制御、アッパー検出制御、一定周波数ピーク電圧制御、一定周波数バレー電圧制御等、様々なものが知られており、そのいずれも用いた場合でも本発明によるオーバーシュートの抑制が可能であることに留意されたい。
(第3の実施形態)
図8に、第3の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路800においては、電荷引抜部が、並列接続された抵抗R1及びコンデンサC1からなる並列回路により構成されている。出力電圧VOUTが予め定めた閾値を超えて上昇し、オーバーシュートを検出したときに、スイッチングデバイスSW3をオンすると、抵抗R1に電流が発生する。この電流は、負荷電流ILOADの急激な減少を補う代替電流となり、出力コンデンサCOUTへ供給される電流ICAPを抑制し、出力電圧VOUTの上昇を停止させることができる。加えて、スイッチングデバイスSW3がオンすると、コンデンサC1の電圧が瞬時に、スイッチングデバイスSW3オン時のVOUTとなるため、電荷Q1=C1×VOUTが出力コンデンサCOUTから並列回路のコンデンサC1に引き抜かれる。結果として、スイッチングデバイスSW3のオンとほぼ同時に出力電圧VOUTがQ1/COUTの比率で低下し、オーバーシュートを急峻に抑制することができる。この様子が図9に示されている。
(第4の実施形態)
図10に、第4の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路1000においては、電荷引抜部がコンデンサC1と、コンデンサC1及びスイッチングデバイスSW3の接続点に一端が接続された抵抗R1とにより構成されている。
コンデンサC1に充電される電荷量Q1は、C1×(VIN−VOUT)であり、スイッチングデバイスSW3をオンした時のコンデンサC1による出力電圧低下比率は、Q1/COUTである。これは、(VIN−VOUT)>VOUTの条件下では図7に示した第3の実施形態の場合よりも大きな電圧低下が可能となることを示している。換言すれば、同様の電圧低下を得るために必要なコンデンサC1の容量を小さくすることができる。背景技術において説明したような低出力電圧用途においては、上記条件が満たされる。
なお、図10では抵抗R1は入力電圧端子に接続されているが、(V−VOUT)>VOUTを満たす電圧Vを与える電圧端子であれば用いることができる。
(第5の実施形態)
図11に、第5の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路1100においては、電荷引抜部が並列接続された抵抗R1及びコンデンサC1からなる並列回路により構成されている点は第3の実施形態と同一であるが、電荷引抜部と、インダクタL1・出力電圧端子間の接続点との間にスイッチングデバイスSW3が配置されている点が異なる。このような構成により、コンデンサC1がグランド端子GNDに接続されているため、コンデンサC1への予備充電が不要となる。第3の実施形態では、コンデンサC1のスイッチングデバイスSW3側の端子をVOUTまで予備充電する必要がある。
図12に、第5の実施形態に係る電源回路の変形形態を示す。電源回路1200においては、並列回路を構成する抵抗R1の代わりに、スイッチングデバイスSW4を用いている。これにより、コンデンサC1の電位差を0Vに戻すためのCR時定数がなくなるため連続して繰り返すスイッチングデバイスSW3のオン・オフ動作が可能となる。
抵抗R1もスイッチングデバイスSW4も、いずれもスイッチングデバイスSW3がオフ時にコンデンサC1を放電するための放電素子としての機能を有する。
(第6の実施形態)
図13に、第6の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路1300においては、電荷引抜部が並列接続された抵抗R1及びコンデンサC1からなる並列回路を有する点は第3の実施形態と同一であるが、当該並列回路に並列に接続されたスイッチングデバイスSW4をさらに有する点が異なる。スイッチングデバイスSW4は、スイッチングデバイスSW3がオンしているときはオフで、スイッチングデバイスSW3がオフしているときにオンする。スイッチングデバイスSW3のオン時にコンデンサC1に充電された電荷をスイッチングデバイスSW4で引き抜くことにより、コンデンサC1への充電に必要な時定数を解消し、繰り返し連続するオーバーシュートに高速応答することが可能となる。
なお、電荷引抜部がスイッチングデバイスSW4を有する場合には、上記並列回路から抵抗R1を取り除いた構成でもオーバーシュートの抑制が可能であることに留意されたい。
(第7の実施形態)
図14に、第7の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路1400は、降圧電源回路であり、インダクタL1と、入力電圧VINが与えられる入力電圧端子とインダクタL1との間に接続されるスイッチングデバイスSW1と、スイッチングデバイスSW1とインダクタL1との接続点とグランド端子GNDとの間に接続されたスイッチングデバイスSW2と、出力電圧VOUTが出力される出力電圧端子とグランド端子GNDとの間の出力コンデンサCOUTと、インダクタL1と出力電圧端子との間でコンデンサCOUTに並列に接続された電荷引抜部と、電荷引抜部のためのスイッチングデバイスSW3と、インダクタL1と出力電圧端子との間に接続されるスイッチングデバイスSW5と、インダクタL1及びスイッチングデバイスSW5の接続点と、入力電圧端子との間に接続されるスイッチングデバイスSW6とを備える。電荷引抜部は、第1の実施形態の場合と同様に抵抗R1で構成しているが、勿論、第1〜第6の実施形態における電荷引抜部の全ての構成を適用することができる。
スイッチングデバイスSW1によって入力電圧VINをインダクタL1に印加し、インダクタL1に流れる電流によってエネルギーを蓄積する。スイッチングデバイスSW2は、該エネルギーによって発生する電流をコンデンサCOUTに供給する。スイッチングデバイスSW5は、スイッチングデバイスSW3のオン時にオフし、スイッチングデバイスSW6は、スイッチングデバイスSW3のオン時にオンする。
これにより、オーバーシュートの量は僅かとなり、コンデンサCOUTの電荷を電荷引抜部が引き抜くことで、出力電圧VOUTの上昇を速やかに抑制することができる。また、インダクタL1の余剰電流を入力電圧端子に戻すことができるため、電力損失を抑制することができる。
図15に、第7の実施形態に係る電源回路の動作例を説明するための図を示す。
負荷電流ILOADが急激に減少して出力電圧VOUTが基準電圧(SW3オン閾値)まで上昇し、スイッチングデバイスSW3がオンすると、スイッチングデバイスSW5はオフ、つまりスイッチングデバイスSW5に流れる電流ISW5が零になって出力コンデンサCOUTへ供給される電流ICAPの電流値は急激に減少し、出力電圧VOUTの上昇は停止する。そして、出力コンデンサCOUTから抵抗R1に代替電流ISW3が流れ、出力電圧VOUTの上昇は速やかに抑制される。また、スイッチングデバイスSW3がオンすると、スイッチングデバイスSW6がオンし、スイッチングデバイスSW6の電流IDはインダクタ電流ILとなり、インダクタ電流ILは入力電圧端子に戻される。そして、インダクタ電流ILが負荷電流ILOADまで減少し、出力電圧VOUTが基準電圧(SW1オン閾値)まで低下した時にスイッチングデバイスSW3をオフし、スイッチングデバイスSW1をオンする。
このようにして、第7の実施形態に係る電源回路は、出力電圧VOUTの上昇を速やかに抑制することができ、電力損失を抑制することもできる。
(第8の実施形態)
図16に、本発明に係る電源回路のための制御回路の一例を示す。図8に示した第3の実施形態を例に説明するが、当該制御回路は、他のすべての実施形態についても同様に適用することができる。
図9の流れに沿って制御回路の動作を説明する。出力電圧が、第1の比較器Comp1の反転入力端子に入力されるSW3オン閾値を超えると、RS型フリップフロップRS−FFへセットが入り、スイッチングデバイスSW3がオンする。出力電圧が低下し、第2の比較器Comp2の非反転入力端子に入力されるSW1オン閾値に到達すると、スイッチングデバイスSW1がオンされ、それと同時にスイッチングデバイスSW3がオフする。
(第9の実施形態)
第1〜第8の実施形態に係る電源回路は、降圧型電源回路を例として説明をしたが、本発明の電源回路は、降圧型電源回路に限らず昇圧型電源回路でもよい。
図17に、第9の実施形態に係る電源回路を示す。電源回路1700は、昇圧電源回路であり、入力電圧VINが与えられる入力電圧端子に一端が接続されるインダクタL1と、インダクタL1の他端とグランド端子との間に接続されるスイッチングデバイスSW1と、スイッチングデバイスSW1とインダクタL1との接続点と出力電圧VOUTが出力される出力電圧端子との間に接続されたスイッチングデバイスSW2と、出力電圧端子とグランド端子GNDとの間のコンデンサCOUTと、インダクタL1と出力電圧端子との間でコンデンサCOUTに並列に接続された電荷引抜部と、電荷引抜部のためのスイッチングデバイスSW3とを備える。
スイッチングデバイスSW3は、負荷電流の急激な減少に起因して発生したオーバーシュートが検出されるとオンされる。これにより、コンデンサCOUTの電荷が電荷引抜部により引き抜かれ、出力電圧VOUTの上昇を抑制することができる。
なお、電荷引抜部は、スイッチングデバイスSW2の入力端子側と出力端子側のいずれに接続されても、オーバーシュートが検出されると、インダクタに充電された電流をコンデンサCOUTに過剰に充電させることなく引き抜くことができる。
電荷引抜部の具体的な構成については、第1〜第8の実施形態で説明した構成のいずれでも実現できる。また、制御回路は実施形態8で説明した構成が適用できる。
上述した第1〜第9の実施形態では、スイッチングデバイスSW2がツェナーダイオードの場合について説明したが、ツェナーダイオードに限らず、降伏電圧がないダイオード、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタのいずれでも構成できる。
また、第1〜第9の実施形態では、電圧変換回路は、インダクタL1と、入力電圧VINをインダクタL1に入力し、インダクタに電流を充電するためのスイッチングデバイスSW1と、インダクタに充電された電流をコンデンサCOUTに放電するためのスイッチングデバイスSW2とを備える構成としたが、このようなスイッチングレギュレータだけではなく、LDOなどのシリーズレギュレータで構成することもできる。
300、400、500、800、1000、1100、1200、1300、1400、1600、1700 電源回路
IN 入力電圧
OUT 出力電圧
SW1 スイッチングデバイス
SW2 スイッチングデバイス
SW3 スイッチングデバイス
SW4 スイッチングデバイス
SW5 スイッチングデバイス
SW6 スイッチングデバイス
GND グランド端子
L1 インダクタ
R1 抵抗
C1 コンデンサ
OUT 出力コンデンサ
Comp1 第1の比較器
Comp2 第2の比較器
RS−FF RS型フリップフロップ

Claims (6)

  1. 入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、
    前記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、
    前記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路と、
    を備え、
    前記電荷引抜回路は、
    前記出力電圧端子とグランド端子との間に設けられた第1のスイッチングデバイスと、
    前記出力電圧端子と前記グランド端子との間に設けられ、前記第1のスイッチングデバイスと直列接続される電荷引抜部と、
    を備え、
    前記電荷引抜部は、抵抗と前記抵抗に並列接続されるコンデンサを含む並列回路により構成され、前記第1のスイッチングデバイスがオンすると前記出力コンデンサの電荷を引き抜くことを特徴とする電源回路。
  2. 前記電荷引抜部は、前記コンデンサに並列接続された第2のスイッチングデバイスをさらに有し、前記第2のスイッチングデバイスは、前記第1のスイッチングデバイスのオフ時にオンすることを特徴とする請求項に記載の電源回路。
  3. 入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、
    前記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、
    前記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路と、
    を備え、
    前記電荷引抜回路は、
    前記出力電圧端子とグランド端子との間に設けられた第1のスイッチングデバイスと、
    前記出力電圧端子と前記グランド端子との間に設けられ、前記第1のスイッチングデバイスと直列接続された電荷引抜部と、
    を備え、
    前記電荷引抜部は、コンデンサと、前記コンデンサ及び前記第1のスイッチングデバイスの接続点に一端が接続される抵抗とにより構成されており、前記第1のスイッチングデバイスがオンすると前記出力コンデンサの電荷を引き抜き、
    前記抵抗の他端は、前記入力電圧端子または前記グランド端子に接続されていることを特徴とする電源回路。
  4. 入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、
    前記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、
    前記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路と、
    を備え、
    前記電圧変換回路は、
    前記出力電圧端子とグランド端子との間に設けられた第1のスイッチングデバイスと、
    一端が前記入力電圧端子に接続される第3のスイッチングデバイスとインダクタからなる直列回路と、
    前記第3のスイッチングデバイスと前記インダクタの共通接続点に一端が接続される第4のスイッチングデバイスと、
    を備え、
    前記インダクタの他端と前記出力電圧端子との間に接続される第5のスイッチングデバイスと、
    前記インダクタの前記他端と前記入力電圧端子との間に接続される第6のスイッチングデバイスと、
    をさらに備え、
    前記第5のスイッチングデバイスは、前記第1のスイッチングデバイスのオン時にオフし、前記第6のスイッチングデバイスは、前記第1のスイッチングデバイスのオン時にオンすることを特徴とする電源回路。
  5. 入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、
    前記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、
    前記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路と、
    を備え、
    前記電圧変換回路は、
    前記出力電圧端子とグランド端子との間に設けられた第1のスイッチングデバイスと、
    一端が前記入力電圧端子に接続される第3のスイッチングデバイスとインダクタからなる直列回路と、
    前記第3のスイッチングデバイスと前記インダクタの共通接続点に一端が接続される第4のスイッチングデバイスと、
    を備え、
    前記第1のスイッチングデバイスは、前記第3のスイッチングデバイスがオフ状態で、かつ、前記出力電圧端子の電圧が予め定めた閾値以上になった時にオンし、前記第3のスイッチングデバイスがオフ状態からオン状態へ移行する時にオフすることを特徴とする電源回路。
  6. 入力電圧端子に与えられる入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力電圧端子に出力する電圧変換回路と、
    前記出力電圧端子に接続される出力コンデンサと、
    前記出力コンデンサの電荷を引き抜くための電荷引抜回路と、
    を備え、
    前記電圧変換回路は、
    前記出力電圧端子とグランド端子との間に設けられた第1のスイッチングデバイスと、
    一端が前記入力電圧端子に接続される第3のスイッチングデバイスとインダクタからなる直列回路と、
    前記第3のスイッチングデバイスと前記インダクタの共通接続点に一端が接続される第4のスイッチングデバイスと、
    を備え、
    前記出力電圧端子が非反転入力端子に接続され、反転入力端子に前記第1のスイッチングデバイスのオン閾値が入力される第1の比較器と、
    前記出力電圧端子が反転入力端子に接続され、非反転入力端子に前記第3のスイッチングデバイスのオン閾値が入力される第2の比較器と、
    前記第1のスイッチングデバイスに出力端子が接続されたRS型フリップフロップであって、前記第1の比較器の出力がセット端子に入力され、前記第2の比較器の出力がリセット端子に入力されるRS型フリップフロップと
    をさらに備えることを特徴とする電源回路。
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