JP5545857B2 - DC-DC converter control circuit and DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter control circuit and DC-DC converter Download PDF

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Description

本発明は、DC−DCコンバータの制御回路およびDC−DCコンバータに関する。   The present invention relates to a DC-DC converter control circuit and a DC-DC converter.

DC−DCコンバータの制御回路としては、図1に示すような電流モード制御の制御回路が知られている(非特許文献1参照)。   As a control circuit for a DC-DC converter, a control circuit for current mode control as shown in FIG. 1 is known (see Non-Patent Document 1).

図1に示す制御回路は、インダクタLの一端が入力端子に接続され、インダクタLの他端と出力端子との間に、ダイオードDが接続され、インダクタLとダイオードDとの間のノードとグラウンドの間にスイッチングトランジスタM1が接続された昇圧型のDC−DCコンバータ部に接続された制御回路である。   In the control circuit shown in FIG. 1, one end of the inductor L is connected to the input terminal, a diode D is connected between the other end of the inductor L and the output terminal, and a node between the inductor L and the diode D is connected to the ground. Is a control circuit connected to a step-up DC-DC converter section to which a switching transistor M1 is connected.

図1に示す制御回路の制御動作を以下に説明する。
合成信号生成回路930は、スイッチングトランジスタM1に流れる電流IMに基づいた検出信号S910と、ランプ信号生成手段920から出力されるランプ信号S920との合成信号S930をコンパレータ950の非反転入力端子に出力する。ここで、ランプ信号S920は、オンデューティーが50%以上のとき、インダクタ電流ILが基本波の1/nの周波数で発振するサブハーモニック発振を防ぐためのスロープ補償の役割を担っている。
The control operation of the control circuit shown in FIG. 1 will be described below.
The combined signal generation circuit 930 outputs a combined signal S930 of the detection signal S910 based on the current IM flowing through the switching transistor M1 and the ramp signal S920 output from the ramp signal generation unit 920 to the non-inverting input terminal of the comparator 950. . Here, the ramp signal S920 plays a role of slope compensation for preventing subharmonic oscillation in which the inductor current IL oscillates at a frequency of 1 / n of the fundamental wave when the on-duty is 50% or more.

一方、出力端子の電圧を抵抗R1とR2で分圧した電圧信号を入力端子と出力端子との間のノードの信号に基づく信号S911として誤差増幅器940の反転入力端子に入力し、所定の基準信号S912を誤差増幅器940の非反転入力端子に入力することにより、その差分を増幅し、コンパレータ950の反転入力端子に制御信号S940を出力している。この制御信号S940よりも合成信号S930の方が大きくなった時、コンパレータ950はHIGHの出力信号をフリップフロップ961のリセットに出力し、フリップフロップはLOWの駆動信号S960が出力し、スイッチングトランジスタM1はOFFとなる。そして、一定のクロックでHIGHのパルスをフリップフロップ961のセットに出力するオシレータ962によってフリップフロップはHIGHの駆動信号S960が出力し、再びスイッチングトランジスタM1はONとなる。これらの動作を繰り返すことによりDC−DCコンバータとして動作するように制御している。   On the other hand, a voltage signal obtained by dividing the voltage of the output terminal by the resistors R1 and R2 is input to the inverting input terminal of the error amplifier 940 as a signal S911 based on the signal of the node between the input terminal and the output terminal, and a predetermined reference signal The difference is amplified by inputting S912 to the non-inverting input terminal of the error amplifier 940, and the control signal S940 is output to the inverting input terminal of the comparator 950. When the composite signal S930 becomes larger than the control signal S940, the comparator 950 outputs a HIGH output signal to the reset of the flip-flop 961, the flip-flop outputs a LOW drive signal S960, and the switching transistor M1 It becomes OFF. Then, the oscillator 962 that outputs a HIGH pulse to the set of flip-flops 961 with a constant clock outputs a HIGH drive signal S960 to the flip-flops, and the switching transistor M1 is turned ON again. By repeating these operations, control is performed so as to operate as a DC-DC converter.

「トランジスタ技術」、CQ出版株式会社、2004年4月号、P213〜222“Transistor Technology”, CQ Publishing Co., Ltd., April 2004, P213-222

上述の通り、図1に示すような電流モード制御の制御回路において駆動信号S960のデューティー比は、制御信号S940と合成信号S930を比較した結果によって決定される。スイッチングトランジスタM1がいったんONすると、検出信号S910が増加し、合成信号S930も増加する。そして制御信号S940と等しくなるとOFFし、次のスイッチングサイクルが始まるまでOFF状態となる。制御信号自体がスイッチングトランジスタM1に流れる電流IMを制限するので、別途電流制限回路を設けなくてもインダクタLに流れる電流ILを間接的に制限することが可能になり、出力端子に接続される負荷への電流を制御することが可能になる。   As described above, in the current mode control control circuit as shown in FIG. 1, the duty ratio of the drive signal S960 is determined by the result of comparing the control signal S940 and the combined signal S930. Once the switching transistor M1 is turned on, the detection signal S910 increases and the combined signal S930 also increases. Then, when it becomes equal to the control signal S940, it is turned OFF, and it is turned OFF until the next switching cycle starts. Since the control signal itself limits the current IM flowing through the switching transistor M1, the current IL flowing through the inductor L can be indirectly limited without providing a separate current limiting circuit, and the load connected to the output terminal It becomes possible to control the current to.

しかし、該制御信号S940は入力端子と出力端子との間のノードの信号に基づく信号S911に応じて変化するものであり、入出力の状態によっては出力端子に接続される負荷に影響を与えうる大きな電流がインダクタLに流れることがある。このような大きな電流がインダクタLに流れることを防止する手段としては、図2に示すような多入力の反転入力端子が複数あるコンパレータ951を使用する方法が考えられる。   However, the control signal S940 changes according to the signal S911 based on the signal of the node between the input terminal and the output terminal, and may affect the load connected to the output terminal depending on the input / output state. A large current may flow through the inductor L. As a means for preventing such a large current from flowing through the inductor L, a method using a comparator 951 having a plurality of multi-input inverting input terminals as shown in FIG.

図2の制御回路は、多入力コンパレータ951の1つの反転入力端子に従来どおり制限信号S940を入力し、もう1つの反転入力端子に一定の制限信号S921を入力している。   In the control circuit of FIG. 2, the limit signal S940 is input to one inverting input terminal of the multi-input comparator 951 as before, and the constant limit signal S921 is input to the other inverting input terminal.

図3に、制限信号S940が一定の制限信号S921よりも大きくなった場合の動作を示す。スイッチングトランジスタM1に流れる電流IMに基づいた検出信号S910とランプ信号S920を合成して得られる合成信号S930が一定の制限信号S921と一致したとき、多入力コンパレータ951はHIGHの信号をフリップフロップ961のリセットに出力し、駆動信号S960がLOWになり、スイッチングトランジスタM1はOFFとなる。   FIG. 3 shows an operation when the limit signal S940 becomes larger than the constant limit signal S921. When the combined signal S930 obtained by combining the detection signal S910 based on the current IM flowing through the switching transistor M1 and the ramp signal S920 matches the constant limit signal S921, the multi-input comparator 951 outputs a HIGH signal to the flip-flop 961. The reset signal is output, the drive signal S960 becomes LOW, and the switching transistor M1 is turned OFF.

図2の回路によれば、一見すると所望の電流制限が可能であるように思えるが、入出力電圧が変化し、スイッチングトランジスタM1のデューティー比が変化する場合等において、制限したいインダクタ電流ILとは異なるインダクタ電流でスイッチングトランジスタM1をオフしてしまうという問題が生じる。   According to the circuit of FIG. 2, it seems that the desired current limit is possible at first glance. However, when the input / output voltage changes and the duty ratio of the switching transistor M1 changes, what is the inductor current IL to be limited? There arises a problem that the switching transistor M1 is turned off by different inductor currents.

図4は、上記問題が生じる場合の波形図である。図4(a1)〜図4(a3)は、一定の制限信号S921によってオンデューティーが20%となった場合を示し、図4(b1)〜図4(b3)は、一定の制限信号S921によってオンデューティーが60%となった場合を示す図である。なお、オンデューティーの比率は入出力条件に基づいて変化するものであり、昇圧型DC−DCコンバータにおいては、例えば入力電圧と出力電圧が近い場合には、オンデューティーが低くなる。   FIG. 4 is a waveform diagram when the above problem occurs. 4 (a1) to FIG. 4 (a3) show a case where the on-duty is 20% due to the constant limit signal S921, and FIGS. 4 (b1) to 4 (b3) are based on the constant limit signal S921. It is a figure which shows the case where an on-duty becomes 60%. The on-duty ratio changes based on the input / output conditions. In the step-up DC-DC converter, for example, when the input voltage is close to the output voltage, the on-duty becomes low.

図4(a1)は、合成信号S930(a)が一定の制限信号S921によって制限されていることを示す図である。図4(a2)は、図4(a1)の合成信号S930(a)を合成前の検出信号S910(a)とランプ信号S920に分解した信号を示す図である。図4(a3)は、検出信号S910(a)から求まるインダクタ電流IL(a)およびそのピーク電流ILpk(a)を示す図である。   FIG. 4 (a1) is a diagram showing that the combined signal S930 (a) is limited by a fixed limit signal S921. FIG. 4 (a2) is a diagram showing a signal obtained by decomposing the combined signal S930 (a) of FIG. 4 (a1) into a detection signal S910 (a) and a ramp signal S920 before combining. FIG. 4 (a3) is a diagram showing the inductor current IL (a) obtained from the detection signal S910 (a) and its peak current ILpk (a).

図4(b1)は、合成信号S930(b)が一定の制限信号S921によって制限されていることを示す図である。図4(b2)は、図4(b1)の合成信号S930(b)を合成前の検出信号S910(b)とランプ信号S920に分解した信号を示す図である。図4(b3)は、検出信号S910(b)から求まるインダクタ電流IL(b)およびそのピーク電流ILpk(b)を示す図である。   FIG. 4B1 is a diagram illustrating that the combined signal S930 (b) is limited by a certain limit signal S921. FIG. 4B2 is a diagram illustrating a signal obtained by decomposing the combined signal S930 (b) of FIG. 4B1 into a detection signal S910 (b) and a ramp signal S920 before combining. FIG. 4 (b3) is a diagram showing the inductor current IL (b) obtained from the detection signal S910 (b) and its peak current ILpk (b).

図4(a3)および(b3)の比較から明確なように、ILpk(a)>ILpk(b)となっており、それぞれ異なるインダクタ電流のピーク値で制限していることがわかる。   As is clear from the comparison between FIGS. 4A3 and 4B3, ILpk (a)> ILpk (b), and it can be seen that each is limited by a peak value of a different inductor current.

すなわち、本発明は、入出力条件に寄らずインダクタ電流ILを所望の値で制限することが可能なDC−DCコンバータの制御回路およびDC−DCコンバータを提供することを目的とする。   That is, an object of the present invention is to provide a DC-DC converter control circuit and a DC-DC converter capable of limiting the inductor current IL to a desired value regardless of input / output conditions.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明の請求項1に記載のDC−DCコンバータの制御回路は、入力端子と出力端子とグラウンドとのいずれかの間に、インダクタおよび該インダクタに接続されるスイッチングトランジスタを備えるDC−DCコンバータ部を制御するDC−DCコンバータの制御回路であって、上記制御回路は、上記スイッチングトランジスタに流れる電流に対応した検出信号を出力する電流検出手段と、第1のランプ信号を生成する第1のランプ信号生成手段と、該第1のランプ信号を上にシフトさせた第2のランプ信号を生成する第2のランプ信号生成手段と、上記スイッチングトランジスタに流れる電流に対応した検出信号と、上記第1のランプ信号との合成信号を生成する合成信号生成手段と、前記出力端子の電圧に基づくフィードバック電圧信号が反転入力端子に入力され、所定の基準信号が非反転入力端子に入力され、制御信号を生成する誤差増幅器と、上記合成信号が非反転入力端子に入力され、上記制御信号が第1の反転入力端子に入力され、上記第2のランプ信号が第2の反転入力端子に入力されるコンパレータと、上記コンパレータの出力信号に基づいたデューティー比の駆動信号を生成し、上記スイッチングトランジスタを駆動する駆動回路とを備えることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the control circuit of the DC-DC converter according to claim 1 of the present invention is provided between any one of the input terminal, the output terminal, and the ground. A DC-DC converter control circuit for controlling a DC-DC converter unit including an inductor and a switching transistor connected to the inductor, wherein the control circuit outputs a detection signal corresponding to a current flowing through the switching transistor. Current detection means; first ramp signal generation means for generating a first ramp signal; and second ramp signal generation means for generating a second ramp signal obtained by shifting the first ramp signal upward. Generating a combined signal of the detection signal corresponding to the current flowing through the switching transistor and the first ramp signal And stage, the feedback voltage signal based on the voltage of the output terminal is input to the inverting input terminal, a predetermined reference signal is input to the non-inverting input terminal, an error amplifier for generating a control signal, the combined signal is a non-inverting input A comparator having the control signal input to the first inverting input terminal, the second ramp signal input to the second inverting input terminal, and a duty ratio based on the output signal of the comparator. It has been found that the above problem can be solved by generating a drive signal and driving circuit for driving the switching transistor, and the present invention has been completed.

また、請求項2に記載のDC−DCコンバータの制御回路は、上記所定の基準信号が所定の基準電圧であることを特徴とする。 Further, DC-DC converter control circuit according to claim 2, characterized in that on SL predetermined reference signal is a predetermined reference voltage.

また、請求項3に記載の上記駆動回路が、所定の周期でパルス信号がセットに入力され、上記コンパレータの出力がリセットに接続されるフリップフロップ回路を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the drive circuit includes a flip-flop circuit in which a pulse signal is input to the set at a predetermined cycle, and the output of the comparator is connected to the reset.

また、上記課題を解決するために、本発明の請求項4に記載のDC−DCコンバータは、入力端子と出力端子とグラウンドとのいずれかの間に存在するインダクタおよび該インダクタに接続されるスイッチングトランジスタと、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制御回路とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problem, a DC-DC converter according to claim 4 of the present invention is an inductor existing between any of an input terminal, an output terminal, and a ground, and a switching connected to the inductor. A transistor and a control circuit according to any one of claims 1 to 3 are provided.

本発明によれば、インダクタ電流を所望の値で制限することが可能なDC−DCコンバータの制御回路およびDC−DCコンバータを提供することが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the control circuit and DC-DC converter of a DC-DC converter which can restrict | limit an inductor electric current with a desired value.

従来の電流モード制限型の昇圧型DC−DCコンバータの制御回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the control circuit of the conventional step-up type DC-DC converter of a current mode limitation type. 一定の制限信号で合成信号を制御した電流モード制限型の昇圧型DC−DCコンバータの制御回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a control circuit of a current mode limited step-up DC-DC converter in which a combined signal is controlled by a constant limit signal. 図2の制御回路の動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the control circuit of FIG. 図2の制御回路の異なるオンデューティーでの電流制限の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of current limitation at different on-duty in the control circuit of FIG. 2. 本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの制御回路を示す図である。It is a figure which shows the control circuit of the DC-DC converter by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの制御回路の回路図であり、第1および第2のランプ信号生成手段と合成手段の具体的な回路構成の例を示す図である。It is a circuit diagram of the control circuit of the DC-DC converter by the 2nd Embodiment of this invention, and is a figure which shows the example of the concrete circuit structure of the 1st and 2nd ramp signal production | generation means and a synthetic | combination means. 本発明の第3の実施形態による昇圧型DC−DCコンバータの制御回路を示す図である。It is a figure which shows the control circuit of the pressure | voltage rise type DC-DC converter by the 3rd Embodiment of this invention. 図7の制御回路による電流制限の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electric current limitation by the control circuit of FIG. コンバータ部の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a converter part.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図5は、本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの制御回路の回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram of a control circuit of the DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention.

図5において、本発明の第1の実施形態による制御回路1は、入力端子3と出力端子4とグラウンド5のいずれかの間にインダクタLと、該インダクタLに接続されるスイッチングトランジスタM1を有するDC−DCコンバータ部2を制御するものである。   In FIG. 5, the control circuit 1 according to the first embodiment of the present invention includes an inductor L between any one of the input terminal 3, the output terminal 4, and the ground 5, and a switching transistor M <b> 1 connected to the inductor L. The DC-DC converter unit 2 is controlled.

該制御回路1は、スイッチングトランジスタM1に流れる電流に対応した検出信号S10を出力する電流検出手段10と、第1のランプ信号S20を生成する第1のランプ信号生成手段20と、該第1のランプ信号と周期および傾きが同じである第2のランプ信号S21を生成する第2のランプ信号生成手段21と、上記検出信号S10と、上記第1のランプ信号S20との合成信号S30を生成する合成信号生成手段30と、入力端子3と出力端子4との間のノードの信号に基づく信号S11が反転入力端子に入力され、所定の基準信号S12が非反転入力端子に入力され、制御信号S40を生成する誤差増幅器40と、上記合成信号S30が非反転入力端子に入力され、上記制御信号S40が第1の反転入力端子に入力され、上記第2のランプ信号S21が第2の反転入力端子に入力されるコンパレータ51と、上記コンパレータ51の出力信号S50に基づいたデューティー比の駆動信号S60を生成し、上記スイッチングトランジスタM1を駆動する駆動回路60と、を備える。   The control circuit 1 includes a current detection unit 10 that outputs a detection signal S10 corresponding to a current flowing through the switching transistor M1, a first ramp signal generation unit 20 that generates a first ramp signal S20, and the first A second ramp signal generating means 21 that generates a second ramp signal S21 having the same period and slope as the ramp signal, and a combined signal S30 of the detection signal S10 and the first ramp signal S20 are generated. The signal S11 based on the combined signal generating means 30, and the signal of the node between the input terminal 3 and the output terminal 4, is input to the inverting input terminal, the predetermined reference signal S12 is input to the non-inverting input terminal, and the control signal S40 And the synthesized signal S30 are input to a non-inverting input terminal, the control signal S40 is input to a first inverting input terminal, and the second A comparator 51 to which an amplifier signal S21 is input to a second inverting input terminal, a drive circuit 60 for generating a drive signal S60 having a duty ratio based on the output signal S50 of the comparator 51, and driving the switching transistor M1, Is provided.

ここで、上記DC−DCコンバータ部2は、入力電圧を所望の出力電圧に変換するものであれば特に制限されず、例えば、図9(a)に示す非絶縁型チョッパー方式の昇圧型DC−DCコンバータや、図9(b)に示す非絶縁型チョッパー方式の降圧型DC−DCコンバータや、図9(c)に示す非絶縁型チョッパー方式の昇降圧型DC−DCコンバータや、図9(d)に示す絶縁昇降圧型のDC−DCコンバータなどが挙げられる。図9(c)に示した非絶縁型チョッパー方式の昇降圧型DC−DCコンバータの場合には、トランジスタMおよびM’に流れる電流に対応した検出信号の両方を合成信号生成手段でランプ信号S20と合成することにより後述の電流制限動作が可能である。   Here, the DC-DC converter section 2 is not particularly limited as long as it converts an input voltage into a desired output voltage. For example, the DC-DC converter section 2 is a non-insulated chopper boost DC-type shown in FIG. 9B, a non-insulated chopper step-down DC-DC converter shown in FIG. 9B, a non-insulated chopper step-up / step-down DC-DC converter shown in FIG. 9C, and FIG. Insulation buck-boost type DC-DC converter shown in FIG. In the case of the non-insulated chopper step-up / step-down DC-DC converter shown in FIG. 9C, both the detection signal corresponding to the current flowing through the transistors M and M ′ are combined with the ramp signal S20 by the combined signal generating means. By synthesizing, a later-described current limiting operation is possible.

また、図9(a)〜(c)の非絶縁のDC−DCコンバータは、ダイオードDをスイッチングトランジスタMと相補的に制御される素子(例えばトランジスタMがn型MOSFETであればp型MOSFET)を使用した同期整流DC−DCコンバータとしても良い。   Further, the non-insulated DC-DC converters of FIGS. 9A to 9C are elements in which the diode D is controlled in a complementary manner with the switching transistor M (for example, a p-type MOSFET if the transistor M is an n-type MOSFET). Alternatively, a synchronous rectification DC-DC converter may be used.

上記駆動回路60は、コンパレータ51からの出力信号に基づいたデューティー比の駆動信号S60を生成するものであれば特に制限されず、制御されるDC−DCコンバータ部2の様態に応じて適宜適切なものを採用することができる。一例としては、一定の周期でセット又はリセットされるフリップフロップや、該フリップフロップからの信号を増幅および/または位相シフトさせることが可能なドライバを有する回路が挙げられる。   The drive circuit 60 is not particularly limited as long as it generates the drive signal S60 having a duty ratio based on the output signal from the comparator 51, and is appropriately appropriate depending on the state of the DC-DC converter unit 2 to be controlled. Things can be adopted. As an example, there is a circuit having a flip-flop that is set or reset at a certain period and a driver that can amplify and / or phase-shift a signal from the flip-flop.

図6は、本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの制御回路の回路図であり、本発明で使用する第1のランプ信号生成手段20、第2のランプ信号生成手段21、および合成手段30の具体的な回路構成の一例である。なお、トランジスタM3〜M5はいずれも同じサイズのトランジスタである。   FIG. 6 is a circuit diagram of the control circuit of the DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention. The first ramp signal generating means 20, the second ramp signal generating means 21 used in the present invention, and 3 is an example of a specific circuit configuration of the combining unit 30. Note that the transistors M3 to M5 are all transistors of the same size.

第1のランプ信号生成手段20は、オシレータ201と演算増幅器202とトランジスタM3、M4と抵抗R1で構成されており、オシレータ201から出力されるランプ信号に応じた電流信号を第1のランプ信号S20として生成する。   The first ramp signal generation means 20 includes an oscillator 201, an operational amplifier 202, transistors M3 and M4, and a resistor R1, and a current signal corresponding to the ramp signal output from the oscillator 201 is a first ramp signal S20. Generate as

第2のランプ信号生成手段21は、トランジスタM5と定電流源211と抵抗R4とから構成されている。トランジスタM5には、上記第1のランプ信号S20の電流信号をミラーした電流が発生し、この電流と、定電流源211から出力される電流信号S211とがノードN1で合成され、抵抗R4に流れる。よって、ノードN2は第1のランプ信号S20が電流信号S211分だけ上にシフトした第2のランプ信号S21を出力する。   The second ramp signal generating means 21 includes a transistor M5, a constant current source 211, and a resistor R4. In the transistor M5, a current generated by mirroring the current signal of the first ramp signal S20 is generated, and this current and the current signal S211 output from the constant current source 211 are combined at the node N1 and flow to the resistor R4. . Therefore, the node N2 outputs the second ramp signal S21 in which the first ramp signal S20 is shifted upward by the current signal S211.

合成手段30は、抵抗R2とR3で構成されている。ノードN4には上記第1のランプ信号S20が流れ、ノードN3には検出信号S10が入力される。よって、ノードN4は上記第1のランプ信号S20と検出信号S10の合成信号S30を出力する。   The synthesizing means 30 is composed of resistors R2 and R3. The first ramp signal S20 flows through the node N4, and the detection signal S10 is input into the node N3. Therefore, the node N4 outputs a combined signal S30 of the first ramp signal S20 and the detection signal S10.

図7は、本発明の第3の実施形態によるDC−DCコンバータの制御回路の回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram of a control circuit of the DC-DC converter according to the third embodiment of the present invention.

図7に示す制御回路1は、インダクタLの一端が入力端子3に接続され、インダクタLの他端と出力端子4の間にスイッチングトランジスタM2としてp型MOSFETが接続され、インダクタLとp型MOSFETとの間のノードとグラウンド5との間にスイッチングトランジスタM1としてn型MOSFETが接続された非絶縁型チョッパー方式の昇圧型の同期整流DC−DCコンバータ部2の制御回路である。図示はしないが、スイッチングトランジスタM1,M2の閾値電圧等の特性に応じてフリップフロップ61からの出力信号を位相シフトした2つの駆動信号をスイッチングトランジスタM1,M2の各々に出力するドライバをフリップフロップ61とスイッチングトランジスタの間に設けてもよい。   In the control circuit 1 shown in FIG. 7, one end of the inductor L is connected to the input terminal 3, and a p-type MOSFET is connected as the switching transistor M <b> 2 between the other end of the inductor L and the output terminal 4. 2 is a control circuit for the step-up synchronous rectification DC-DC converter unit 2 of a non-insulated chopper type in which an n-type MOSFET is connected as a switching transistor M1 between a node between the first node and the ground 5. Although not shown in the figure, a driver that outputs two drive signals obtained by phase-shifting the output signal from the flip-flop 61 to each of the switching transistors M1 and M2 according to characteristics such as threshold voltages of the switching transistors M1 and M2 is provided in the flip-flop 61. And between the switching transistors.

オシレータ62から出力される一定周期のクロック信号がフリップフロップ61のセットに入力され、駆動信号S60はHIGHの信号となり、スイッチングトランジスタM1がオンし、p型MOSFETがオフし、スイッチングトランジスタM1に電流IMが流れる。   A clock signal having a fixed period output from the oscillator 62 is input to the set of the flip-flop 61, the drive signal S60 becomes a HIGH signal, the switching transistor M1 is turned on, the p-type MOSFET is turned off, and the current IM is supplied to the switching transistor M1. Flows.

合成手段30は、スイッチングトランジスタM1に流れる電流IMに対応した信号S10と第1のランプ信号S20の合成信号S30を多入力コンパレータ51の非反転入力端子に出力する。   The combining unit 30 outputs a combined signal S30 of the signal S10 corresponding to the current IM flowing through the switching transistor M1 and the first ramp signal S20 to the non-inverting input terminal of the multi-input comparator 51.

誤差増幅器40は、反転入力端子に出力端子4の電圧を抵抗R1とR2で分圧した電圧信号S11が入力され、非反転入力端子に所定の基準電圧S12として基準電圧VREFが入力され、2つの入力の差を増幅した制御信号S40を生成し、上記多入力コンパレータ51の反転入力端子の1つに出力する。   In the error amplifier 40, the voltage signal S11 obtained by dividing the voltage of the output terminal 4 by the resistors R1 and R2 is input to the inverting input terminal, and the reference voltage VREF is input to the non-inverting input terminal as the predetermined reference voltage S12. A control signal S40 obtained by amplifying the input difference is generated and output to one of the inverting input terminals of the multi-input comparator 51.

第2のランプ信号生成手段21は、上記第1のランプ信号を上にシフトさせた第2のランプ信号S21を生成し、上記多入力コンパレータ51のもう1つの反転入力端子に出力する。   The second ramp signal generation unit 21 generates a second ramp signal S21 obtained by shifting the first ramp signal upward, and outputs the second ramp signal S21 to the other inverting input terminal of the multi-input comparator 51.

多入力コンパレータ51は、非反転入力端子に入力された合成信号S30が反転入力端子に入力された制御信号S40と第2のランプ信号S21のいずれかと一致したとき出力信号S50をフリップフロップ61のリセットに出力し、駆動信号S60はLOWとなりスイッチングトランジスタM1をオフにし、p型MOSFETをオンする。   The multi-input comparator 51 resets the output signal S50 to the flip-flop 61 when the composite signal S30 input to the non-inverting input terminal matches either the control signal S40 input to the inverting input terminal or the second ramp signal S21. And the drive signal S60 becomes LOW, turning off the switching transistor M1, and turning on the p-type MOSFET.

図8は、図7の制御回路による電流制限の例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of current limiting by the control circuit of FIG.

図8は、図7の回路において、制御信号S40が第2のランプ信号S21よりも十分に高くなった場合の動作波形である。   FIG. 8 shows operation waveforms when the control signal S40 is sufficiently higher than the second ramp signal S21 in the circuit of FIG.

図8(a1)〜図8(a3)は、第2のランプ信号S21によってオンデューティーが20%となった場合を示し、図8(b1)〜図8(b3)は、第2のランプ信号S21によってオンデューティーが60%となった場合を示す図である。   FIGS. 8 (a1) to 8 (a3) show a case where the on-duty is 20% by the second ramp signal S21, and FIGS. 8 (b1) to 8 (b3) show the second ramp signal. It is a figure which shows the case where an on-duty becomes 60% by S21.

図8(a1)は、合成信号S30(a)が第2のランプ信号S21によって制限されていることを示す図である。図8(a2)は、図8(a1)の合成信号S30(a)を合成前の検出信号10(a)と、第1のランプ信号S20に分解した信号を示す図である。図8(a3)は、検出信号S10(a)から求まるインダクタ電流IL(a)およびそのピーク電流ILpk(a)を示す図である。   FIG. 8A1 is a diagram showing that the combined signal S30 (a) is limited by the second ramp signal S21. FIG. 8A2 is a diagram illustrating a signal obtained by decomposing the combined signal S30 (a) of FIG. 8A1 into a detection signal 10 (a) before combining and a first ramp signal S20. FIG. 8A3 shows the inductor current IL (a) obtained from the detection signal S10 (a) and its peak current ILpk (a).

図8(b1)は、合成信号S30(b)が第2のランプ信号S21によって制限されていることを示す図である。図8(b2)は、図8(b1)の合成信号S30(b)を合成前の検出信号S10(b)と第1のランプ信号S20に分解した信号を示す図である。図8(b3)は、検出信号S10(b)から求まるインダクタ電流IL(b)およびそのピーク電流ILpk(b)を示す図である。   FIG. 8B1 is a diagram showing that the combined signal S30 (b) is limited by the second ramp signal S21. FIG. 8 (b2) is a diagram showing a signal obtained by decomposing the combined signal S30 (b) of FIG. 8 (b1) into a detection signal S10 (b) and a first ramp signal S20 before combining. FIG. 8 (b3) is a diagram showing the inductor current IL (b) obtained from the detection signal S10 (b) and its peak current ILpk (b).

図8(a3)および(b3)を比較することから明確なように、ILpk(a)=ILpk(b)となっており、それぞれ同じインダクタ電流のピーク値で制御されていることがわかる。   As is clear from comparing FIGS. 8A3 and 8B3, ILpk (a) = ILpk (b), and it can be seen that each is controlled by the same inductor current peak value.

本発明は、DC−DCコンバータの制御回路として好適である。   The present invention is suitable as a control circuit for a DC-DC converter.

1 制御回路
2 DC−DCコンバータ部
3 入力端子
4 出力端子
5 グラウンド
20 第1のランプ信号生成手段
21 第2のランプ信号生成手段
920 ランプ信号生成手段
30,930 合成信号生成手段
40,940 誤差増幅器
950 コンパレータ
51,951 多入力コンパレータ
60 駆動回路
61,961 フリップフロップ
62,962 オシレータ
S10,S910 検出信号
S11,S911 入力端子と出力端子との間のノードの信号に基づく信号
S12,S912 所定の基準信号
S20 第1のランプ信号
S21 第2のランプ信号
S920 ランプ信号
S30,S930 合成信号
S40,S940 誤差増幅器の出力信号
S50,S950 コンパレータの出力信号
S60,S960 駆動信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control circuit 2 DC-DC converter part 3 Input terminal 4 Output terminal 5 Ground 20 1st ramp signal generation means 21 2nd ramp signal generation means 920 Ramp signal generation means 30,930 Synthetic signal generation means 40,940 Error amplifier 950 Comparator 51, 951 Multi-input comparator 60 Drive circuit 61, 961 Flip-flop 62, 962 Oscillator S10, S910 Detection signal S11, S911 Signal based on signal of node between input terminal and output terminal S12, S912 Predetermined reference signal S20 first ramp signal S21 second ramp signal S920 ramp signal S30, S930 combined signal S40, S940 error amplifier output signal S50, S950 comparator output signal S60, S960 drive signal

Claims (4)

入力端子と出力端子とグラウンドとのいずれかの間に、
インダクタおよび該インダクタに接続されるスイッチングトランジスタを備えるDC−DCコンバータ部を制御するDC−DCコンバータの制御回路であって、
前記制御回路は、
前記スイッチングトランジスタに流れる電流に対応した検出信号を出力する電流検出手段と、
第1のランプ信号を生成する第1のランプ信号生成手段と、
該第1のランプ信号を上にシフトさせた第2のランプ信号を生成する第2のランプ信号生成手段と、
前記スイッチングトランジスタに流れる電流に対応した検出信号と、前記第1のランプ信号との合成信号を生成する合成信号生成手段と、
前記出力端子の電圧に基づくフィードバック電圧信号が反転入力端子に入力され、所定の基準信号が非反転入力端子に入力され、制御信号を生成する誤差増幅器と、
前記合成信号が非反転入力端子に入力され、前記制御信号が第1の反転入力端子に入力され、前記第2のランプ信号が第2の反転入力端子に入力されるコンパレータと、
前記コンパレータの出力信号に基づいたデューティー比の駆動信号を生成し、前記スイッチングトランジスタを駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とするDC−DCコンバータの制御回路。
Between any of the input terminal, output terminal and ground,
A control circuit for a DC-DC converter for controlling a DC-DC converter unit including an inductor and a switching transistor connected to the inductor,
The control circuit includes:
Current detection means for outputting a detection signal corresponding to the current flowing through the switching transistor;
First ramp signal generating means for generating a first ramp signal;
Second ramp signal generating means for generating a second ramp signal obtained by shifting the first ramp signal upward;
Combined signal generating means for generating a combined signal of the detection signal corresponding to the current flowing through the switching transistor and the first ramp signal;
A feedback voltage signal based on the voltage of the output terminal is input to the inverting input terminal, a predetermined reference signal is input to the non-inverting input terminal, and an error amplifier that generates a control signal;
A comparator in which the composite signal is input to a non-inverting input terminal, the control signal is input to a first inverting input terminal, and the second ramp signal is input to a second inverting input terminal;
A drive circuit for generating a drive signal having a duty ratio based on the output signal of the comparator and driving the switching transistor;
A control circuit for a DC-DC converter, comprising:
記所定の基準信号が所定の基準電圧である請求項1に記載のDC−DCコンバータの制御回路。 DC-DC converter control circuit according to claim 1 before Symbol predetermined reference signal is a predetermined reference voltage. 前記駆動回路が、
所定の周期でパルス信号がセットに入力され、前記コンパレータの出力がリセットに接続されるフリップフロップ回路を有する請求項1または2に記載のDC−DCコンバータの制御回路。
The drive circuit is
3. The DC-DC converter control circuit according to claim 1, further comprising a flip-flop circuit in which a pulse signal is input to the set at a predetermined cycle, and an output of the comparator is connected to a reset.
入力端子と出力端子とグラウンドとのいずれかの間に存在するインダクタおよび該インダクタに接続されるスイッチングトランジスタと、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制御回路と、
を備えるDC−DCコンバータ。
An inductor existing between any of the input terminal, the output terminal, and the ground, and a switching transistor connected to the inductor;
A control circuit according to any one of claims 1 to 3,
DC-DC converter provided with.
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