JP5645466B2 - Power supply control circuit and electronic device - Google Patents

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Description

本願は、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源の制御回路及び電子機器に関する。   The present application relates to a power supply control circuit that generates a desired output voltage from an input voltage, and an electronic apparatus.

電子機器等において、負荷への電力供給にスイッチング電源が用いられており、例えば、直流電圧を別の直流電圧に変換するDCDCコンバータが用いられている。従来、DCDCコンバータに関しては、さまざまな制御方式が提案されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。   In an electronic device or the like, a switching power supply is used to supply power to a load, and for example, a DCDC converter that converts a DC voltage into another DC voltage is used. Conventionally, various control methods have been proposed for DCDC converters (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

図1は、従来のDCDCコンバータの一例を示す。コンパレータErrCompの反転入力端子には、出力電圧Voが抵抗R1、R2で分圧された帰還電圧Fbが入力される。コンパレータErrCompの非反転入力端子には、所定の定電圧V1と所定のスロープ電圧Vsとが加算器で加算された電圧が入力される。コンパレータErrCompの出力信号は、RSフリップフロップ1のセット端子に入力される。   FIG. 1 shows an example of a conventional DCDC converter. A feedback voltage Fb obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors R1 and R2 is input to the inverting input terminal of the comparator ErrComp. A voltage obtained by adding a predetermined constant voltage V1 and a predetermined slope voltage Vs by an adder is input to the non-inverting input terminal of the comparator ErrComp. The output signal of the comparator ErrComp is input to the set terminal of the RS flip-flop 1.

オン期間生成回路3には、RSフリップフロップ1から出力されるPWM信号が入力される。オン期間生成回路3は、入力電圧Vin、出力電圧Voに基づいてスイッチSW1のオン期間Tonを決める回路である。コンパレータErrCompの出力信号に応じてRSフリップフロップ1がセットされ、PWM信号がHレベルになると、オン期間生成回路3は、入力電圧Vin、出力電圧Voに基づくオン期間Tonの経過後にRSフリップフロップ1をリセットし、PWM信号をLレベルにする。このPWM信号によって、出力電圧Voが設定電圧に近付くように、スイッチSW1、SW2のオンオフ期間が、所定の周期内で割り当てられる。   The PWM signal output from the RS flip-flop 1 is input to the on period generation circuit 3. The on period generation circuit 3 is a circuit that determines the on period Ton of the switch SW1 based on the input voltage Vin and the output voltage Vo. When the RS flip-flop 1 is set according to the output signal of the comparator ErrComp and the PWM signal becomes H level, the on-period generation circuit 3 causes the RS flip-flop 1 after the on-period Ton based on the input voltage Vin and the output voltage Vo elapses. To reset the PWM signal to L level. The on / off periods of the switches SW1 and SW2 are assigned within a predetermined period so that the output voltage Vo approaches the set voltage by the PWM signal.

PWM信号は、AST(Anti-Shoot-Through)回路2に入力される。AST回路2は、スイッチSW1、SW2が同時にオン状態になるのを防止する機能を有するドライバである。AST回路2は、PWM信号に基づいてスイッチSW1、SW2を駆動する。スイッチSW1は、例えば、PチャネルMOSFETである。同期整流動作を行うスイッチSW2は、例えば、NチャネルMOSFETである。   The PWM signal is input to an AST (Anti-Shoot-Through) circuit 2. The AST circuit 2 is a driver having a function of preventing the switches SW1 and SW2 from being turned on at the same time. The AST circuit 2 drives the switches SW1 and SW2 based on the PWM signal. The switch SW1 is, for example, a P channel MOSFET. The switch SW2 that performs the synchronous rectification operation is, for example, an N-channel MOSFET.

上記の構成により、スイッチSW1、SW2が交互にオン状態とされ、コイルLにスイッチSW1、SW2を介して電流が流れる。また、出力コンデンサCoは、コイルLと共に出力電圧Voを平滑化する。これにより、入力電圧Vinが降圧され、出力電圧Voが生成される。   With the above configuration, the switches SW1 and SW2 are alternately turned on, and a current flows through the coil L via the switches SW1 and SW2. The output capacitor Co smoothes the output voltage Vo together with the coil L. Thereby, the input voltage Vin is stepped down and the output voltage Vo is generated.

図1のDCDCコンバータにおいて発振を防止するため、出力電圧Voのリップルの位相と、コイルLを流れるコイル電流ILの位相とを合わせる。一方で、安価である等の理由により、出力コンデンサCoには、ESR(等価直列抵抗)が小さいセラミックコンデンサを採用することが増えている。   In order to prevent oscillation in the DCDC converter of FIG. 1, the phase of the ripple of the output voltage Vo and the phase of the coil current IL flowing through the coil L are matched. On the other hand, a ceramic capacitor having a small ESR (equivalent series resistance) is increasingly used as the output capacitor Co for reasons such as low cost.

出力コンデンサCoのESRが小さい場合、出力電圧Voのリップルはコイル電流ILより90°遅れ、発振が起こり易くなる。図1のDCDCコンバータでは、定電圧V1に大きさが固定のスロープ電圧Vsを加え、擬似的に位相を合わせている。   When the ESR of the output capacitor Co is small, the ripple of the output voltage Vo is delayed by 90 ° from the coil current IL, and oscillation tends to occur. In the DCDC converter of FIG. 1, a slope voltage Vs having a fixed magnitude is added to the constant voltage V1, and the phases are matched in a pseudo manner.

WO2005/046036号公報WO2005 / 046036 特開2006−141191号公報JP 2006-141191 A 米国特許第6828766号明細書US Pat. No. 6,828,766

DCDCコンバータの発振を抑える場合に、負荷電流による損失や入力電圧、出力電圧の影響により、出力電圧のレギュレーション(電圧変動率)が悪くなる。   When suppressing the oscillation of the DCDC converter, the regulation (voltage fluctuation rate) of the output voltage is deteriorated due to the loss due to the load current, the influence of the input voltage, and the output voltage.

本願は、出力電圧のレギュレーションを改善することが可能な電源の制御回路及び電子機器を提供することを目的とする。   An object of the present application is to provide a power supply control circuit and an electronic device that can improve regulation of output voltage.

本願に開示されている電源の制御回路は、前記電源の出力電圧に応じた帰還電圧と第1基準電圧との差に基づいてスイッチをオンオフ制御するスイッチング制御部と、第2基準電圧と前記帰還電圧との差に応じた電流を出力するアンプと、前記アンプの出力電流が流れる第1抵抗と、前記アンプの出力電流によって充電される第1コンデンサと、を備え、前記第1抵抗の電圧と前記第1コンデンサの電圧とに基づいて前記第1基準電圧を生成する。   A power supply control circuit disclosed in the present application includes a switching control unit that controls on / off of a switch based on a difference between a feedback voltage corresponding to an output voltage of the power supply and a first reference voltage, a second reference voltage, and the feedback An amplifier that outputs a current corresponding to a difference from the voltage; a first resistor through which the output current of the amplifier flows; and a first capacitor that is charged by the output current of the amplifier; and the voltage of the first resistor; The first reference voltage is generated based on the voltage of the first capacitor.

開示の電源の制御回路、電子機器によれば、アンプによるフィードバックにより出力電圧のレギュレーションを改善することができる。   According to the disclosed power supply control circuit and electronic device, the regulation of the output voltage can be improved by feedback from the amplifier.

従来例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows a prior art example. 第1実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 1st embodiment. 第2実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 2nd embodiment. 第3実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 3rd embodiment. 第4実施形態の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a 4th embodiment. ACカップリングによる効果を示す図である。It is a figure which shows the effect by AC coupling. コンパレータComp1による効果を説明する図(その1)である。It is FIG. (1) explaining the effect by comparator Comp1. コンパレータComp1による効果を説明する図(その2)である。It is FIG. (2) explaining the effect by comparator Comp1.

図2は、第1実施形態の回路ブロック図である。図2では、図1と対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。アンプAMPは、反転入力端子に帰還電圧Fbが入力され、非反転入力端子に基準電圧VREFが入力される。トランジスタM3のゲートには、アンプAMPの出力信号が入力される。抵抗RSは、トランジスタM3のソースに接続される。トランジスタM1、M2はカレントミラー回路を構成し、トランジスタM3を流れる電流と同一値又は所定倍の充電電流を、抵抗RDを介してコンデンサCsに流す。図2において破線で囲われた上記の構成は、基準電圧VREFと帰還電圧Fbとの差に応じた電流を出力するgmアンプ(トランスコンダクタンスアンプ)として機能する。   FIG. 2 is a circuit block diagram of the first embodiment. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the amplifier AMP, the feedback voltage Fb is input to the inverting input terminal, and the reference voltage VREF is input to the non-inverting input terminal. The output signal of the amplifier AMP is input to the gate of the transistor M3. The resistor RS is connected to the source of the transistor M3. The transistors M1 and M2 constitute a current mirror circuit, and a charging current having the same value or a predetermined multiple as the current flowing through the transistor M3 is supplied to the capacitor Cs via the resistor RD. The above configuration surrounded by a broken line in FIG. 2 functions as a gm amplifier (transconductance amplifier) that outputs a current corresponding to the difference between the reference voltage VREF and the feedback voltage Fb.

トランジスタM4は、ゲートにRSフリップフロップ1から出力されるPWM信号が入力され、PWM信号に基づいてコンデンサCsの充放電を切り替える。これにより、コンデンサCsは、PWM信号がHレベルとなる期間、すなわち、スイッチSW1のオン期間Tonの間に放電され、PWM信号がLレベルとなる期間、すなわち、スイッチSW1のオフ期間Toffの間に充電される。抵抗RDの一端の電圧が、内部基準電圧intrefとして、コンパレータErrCompの非反転入力端子に入力される。すなわち、gmアンプの出力電流と抵抗RDとによって生成されるオフセット電圧と、コンデンサCsの充電電圧に基づくスロープ電圧とが加えられた電圧が、内部基準電圧intrefとして、コンパレータErrCompの非反転入力端子に入力される。   The transistor M4 has a gate to which the PWM signal output from the RS flip-flop 1 is input, and switches charging / discharging of the capacitor Cs based on the PWM signal. Thereby, the capacitor Cs is discharged during the period when the PWM signal is at the H level, that is, during the ON period Ton of the switch SW1, and during the period when the PWM signal is at the L level, that is, during the OFF period Toff of the switch SW1. Charged. The voltage at one end of the resistor RD is input to the non-inverting input terminal of the comparator ErrComp as the internal reference voltage intref. That is, the voltage obtained by adding the offset voltage generated by the output current of the gm amplifier and the resistor RD and the slope voltage based on the charging voltage of the capacitor Cs is used as the internal reference voltage intref at the non-inverting input terminal of the comparator ErrComp. Entered.

このように、第1実施形態では、図1の従来例における定電圧V1とスロープ電圧Vsとに相当する電圧を、基準電圧VREFと帰還電圧Fbとを入力とするgmアンプで同時に生成する。図2の第1実施形態において、帰還電圧Fbは、
Fb=((RD/RS)+(Toff/RS・Cs))(VREF−Fb)
より、
Fb=(RD+Toff/Cs)VREF/(RS+RD+Toff/Cs)
となる。ここで、RDは抵抗RDの抵抗値、RSは抵抗RSの抵抗値、CsはコンデンサCsの容量値、ToffはスイッチSW1のオフ期間である。したがって、破線で囲われたgmアンプの相互コンダクタンスgm(この場合は1/RS)によってレギュレーションが可能となり、出力電圧Voのレギュレーションを改善することができる。
As described above, in the first embodiment, voltages corresponding to the constant voltage V1 and the slope voltage Vs in the conventional example of FIG. 1 are simultaneously generated by the gm amplifier that receives the reference voltage VREF and the feedback voltage Fb. In the first embodiment of FIG. 2, the feedback voltage Fb is
Fb = ((RD / RS) + (Toff / RS · Cs)) (VREF−Fb)
Than,
Fb = (RD + Toff / Cs) VREF / (RS + RD + Toff / Cs)
It becomes. Here, RD is a resistance value of the resistor RD, RS is a resistance value of the resistor RS, Cs is a capacitance value of the capacitor Cs, and Toff is an OFF period of the switch SW1. Therefore, regulation is possible by the mutual conductance gm (in this case, 1 / RS) of the gm amplifier surrounded by a broken line, and the regulation of the output voltage Vo can be improved.

図3は、第2実施形態の回路ブロック図である。第2実施形態は、第1実施形態の構成に加えて、トランジスタM5によるカレントミラー回路、電流源Ic1、電流源Isを備える。トランジスタM2を流れる電流I1と電流源Ic1の電流とが、抵抗RDに流れ、オフセット電圧が生成される。また、トランジスタM5を流れる電流I2と電流源Isの電流とが、コンデンサCsに流れ、スロープ電圧が生成される。これらのオフセット電圧とスロープ電圧とが加算器で加算され、内部基準電圧intrefとなる。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 3 is a circuit block diagram of the second embodiment. In addition to the configuration of the first embodiment, the second embodiment includes a current mirror circuit including a transistor M5, a current source Ic1, and a current source Is. The current I1 flowing through the transistor M2 and the current from the current source Ic1 flow through the resistor RD, and an offset voltage is generated. Further, the current I2 flowing through the transistor M5 and the current of the current source Is flow through the capacitor Cs, and a slope voltage is generated. The offset voltage and the slope voltage are added by an adder to obtain an internal reference voltage intref. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

第2実施形態では、加算器によってオフセット電圧とスロープ電圧とを加算して内部基準電圧intrefとする構成により、オフセット電圧やスロープ電圧に対する柔軟性を持たせることができる。例えば、抵抗RDに流す電流とコンデンサCsに流す電流との比を変えることで、抵抗RD、コンデンサCsの素子値の組み合わせの範囲が広がる。これにより、例えば、所望の大きさのスロープ電圧を得るためにコンデンサCsの容量値が大きくなり過ぎることや小さくなり過ぎることを防止することができる。   In the second embodiment, the offset voltage and the slope voltage are added by an adder to obtain the internal reference voltage intref, so that flexibility with respect to the offset voltage and the slope voltage can be provided. For example, by changing the ratio of the current flowing through the resistor RD and the current flowing through the capacitor Cs, the range of combinations of element values of the resistor RD and the capacitor Cs is expanded. Thereby, for example, it is possible to prevent the capacitance value of the capacitor Cs from becoming too large or too small in order to obtain a slope voltage having a desired magnitude.

また、第2実施形態では、抵抗RDに電流源Ic1の電流を流すことで、オフセット電圧の最小値を設定することができる。これにより、gmアンプの応答性による遅延を軽減することができる。例えば、内部基準電圧intrefが0Vから1Vまで変化するのに10μsかかる場合に、オフセット電圧の最小値を0.5Vと設定する。これにより、内部基準電圧intrefを1Vにするのに必要な時間を、内部基準電圧intrefが0.5Vから1Vまで変化するのにかかる時間(例えば5μs)に縮めることができる。   In the second embodiment, the minimum value of the offset voltage can be set by flowing the current of the current source Ic1 through the resistor RD. Thereby, the delay due to the responsiveness of the gm amplifier can be reduced. For example, when it takes 10 μs for the internal reference voltage intref to change from 0V to 1V, the minimum value of the offset voltage is set to 0.5V. As a result, the time required for setting the internal reference voltage intref to 1V can be reduced to the time required for the internal reference voltage intref to change from 0.5V to 1V (for example, 5 μs).

図4は、第3実施形態の回路ブロック図である。図4の第3実施形態では、DCDCコンバータの全体構成については第1、第2実施形態と同様であるため図示を省き、また、第1、第2実施形態と対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。   FIG. 4 is a circuit block diagram of the third embodiment. In the third embodiment of FIG. 4, the overall configuration of the DCDC converter is the same as that of the first and second embodiments, so illustration is omitted, and parts corresponding to those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.

第3実施形態においてコンデンサCsは、抵抗RDの一端と内部基準電圧intrefの出力端子との間に接続される。電流源Ic1の電流は、抵抗RPから抵抗RDへと流れる。抵抗RDには、トランジスタM2を流れる電流と電流源Ic1の電流とに加えて、電流源Ic2の電流が流れる。また、コンデンサCsには、トランジスタM5を流れる電流と電流源Isの電流とに加えて、電流源Ic3の電流が流れる。コンパレータComp1は、反転入力端子に抵抗RPの一端の電圧Vthが入力され、非反転入力端子に内部基準電圧intrefが入力される。コンデンサCsの両端を接続するスイッチSW3は、第1、第2実施形態におけるトランジスタM4に相当し、PWM信号とコンパレータComp1の出力信号とによってオンオフ制御される。   In the third embodiment, the capacitor Cs is connected between one end of the resistor RD and the output terminal of the internal reference voltage intref. The current of the current source Ic1 flows from the resistor RP to the resistor RD. In addition to the current flowing through the transistor M2 and the current from the current source Ic1, the current from the current source Ic2 flows through the resistor RD. In addition to the current flowing through the transistor M5 and the current from the current source Is, the current from the current source Ic3 flows through the capacitor Cs. In the comparator Comp1, the voltage Vth at one end of the resistor RP is input to the inverting input terminal, and the internal reference voltage intref is input to the non-inverting input terminal. The switch SW3 that connects both ends of the capacitor Cs corresponds to the transistor M4 in the first and second embodiments, and is ON / OFF controlled by the PWM signal and the output signal of the comparator Comp1.

ここで、電流源Ic1の電流は、一定の電流である。電流源Ic2の電流は、出力電圧VoのAC成分に反比例する電流である。電流源Isの電流は、スロープ電圧調整用の電流である。電流源Ic3の電流は、出力電圧VoのAC成分に反比例する電流である。抵抗RPは、コンデンサCsの充電電圧に基づくスロープ電圧の最大値を設定する電圧Vthを生成するための抵抗である。コンパレータComp1は、電圧Vthにスロープ電圧が到達するとスイッチSW3をオンしてコンデンサCsを放電するためのコンパレータである。   Here, the current of the current source Ic1 is a constant current. The current of the current source Ic2 is a current that is inversely proportional to the AC component of the output voltage Vo. The current of the current source Is is a current for adjusting the slope voltage. The current of the current source Ic3 is a current that is inversely proportional to the AC component of the output voltage Vo. The resistor RP is a resistor for generating the voltage Vth that sets the maximum value of the slope voltage based on the charging voltage of the capacitor Cs. The comparator Comp1 is a comparator for turning on the switch SW3 and discharging the capacitor Cs when the slope voltage reaches the voltage Vth.

第3実施形態では、出力電圧VoのAC成分に反比例する電流を流す電流源Ic2、Ic3を備える。ここで、帰還電圧Fbは、抵抗R1、R2で出力電圧Voを分圧して生成されるが、負荷急変が起きた場合、出力電圧Voの変動値も分圧して帰還電圧Fbに伝わるため、負荷応答性が悪くなる。電流源Ic2、Ic3によって出力電圧VoのAC成分に反比例する電流を加える構成により、第3実施形態では、内部基準電圧intrefが出力電圧Voと反比例するように振る舞う。したがって、帰還電圧Fb側からの出力変動が内部基準電圧intrefによって補われるため、負荷応答性を改善することができる。   The third embodiment includes current sources Ic2 and Ic3 that flow a current inversely proportional to the AC component of the output voltage Vo. Here, the feedback voltage Fb is generated by dividing the output voltage Vo by the resistors R1 and R2. However, when a sudden load change occurs, the fluctuation value of the output voltage Vo is also divided and transmitted to the feedback voltage Fb. Responsiveness deteriorates. With the configuration in which the current sources Ic2 and Ic3 add a current that is inversely proportional to the AC component of the output voltage Vo, the third embodiment behaves so that the internal reference voltage intref is inversely proportional to the output voltage Vo. Therefore, the output response from the feedback voltage Fb side is compensated by the internal reference voltage intref, so that the load response can be improved.

また、第3実施形態では、電流源Ic1と抵抗RDとの間に挿入された抵抗RPの一端の電圧Vthと、内部基準電圧intrefとを比較するコンパレータComp1を備える。内部基準電圧intrefのスロープ電圧が電圧Vthに到達すると、コンパレータComp1によって、コンデンサCsが放電される。これにより、スロープ電圧の過補償による出力電圧Voのオーバーシュートの増大を抑制することができる。   In the third embodiment, the comparator Comp1 is provided that compares the voltage Vth at one end of the resistor RP inserted between the current source Ic1 and the resistor RD with the internal reference voltage intref. When the slope voltage of the internal reference voltage intref reaches the voltage Vth, the capacitor Cs is discharged by the comparator Comp1. Thereby, an increase in overshoot of the output voltage Vo due to overcompensation of the slope voltage can be suppressed.

図5は、第4実施形態の回路ブロックである。第4実施形態は、第3実施形態において出力電圧VoのAC成分に反比例する電流を流す電流源Ic2、Ic3を、具体的に実現した実施形態である。第4実施形態は、一端に出力電圧Voが印加され、他端がトランジスタM1、M2、M5のゲートに接続されるコンデンサCcを備える。このように、出力電圧VoをコンデンサCcでカップリングすることで、トランジスタM2、M5のゲートがAC的に変動し、出力電圧Voに反比例する電流を流すことができる。その他の構成は、第3実施形態と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 5 is a circuit block of the fourth embodiment. The fourth embodiment is an embodiment in which the current sources Ic2 and Ic3 that flow a current inversely proportional to the AC component of the output voltage Vo in the third embodiment are specifically realized. The fourth embodiment includes a capacitor Cc to which the output voltage Vo is applied at one end and the other end is connected to the gates of the transistors M1, M2, and M5. Thus, by coupling the output voltage Vo with the capacitor Cc, the gates of the transistors M2 and M5 fluctuate in an AC manner, and a current that is inversely proportional to the output voltage Vo can flow. Other configurations are the same as those of the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図6は、ACカップリングによる効果を示す図であり、入力電圧Vinを3.6[V]、出力電圧Voを1.2[V]、コイルLのインダクタンスを1.5[μH]、出力コンデンサCoの容量値を10[μF]に設定したときのシミュレーション結果を示す。負荷電流が0[mA]から500[mA]に急変した場合の出力電圧Voのアンダーシュートは、ACカップリング有り(実線)では18.5[mV]、ACカップリング無し(破線)では21.5[mV]であり、3[mV]改善している。負荷電流が500[mA]から0[mA]に急変した場合の出力電圧Voのオーバーシュートは、ACカップリング有り(実線)では29.5[mV]、ACカップリング無し(破線)では34.7[mV]であり、5.2[mV]改善している。また、ACカップリング有り(実線)の方が収束性も良い。このように、第4実施形態におけるACカップリングによって負荷急変時の応答性を改善することができる。   FIG. 6 is a diagram showing the effect of AC coupling, where the input voltage Vin is 3.6 [V], the output voltage Vo is 1.2 [V], the inductance of the coil L is 1.5 [μH], and the output A simulation result when the capacitance value of the capacitor Co is set to 10 [μF] is shown. When the load current suddenly changes from 0 [mA] to 500 [mA], the undershoot of the output voltage Vo is 18.5 [mV] with AC coupling (solid line), and 21. 5 [mV], which is an improvement of 3 [mV]. The overshoot of the output voltage Vo when the load current suddenly changes from 500 [mA] to 0 [mA] is 29.5 [mV] with AC coupling (solid line), and 34. 7 [mV], which is an improvement of 5.2 [mV]. Also, convergence is better with AC coupling (solid line). Thus, the responsiveness at the time of sudden load change can be improved by the AC coupling in the fourth embodiment.

図7、図8は、コンパレータComp1による効果を説明する図であり、入力電圧Vinを3.6[V]、出力電圧Voを1.2[V]、コイルLのインダクタンスを1.5[μH]、出力コンデンサCoの容量値を10[μF]に設定したときのシミュレーション結果を示す。図7はコンパレータComp1が無い場合を示し、図8はコンパレータComp1が有る場合を示している。また、図7、図8において、コイル端電圧とは、スイッチSW1とコイルLとの接続点の電圧である。   7 and 8 are diagrams for explaining the effect of the comparator Comp1, in which the input voltage Vin is 3.6 [V], the output voltage Vo is 1.2 [V], and the inductance of the coil L is 1.5 [μH. ] Shows a simulation result when the capacitance value of the output capacitor Co is set to 10 [μF]. FIG. 7 shows a case where the comparator Comp1 is not provided, and FIG. 8 shows a case where the comparator Comp1 is provided. 7 and 8, the coil end voltage is a voltage at a connection point between the switch SW1 and the coil L.

図7に示されるように、コンパレータComp1が無い場合、内部基準電圧intrefは、帰還電圧Fbと抵抗RDの一端の電圧refとの間で変化する。時刻110[μs]において負荷電流が500[mA]から0[mA]に急変すると、時刻110[μs]から112[μs]にかけてコイル端電圧がHレベルになり、コイル電流が供給される期間が存在する。このことから、コンパレータComp1が無い場合に負荷電流が急減すると、スロープ電圧の過補償によりスイッチSW1がオンし、余分な電流を供給していることが分かる。   As shown in FIG. 7, in the absence of the comparator Comp1, the internal reference voltage intref changes between the feedback voltage Fb and the voltage ref at one end of the resistor RD. When the load current suddenly changes from 500 [mA] to 0 [mA] at time 110 [μs], the coil end voltage becomes H level from time 110 [μs] to 112 [μs], and there is a period during which the coil current is supplied. Exists. From this, it can be seen that when the load current is suddenly reduced without the comparator Comp1, the switch SW1 is turned on due to the overcompensation of the slope voltage, and an extra current is supplied.

一方、図8に示されるように、コンパレータComp1が有る場合、内部基準電圧intrefは、帰還電圧Fb及び抵抗RPの一端の電圧Vthの何れか小さい方と、抵抗RDの一端の電圧refとの間で変化する。時刻110[μs]において負荷電流が500[mA]から0[mA]に急変すると、時刻110[μs]から111.5[μs]にかけてコンパレータComp1の出力信号がHレベルになる期間が存在する。このことから、コンパレータComp1が有る場合に負荷電流が急減すると、抵抗RPの一端の電圧Vthに内部基準電圧intrefが到達し、スイッチSW1がオンしないことが分かる。   On the other hand, as shown in FIG. 8, when the comparator Comp1 is provided, the internal reference voltage intref is between the smaller one of the feedback voltage Fb and the voltage Vth at one end of the resistor RP and the voltage ref at one end of the resistor RD. It changes with. When the load current suddenly changes from 500 [mA] to 0 [mA] at time 110 [μs], there is a period in which the output signal of the comparator Comp1 becomes H level from time 110 [μs] to 111.5 [μs]. From this, it can be seen that when the load current decreases rapidly when the comparator Comp1 is present, the internal reference voltage intref reaches the voltage Vth at one end of the resistor RP, and the switch SW1 is not turned on.

結果として、出力電圧Voのオーバーシュートは、コンパレータComp1が無い場合(図7)に29.5[mV]であるのに対して、コンパレータComp1が有る場合(図8)には21.8[mV]であり、約8[mV]改善している。このように、第3、第4実施形態では、電流源Ic1と抵抗RDとの間に挿入された抵抗RPの一端の電圧Vthと、内部基準電圧intrefとを比較するコンパレータComp1を備えることで、スロープ電圧の過補償による出力電圧Voのオーバーシュートの増大を抑制することができる。   As a result, the overshoot of the output voltage Vo is 29.5 [mV] in the absence of the comparator Comp1 (FIG. 7), whereas it is 21.8 [mV in the presence of the comparator Comp1 (FIG. 8). ], Which is an improvement of about 8 [mV]. Thus, in the third and fourth embodiments, by including the comparator Comp1 that compares the voltage Vth at one end of the resistor RP inserted between the current source Ic1 and the resistor RD and the internal reference voltage intref, An increase in overshoot of the output voltage Vo due to the overcompensation of the slope voltage can be suppressed.

以上、詳細に説明したように、前記第1乃至第4を含む実施形態によれば、gmアンプによってフィードバック制御する。これにより、負荷電流による損失や入力電圧Vin、出力電圧Voによるデューティ変動があっても、帰還電圧Fb=基準電圧VREFになるよう内部基準電圧intrefを調整するため、出力電圧Voのレギュレーションを改善することができる。   As described above in detail, according to the first to fourth embodiments, feedback control is performed by the gm amplifier. This improves the regulation of the output voltage Vo, because the internal reference voltage intref is adjusted so that the feedback voltage Fb = the reference voltage VREF even if there is a loss due to the load current or a duty fluctuation due to the input voltage Vin and the output voltage Vo. be able to.

また、従来よく行われているように、抵抗で出力電圧Voを分圧して帰還電圧Fbを生成すると、負荷急変が起きた場合、出力電圧Voの変動値も分圧して帰還電圧Fbに伝わるため、負荷応答性が悪くなる問題があった。これに対し、第4実施形態では、トランジスタM1、M2、M5のゲートにコンデンサCcで出力電圧Voを結合する。これにより、内部基準電圧intrefが出力電圧Voと反比例するように動き、帰還電圧Fb側からの出力変動が内部基準電圧intrefで補われ、負荷応答性を改善することができる。   Further, as is often done in the past, when the output voltage Vo is divided by a resistor to generate the feedback voltage Fb, if a sudden load change occurs, the fluctuation value of the output voltage Vo is also divided and transmitted to the feedback voltage Fb. There was a problem that load responsiveness deteriorated. In contrast, in the fourth embodiment, the output voltage Vo is coupled to the gates of the transistors M1, M2, and M5 by the capacitor Cc. Thereby, the internal reference voltage intref moves so as to be inversely proportional to the output voltage Vo, output fluctuation from the feedback voltage Fb side is compensated by the internal reference voltage intref, and load response can be improved.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、DCDCコンバータの構成は、前記実施形態に限られるものではない。
オン期間生成回路3は、入力電圧Vin、出力電圧Voに基づいてスイッチSW1のオン期間Tonを決める回路であるとしたが、固定のオン期間Tonを生成するようにしてもよい。オン期間生成回路3ではなく、クロック信号による固定周波数でRSフリップフロップ1をセットあるいはリセットするようにしてもよい。
For example, the configuration of the DCDC converter is not limited to the above embodiment.
The on-period generating circuit 3 is a circuit that determines the on-period Ton of the switch SW1 based on the input voltage Vin and the output voltage Vo. However, a fixed on-period Ton may be generated. The RS flip-flop 1 may be set or reset at a fixed frequency based on the clock signal instead of the on period generation circuit 3.

gmアンプの前段に誤差増幅器を設け、帰還電圧Fbを、誤差増幅器を介してgmアンプに入力するようにしてもよい。これにより、精度をより向上することができ、レギュレーションを更に改善し得る。   An error amplifier may be provided in front of the gm amplifier, and the feedback voltage Fb may be input to the gm amplifier via the error amplifier. Thereby, accuracy can be further improved and regulation can be further improved.

その他、各実施形態が適宜組み合わされて用いられてもよいことは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the embodiments may be appropriately combined and used.

また、上述したDCDCコンバータと、入力電圧Vinを供給するバッテリと、出力電圧Voを供給されて動作するシステムと、を備える電子機器を構成してもよい。   Moreover, you may comprise an electronic device provided with the DCDC converter mentioned above, the battery which supplies the input voltage Vin, and the system which is supplied with the output voltage Vo and operate | moves.

尚、コンパレータErrCompは第1コンパレータの一例、フリップフロップ1、AST回路2、オン期間生成回路3はスイッチング制御部の一例、抵抗RDは第1抵抗の一例、コンデンサCsは第1コンデンサの一例、電流源Ic2は第1電流源の一例、電流源Ic3は第2電流源の一例、アンプAMPは増幅器の一例、トランジスタM3は第1トランジスタの一例、抵抗RSは第2抵抗の一例、トランジスタM1、M2、M5はカレントミラー回路の一例、コンデンサCcは第2コンデンサの一例、コンパレータComp1は第2コンパレータの一例、である。   Note that the comparator ErrComp is an example of a first comparator, the flip-flop 1, the AST circuit 2, the on-period generation circuit 3 is an example of a switching control unit, the resistor RD is an example of a first resistor, the capacitor Cs is an example of a first capacitor, The source Ic2 is an example of a first current source, the current source Ic3 is an example of a second current source, the amplifier AMP is an example of an amplifier, the transistor M3 is an example of a first transistor, the resistor RS is an example of a second resistor, and the transistors M1, M2 , M5 is an example of a current mirror circuit, the capacitor Cc is an example of a second capacitor, and the comparator Comp1 is an example of a second comparator.

また、帰還電圧Fbは帰還電圧の一例、内部基準電圧intrefは第1基準電圧の一例、基準電圧VREFは第2基準電圧の一例、電圧Vthは閾値電圧の一例、である。   The feedback voltage Fb is an example of a feedback voltage, the internal reference voltage intref is an example of a first reference voltage, the reference voltage VREF is an example of a second reference voltage, and the voltage Vth is an example of a threshold voltage.

1 RSフリップフロップ
2 AST回路
3 オン期間生成回路
AMP アンプ
Cc、Cs コンデンサ
Co 出力コンデンサ
Comp1、ErrComp コンパレータ
L コイル
M1〜M5 トランジスタ
R1、R2、RS、RD、RP 抵抗
SW1、SW2、SW3 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RS flip-flop 2 AST circuit 3 ON period generation circuit AMP amplifier Cc, Cs capacitor Co Output capacitor Comp1, ErrComp Comparator L Coil M1-M5 Transistors R1, R2, RS, RD, RP Resistor SW1, SW2, SW3 Switch

Claims (6)

電源の制御回路であって、
前記電源の出力電圧に応じた帰還電圧と第1基準電圧との差に基づいてスイッチをオンオフ制御するスイッチング制御部と、
第2基準電圧と前記帰還電圧との差に応じた電流を出力するアンプと、
前記アンプの出力電流が流れる第1抵抗と、
前記アンプの出力電流によって充電される第1コンデンサと、
を備え、
前記第1抵抗の電圧と前記第1コンデンサの電圧とに基づいて前記第1基準電圧を生成する
ことを特徴とする制御回路。
A power supply control circuit,
A switching control unit that controls on / off of the switch based on a difference between a feedback voltage corresponding to an output voltage of the power source and a first reference voltage;
An amplifier that outputs a current according to a difference between the second reference voltage and the feedback voltage;
A first resistor through which an output current of the amplifier flows;
A first capacitor charged by the output current of the amplifier;
With
The control circuit, wherein the first reference voltage is generated based on a voltage of the first resistor and a voltage of the first capacitor.
前記電源の出力電圧の交流成分に反比例する電流を、前記第1抵抗に流す第1電流源と、
前記電源の出力電圧の交流成分に反比例する電流を、前記第1コンデンサに流す第2電流源と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
A first current source for causing a current that is inversely proportional to the AC component of the output voltage of the power source to flow through the first resistor;
A second current source for causing a current that is inversely proportional to the AC component of the output voltage of the power source to flow through the first capacitor;
The control circuit according to claim 1, further comprising:
前記アンプは、
非反転入力端子に前記第2基準電圧が入力され、反転入力端子に前記帰還電圧が入力される増幅器と、
前記増幅器の出力によってゲート電圧が制御される第1トランジスタと、
前記第1トランジスタのソースに接続される第2抵抗と、
前記第1トランジスタを流れる電流のミラー電流を、前記第1抵抗、前記第1コンデンサに流すカレントミラー回路と、
を含み、
前記第1電流源、第2電流源は、
一端に前記電源の出力電圧が印加され、他端が前記カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートに接続される第2コンデンサによって実現される
ことを特徴とする請求項2に記載の制御回路。
The amplifier is
An amplifier in which the second reference voltage is input to a non-inverting input terminal and the feedback voltage is input to an inverting input terminal;
A first transistor whose gate voltage is controlled by the output of the amplifier;
A second resistor connected to the source of the first transistor;
A current mirror circuit for causing a mirror current of a current flowing through the first transistor to flow through the first resistor and the first capacitor;
Including
The first current source and the second current source are:
The control circuit according to claim 2, wherein an output voltage of the power source is applied to one end, and the other end is realized by a second capacitor connected to a gate of a transistor constituting the current mirror circuit.
前記スイッチング制御部は、
前記帰還電圧と前記第1基準電圧とを比較する第1コンパレータの出力信号によってセットされるフリップフロップと、
前記フリップフロップの出力パルスが立ち上がってから所定のオン期間の経過後に前記フリップフロップをリセットするオン期間生成回路と、
前記フリップフロップの出力パルスに基づいて前記スイッチを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記第1コンデンサは、前記フリップフロップの出力パルスに応じて充放電が切り替えられる
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の制御回路。
The switching controller is
A flip-flop set by an output signal of a first comparator for comparing the feedback voltage with the first reference voltage;
An on-period generation circuit that resets the flip-flop after a predetermined on-period has elapsed since the output pulse of the flip-flop rises;
A drive circuit for driving the switch based on an output pulse of the flip-flop;
With
Wherein the first capacitor, the control circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that switches charging and discharging in accordance with the output pulse of the flip-flop.
前記第1基準電圧と閾値電圧とを比較する第2コンパレータ
を備え、
前記第1コンデンサは、前記フリップフロップの出力パルスと、前記第2コンパレータの出力信号とに応じて充放電が切り替えられる
ことを特徴とする請求項4に記載の制御回路。
A second comparator for comparing the first reference voltage and a threshold voltage;
The control circuit according to claim 4, wherein charging and discharging of the first capacitor is switched according to an output pulse of the flip-flop and an output signal of the second comparator.
電源と、前記電源の出力電圧が供給されるシステムと、前記電源の制御回路と、を含む電子機器であって、
前記制御回路は、
前記電源の出力電圧に応じた帰還電圧と第1基準電圧との差に基づいてスイッチをオンオフ制御するスイッチング制御部と、
第2基準電圧と前記帰還電圧との差に応じた電流を出力するアンプと、
前記アンプの出力電流が流れる第1抵抗と、
前記アンプの出力電流によって充電される第1コンデンサと、
を備え、
前記第1抵抗の電圧と前記第1コンデンサの電圧とに基づいて前記第1基準電圧を生成する
ことを特徴とする電子機器。
An electronic device including a power supply, a system to which an output voltage of the power supply is supplied, and a control circuit for the power supply,
The control circuit includes:
A switching control unit that controls on / off of the switch based on a difference between a feedback voltage corresponding to an output voltage of the power source and a first reference voltage;
An amplifier that outputs a current according to a difference between the second reference voltage and the feedback voltage;
A first resistor through which an output current of the amplifier flows;
A first capacitor charged by the output current of the amplifier;
With
The electronic device, wherein the first reference voltage is generated based on a voltage of the first resistor and a voltage of the first capacitor.
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TWI350636B (en) * 2003-11-11 2011-10-11 Rohm Co Ltd Dc/dc converter
JP4868750B2 (en) * 2004-03-16 2012-02-01 ローム株式会社 Switching regulator
JP5369555B2 (en) * 2008-09-08 2013-12-18 株式会社リコー Current mode control switching regulator and operation control method thereof
JP5577829B2 (en) * 2010-05-07 2014-08-27 富士通セミコンダクター株式会社 Power supply device, control circuit, and control method for power supply device

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