JP6011389B2 - Power supply control circuit and power supply device - Google Patents

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本発明は、電源装置の制御回路に関し、特に、非線形制御を採用した電源制御回路、およびこの電源制御回路を備えた電源装置に関するものである。   The present invention relates to a control circuit for a power supply device, and more particularly to a power supply control circuit that employs non-linear control and a power supply device including the power supply control circuit.

非線形制御を採用した電源制御回路としては、種々の方式の回路がある。この電源制御回路の1つとして、下記の特許文献1において開示された直流電源制御装置が知られている。この直流電源制御装置は、電力変換部(DCDCコンバータ)の2つのスイッチ素子(メインスイッチ素子)を駆動する駆動回路と、ヒステリシス特性を有し非反転入力端子と反転入力端子に後述する指令電圧位相補償手段と積分手段の出力がそれぞれ入力される比較器と、指令電圧を出力する電圧源と、キャパシタおよび抵抗で構成された積分回路であって指令電圧に位相特性を持たせて出力する指令電圧位相補償手段と、キャパシタで構成されて後述するフリップフロップ回路の出力(電圧パルス)に含まれる直流成分をカットして出力する直流カット手段と、電力変換部の出力端子と比較器の反転入力端子との間に接続された抵抗、この抵抗に並列接続されたキャパシタおよび直流カット手段の出力端子と比較器の反転入力端子との間に接続された抵抗で構成され直流カット手段の出力を積分して電力変換部の出力に重畳する積分手段と、比較器の出力および外部同期信号に基づいてセット・リセットされるフリップフロップ回路とを備え、電力変換部の各スイッチ素子に対するヒステリシスPWM制御を外部同期信号に同期させて実行可能に構成されている。   There are various types of circuits as power supply control circuits adopting nonlinear control. As one of the power supply control circuits, a DC power supply control device disclosed in Patent Document 1 below is known. This DC power supply control device includes a drive circuit that drives two switch elements (main switch elements) of a power converter (DCDC converter), a hysteresis voltage, and a command voltage phase described later on a non-inverting input terminal and an inverting input terminal. Comparator to which the outputs of the compensation means and the integration means are respectively input, a voltage source that outputs a command voltage, an integration circuit composed of a capacitor and a resistor, and a command voltage that is output with the command voltage having phase characteristics Phase compensation means, DC cut means composed of a capacitor and cuts and outputs a DC component contained in an output (voltage pulse) of a flip-flop circuit to be described later, an output terminal of the power converter, and an inverting input terminal of the comparator Between the output terminal of the resistor connected between the capacitor and the capacitor connected in parallel with the resistor and the DC cut means and the inverting input terminal of the comparator Integrating means composed of connected resistors for integrating the output of the DC cut means and superimposing it on the output of the power converter, and a flip-flop circuit set / reset based on the output of the comparator and the external synchronization signal The hysteresis PWM control for each switch element of the power conversion unit can be executed in synchronization with the external synchronization signal.

この直流電源制御装置では、駆動回路が、フリップフロップ回路の出力に基づいて、2つのスイッチ素子用の駆動信号を生成にする。この2つの駆動信号のうちの一方は、フリップフロップ回路の出力が高レベルの期間に高レベルになり、他方は、フリップフロップ回路の出力が低レベルの期間に高レベルになる。フリップフロップ回路の出力が高レベルの期間では、比較器の反転入力端子に入力される電圧は上昇し、この電圧が比較器の高レベルしきい値に達したときに、比較器の出力は、高レベルから低レベルに移行する。比較器の出力が低レベルになると、フリップフロップ回路の出力がリセットされる(低レベルになる)。フリップフロップ回路の出力が低レベルになると、駆動回路から出力される一方の駆動信号が高レベルから低レベルに移行し、他方の駆動信号が低レベルから高レベルに移行する。フリップフロップ回路の出力が低レベルの期間では、比較器の反転入力端子に入力される電圧は下降し、この電圧が比較器の低レベルしきい値に達したとき、または、外部同期信号が低レベルから高レベルに移行するときに、フリップフロップ回路の出力がセットされる(高レベルになる)。フリップフロップ回路の出力が高レベルになると、駆動回路から出力される一方の駆動信号が低レベルから高レベルに移行し、他方の駆動信号が高レベルから低レベルに移行する。直流電源制御装置は、この動作を繰り返すことにより、外部同期信号が入力されないときには自励発振して駆動信号を出力し、この自励発振時の周波数よりも高い周波数の外部同期信号を入力しているときには、外部同期信号に同期させた状態で駆動信号を出力する。   In this DC power supply control device, the drive circuit generates drive signals for the two switch elements based on the output of the flip-flop circuit. One of the two drive signals is high when the output of the flip-flop circuit is high, and the other is high when the output of the flip-flop is low. During the period when the output of the flip-flop circuit is high level, the voltage input to the inverting input terminal of the comparator rises, and when this voltage reaches the high level threshold value of the comparator, the output of the comparator is Transition from high level to low level. When the output of the comparator becomes low level, the output of the flip-flop circuit is reset (becomes low level). When the output of the flip-flop circuit becomes low level, one drive signal output from the drive circuit shifts from high level to low level, and the other drive signal shifts from low level to high level. During the period when the output of the flip-flop circuit is low, the voltage input to the inverting input terminal of the comparator drops, and when this voltage reaches the low level threshold of the comparator, or the external synchronization signal is low. When shifting from the level to the high level, the output of the flip-flop circuit is set (becomes high level). When the output of the flip-flop circuit becomes high level, one drive signal output from the drive circuit shifts from low level to high level, and the other drive signal shifts from high level to low level. By repeating this operation, the DC power supply controller self-oscillates and outputs a drive signal when an external synchronization signal is not input, and inputs an external synchronization signal having a frequency higher than the frequency at the time of this self-oscillation. When it is, the drive signal is output in a state synchronized with the external synchronization signal.

また、この直流電源制御装置は、上記したようにヒステリシスPWM制御を採用している。この直流電源制御装置におけるヒステリシスPWM制御では、積分補償回路により電源装置の出力電圧の定常偏差を小さく抑え、微分補償回路により電源装置の過渡電圧を抑制している。また、指令電圧の積分補償を行う指令電圧位相補償手段により、指令電圧に対する応答の改善を行っている。   The DC power supply control device employs hysteresis PWM control as described above. In the hysteresis PWM control in this DC power supply control device, the steady-state deviation of the output voltage of the power supply device is suppressed by the integral compensation circuit, and the transient voltage of the power supply device is suppressed by the differential compensation circuit. Moreover, the response to the command voltage is improved by command voltage phase compensation means for performing integral compensation of the command voltage.

特開2008−283802号公報(第6頁、第5図)JP 2008-283802 A (page 6, FIG. 5)

この直流電源制御装置では、上記のように指令電圧が指令電圧位相補償手段を介して比較器に入力される。この指令電圧位相補償手段は積分補償を行う積分回路であるため、この積分回路において生じる遅延は避けられない。したがって、指令電圧を変更したときの応答性を更に向上させるためには、指令電圧位相補償手段を削除して別の手段を採用することで指令電圧に対する応答の改善を行うことも考えられる。しかしながら、このヒステリシス特性を有する比較器(コンパレータ)を用いた直流電源制御装置では、指令電圧位相補償手段は積分補償を行うことで安定した制御を確保するという効果も有しているため、指令電圧位相補償手段を削除すると安定した制御に支障をきたす恐れがある。   In this DC power supply control device, the command voltage is input to the comparator via the command voltage phase compensation means as described above. Since the command voltage phase compensation means is an integration circuit that performs integral compensation, a delay occurring in the integration circuit is inevitable. Therefore, in order to further improve the responsiveness when the command voltage is changed, it is conceivable to improve the response to the command voltage by deleting the command voltage phase compensation means and employing another means. However, in a DC power supply control device using a comparator (comparator) having this hysteresis characteristic, the command voltage phase compensation means also has an effect of ensuring stable control by performing integral compensation. If the phase compensation means is deleted, there is a risk of disturbing stable control.

このため、本願発明者らは、部品点数が少なくてより幅広い範囲で選択できるヒステリシス特性を持たない高速コンパレータに指令電圧を直接入力する構成で非線形制御を行う電源制御回路を検討したが、この電源制御回路では、フィードバックループの位相余裕が少なくなり、これによって電源装置に対する制御動作が不安定になるという新たな課題が発生する。   For this reason, the inventors of the present application examined a power supply control circuit that performs non-linear control with a configuration in which a command voltage is directly input to a high-speed comparator that does not have hysteresis characteristics that can be selected in a wider range with a small number of parts. In the control circuit, the phase margin of the feedback loop is reduced, which causes a new problem that the control operation for the power supply apparatus becomes unstable.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、指令電圧に対する応答性をさらに向上させつつ、位相余裕も十分に確保し得る電源制御回路およびこの電源制御回路を備えた電源装置を提供することを主目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a power supply control circuit capable of sufficiently ensuring a phase margin while further improving the responsiveness to a command voltage, and a power supply device including the power supply control circuit. The main purpose is to provide.

上記目的を達成すべく、本発明に係る電源制御回路は、クロックパルスに同期してDCDCコンバータのスイッチング動作を制御する電源制御回路であって、前記クロックパルスの立ち上がりまたは立ち下がりに同期して第1電圧値から第2電圧値に移行し、トリガパルスの立ち上がりまたは立ち下がりに同期して前記第2電圧値から前記第1電圧値に移行する制御パルスを生成するパルス生成回路と、一端が前記DCDCコンバータの出力端子に接続された第1コンデンサと、一端が前記第1コンデンサの他端に接続され他端がパルス入力端に接続された第1抵抗とからなる第1直列回路と、第2抵抗と前記制御パルスの電圧値が前記第1電圧値のときにオンするスイッチ素子とからなる第2直列回路と、前記第1コンデンサと前記第1抵抗との接続点に生じる電圧の交流成分を、前記DCDCコンバータの出力端子から出力される出力電圧または当該出力電圧を分圧した分圧電圧に重畳した比較電圧を生成する電圧重畳回路と、前記比較電圧と指令電圧が入力され、前記比較電圧が前記指令電圧に到達したときに立ち上がるパルスまたは立ち下がるパルスを前記トリガパルスとして出力するコンパレータとを備え、前記第2直列回路は、一端が前記第1コンデンサと前記第1抵抗との接続点に、他端が基準電位に接続され、前記パルス入力端には、前記制御パルスの電圧値が前記第1電圧値のときに基準電位が印加され、前記制御パルスの電圧値が前記第2電圧値のときに基準電位よりも高い電圧が印加されるように構成されている。   In order to achieve the above object, a power supply control circuit according to the present invention is a power supply control circuit that controls a switching operation of a DCDC converter in synchronization with a clock pulse, and that is synchronized with a rising edge or a falling edge of the clock pulse. A pulse generation circuit that generates a control pulse that shifts from one voltage value to a second voltage value and that shifts from the second voltage value to the first voltage value in synchronization with a rising or falling edge of a trigger pulse; A first series circuit comprising a first capacitor connected to the output terminal of the DCDC converter, a first resistor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the pulse input end; A second series circuit comprising a resistor and a switch element that is turned on when the voltage value of the control pulse is the first voltage value; the first capacitor; and the first resistor. A voltage superimposing circuit that generates a comparison voltage in which an AC component of a voltage generated at a connection point with the output voltage is output from an output terminal of the DCDC converter or a divided voltage obtained by dividing the output voltage, and the comparison And a comparator that outputs a pulse that rises or falls when the comparison voltage reaches the command voltage as the trigger pulse, and the second series circuit has one end that is the first voltage. The other end is connected to a reference potential at a connection point between the capacitor and the first resistor, and a reference potential is applied to the pulse input end when the voltage value of the control pulse is the first voltage value. A voltage higher than the reference potential is applied when the voltage value of the control pulse is the second voltage value.

また、本発明に係る電源制御回路は、前記DCDCコンバータが降圧型であり、前記パルス入力端に、前記DCDCコンバータのスイッチング動作によって生じるパルス電圧が印加されるように構成されている。   In the power supply control circuit according to the present invention, the DCDC converter is a step-down type, and a pulse voltage generated by a switching operation of the DCDC converter is applied to the pulse input terminal.

また、本発明に係る電源装置は、上記の電源制御回路を備えている。   A power supply device according to the present invention includes the power supply control circuit described above.

本発明の電源制御回路および電源装置によれば、ヒステリシス特性を持たないコンパレータを使用すると共に、このコンパレータに積分回路を介在させることなく指令電圧を直接入力する構成を採用したことにより、指令電圧に対する応答性を向上させることができる。   According to the power supply control circuit and the power supply device of the present invention, a comparator that does not have hysteresis characteristics is used, and a configuration in which the command voltage is directly input to the comparator without interposing an integration circuit is provided. Responsiveness can be improved.

また、この電源制御回路および電源装置によれば、メインスイッチ素子に対するスイッチングの各周期内において、第1コンデンサに対する放電時における時定数に対して、第1コンデンサに対する充電時における時定数が小さくなるように、時定数をダイナミックに切り換えることにより、ヒステリシス特性を持たないコンパレータを使用しつつ、DCDCコンバータのフィードバックループ(負帰還回路)における位相余裕を十分に確保することができる。   In addition, according to the power supply control circuit and the power supply device, the time constant at the time of charging the first capacitor is smaller than the time constant at the time of discharging the first capacitor in each cycle of switching to the main switch element. In addition, by switching the time constant dynamically, it is possible to sufficiently secure a phase margin in the feedback loop (negative feedback circuit) of the DCDC converter while using a comparator having no hysteresis characteristic.

電源制御回路2を備えた電源装置PS1の構成を示す構成図である。2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a power supply device PS1 including a power supply control circuit 2. FIG. 電源制御回路2Aを備えた電源装置PS2の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of power supply device PS2 provided with 2 A of power supply control circuits. 電源制御回路2,2Aの動作を説明するための各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part for demonstrating operation | movement of the power supply control circuits 2 and 2A.

以下、電源制御回路の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a power supply control circuit will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、電源制御回路を備えた電源装置の構成について、図面を参照して説明する。図1に示す電源装置PS1は、一例として、DCDCコンバータ1および電源制御回路2を備えている。   First, a configuration of a power supply device including a power supply control circuit will be described with reference to the drawings. The power supply device PS1 shown in FIG. 1 includes a DCDC converter 1 and a power supply control circuit 2 as an example.

DCDCコンバータ1は、電圧変換回路の一例である非絶縁型降圧型コンバータとして構成されている。このDCDCコンバータ1は、一対の入力端子11a,11b(以下、特に区別しないときには「入力端子11」ともいう)、メインスイッチ素子12,13、インダクタ14、出力コンデンサ15および一対の出力端子16a,16b(以下、特に区別しないときには「出力端子16」ともいう)を備えている。   The DCDC converter 1 is configured as a non-insulated step-down converter that is an example of a voltage conversion circuit. The DCDC converter 1 includes a pair of input terminals 11a and 11b (hereinafter also referred to as “input terminal 11” unless otherwise specified), main switch elements 12 and 13, an inductor 14, an output capacitor 15, and a pair of output terminals 16a and 16b. (Hereinafter, also referred to as “output terminal 16” unless otherwise specified).

具体的には、一対の入力端子11a,11b間には、基準電位(本例ではグランドG)に接続された入力端子11bを低電位側として、入力電圧(直流電圧)Vinが入力される。メインスイッチ素子12,13は、MOS型FETやバイポーラ型トランジスタなどの半導体スイッチ素子を用いてそれぞれ構成されている。また、メインスイッチ素子12,13の一端は、インダクタ14の一端に接続されている。メインスイッチ素子12の他端は、入力端子11aに接続され、メインスイッチ素子13の他端は、グランドGに接続されている。インダクタ14の他端は、出力コンデンサ15の一端に接続されている。出力コンデンサ15の両端は、一対の出力端子16a,16bにそれぞれ接続されている。   Specifically, the input voltage (DC voltage) Vin is input between the pair of input terminals 11a and 11b with the input terminal 11b connected to the reference potential (ground G in this example) as the low potential side. The main switch elements 12 and 13 are each configured using a semiconductor switch element such as a MOS type FET or a bipolar type transistor. One end of the main switch elements 12 and 13 is connected to one end of the inductor 14. The other end of the main switch element 12 is connected to the input terminal 11a, and the other end of the main switch element 13 is connected to the ground G. The other end of the inductor 14 is connected to one end of the output capacitor 15. Both ends of the output capacitor 15 are connected to a pair of output terminals 16a and 16b, respectively.

また、メインスイッチ素子12は、後述する駆動パルスSd1によってオン・オフ駆動されて、駆動パルスSd1がHレベルのときにはオン状態に移行し、駆動パルスSd1がLレベルのときにはオフ状態に移行する。一方、メインスイッチ素子13は、駆動パルスSd1とは逆位相の後述の駆動パルスSd2によってオン・オフ駆動されて、駆動パルスSd2がHレベルのとき(つまり、駆動パルスSd1がLレベルのとき)にはオン状態に移行し、駆動パルスSd2がLレベルのとき(つまり、駆動パルスSd1がHレベルのとき)にはオフ状態に移行する。   The main switch element 12 is turned on / off by a drive pulse Sd1 described later, and shifts to an on state when the drive pulse Sd1 is at an H level, and shifts to an off state when the drive pulse Sd1 is at an L level. On the other hand, the main switch element 13 is driven on / off by a drive pulse Sd2 described later having a phase opposite to that of the drive pulse Sd1, and when the drive pulse Sd2 is at the H level (that is, when the drive pulse Sd1 is at the L level). Shifts to the on state, and shifts to the off state when the drive pulse Sd2 is at the L level (that is, when the drive pulse Sd1 is at the H level).

上述のように、メインスイッチ素子12,13は、駆動パルスSd1,Sd2により、交互にオン(スイッチング動作)するように制御される。つまり、メインスイッチ素子12がオン状態のときにメインスイッチ素子13がオフ状態になり、メインスイッチ素子12がオフ状態のときにメインスイッチ素子13がオン状態になる。インダクタ14を流れるインダクタ電流は、メインスイッチ素子12がオン状態のときに、メインスイッチ素子12を介して流れ、メインスイッチ素子13がオン状態のときに、メインスイッチ素子13を介して流れる。このインダクタ電流は、メインスイッチ素子12がオン状態のときに増加し、メインスイッチ素子13がオン状態のときに減少する。このインダクタ電流により出力コンデンサ15の両端子間に生じる電圧は、出力電圧(直流電圧)Voutとして出力端子16から出力される。   As described above, the main switch elements 12 and 13 are controlled to be alternately turned on (switching operation) by the drive pulses Sd1 and Sd2. That is, the main switch element 13 is turned off when the main switch element 12 is on, and the main switch element 13 is turned on when the main switch element 12 is off. The inductor current flowing through the inductor 14 flows through the main switch element 12 when the main switch element 12 is on, and flows through the main switch element 13 when the main switch element 13 is on. This inductor current increases when the main switch element 12 is in the on state, and decreases when the main switch element 13 is in the on state. A voltage generated between both terminals of the output capacitor 15 due to the inductor current is output from the output terminal 16 as an output voltage (DC voltage) Vout.

以上の構成により、DCDCコンバータ1は、上記したメインスイッチ素子12,13のスイッチング動作により、入力端子11に入力されている入力電圧(直流電圧)Vinを出力電圧(直流電圧)Voutに降圧すると共に、この出力電圧Voutを、出力端子16bを低電位側として出力端子16から出力する(具体的には、この出力端子16に接続されている不図示の負荷に出力する)。   With the above configuration, the DCDC converter 1 steps down the input voltage (DC voltage) Vin input to the input terminal 11 to the output voltage (DC voltage) Vout by the switching operation of the main switch elements 12 and 13 described above. The output voltage Vout is output from the output terminal 16 with the output terminal 16b at the low potential side (specifically, output to a load (not shown) connected to the output terminal 16).

電源制御回路2は、第1コンデンサ21、第1抵抗22、第2抵抗23、スイッチ素子24、第3抵抗25、第2コンデンサ26、コンパレータ27、パルス生成回路28および駆動信号生成回路29を備え、DCDCコンバータ1のスイッチング動作を制御する。この電源制御回路2では、パルス生成回路28が出力する制御パルスSp1に基づいて駆動信号生成回路29がメインスイッチ素子12,13を駆動する駆動パルスSd1,Sd2を生成する。パルス生成回路28はフリップフロップ回路等を用いて構成された回路である。このパルス生成回路28の出力は、クロックパルスSclkの立ち上がりまたは立ち下がりに同期して(本例では一例として、立ち上がりに同期して)セットされ、コンパレータ27の出力(後述するトリガパルスSp3)の立ち上がりまたは立ち下がりに同期して(本例では一例として、立ち上がりに同期して)セットされる。コンパレータ27には、第1コンデンサ21の充放電によって変化する電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)が出力電圧Voutに重畳された電圧である比較電圧Vcmpと、指令電圧Vorとが入力される。そして、パルス生成回路28の出力は、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに到達したときに、コンパレータ27が出力するパルスによりリセットされる。以下、この動作を詳細に説明する。   The power supply control circuit 2 includes a first capacitor 21, a first resistor 22, a second resistor 23, a switch element 24, a third resistor 25, a second capacitor 26, a comparator 27, a pulse generation circuit 28, and a drive signal generation circuit 29. The switching operation of the DCDC converter 1 is controlled. In the power supply control circuit 2, the drive signal generation circuit 29 generates drive pulses Sd 1 and Sd 2 for driving the main switch elements 12 and 13 based on the control pulse Sp 1 output from the pulse generation circuit 28. The pulse generation circuit 28 is a circuit configured using a flip-flop circuit or the like. The output of the pulse generation circuit 28 is set in synchronization with the rising or falling edge of the clock pulse Sclk (in this example, in synchronization with the rising edge), and the output of the comparator 27 (trigger pulse Sp3 to be described later) is rising. Alternatively, it is set in synchronization with the falling edge (in this example, in synchronization with the rising edge as an example). The comparator 27 receives the comparison voltage Vcmp, which is a voltage obtained by superimposing the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr that changes due to charging / discharging of the first capacitor 21 on the output voltage Vout, and the command voltage Vor. The output of the pulse generation circuit 28 is reset by a pulse output from the comparator 27 when the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor. Hereinafter, this operation will be described in detail.

まず、第1コンデンサ21の充放電に基づいて、一定の周期で上昇と降下を繰り返す電圧Vtrを生成するための回路について説明する。第1コンデンサ21の一端は、出力端子16aに接続され、その他端(接続点A)は、第1抵抗22の一端と第2抵抗23の一端に接続されている。第2抵抗23の他端は、第2抵抗23と共に第2直列回路を構成するスイッチ素子24を介して基準電位であるグランドGに接続されている。スイッチ素子24は、パルス生成回路28の反転出力端子(出力端子Qバー)から出力される制御パルスSp2によりオン・オフ駆動される。本例では、一例として、パルス入力端31としての第1抵抗22の他端はパルス生成回路28の非反転出力端子(出力端子Q)に接続されている。なお、第1コンデンサ21の静電容量値はC1に規定され、第1コンデンサ21と共に第1直列回路を構成する第1抵抗22の抵抗値はR1に規定され、第2抵抗23の抵抗値はR2に規定されている。なお、第2抵抗23とスイッチ素子24の接続順序は逆であってもよい。つまり、接続点Aにスイッチ素子24の一端が接続され、スイッチ素子24の他端が第2抵抗23を介してグランドGに接続されてもよい。そのとき、スイッチを駆動できない場合は、駆動回路を挿入することが必要となる。   First, a circuit for generating a voltage Vtr that repeats rising and falling at a constant cycle based on charging and discharging of the first capacitor 21 will be described. One end of the first capacitor 21 is connected to the output terminal 16 a, and the other end (connection point A) is connected to one end of the first resistor 22 and one end of the second resistor 23. The other end of the second resistor 23 is connected to the ground G, which is a reference potential, via a switch element 24 that forms a second series circuit together with the second resistor 23. The switch element 24 is turned on / off by a control pulse Sp2 output from the inverting output terminal (output terminal Q bar) of the pulse generation circuit 28. In this example, as an example, the other end of the first resistor 22 as the pulse input terminal 31 is connected to a non-inverting output terminal (output terminal Q) of the pulse generation circuit 28. The capacitance value of the first capacitor 21 is defined as C1, the resistance value of the first resistor 22 that constitutes the first series circuit together with the first capacitor 21 is defined as R1, and the resistance value of the second resistor 23 is Stipulated in R2. Note that the connection order of the second resistor 23 and the switch element 24 may be reversed. That is, one end of the switch element 24 may be connected to the connection point A, and the other end of the switch element 24 may be connected to the ground G via the second resistor 23. At that time, if the switch cannot be driven, it is necessary to insert a drive circuit.

パルス生成回路28の非反転出力端子(出力端子Q)から出力される制御パルスSp1は、2つの電圧値(第1電圧値および第2電圧値)を持ったパルスである。この電圧値のうちの一方(第1電圧値または第2電圧値)は、基準電位(グランドG)とほぼ等しい電圧値であり、他方(第2電圧値または第1電圧値)はこの基準電位(グランドG)よりも高い電圧値である。以下、基準電位(グランドG)とほぼ等しい電圧値をLレベルと言い、基準電位(グランドG)よりも高い電圧値をHレベルという。パルス生成回路28の反転出力端子(出力端子Qバー)から出力される制御パルスSp2は、非反転出力端子(出力端子Q)から出力される制御パルスSp1の電圧値を反転させたパルスである。つまり、制御パルスSp1がHレベルのときに制御パルスSp2はLレベルになり、制御パルスSp1がLレベルのときに制御パルスSp2はHレベルになる。   The control pulse Sp1 output from the non-inverting output terminal (output terminal Q) of the pulse generation circuit 28 is a pulse having two voltage values (first voltage value and second voltage value). One of the voltage values (first voltage value or second voltage value) is a voltage value substantially equal to the reference potential (ground G), and the other (second voltage value or first voltage value) is the reference potential. The voltage value is higher than (Ground G). Hereinafter, a voltage value substantially equal to the reference potential (ground G) is referred to as L level, and a voltage value higher than the reference potential (ground G) is referred to as H level. The control pulse Sp2 output from the inverting output terminal (output terminal Q bar) of the pulse generation circuit 28 is a pulse obtained by inverting the voltage value of the control pulse Sp1 output from the non-inverting output terminal (output terminal Q). That is, when the control pulse Sp1 is at the H level, the control pulse Sp2 is at the L level, and when the control pulse Sp1 is at the L level, the control pulse Sp2 is at the H level.

この電源制御回路2により制御されるDCDCコンバータ1の出力電圧Voutは、制御パルスSp1がHレベルのときの電圧値(第2電圧値または第1電圧値)よりも低い範囲で設定される。つまり、パルス生成回路28の非反転出力端子から出力される制御パルスSp1がHレベルのとき、出力端子16aの電圧(出力電圧Vout)は、非反転出力端子の電圧(Hレベル)よりも低くなる。そして、スイッチ素子24は、パルス生成回路28の反転出力端子から出力される制御パルスSp2が、Hレベルのときにオンし、Lレベルのときにオフする。   The output voltage Vout of the DCDC converter 1 controlled by the power supply control circuit 2 is set in a range lower than the voltage value (second voltage value or first voltage value) when the control pulse Sp1 is at the H level. That is, when the control pulse Sp1 output from the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 is at the H level, the voltage at the output terminal 16a (output voltage Vout) is lower than the voltage at the non-inverting output terminal (H level). . The switch element 24 is turned on when the control pulse Sp2 output from the inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 is at the H level, and turned off when the control pulse Sp2 is at the L level.

定常状態においては、第1コンデンサ21は、出力端子16a側の端子が高電位になるように充電されている。接続点Aの電圧Vtrは、出力電圧Voutから第1コンデンサ21の充電電圧Vc1を減算した電圧(Vout−Vc1)になるので、充電電圧Vc1が上昇したときに降下し、充電電圧Vc1が降下したときに上昇する。この第1コンデンサ21の充電電圧Vc1は、次のように変化する。制御パルスSp1がHレベルのときは、パルス生成回路28の非反転出力端子から出力端子16aに向かって電流が流れ、充電電圧Vc1は降下する。制御パルスSp1がLレベルのときは、制御パルスSp2がHレベルになり、スイッチ素子24がオンするため、出力端子16aからパルス生成回路28の非反転出力端子に向かって電流が流れると共に、出力端子16aからスイッチ素子24側に向かっても電流が流れることから、充電電圧Vc1は上昇する。   In the steady state, the first capacitor 21 is charged so that the terminal on the output terminal 16a side has a high potential. Since the voltage Vtr at the connection point A becomes a voltage (Vout−Vc1) obtained by subtracting the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 from the output voltage Vout, the voltage Vtr decreases when the charging voltage Vc1 increases, and the charging voltage Vc1 decreases. Sometimes rise. The charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 changes as follows. When the control pulse Sp1 is at the H level, a current flows from the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 toward the output terminal 16a, and the charging voltage Vc1 drops. When the control pulse Sp1 is at the L level, the control pulse Sp2 is at the H level and the switch element 24 is turned on, so that a current flows from the output terminal 16a toward the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28, and the output terminal Since a current flows also from 16a toward the switch element 24, the charging voltage Vc1 rises.

第1コンデンサ21の充電電圧Vc1が降下するとき、つまり、接続点Aの電圧Vtrが上昇するときは、第1抵抗22を流れる電流に基づいて充電電圧Vc1と電圧Vtrは変化する。一方、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1が上昇するとき、つまり、接続点Aの電圧Vtrが降下するときは、第1抵抗22および第2抵抗23を流れる各電流に基づいて充電電圧Vc1と電圧Vtrは変化する。また、本例では、第2抵抗23の抵抗値R2は、第1抵抗22の抵抗値R1よりも十分に小さい値(R2≪R1)に設定されている。このように設定することにより、充電電圧Vc1が上昇するとき、つまり、電圧Vtrが降下するときの時定数が、充電電圧Vc1が降下するとき、つまり、電圧Vtrが上昇するときの時定数よりも小さくなるようにしている。   When the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 decreases, that is, when the voltage Vtr at the connection point A increases, the charging voltage Vc1 and the voltage Vtr change based on the current flowing through the first resistor 22. On the other hand, when the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 increases, that is, when the voltage Vtr at the connection point A decreases, the charging voltage Vc1 and the voltage based on the respective currents flowing through the first resistor 22 and the second resistor 23 Vtr changes. In this example, the resistance value R2 of the second resistor 23 is set to a value (R2 << R1) sufficiently smaller than the resistance value R1 of the first resistor 22. By setting in this way, the time constant when the charging voltage Vc1 rises, that is, the time when the voltage Vtr falls, is larger than the time constant when the charging voltage Vc1 falls, that is, when the voltage Vtr rises. I try to make it smaller.

スイッチ素子24は、基本的にはアナログスイッチを採用する。MOS型FETやバイポーラ型トランジスタなどの半導体スイッチ素子を用いることも可能であり、その場合は、半導体スイッチ素子を駆動する駆動回路が必要になる。   The switch element 24 basically employs an analog switch. It is also possible to use a semiconductor switching element such as a MOS type FET or a bipolar type transistor. In that case, a driving circuit for driving the semiconductor switching element is required.

次に、コンパレータ27の非反転入力端子に比較電圧Vcmpを入力するための回路(電圧重畳回路)について説明する。コンパレータ27の非反転入力端子には、接続点Aの電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)を、出力電圧Voutまたは出力電圧Voutを分圧して得られる直流電圧成分に重畳した比較電圧Vcmpが入力される。本例では、電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)を、出力電圧Voutに重畳した電圧を比較電圧Vcmpとしている。この比較電圧Vcmpをコンパレータ27の非反転入力端子に入力するために、非反転入力端子は、電圧重畳回路を構成する第3抵抗25を介して出力端子16aに接続されると共に、電圧重畳回路を構成する第2コンデンサ26を介して接続点Aに接続されている。このように接続することにより、出力電圧Vout(出力電圧Voutの直流成分)は第3抵抗25を介してコンパレータ27の非反転入力端子に供給され、接続点Aの電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)は、第2コンデンサ26を介してコンパレータ27の非反転入力端子に供給される。更に、出力電圧Voutに生じる高周波領域での変動成分は、第1コンデンサ21および第2コンデンサ26を介してコンパレータ27の非反転入力端子に供給される。   Next, a circuit (voltage superimposing circuit) for inputting the comparison voltage Vcmp to the non-inverting input terminal of the comparator 27 will be described. The non-inverting input terminal of the comparator 27 receives the comparison voltage Vcmp in which the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr at the connection point A is superimposed on the output voltage Vout or the DC voltage component obtained by dividing the output voltage Vout. The In this example, the voltage obtained by superimposing the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr on the output voltage Vout is used as the comparison voltage Vcmp. In order to input the comparison voltage Vcmp to the non-inverting input terminal of the comparator 27, the non-inverting input terminal is connected to the output terminal 16a via the third resistor 25 constituting the voltage superimposing circuit, and the voltage superimposing circuit is It is connected to the connection point A through the second capacitor 26 that constitutes it. By connecting in this way, the output voltage Vout (DC component of the output voltage Vout) is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 27 via the third resistor 25, and the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr at the connection point A. ) Is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 27 via the second capacitor 26. Further, the fluctuation component in the high frequency region generated in the output voltage Vout is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 27 via the first capacitor 21 and the second capacitor 26.

なお、接続点Aの電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)を、出力電圧Voutを分圧して得られる直流電圧に重畳したい場合には、例えば、第3抵抗25とコンパレータ27の非反転入力端子との接続点Bを、図示されていない第4抵抗を介してグランドGに接続する。この場合、出力電圧Voutは第3抵抗25と第4抵抗により分圧され、その分圧された電圧がコンパレータ27の非反転入力端子に供給される。このように、出力電圧Voutを分圧したい場合は、出力端子16aとグランドGとの間に複数の抵抗を接続すればよい。この際、出力電圧Voutを分圧するときの比率は固定されていても、調整可能であってもよい。例えば、抵抗値を変化させることができる素子を用いれば、出力電圧Voutの分圧比率が調整可能になる。出力電圧Voutの分圧比率が調整可能な場合、コンパレータ27に入力する後述の指令電圧Vorが一定であっても、分圧比率を変更することで出力電圧Voutを変更することが可能になる。   When the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr at the connection point A is to be superimposed on the DC voltage obtained by dividing the output voltage Vout, for example, the third resistor 25 and the non-inverting input terminal of the comparator 27 Is connected to the ground G through a fourth resistor (not shown). In this case, the output voltage Vout is divided by the third resistor 25 and the fourth resistor, and the divided voltage is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 27. As described above, when the output voltage Vout is desired to be divided, a plurality of resistors may be connected between the output terminal 16a and the ground G. At this time, the ratio when the output voltage Vout is divided may be fixed or adjustable. For example, if an element capable of changing the resistance value is used, the voltage dividing ratio of the output voltage Vout can be adjusted. When the voltage dividing ratio of the output voltage Vout can be adjusted, the output voltage Vout can be changed by changing the voltage dividing ratio even if a command voltage Vor described later input to the comparator 27 is constant.

第2コンデンサ26は、第1コンデンサ21と共に、メインスイッチ素子12,13に対する駆動パルスSd1,Sd2についてのデューティ比を制御するフィードバックループの高速ループを構成している。つまり、この高速ループは、直流出力電圧Voutに発生する高周波領域での変動成分を、第1コンデンサ21と第2コンデンサ26を介してコンパレータ27の非反転入力端子に伝達するため、第3抵抗25を介するループよりも高速に高周波領域での変動成分を伝達することができる(フィードバックすることができる)。   The second capacitor 26, together with the first capacitor 21, forms a high-speed loop of a feedback loop that controls the duty ratio for the drive pulses Sd1, Sd2 for the main switch elements 12, 13. That is, since this high-speed loop transmits the fluctuation component in the high frequency region generated in the DC output voltage Vout to the non-inverting input terminal of the comparator 27 via the first capacitor 21 and the second capacitor 26, the third resistor 25 Fluctuation components in the high frequency region can be transmitted (feedback can be performed) at a higher speed than the loop through the.

また、第2コンデンサ26と第3抵抗25とで構成される直列回路は、第1コンデンサ21に対して並列に接続されている。この直列回路の合成インピーダンスは、メインスイッチ素子12,13のスイッチング周波数において、第1コンデンサ21のインピーダンスよりも十分に大きな値になるように設定されている。つまり、第1コンデンサ21のインピーダンスがこの直列回路の合成インピーダンスよりも十分に小さな値になるように、第2コンデンサ26の静電容量値、第3抵抗25の抵抗値、および第1コンデンサ21の静電容量値C1が決められる。   A series circuit composed of the second capacitor 26 and the third resistor 25 is connected in parallel to the first capacitor 21. The combined impedance of the series circuit is set to be sufficiently larger than the impedance of the first capacitor 21 at the switching frequency of the main switch elements 12 and 13. That is, the capacitance value of the second capacitor 26, the resistance value of the third resistor 25, and the first capacitor 21 are set so that the impedance of the first capacitor 21 is sufficiently smaller than the combined impedance of the series circuit. A capacitance value C1 is determined.

次に、コンパレータ27がパルス生成回路28の非反転出力端子の出力をリセットする動作について説明する。コンパレータ27は、出力電圧Voutに電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)を重畳した電圧である比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに達したときに、パルス生成回路28の非反転出力端子の出力をリセットする。コンパレータ27は、ヒステリシス特性を持たないコンパレータで構成されている。コンパレータ27の非反転入力端子には、比較電圧Vcmpが入力され、コンパレータ27の反転入力端子には、指令電圧Vorが入力される。したがって、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに達したときに、コンパレータ27の出力はLレベルからHレベルに移行する。この立ち上がりに同期して、パルス生成回路28の非反転出力端子の出力はリセットされる。パルス生成回路28の非反転出力端子の出力がリセットされると、制御パルスSp1がLレベルなると共に、スイッチ素子24がオンするため、接続点Aの電圧である電圧Vtrが降下する。この電圧Vtrの降下により、比較電圧Vcmpも降下するため、コンパレータ27の出力はHレベルからLレベルに移行する。このようにして、コンパレータ27は、パルス生成回路28の非反転出力端子の出力をリセットするためのトリガパルスSp3を生成する。   Next, an operation in which the comparator 27 resets the output of the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 will be described. The comparator 27 resets the output of the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 when the comparison voltage Vcmp, which is a voltage obtained by superimposing the AC component (voltage Vtr1) of the voltage Vtr on the output voltage Vout, reaches the command voltage Vor. . The comparator 27 is composed of a comparator having no hysteresis characteristic. The comparison voltage Vcmp is input to the non-inverting input terminal of the comparator 27, and the command voltage Vor is input to the inverting input terminal of the comparator 27. Therefore, when the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor, the output of the comparator 27 shifts from the L level to the H level. In synchronization with this rise, the output of the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 is reset. When the output of the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28 is reset, the control pulse Sp1 becomes L level and the switch element 24 is turned on, so that the voltage Vtr that is the voltage at the connection point A drops. As the voltage Vtr drops, the comparison voltage Vcmp also drops, so that the output of the comparator 27 shifts from the H level to the L level. In this way, the comparator 27 generates the trigger pulse Sp3 for resetting the output of the non-inverting output terminal of the pulse generation circuit 28.

次に、パルス生成回路28が制御パルスSp1を生成する動作について説明する。パルス生成回路28には、予め決められた周波数(メインスイッチ素子12,13のスイッチング周波数f0)のクロックパルスSclkとトリガパルスSp3が入力される(クロックパルスSclkはセット入力端子(入力端子S)に入力され、トリガパルスSp3はリセット入力端子(入力端子R)に入力される)。パルス生成回路28の出力(非反転出力端子(出力端子Q)の出力)は、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期してセットされる。つまり、パルス生成回路28の非反転出力端子(出力端子Q)から出力される制御パルスSp1は、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期してHレベルに移行し、トリガパルスSp3の立ち上がりに同期してLレベルに移行する。また、パルス生成回路28は、この制御パルスSp1を反転したパルスである制御パルスSp2を生成して反転出力端子(出力端子Qバー)から出力する。   Next, an operation in which the pulse generation circuit 28 generates the control pulse Sp1 will be described. A clock pulse Sclk and a trigger pulse Sp3 having a predetermined frequency (switching frequency f0 of the main switch elements 12 and 13) and a trigger pulse Sp3 are input to the pulse generation circuit 28 (the clock pulse Sclk is input to a set input terminal (input terminal S)). The trigger pulse Sp3 is input to the reset input terminal (input terminal R)). The output of the pulse generation circuit 28 (the output of the non-inverting output terminal (output terminal Q)) is set in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk. That is, the control pulse Sp1 output from the non-inverted output terminal (output terminal Q) of the pulse generation circuit 28 shifts to the H level in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk, and L in synchronization with the rising edge of the trigger pulse Sp3. Move to level. The pulse generation circuit 28 generates a control pulse Sp2, which is a pulse obtained by inverting the control pulse Sp1, and outputs the control pulse Sp2 from the inverting output terminal (output terminal Q bar).

なお、制御パルスSp1がHレベルのときの電圧と、出力電圧Voutの関係は、次のように設定する。本例では、一例として、コンパレータ27、パルス生成回路28および駆動信号生成回路29は、入力電圧Vinよりも若干低い補助電源電圧Vccにより動作している。したがって、パルス生成回路28から出力される制御パルスSp1がHレベルのときの電圧は、補助電源電圧Vccにほぼ等しくなる。また、この補助電源電圧Vccは、定常状態において、入力電圧Vinを降圧して生成される出力電圧Voutよりも高い電圧に設定されている。なお、出力電圧Voutを補助電源電圧Vccよりも高い電圧に設定した場合、起動時に出力電圧Voutが上昇していく過程で、接続点Aの電圧Vtrと出力電圧Voutがほぼ等しくなる状態が発生し、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1の変化が微小になってしまう。このような問題を回避するために、補助電源電圧Vccは、出力電圧Voutよりも高い電圧に設定される。   The relationship between the voltage when the control pulse Sp1 is at the H level and the output voltage Vout is set as follows. In this example, as an example, the comparator 27, the pulse generation circuit 28, and the drive signal generation circuit 29 are operated by the auxiliary power supply voltage Vcc slightly lower than the input voltage Vin. Therefore, the voltage when the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is at the H level is substantially equal to the auxiliary power supply voltage Vcc. The auxiliary power supply voltage Vcc is set to a voltage higher than the output voltage Vout generated by stepping down the input voltage Vin in a steady state. When the output voltage Vout is set to a voltage higher than the auxiliary power supply voltage Vcc, a state in which the voltage Vtr at the connection point A and the output voltage Vout are substantially equal occurs in the process in which the output voltage Vout increases during startup. The change in the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 becomes minute. In order to avoid such a problem, the auxiliary power supply voltage Vcc is set to a voltage higher than the output voltage Vout.

また、パルス生成回路28は、本例では、一例として、エッジトリガ機能を有するフリップフロップ(flip-flop)回路またはラッチ(latch)回路、(RS−フリップフロップ(ラッチ)およびJK−フリップフロップ(ラッチ)や、セット端子およびリセット端子を有するD−フリップフロップ(ラッチ)などのセット・リセット機能を有するフリップフロップ回路またはラッチ回路など)を使用して、クロックパルスSclkで出力がセットされ、トリガパルスSp3で出力がリセットされるように構成されている。   In this example, the pulse generation circuit 28 includes, for example, a flip-flop circuit or a latch circuit having an edge trigger function, (RS-flip-flop (latch), and JK-flip-flop (latch). ) And a flip-flop circuit or a latch circuit having a set / reset function such as a D-flip-flop (latch) having a set terminal and a reset terminal), and the output is set by the clock pulse Sclk, and the trigger pulse Sp3 Is configured to reset the output.

この構成により、パルス生成回路28は、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期してセット状態に移行して、トリガパルスSp3の立ち上がりに同期してリセット状態に移行する。セット状態に移行したとき、出力端子Qから出力される制御パルスSp1はHレベルに移行し、出力端子Qバーから出力される制御パルスSp2はLレベルに移行する。リセット状態に移行したとき、制御パルスSp1はLレベルに移行し、制御パルスSp2はHレベルに移行する。   With this configuration, the pulse generation circuit 28 shifts to the set state in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk, and shifts to the reset state in synchronization with the rising edge of the trigger pulse Sp3. When shifting to the set state, the control pulse Sp1 output from the output terminal Q shifts to the H level, and the control pulse Sp2 output from the output terminal Q bar shifts to the L level. When shifting to the reset state, the control pulse Sp1 shifts to the L level, and the control pulse Sp2 shifts to the H level.

次に、駆動信号生成回路29によって生成される駆動パルスSd1,Sd2と、パルス生成回路28によって生成される制御パルスSp1の関係について説明する。駆動信号生成回路29は、制御パルスSp1に基づいて、メインスイッチ素子12,13の駆動に必要な電圧値の駆動パルスSd1,Sd2を生成する。駆動パルスSd1は、制御パルスSp1がHレベルの期間にメインスイッチ素子12をオンさせるためのパルスであり、駆動パルスSd2は、制御パルスSp1がLレベルの期間にメインスイッチ素子13をオンさせるためのパルスである。本例では、メインスイッチ素子12,13は駆動パルスSd1,Sd2がHレベルのときにオンし、Lレベルのときにオフするように設定されている。したがって、駆動パルスSd1は、制御パルスSp1がHレベルの期間にHレベルになり、制御パルスSp1がLレベルの期間にLレベルになる。一方、駆動パルスSd2は、制御パルスSp1がHレベルの期間にLレベルになり、制御パルスSp1がLレベルの期間にHレベルになる。   Next, the relationship between the drive pulses Sd1 and Sd2 generated by the drive signal generation circuit 29 and the control pulse Sp1 generated by the pulse generation circuit 28 will be described. The drive signal generation circuit 29 generates drive pulses Sd1 and Sd2 having voltage values necessary for driving the main switch elements 12 and 13 based on the control pulse Sp1. The drive pulse Sd1 is a pulse for turning on the main switch element 12 while the control pulse Sp1 is at the H level, and the drive pulse Sd2 is for turning on the main switch element 13 when the control pulse Sp1 is at the L level. It is a pulse. In this example, the main switch elements 12 and 13 are set to turn on when the drive pulses Sd1 and Sd2 are at the H level and to turn off when the drive pulses are at the L level. Therefore, the drive pulse Sd1 is at the H level when the control pulse Sp1 is at the H level, and is at the L level when the control pulse Sp1 is at the L level. On the other hand, the drive pulse Sd2 becomes L level when the control pulse Sp1 is H level, and becomes H level when the control pulse Sp1 is L level.

なお、本例では、一例として、駆動信号生成回路29が制御パルスSp1に基づいて駆動パルスSd1,Sd2を生成する構成を採用しているが、駆動パルスSd2については制御パルスSp2に基づいて生成する構成にしてもよい。また、制御パルスSp2に基づいて、駆動パルスSd1,Sd2を生成する構成を採用することもできる。さらには、メインスイッチ素子12,13が制御パルスSp1,Sp2の電圧値で十分に駆動可能なスイッチ素子であるときには、駆動信号生成回路29を省いて、パルス生成回路28がメインスイッチ素子12,13を直接駆動する構成を採用することもできる。   In this example, as an example, the drive signal generation circuit 29 employs a configuration in which the drive pulses Sd1 and Sd2 are generated based on the control pulse Sp1, but the drive pulse Sd2 is generated based on the control pulse Sp2. It may be configured. Further, it is possible to adopt a configuration in which the drive pulses Sd1 and Sd2 are generated based on the control pulse Sp2. Furthermore, when the main switch elements 12 and 13 are switch elements that can be sufficiently driven by the voltage values of the control pulses Sp1 and Sp2, the drive signal generation circuit 29 is omitted and the pulse generation circuit 28 is replaced by the main switch elements 12 and 13. It is also possible to adopt a configuration in which the is directly driven.

次いで、電源装置PS1の動作について、図1,3を参照して説明する。   Next, the operation of the power supply device PS1 will be described with reference to FIGS.

最初に、定常状態での電源制御回路2の基本動作について説明する。なお、クロックパルスSclkは、図3に示すように、予め決められた一定の周期T0(予め決められた一定の周波数f0=1/T0)で入力されているものとする。   First, the basic operation of the power supply control circuit 2 in a steady state will be described. As shown in FIG. 3, the clock pulse Sclk is input at a predetermined constant period T0 (predetermined constant frequency f0 = 1 / T0).

まず、期間P1における動作について説明する。この期間は、クロックパルスSclkの立ち上がりからトリガパルスSp3の立ち上がりまでの期間に対応する。パルス生成回路28は、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期してセットされる。したがって、制御パルスSp1はHレベルに移行し、制御パルスSp2はLレベルに移行する。このとき、駆動信号生成回路29は、制御パルスSp1に基づいて、駆動パルスSd1をHレベルに移行させ、駆動パルスSd2をLレベルに移行させる。なお、DCDCコンバータ1においては、メインスイッチ素子12はオン状態になり、メインスイッチ素子13はオフ状態になるため、インダクタ14の入力側の端子に印加される電圧Vpは入力電圧Vinとほぼ等しくなり、インダクタ14から出力側に流れる電流は増加していく。   First, an operation in the period P1 is described. This period corresponds to the period from the rising edge of the clock pulse Sclk to the rising edge of the trigger pulse Sp3. The pulse generation circuit 28 is set in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk. Therefore, the control pulse Sp1 shifts to the H level, and the control pulse Sp2 shifts to the L level. At this time, the drive signal generation circuit 29 shifts the drive pulse Sd1 to the H level and shifts the drive pulse Sd2 to the L level based on the control pulse Sp1. In the DCDC converter 1, since the main switch element 12 is turned on and the main switch element 13 is turned off, the voltage Vp applied to the input side terminal of the inductor 14 is substantially equal to the input voltage Vin. The current flowing from the inductor 14 to the output side increases.

また、電源制御回路2では、制御パルスSp1がHレベルになり、制御パルスSp2がLレベルになるため、Hレベルの制御パルスSp1がパルス入力端31としての第1抵抗22の他端に印加され、スイッチ素子24がオフ状態に移行する。そして、パルス入力端31にHレベルの制御パルスSp1が印加されることにより、第1抵抗22を介して第1コンデンサ21に流れ込む電流が流れ、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1が降下していく。この充電電圧Vc1の降下により、接続点Aの電圧である電圧Vtrは上昇していく。このとき、電圧Vtrは、第1抵抗22の抵抗値R1と第1コンデンサ21の静電容量値C1とで決まる傾き、つまり、時定数(R1×C1)によって決まる傾きで上昇する。なお、この時定数はクロックパルスSclkの周期T0よりも十分に大きくなるように設定されているため、電圧Vtrは期間P1においてほぼ直線的に上昇する。この電圧Vtrの傾きは、近似的に、以下の式で表される。
(Vcc−Vout)/(R1×C1)
In the power supply control circuit 2, the control pulse Sp <b> 1 becomes H level and the control pulse Sp <b> 2 becomes L level, so that the H level control pulse Sp <b> 1 is applied to the other end of the first resistor 22 as the pulse input terminal 31. The switch element 24 shifts to the off state. When the H level control pulse Sp1 is applied to the pulse input terminal 31, a current flowing into the first capacitor 21 flows through the first resistor 22, and the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 decreases. . As the charging voltage Vc1 drops, the voltage Vtr, which is the voltage at the connection point A, rises. At this time, the voltage Vtr rises with a slope determined by the resistance value R1 of the first resistor 22 and the capacitance value C1 of the first capacitor 21, that is, a slope determined by the time constant (R1 × C1). Since this time constant is set to be sufficiently larger than the period T0 of the clock pulse Sclk, the voltage Vtr rises almost linearly in the period P1. The slope of the voltage Vtr is approximately expressed by the following equation.
(Vcc-Vout) / (R1 × C1)

なお、期間P1の開始時に、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1は、出力電圧Voutに近い電圧値(出力電圧Voutよりも少し低い電圧値)になっている。したがって、期間P1の開始時の電圧Vtrの電圧である下限電圧Vmin(=Vout−Vc1)は、基準電位(グランドG)に近い電圧値(基準電位(グランドG)よりも少し高い電圧値)になっている。そして、期間P1においては、接続点Aから出力端子16aに向かって電流が流れ、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1は、ほぼ直線的に降下する。その結果、電圧Vtrは、この下限電圧Vminからほぼ直線的に上昇する。   Note that at the start of the period P1, the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 has a voltage value close to the output voltage Vout (a voltage value slightly lower than the output voltage Vout). Therefore, the lower limit voltage Vmin (= Vout−Vc1), which is the voltage of the voltage Vtr at the start of the period P1, is close to the reference potential (ground G) (a voltage value slightly higher than the reference potential (ground G)). It has become. In the period P1, a current flows from the connection point A toward the output terminal 16a, and the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 drops almost linearly. As a result, the voltage Vtr rises almost linearly from the lower limit voltage Vmin.

コンパレータ27は、出力電圧Voutに電圧Vtrの交流成分である電圧Vtr1を重畳した比較電圧Vcmp(Vout+Vtr1)と指令電圧Vorとを比較し、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに達したとき出力電圧をLレベルからHレベルに移行させる。つまり、コンパレータ27から出力されるトリガパルスSp3は、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに達したときにLレベルからHレベルに移行する。なお、期間P1は、トリガパルスSp3がLレベルからHレベルに移行するときに終了する。   The comparator 27 compares the reference voltage Vcmp (Vout + Vtr1) obtained by superimposing the voltage Vtr1, which is an AC component of the voltage Vtr, on the output voltage Vout with the command voltage Vor, and when the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor, the output voltage L Shift from level to H level. That is, the trigger pulse Sp3 output from the comparator 27 shifts from the L level to the H level when the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor. The period P1 ends when the trigger pulse Sp3 shifts from the L level to the H level.

次に、期間P2における動作について説明する。この期間は、トリガパルスSp3の立ち上がりからクロックパルスSclkの立ち上がりまでの期間に対応する。トリガパルスSp3の立ち上がりに同期して、パルス生成回路28がリセットされるため、パルスSp1はLレベルに移行し、制御パルスSp2はHレベルに移行する。このとき、駆動信号生成回路29は、制御パルスSp1に基づいて、駆動パルスSd1をLレベルに移行させ、駆動パルスSd2をHレベルに移行させる。なお、DCDCコンバータ1においては、メインスイッチ素子12はオフ状態になり、メインスイッチ素子13はオン状態になるため、インダクタ14の入力側の端子に印加される電圧Vpは基準電位(グランドG)とほぼ等しくなり、インダクタ14から出力側に流れる電流は減少していく。   Next, an operation in the period P2 is described. This period corresponds to the period from the rising edge of the trigger pulse Sp3 to the rising edge of the clock pulse Sclk. Since the pulse generation circuit 28 is reset in synchronization with the rising edge of the trigger pulse Sp3, the pulse Sp1 shifts to the L level and the control pulse Sp2 shifts to the H level. At this time, the drive signal generation circuit 29 shifts the drive pulse Sd1 to L level and shifts the drive pulse Sd2 to H level based on the control pulse Sp1. In the DCDC converter 1, since the main switch element 12 is turned off and the main switch element 13 is turned on, the voltage Vp applied to the input terminal of the inductor 14 is equal to the reference potential (ground G). It becomes substantially equal, and the current flowing from the inductor 14 to the output side decreases.

また、電源制御回路2では、制御パルスSp1がLレベルになり、制御パルスSp2がHレベルになるため、Lレベルの制御パルスSp1がパルス入力端31としての第1抵抗22の他端に印加され、スイッチ素子24がオン状態に移行する。このため、第1コンデンサ21の接続点A側の端子は、互いに並列接続された第1抵抗22および第2抵抗23を介してグランドGに接続された状態になり、第1抵抗22および第2抵抗23を介して第1コンデンサ21からグランドGに向かう電流が流れ、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1が上昇していく。   In the power supply control circuit 2, the control pulse Sp <b> 1 becomes L level and the control pulse Sp <b> 2 becomes H level, so that the L level control pulse Sp <b> 1 is applied to the other end of the first resistor 22 as the pulse input terminal 31. The switch element 24 is turned on. For this reason, the terminal on the connection point A side of the first capacitor 21 is connected to the ground G via the first resistor 22 and the second resistor 23 connected in parallel to each other, and the first resistor 22 and the second resistor A current from the first capacitor 21 toward the ground G flows through the resistor 23, and the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 increases.

つまり、期間P2においては、第1コンデンサ21は、直流出力電圧Voutによって、出力端子16a側から充電される。この第1コンデンサ21の充電は、クロックパルスSclkがLレベルからHレベルに移行するときまで続けられる(つまり、この第1コンデンサ21の充電は、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期して終了する)。この際、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1は出力電圧Voutに近い電圧値(出力電圧Voutよりも少し低い電圧値)まで上昇していく。このため、電圧Vtr(=Vout−Vc1)は、図3に示すように、ゼロボルト軸を漸近線とする指数関数で表される曲線で降下していく。この曲線の形状は、第1抵抗22および第2抵抗23の並列合成抵抗値(R1//R2)と第1コンデンサ21の静電容量値C1とで決まる。つまり、この曲線の形状は、時定数((R1//R2)×C1)によって決まる。この時定数((R1//R2)×C1)は、第1抵抗22だけのときの時定数(R1×C1)と比較して小さいため、電圧Vtrは、第1抵抗22だけが第1コンデンサ21に接続される構成(第2抵抗23およびスイッチ素子24の直列回路を有しない構成)と比較して、早く降下する。なお、この期間P2での電圧Vtrの波形は、以下の式で表される。
Vmax×e−t/((R1//R2)×C1)
That is, in the period P2, the first capacitor 21 is charged from the output terminal 16a side by the DC output voltage Vout. The charging of the first capacitor 21 is continued until the clock pulse Sclk shifts from the L level to the H level (that is, the charging of the first capacitor 21 ends in synchronization with the rising of the clock pulse Sclk). At this time, the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 increases to a voltage value close to the output voltage Vout (a voltage value slightly lower than the output voltage Vout). Therefore, as shown in FIG. 3, the voltage Vtr (= Vout−Vc1) drops along a curve represented by an exponential function with the zero volt axis as an asymptote. The shape of this curve is determined by the parallel combined resistance value (R1 // R2) of the first resistor 22 and the second resistor 23 and the capacitance value C1 of the first capacitor 21. That is, the shape of this curve is determined by the time constant ((R1 // R2) × C1). Since this time constant ((R1 // R2) × C1) is smaller than the time constant (R1 × C1) when only the first resistor 22 is used, the voltage Vtr is limited only by the first resistor 22 to the first capacitor. Compared with the configuration connected to 21 (the configuration without the series circuit of the second resistor 23 and the switch element 24), the voltage drops faster. Note that the waveform of the voltage Vtr in the period P2 is expressed by the following equation.
Vmax × e −t / ((R1 // R2) × C1)

このようにして、この電源制御回路2では、メインスイッチ素子12,13に対するスイッチングの各周期T0内において、制御パルスSp1がHレベルのときには、第1抵抗22が第1コンデンサ21を放電させ(第1コンデンサ21の充電電圧Vc1を降下させ)、制御パルスSp1がLレベルのときには、第1抵抗22および第2抵抗23が第1コンデンサ21を充電させる(第1コンデンサ21の充電電圧Vc1を上昇させる)ことにより、接続点Aに上昇と降下を繰り返す電圧Vtrを発生させる。この電源制御回路2の動作では、第1コンデンサ21の放電時における電圧Vtrの波形についての時定数(R1×C1)に対して、第1コンデンサ21の充電時における電圧Vtrの波形についての時定数((R1//R2)×C1)が小さくなるように、充電時と放電時において、時定数がダイナミックに切り替えられる。このため、DCDCコンバータ1のフィードバックループ(負帰還回路)における位相余裕が十分に確保されている。   In this way, in the power supply control circuit 2, the first resistor 22 discharges the first capacitor 21 when the control pulse Sp1 is at the H level within each switching period T0 for the main switch elements 12 and 13 (the first capacitor 21). When the control pulse Sp1 is at the L level, the first resistor 22 and the second resistor 23 charge the first capacitor 21 (increase the charge voltage Vc1 of the first capacitor 21). Thus, a voltage Vtr that repeatedly rises and falls is generated at the connection point A. In the operation of the power supply control circuit 2, the time constant for the waveform of the voltage Vtr when the first capacitor 21 is charged, as opposed to the time constant (R1 × C1) for the waveform of the voltage Vtr when the first capacitor 21 is discharged. The time constant is dynamically switched between charging and discharging so that ((R1 // R2) × C1) becomes smaller. For this reason, a sufficient phase margin in the feedback loop (negative feedback circuit) of the DCDC converter 1 is ensured.

本例では、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1が出力電圧Voutと同電圧になる前に、つまり、三角波状の電圧Vtrが基準電位(グランドG)に達する前に、パルス生成回路28はクロックパルスSclkによりセットされる。また、比較電圧Vcmp(Vout+Vtr1)が指令電圧Vorに達したときに立ち上がるトリガパルスSp3によりリセットされる。なお、比較電圧Vcmp(Vout+Vtr1)が指令電圧Vorに達したときにトリガパルスSp3はLレベルからHレベルに移行するが、トリガパルスSp3の立ち上がりに同期して電圧Vtrが降下を開始するため、トリガパルスSp3はLレベルからHレベルに移行した直後にHレベルからLレベルに移行する。   In this example, before the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 becomes the same voltage as the output voltage Vout, that is, before the triangular wave voltage Vtr reaches the reference potential (ground G), the pulse generation circuit 28 Set by Sclk. Further, it is reset by a trigger pulse Sp3 that rises when the comparison voltage Vcmp (Vout + Vtr1) reaches the command voltage Vor. When the comparison voltage Vcmp (Vout + Vtr1) reaches the command voltage Vor, the trigger pulse Sp3 shifts from the L level to the H level. However, since the voltage Vtr starts dropping in synchronization with the rising edge of the trigger pulse Sp3, the trigger pulse Sp3 is triggered. The pulse Sp3 shifts from the H level to the L level immediately after shifting from the L level to the H level.

期間P3以降の動作については、期間P1または期間P2と同様の動作が繰り返される。つまり、期間P3および期間P5は期間P1と同様の動作になり、期間P4および期間P6は期間P2と同様の動作になる。   For the operation after the period P3, the same operation as the period P1 or the period P2 is repeated. In other words, the operation in the period P3 and the period P5 is the same as that in the period P1, and the operation in the period P4 and the period P6 is similar to that in the period P2.

この電源制御回路2では、定常状態における出力電圧Voutは指令電圧Vorとほぼ等しくなる。ただし、実際には、出力電圧Voutは指令電圧Vorより多少低い電圧になる。厳密に言えば、出力電圧Voutは第1コンデンサ21の充電電圧Vc1の振幅に関係する。すなわち、最初にクロックパルスSclkの立ち上がりに同期してパルス生成回路28の非反転出力端子(出力端子Q)から出力される制御パルスSp1はHレベルに移行し、反転出力端子(出力端子Qバー)から出力される制御パルスSp2はLレベルに移行する。したがって、第1抵抗22が第1コンデンサ21を放電させ、接続点Aの電圧が上昇し、比較電圧Vcmp(Vout+Vtr1)も上昇する。その比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに達したときには、パルス生成回路28の制御パルスSp1はLレベルに移行し、制御パルスSp2はHレベルに移行する。したがって、第1抵抗22と第2抵抗23の並列抵抗で第1コンデンサ21を充電させ、接続点Aの電圧が降下し、比較電圧Vcmp(Vout+Vtr1)も降下する。その充電時間は次のクロックパルスSclkの立ち上がり信号が来るまで続く。クロックパルスの1周期分T0において第1コンデンサ21に対する充電量および放電量が等しくなるように、第1コンデンサ21の充電電圧Vc1の振幅が自動的に調整され、これに伴い、電圧Vtrの交流成分(電圧Vtr1)の振幅も自動的に調整される。また、比較電圧Vcmpの平均値は、出力電圧Voutに一致した状態に維持される。このように出力電圧Voutは、指令電圧Vorに追従して、指令電圧Vorよりも多少低い電圧(指令電圧Vorよりも充電電圧Vc1の振幅(電圧Vtr1の振幅)の1/2の電圧だけ低い電圧)に安定して制御される。   In the power supply control circuit 2, the output voltage Vout in the steady state is substantially equal to the command voltage Vor. However, in practice, the output voltage Vout is slightly lower than the command voltage Vor. Strictly speaking, the output voltage Vout is related to the amplitude of the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21. That is, first, the control pulse Sp1 output from the non-inverted output terminal (output terminal Q) of the pulse generation circuit 28 in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk shifts to the H level, and the inverted output terminal (output terminal Q bar). The control pulse Sp2 output from is shifted to the L level. Accordingly, the first resistor 22 discharges the first capacitor 21, the voltage at the connection point A increases, and the comparison voltage Vcmp (Vout + Vtr1) also increases. When the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor, the control pulse Sp1 of the pulse generation circuit 28 shifts to the L level, and the control pulse Sp2 shifts to the H level. Accordingly, the first capacitor 21 is charged by the parallel resistance of the first resistor 22 and the second resistor 23, the voltage at the connection point A drops, and the comparison voltage Vcmp (Vout + Vtr1) also drops. The charging time continues until the rising signal of the next clock pulse Sclk is received. The amplitude of the charging voltage Vc1 of the first capacitor 21 is automatically adjusted so that the charge amount and the discharge amount with respect to the first capacitor 21 become equal in one period T0 of the clock pulse, and accordingly, the AC component of the voltage Vtr The amplitude of (voltage Vtr1) is also automatically adjusted. The average value of the comparison voltage Vcmp is maintained in a state that matches the output voltage Vout. Thus, the output voltage Vout follows the command voltage Vor and is a voltage that is slightly lower than the command voltage Vor (a voltage that is ½ of the amplitude of the charging voltage Vc1 (the amplitude of the voltage Vtr1) than the command voltage Vor). ) Is controlled stably.

次いで、直流出力電圧Voutや指令電圧Vorが変化したときの電源制御回路2の動作について説明する。   Next, the operation of the power supply control circuit 2 when the DC output voltage Vout and the command voltage Vor change will be described.

DCDCコンバータ1に対する上記のPWM制御を実行している状態において、例えば、負荷の急変などに起因して直流出力電圧Voutにオーバーシュートが発生し、この発生が期間P1における動作のようにメインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間中のときには、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに到達する時間が早まる。このため、電源制御回路2では、パルス生成回路28から出力されている制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が短縮され、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も短縮される。したがって、DCDCコンバータ1において、入力端子11側からインダクタ14側に供給されるエネルギーが減少し、出力電圧Voutが降下する。このような動作により、出力電圧Voutのオーバーシュートに対する応答の遅延時間が短縮される。   In the state in which the above-described PWM control for the DCDC converter 1 is executed, for example, an overshoot occurs in the DC output voltage Vout due to a sudden change in the load, and this occurrence is the main switch element as in the operation in the period P1. When 12 is maintained in the ON state, the time for the comparison voltage Vcmp to reach the command voltage Vor is advanced. Therefore, in the power supply control circuit 2, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is shortened, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the on state is also shortened. The Therefore, in the DCDC converter 1, the energy supplied from the input terminal 11 side to the inductor 14 side decreases, and the output voltage Vout drops. By such an operation, the delay time of the response to the overshoot of the output voltage Vout is shortened.

また、このオーバーシュートの発生が期間P2における動作のようにメインスイッチ素子12がオフ状態に維持されている期間中のときには、この期間が終了するときの電圧Vtr(下限電圧Vmin)が、オーバーシュートが発生しなかった場合よりも高くなる。したがって、この期間が終了し、次の期間(この期間が期間P2であれば、期間P3)において比較電圧Vcmpが上昇を開始するときの電圧が高くなり、その結果、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに到達する時間が早くなる。このため、パルス生成回路28から出力される制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が短縮され、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も短縮される。したがって、入力端子11側からインダクタ14側に供給されるエネルギーが減少し、出力電圧Voutが降下する。このような動作により、出力電圧Voutのオーバーシュートに対する応答の遅延時間が短縮される。   Further, when this overshoot occurs during the period in which the main switch element 12 is maintained in the OFF state as in the operation in the period P2, the voltage Vtr (lower limit voltage Vmin) at the end of this period is the overshoot. It becomes higher than the case where does not occur. Therefore, this period ends, and the voltage at which the comparison voltage Vcmp starts to rise in the next period (or period P3 if this period is the period P2) becomes higher. As a result, the comparison voltage Vcmp becomes the command voltage Vor. The time to reach will be faster. Therefore, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is shortened, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the ON state is also shortened. Therefore, the energy supplied from the input terminal 11 side to the inductor 14 side decreases, and the output voltage Vout drops. By such an operation, the delay time of the response to the overshoot of the output voltage Vout is shortened.

また、詳細な説明については省略するが、直流出力電圧Voutにアンダーシュートが発生した場合の電源制御回路2の動作は、オーバーシュートの発生時の動作と逆の動作になる。つまり、パルス生成回路28から出力される制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が長くなり、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も長くなる。したがって、入力端子11側からインダクタ14側に供給されるエネルギーが増加し、出力電圧Voutが上昇する。この動作により、オーバーシュートの発生時と同様に、直流出力電圧Voutのアンダーシュートに対する応答の遅延時間も短縮される。   Although not described in detail, the operation of the power supply control circuit 2 when an undershoot occurs in the DC output voltage Vout is the reverse of the operation when an overshoot occurs. That is, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is increased, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the ON state is also increased. Therefore, the energy supplied from the input terminal 11 side to the inductor 14 side increases, and the output voltage Vout increases. By this operation, the delay time of the response to the undershoot of the DC output voltage Vout is shortened as in the case of occurrence of overshoot.

また、電源制御回路2では、指令電圧Vorがより低い電圧に変更され、この変更が期間P1における動作のようにメインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間中に行われた場合、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに到達する時間が早まる。このため、電源制御回路2では、パルス生成回路28から出力されている制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が短縮され、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も短縮される。したがって、DCDCコンバータ1において入力端子11側からインダクタ14側に供給されるエネルギーが減少し、出力電圧Voutが降下する。このような動作により、出力電圧Voutは、短い遅延時間で指令電圧Vorの変化に追従して、降下する。   Further, in the power supply control circuit 2, when the command voltage Vor is changed to a lower voltage and this change is performed during the period in which the main switch element 12 is maintained in the ON state as in the operation in the period P1, the comparison is made. The time for the voltage Vcmp to reach the command voltage Vor is advanced. Therefore, in the power supply control circuit 2, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is shortened, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the on state is also shortened. The Therefore, the energy supplied from the input terminal 11 side to the inductor 14 side in the DCDC converter 1 decreases, and the output voltage Vout drops. By such an operation, the output voltage Vout drops following a change in the command voltage Vor with a short delay time.

また、指令電圧Vorのこの変更が、期間P2における動作のようにメインスイッチ素子12がオフ状態に維持されている期間中に行われた場合、この期間の後にメインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間(この期間が期間P2であれば、期間P3)において、比較電圧Vcmpが指令電圧Vorに到達する時間が早まる。このため、パルス生成回路28から出力される制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が短縮され、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も短縮される。このような動作により、出力電圧Voutは、短い遅延時間で指令電圧Vorに追従して、降下する。   Further, when this change in the command voltage Vor is performed during a period in which the main switch element 12 is maintained in the off state as in the operation in the period P2, the main switch element 12 is maintained in the on state after this period. The period during which the comparison voltage Vcmp reaches the command voltage Vor is advanced in the period during which the comparison voltage Vcmp is reached (if the period is the period P2, the period P3). Therefore, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is shortened, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the ON state is also shortened. With such an operation, the output voltage Vout drops following the command voltage Vor with a short delay time.

また、詳細な説明については省略するが、指令電圧Vorがより高い電圧に変更された場合の電源制御回路2の動作は、指令電圧Vorがより低い電圧に変更されたときの動作と逆の動作になる。つまり、パルス生成回路28から出力される制御パルスSp1がHレベルに維持されている期間が長くなり、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間も長くなる。したがって、入力端子11側からインダクタ14側に供給されるエネルギーが増加し、出力電圧Voutが上昇する。このような動作により、出力電圧Voutは、短い遅延時間で指令電圧Vorに追従して、上昇する。   Although not described in detail, the operation of the power supply control circuit 2 when the command voltage Vor is changed to a higher voltage is the reverse of the operation when the command voltage Vor is changed to a lower voltage. become. That is, the period during which the control pulse Sp1 output from the pulse generation circuit 28 is maintained at the H level is increased, and the period during which the main switch element 12 is maintained in the ON state is also increased. Therefore, the energy supplied from the input terminal 11 side to the inductor 14 side increases, and the output voltage Vout increases. By such an operation, the output voltage Vout rises following the command voltage Vor with a short delay time.

このように、この電源制御回路2によれば、コンパレータ27としてヒステリシス特性を持たないコンパレータを使用すると共に、このコンパレータ27に積分回路を介在させることなく指令電圧Vorを直接入力する構成を採用したことにより、指令電圧Vorに対する応答性を向上させることができる。   As described above, according to the power supply control circuit 2, a comparator having no hysteresis characteristic is used as the comparator 27, and a configuration in which the command voltage Vor is directly input to the comparator 27 without interposing an integrating circuit is adopted. Thus, the response to the command voltage Vor can be improved.

また、この電源制御回路2によれば、メインスイッチ素子12,13に対するスイッチングの各周期T0内において、第1コンデンサ21に対する放電時における時定数(R1×C1)に対して、第1コンデンサ21に対する充電時における時定数((R1//R2)×C1)が小さくなるように、時定数をダイナミックに切り替えることにより、ヒステリシス特性を持たないコンパレータをコンパレータ27として使用しつつ、DCDCコンバータ1のフィードバックループ(負帰還回路)を構成する電源制御回路2におけるスイッチング周波数f0での位相余裕を十分に確保することができる。   Further, according to the power supply control circuit 2, the time constant (R 1 × C 1) at the time of discharging with respect to the first capacitor 21 within each switching period T 0 with respect to the main switch elements 12, 13, with respect to the first capacitor 21. The feedback loop of the DCDC converter 1 while using a comparator having no hysteresis characteristic as the comparator 27 by dynamically switching the time constant so that the time constant ((R1 // R2) × C1) during charging is small. A sufficient phase margin at the switching frequency f0 in the power supply control circuit 2 constituting the (negative feedback circuit) can be secured.

なお、電源制御回路2において、パルス入力端31としての第1抵抗22の他端に印加されるパルスは、クロックパルスSclkの立ち上がりに同期して、LレベルからHレベルに移行し、トリガパルスSp3に同期して、HレベルからLレベルに移行するパルスであれば、制御パルスSp1以外のパルスであってもよい。つまり、この電源制御回路2では、制御パルスSp1がHレベルのときにHレベルになり、制御パルスSp1がLレベルのときにLレベルになるパルスを、制御パルスSp1の代わりに用いてもよい。なお、この制御パルスSp1の代わりに用いるパルスがHレベルのときの電圧値は、定常状態での出力電圧Voutよりも高い電圧値であれば、制御パルスSp1がHレベルのときの電圧値と異なる電圧値であってもよい。   In the power supply control circuit 2, the pulse applied to the other end of the first resistor 22 as the pulse input terminal 31 shifts from the L level to the H level in synchronization with the rising edge of the clock pulse Sclk, and the trigger pulse Sp3 As long as the pulse shifts from the H level to the L level in synchronism with the above, a pulse other than the control pulse Sp1 may be used. That is, in the power supply control circuit 2, a pulse that becomes H level when the control pulse Sp1 is H level and becomes L level when the control pulse Sp1 is L level may be used instead of the control pulse Sp1. The voltage value when the pulse used instead of the control pulse Sp1 is at the H level is different from the voltage value when the control pulse Sp1 is at the H level if the voltage value is higher than the output voltage Vout in the steady state. It may be a voltage value.

また、セット入力端子に入力されるパルスの立ち下がりに同期してセットされるようにパルス生成回路28が構成されている場合は、クロックパルスSclkを反転したパルスをパルス生成回路28のセット入力端子に入力するようにすればよい。また、リセット入力端子に入力されるパルスの立ち下がりに同期してリセットされるようにパルス生成回路28が構成されている場合は、コンパレータ27の非反転入力端子に指令電圧Vorが入力され、反転入力端子に比較電圧Vcmpが入力されるようにすればよい。   When the pulse generation circuit 28 is configured to be set in synchronization with the falling edge of the pulse input to the set input terminal, a pulse obtained by inverting the clock pulse Sclk is set as the set input terminal of the pulse generation circuit 28. You should just make it input to. Further, when the pulse generation circuit 28 is configured to be reset in synchronization with the falling edge of the pulse input to the reset input terminal, the command voltage Vor is input to the non-inverting input terminal of the comparator 27 and is inverted. The comparison voltage Vcmp may be input to the input terminal.

図2は、メインスイッチ素子12とインダクタ14の接続点に生じる電圧Vpを制御パルスSp1の代わりに用いた電源制御回路2Aを示している。電圧Vpは、DCDCコンバータ1のスイッチング動作によって生じる電圧であって、メインスイッチ素子12がオン状態のときに、入力電圧Vinとほぼ等しくなり、メインスイッチ素子13がオン状態のときに、基準電位(グランドG)と等しくなるパルス電圧である(以下、パルス電圧Vpともいう)。また、メインスイッチ素子12は、制御パルスSp1がHレベルのときにオンし、メインスイッチ素子13は、制御パルスSp1がLレベルのときにオンする。したがって、パルス電圧Vpは、制御パルスSp1と同じタイミングでHレベルとLレベルとの間で交互に切り替る。このように、パルス電圧Vpは制御パルスSp1と同じタイミングでレベルが変化するので、パルス電圧Vpを制御パルスSp1の代わりに用いて、パルス入力端31としての第1抵抗22の他端に入力するようにした電源制御回路2Aは、図1の電源制御回路2と同様に動作する。   FIG. 2 shows a power supply control circuit 2A in which the voltage Vp generated at the connection point between the main switch element 12 and the inductor 14 is used instead of the control pulse Sp1. The voltage Vp is a voltage generated by the switching operation of the DCDC converter 1 and is substantially equal to the input voltage Vin when the main switch element 12 is in the on state. When the main switch element 13 is in the on state, the reference potential ( The pulse voltage is equal to the ground G) (hereinafter also referred to as pulse voltage Vp). The main switch element 12 is turned on when the control pulse Sp1 is at the H level, and the main switch element 13 is turned on when the control pulse Sp1 is at the L level. Therefore, the pulse voltage Vp is alternately switched between the H level and the L level at the same timing as the control pulse Sp1. Thus, since the level of the pulse voltage Vp changes at the same timing as the control pulse Sp1, the pulse voltage Vp is used instead of the control pulse Sp1, and is input to the other end of the first resistor 22 as the pulse input terminal 31. The power control circuit 2A thus configured operates in the same manner as the power control circuit 2 in FIG.

なお、電源制御回路2Aでは、パルス電圧VpがHレベルのときの電圧が入力電圧Vinに基づいて変化するため、入力電圧の変動に対する応答性が向上する。例えば、入力電圧Vinが低下したときには、電圧Vtrが上昇していくときの傾きが小さくなるため、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間が長くなる。一方、入力電圧Vinが上昇したときには、電圧Vtrが上昇していくときの傾きが大きくなるため、メインスイッチ素子12がオン状態に維持されている期間が短くなる。   In the power supply control circuit 2A, since the voltage when the pulse voltage Vp is at the H level changes based on the input voltage Vin, the response to fluctuations in the input voltage is improved. For example, when the input voltage Vin decreases, the gradient when the voltage Vtr increases increases, so that the period during which the main switch element 12 is maintained in the on state becomes longer. On the other hand, when the input voltage Vin rises, the slope when the voltage Vtr rises increases, so the period during which the main switch element 12 is maintained in the on state is shortened.

また、降圧型コンバーターを例に挙げて説明したが、昇圧型コンバータに対してPWM制御を行う電源制御回路としても使用することができる。   Although the step-down converter has been described as an example, it can be used as a power supply control circuit that performs PWM control on the step-up converter.

1 DCDCコンバータ
2,2A 電源制御回路
12,13 メインスイッチ素子
21 第1コンデンサ
22 第1抵抗
23 第2抵抗
24 スイッチ素子
25 検出回路
26 第2コンデンサ
27 コンパレータ
28 パルス生成回路
31 パルス入力端
Sclk クロックパルス
Sp1,Sp2 制御パルス
Sp3 トリガパルス
Vcmp 比較電圧
Vor 指令電圧
Vout 直流出力電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DCDC converter 2,2A Power supply control circuit 12,13 Main switch element 21 1st capacitor | condenser 22 1st resistor 23 2nd resistor 24 Switch element 25 Detection circuit 26 2nd capacitor 27 Comparator 28 Pulse generation circuit 31 Pulse input terminal Sclk Clock pulse Sp1, Sp2 Control pulse Sp3 Trigger pulse Vcmp Comparison voltage Vor Command voltage Vout DC output voltage

Claims (3)

クロックパルスに同期してDCDCコンバータのスイッチング動作を制御する電源制御回路であって、
前記クロックパルスの立ち上がりまたは立ち下がりに同期して第1電圧値から第2電圧値に移行し、トリガパルスの立ち上がりまたは立ち下がりに同期して前記第2電圧値から前記第1電圧値に移行する制御パルスを生成するパルス生成回路と、
一端が前記DCDCコンバータの出力端子に接続された第1コンデンサと、一端が前記第1コンデンサの他端に接続され他端がパルス入力端に接続された第1抵抗とからなる第1直列回路と、
第2抵抗と前記制御パルスの電圧値が前記第1電圧値のときにオンするスイッチ素子とからなる第2直列回路と、
前記第1コンデンサと前記第1抵抗との接続点に生じる電圧の交流成分を、前記DCDCコンバータの出力端子から出力される出力電圧または当該出力電圧を分圧した分圧電圧に重畳した比較電圧を生成する電圧重畳回路と、
前記比較電圧と指令電圧が入力され、前記比較電圧が前記指令電圧に到達したときに立ち上がるパルスまたは立ち下がるパルスを前記トリガパルスとして出力するコンパレータとを備え、
前記第2直列回路は、一端が前記第1コンデンサと前記第1抵抗との接続点に、他端が基準電位に接続され、
前記パルス入力端には、前記制御パルスの電圧値が前記第1電圧値のときに基準電位が印加され、前記制御パルスの電圧値が前記第2電圧値のときに基準電位よりも高い電圧が印加されるように構成されている電源制御回路。
A power supply control circuit for controlling a switching operation of a DCDC converter in synchronization with a clock pulse,
The first voltage value shifts from the first voltage value in synchronization with the rising or falling edge of the clock pulse, and the second voltage value shifts from the second voltage value to the first voltage value in synchronization with the rising or falling edge of the trigger pulse. A pulse generation circuit for generating a control pulse;
A first series circuit comprising a first capacitor having one end connected to the output terminal of the DCDC converter and a first resistor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the pulse input end; ,
A second series circuit comprising a second resistor and a switch element that is turned on when the voltage value of the control pulse is the first voltage value;
A comparison voltage in which an alternating current component of a voltage generated at a connection point between the first capacitor and the first resistor is superimposed on an output voltage output from an output terminal of the DCDC converter or a divided voltage obtained by dividing the output voltage. A voltage superposition circuit to be generated;
A comparator that inputs the comparison voltage and the command voltage, and outputs a pulse that rises or falls as the trigger pulse when the comparison voltage reaches the command voltage;
The second series circuit has one end connected to a connection point between the first capacitor and the first resistor and the other end connected to a reference potential.
A reference potential is applied to the pulse input terminal when the voltage value of the control pulse is the first voltage value, and a voltage higher than the reference potential is applied when the voltage value of the control pulse is the second voltage value. A power supply control circuit configured to be applied.
前記DCDCコンバータが降圧型であり、
前記パルス入力端に、前記DCDCコンバータのスイッチング動作によって生じるパルス電圧が印加されるように構成されている請求項1に記載の電源制御回路。
The DCDC converter is a step-down type;
The power supply control circuit according to claim 1, wherein a pulse voltage generated by a switching operation of the DCDC converter is applied to the pulse input terminal.
請求項1または2に記載の電源制御回路を備えた電源装置。   A power supply apparatus comprising the power supply control circuit according to claim 1.
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