JP6025341B2 - DC-DC converter - Google Patents
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Description
この発明は、DC−DCコンバータに関し、特に、過電流保護機能を有するDC−DCコンバータに関する。 The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly to a DC-DC converter having an overcurrent protection function.
DC−DCコンバータには、インダクタ電流が所定の上限値を超えたときにインダクタに接続されたスイッチ素子をオフする過電流保護(OCP:Over Current Protection)機能が備えられている場合が多い。 In many cases, the DC-DC converter is provided with an overcurrent protection (OCP) function that turns off a switch element connected to the inductor when the inductor current exceeds a predetermined upper limit value.
特開2002−84742号公報には、インダクタ電流を検出する方法として3種類の方法が記載されている。第1の方法は、DC−DCコンバータの出力部側または入力部側にインダクタ電流検出用の抵抗素子(センス抵抗)を挿入する方法である。第2の方法は、スイッチ素子のオン抵抗をセンス抵抗の代わりに用いる方法である。第3の方法は、インダクタの直流抵抗成分による電圧降下を検知する方法である。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-84742 describes three types of methods for detecting the inductor current. The first method is a method of inserting a resistance element (sense resistor) for detecting an inductor current on the output part side or the input part side of the DC-DC converter. The second method is a method in which the on-resistance of the switch element is used instead of the sense resistor. The third method is a method of detecting a voltage drop due to the DC resistance component of the inductor.
ところで、インダクタ電流はスイッチ素子がオン状態のとき次第に増加し、スイッチ素子がオフ状態のとき次第に減少する。したがって、インダクタ電流の平均値(実際の出力電流に等しい)はインダクタ電流の最大値とは異なる。この出力電流値とインダクタ電流の最大値との差は入力電圧および出力電圧に応じて変化する。 By the way, the inductor current gradually increases when the switch element is in the on state, and gradually decreases when the switch element is in the off state. Therefore, the average value of the inductor current (equal to the actual output current) is different from the maximum value of the inductor current. The difference between the output current value and the maximum value of the inductor current changes according to the input voltage and the output voltage.
一方、上記文献に記載された過電流保護は、インダクタ電流の検出値が上限値に達したとき、すなわち、インダクタ電流の最大値が上限値に達したときに働く。したがって、入力電圧または出力電圧が変化すれば、過電流保護が働く出力電流のレベルが変化するという問題が生じる。 On the other hand, the overcurrent protection described in the above document works when the detected value of the inductor current reaches the upper limit value, that is, when the maximum value of the inductor current reaches the upper limit value. Therefore, if the input voltage or the output voltage changes, there arises a problem that the level of the output current for which the overcurrent protection works changes.
この発明は上記の問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、DC/DCコンバータの入力電圧または出力電圧の変化によらず、ほぼ一定の出力電流レベルで機能するような過電流保護機構を備えたDC−DCコンバータを提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its object is to provide a function that can function at a substantially constant output current level regardless of changes in the input voltage or output voltage of the DC / DC converter. A DC-DC converter having a current protection mechanism is provided.
この発明は一局面においてDC−DCコンバータであって、入力電圧が与えられる入力ノードと、接地電圧が与えられる接地ノードと、出力電圧を出力するための出力ノードと、スイッチング素子と、インダクタと、制御回路とを備える。スイッチング素子は、入力ノードまたは接地ノードに一端が接続される。インダクタは、スイッチング素子の他端と接続され、スイッチング素子のオンおよびオフに応じて流れる電流の大きさが変化する。制御回路は、スイッチング素子のオンおよびオフを切替えることによって出力電圧を制御する。制御回路は、さらに、インダクタを流れるインダクタ電流が上限値を超えたときにスイッチング素子をオフ状態にする過電流制御を行なう。上記の上限値は、入力電圧と出力電圧との差の絶対値が大きいほど大きい。 In one aspect, the present invention is a DC-DC converter, wherein an input node to which an input voltage is applied, a ground node to which a ground voltage is applied, an output node for outputting an output voltage, a switching element, an inductor, And a control circuit. One end of the switching element is connected to the input node or the ground node. The inductor is connected to the other end of the switching element, and the magnitude of the flowing current changes according to the switching element being turned on and off. The control circuit controls the output voltage by switching on and off of the switching element. The control circuit further performs overcurrent control for turning off the switching element when the inductor current flowing through the inductor exceeds the upper limit value. The upper limit value is larger as the absolute value of the difference between the input voltage and the output voltage is larger.
好ましくは、DC−DCコンバータは、スイッチング素子と直列に接続され、スイッチング素子がオン状態のときにスイッチング素子を介してインダクタ電流が流れる抵抗素子をさらに備える。この場合、制御回路は、入力電圧と出力電圧との差の絶対値に応じた大きさを有する上記の上限値に対応する上限電圧を生成する上限電圧生成部と、抵抗素子にかかる電圧と上限電圧とを比較する比較器とを含む。上記のスイッチング素子は、比較器の出力に応じてオフ状態に切替わる。 Preferably, the DC-DC converter further includes a resistance element that is connected in series with the switching element and through which an inductor current flows via the switching element when the switching element is in an ON state. In this case, the control circuit includes an upper limit voltage generation unit that generates an upper limit voltage corresponding to the upper limit value having a magnitude corresponding to the absolute value of the difference between the input voltage and the output voltage, And a comparator for comparing the voltage. Said switching element switches to an OFF state according to the output of a comparator.
好ましくは、制御回路は、入力電圧と出力電圧との差の絶対値に応じた大きさを有する上記の上限値に対応する上限電圧を生成する上限電圧生成部と、スイッチング素子のオン電圧と上限電圧とを比較する比較器とを含む。この場合、上記のスイッチング素子は、比較器の出力に応じてオフ状態に切替わる。 Preferably, the control circuit includes an upper limit voltage generation unit that generates an upper limit voltage corresponding to the upper limit value having a magnitude corresponding to an absolute value of a difference between the input voltage and the output voltage, and an ON voltage and an upper limit of the switching element. And a comparator for comparing the voltage. In this case, the switching element is switched to an off state according to the output of the comparator.
好ましくは、制御回路は、出力電圧制御部と論理ゲートとをさらに含む。出力電圧制御部は、インダクタ電流に比例する電圧およびDC−DCコンバータの出力電圧に基づく電流モード制御によってスイッチング素子をオフ状態に切替えるための信号を出力する。もしくは、出力電圧制御部は、DC−DCコンバータの出力電圧に基づく電圧モード制御によってスイッチング素子をオフ状態に切替えるための信号を出力する。論理ゲートは、出力電圧制御部の出力信号および上記の比較器の出力信号の論理演算を行ない、論理演算結果をスイッチング素子をオフ状態にするための信号として出力する。 Preferably, the control circuit further includes an output voltage control unit and a logic gate. The output voltage control unit outputs a signal for switching the switching element to the OFF state by current mode control based on the voltage proportional to the inductor current and the output voltage of the DC-DC converter. Or an output voltage control part outputs the signal for switching a switching element to an OFF state by voltage mode control based on the output voltage of a DC-DC converter. The logic gate performs a logical operation of the output signal of the output voltage control unit and the output signal of the comparator, and outputs the logical operation result as a signal for turning off the switching element.
この発明によれば、DC/DCコンバータの入力電圧または出力電圧の変化によらず、ほぼ一定の出力電流レベルで過電流保護が働くようにできる。 According to the present invention, overcurrent protection can be performed at a substantially constant output current level regardless of changes in the input voltage or output voltage of the DC / DC converter.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<実施の形態1>
[DC−DCコンバータ1の構成]
図1は、この発明の実施の形態1によるDC−DCコンバータ1の構成を示すブロック図である。
<
[Configuration of DC-DC Converter 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a DC-
図1を参照して、DC−DCコンバータ1は、入力ノードND1と、接地ノードND2と、出力ノードND3と、直流電圧変換を行なう変換部10と、制御回路11とを含む。入力ノードND1には入力電圧Vinが与えられ、接地ノードND2には接地電圧GNDが与えられる。出力電圧Voutを出力するための出力ノードND3と接地ノードND2との間には負荷9が接続される。負荷9には出力電流Ioが流れる。
Referring to FIG. 1, DC-
(変換部10の構成)
変換部10は、いわゆる降圧チョッパと呼ばれる回路であり、入力された直流電圧Vinを降圧することによって出力電圧Voutを生成する。変換部10は、スイッチング素子としてのPMOS(Positive-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタTR1と、NMOS(Negative-channel MOS)トランジスタTR2と、インダクタLと、平滑用のコンデンサC1と、インダクタ電流ILの検出用の抵抗素子R1とを含む。
(Configuration of the conversion unit 10)
The
トランジスタTR1,TR2は、この順で入力ノードND1と接地ノードND2との間に直列に接続される。インダクタLは、トランジスタTR1,TR2の接続ノードND4と出力ノードND3との間に接続される。コンデンサC1は、出力ノードND3と接地ノードND2との間に接続される。 Transistors TR1 and TR2 are connected in series between input node ND1 and ground node ND2 in this order. Inductor L is connected between connection node ND4 of transistors TR1 and TR2 and output node ND3. Capacitor C1 is connected between output node ND3 and ground node ND2.
トランジスタTR2は、同期整流素子として用いられ、トランジスタTR1がオン状態のときはオフ状態となるように制御回路11によってオン・オフが制御される。トランジスタTR2に代えてダイオードを設けてもよい。この場合、ダイオードのカソードが接続ノードND4に接続され、ダイオードのアノードが接地ノードND2に接続される。
The transistor TR2 is used as a synchronous rectifier, and is turned on / off by the
抵抗素子R1は、トランジスタTR1のソースと入力ノードND1との間に挿入される。抵抗素子R1は、トランジスタTR1がオン状態のときにインダクタLに流れるインダクタ電流ILを検出するために設けられる。 Resistance element R1 is inserted between the source of transistor TR1 and input node ND1. The resistance element R1 is provided for detecting the inductor current IL flowing through the inductor L when the transistor TR1 is in the on state.
(制御回路11の構成:電流モード制御)
制御回路11は、インダクタLを流れるインダクタ電流ILに比例した電圧と、スロープ補償回路14が生成するスロープ電圧との合計電圧(Vsumと記載する)を生成する。さらに制御回路11は、出力電圧Voutに比例した電圧と所定の参照電圧Vrefとの差に基づく誤差電圧Veを生成し、誤差電圧Veと合計電圧Vsumとの比較によってトランジスタTR1をオフ状態に切替える電流モード制御を行なう。具体的に、制御回路11は、誤差アンプEAMPと、スロープ補償回路14と、加算器13と、第1の比較器CMP1と、ORゲート15と、RSフリップフロップFFと、ドライブ回路DRVとを含む。
(Configuration of control circuit 11: current mode control)
The
誤差アンプEAMPは、+端子に参照電圧Vrefを受け、−端子に出力電圧Voutまたは出力電圧Voutを抵抗分圧した電圧を受け、これらの差を増幅した誤差電圧Veを比較器CMP1に出力する。誤差アンプEAMPの後段にフィードバック補償回路(位相補償回路)を設け、フィードバック補償回路の出力を誤差電圧Veとして比較器CMP1に出力するようにしてもよい。 The error amplifier EAMP receives the reference voltage Vref at the + terminal, receives the output voltage Vout or the voltage obtained by dividing the output voltage Vout by resistance at the − terminal, and outputs an error voltage Ve obtained by amplifying the difference between them to the comparator CMP1. A feedback compensation circuit (phase compensation circuit) may be provided after the error amplifier EAMP, and the output of the feedback compensation circuit may be output as an error voltage Ve to the comparator CMP1.
スロープ補償回路14は、トランジスタTR1がオン状態に切り替わったとき(反転出力/Qがローレベル(Lレベル)になったとき)から徐々に増加し、トランジスタTR1がオフ状態に切替わったときに0にリセットされるスロープ電圧を生成する。生成したスロープ電圧は加算器13に出力される。電流モード制御では、インダクタの通電率が50%を超えるとインダクタ電流が不安定になることが知られており、スロープ電圧はその安定化のために用いられる。
The
加算器13は、抵抗素子R1にかかる電圧(入力ノードND1の電位Vinと、抵抗素子R1とトランジスタTR1との接続ノードND5の電位との電位差)と、スロープ電圧との合計電圧Vsumを比較器CMP1に出力する。抵抗素子R1にかかる電圧は、インダクタ電流ILに比例する。
The
比較器CMP1は、合計電圧Vsumと誤差電圧Veとを比較し、合計電圧Vsumが誤差電圧Veを超えたときハイレベル(Hレベル)となる信号を出力する。 The comparator CMP1 compares the total voltage Vsum and the error voltage Ve, and outputs a signal that becomes a high level (H level) when the total voltage Vsum exceeds the error voltage Ve.
上記の誤差アンプEAMP、スロープ補償回路14、加算器13、および比較器CMP1によって、出力電圧制御部50が構成される。出力電圧制御部50は、インダクタ電流ILに比例する電圧(抵抗素子R1にかかる電圧)とDC−DCコンバータ1の出力電圧Voutとに基づく電流モード制御によって、トランジスタTR1をオフ状態に切替えるための信号を生成してORゲート15に出力する。
The error amplifier EAMP, the
RSフリップフロップFFは、セット端子Sにクロック信号CLKを受け、リセット端子RにORゲート15を介して第1の比較器CMP1の出力を受ける。フリップフロップFFは、クロック信号CLKがHレベルに切替わったときに(クロック信号CLKの立上がりエッジで)セット状態になり、第1の比較器CMP1の出力がHレベルに切替わったときにリセット状態になる。
The RS flip-flop FF receives the clock signal CLK at the set terminal S and the output of the first comparator CMP1 through the
ドライブ回路DRVは、フリップフロップFFの反転出力/Qを増幅した信号を、トランジスタTR1,TR2の各ゲートに出力する。したがって、フリップフロップFFがセット状態のとき、トランジスタTR1がオン状態であり、トランジスタTR2がオフ状態である。フリップフロップFFがリセット状態のとき、トランジスタTR1がオフ状態であり、トランジスタTR2がオン状態である。 Drive circuit DRV outputs a signal obtained by amplifying the inverted output / Q of flip-flop FF to the gates of transistors TR1 and TR2. Therefore, when the flip-flop FF is in the set state, the transistor TR1 is in the on state and the transistor TR2 is in the off state. When the flip-flop FF is in a reset state, the transistor TR1 is in an off state and the transistor TR2 is in an on state.
なお、トランジスタTR1,TR2を介した貫通電流を防止するために、フリップフロップFFがセット状態からリセット状態に切替わったときには、ドライブ回路DRVはトランジスタTR1を先にオフし、その次にトランジスタTR2をオンするように制御することが望ましい。フリップフロップFFがリセット状態からセット状態に切替わったときには、ドライブ回路DRVは、トランジスタTR2を先にオフし、その次にトランジスタTR1をオンするように制御することが望ましい。 When the flip-flop FF is switched from the set state to the reset state in order to prevent a through current through the transistors TR1 and TR2, the drive circuit DRV first turns off the transistor TR1, and then turns on the transistor TR2. It is desirable to control to turn on. When the flip-flop FF is switched from the reset state to the set state, it is desirable that the drive circuit DRV performs control so that the transistor TR2 is turned off first and then the transistor TR1 is turned on.
(制御回路11の構成:過電流保護)
制御回路11は、さらに、過電流保護(OCP:Over Current Protection)のための構成として、電圧制御電圧源16と第2の比較器CMP2とを含む。
(Configuration of control circuit 11: overcurrent protection)
The
電圧制御電圧源16は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電圧差の絶対値に応じた過電流保護電圧Vocpを生成する。入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電圧差の絶対値が大きいほど過電流保護電圧Vocpは大きくなる。
The voltage
第2の比較器CMP2は、過電流保護のための基準電位(Vin−Vocp)と、抵抗素子R1とトランジスタTR1の接続ノードND5の電位とを比較する。比較器CMP2は、基準電位(Vin−Vocp)よりも接続ノードND5の電位が小さくなったとき、すなわち、抵抗素子R1にかかる電圧(インダクタ電流ILに抵抗素子R1の抵抗値を乗算した値)が過電流保護電圧Vocpを超えたときHレベルの信号を出力する。 The second comparator CMP2 compares the reference potential (Vin−Vocp) for overcurrent protection with the potential of the connection node ND5 of the resistance element R1 and the transistor TR1. In the comparator CMP2, when the potential of the connection node ND5 becomes smaller than the reference potential (Vin−Vocp), that is, the voltage applied to the resistance element R1 (the value obtained by multiplying the resistance value of the resistance element R1 by the inductor current IL). When the overcurrent protection voltage Vocp is exceeded, an H level signal is output.
第2の比較器CMP2の出力は、ORゲート15を介してフリップフロップFFのリセット端子Rに入力される。ORゲート15は、前述の出力電圧制御部50の出力(すなわち、第1の比較器CMP1の出力)と第2の比較器CMP2の出力との論理和を演算し、論理演算結果をフリップフロップFFのリセット端子Rに出力する。したがって、抵抗素子R1にかかる電圧が過電流保護電圧Vocpを超えたときフリップフロップFFがリセットされ、トランジスタTR1がオフに切替わる。
The output of the second comparator CMP2 is input to the reset terminal R of the flip-flop FF via the
[電圧制御電圧源16の構成例]
図2は、図1の電圧制御電圧源16の構成の一例を示す図である。図2を参照して、電圧制御電圧源16は、トランスコンダクタンスアンプ(Transconductance Amplifier)TAと、抵抗素子21とを含む。
[Configuration Example of Voltage Control Voltage Source 16]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the voltage
トランスコンダクタンスアンプTAは、+端子に出力電圧Voutを受け、−端子に入力電圧Vinを受ける。+端子と−端子との差電圧に比例した電流Idを出力する。−端子に入力された電圧が+端子に入力された電圧よりも大きい場合には、トランスコンダクタンスアンプTAは、電流Idを吸収する電流シンクとして機能する。 Transconductance amplifier TA receives output voltage Vout at the + terminal and input voltage Vin at the − terminal. A current Id proportional to the voltage difference between the positive terminal and the negative terminal is output. When the voltage input to the − terminal is larger than the voltage input to the + terminal, the transconductance amplifier TA functions as a current sink that absorbs the current Id.
抵抗素子21は、トランスコンダクタンスアンプTAの出力ノードと入力ノードND1(入力電圧Vin)との間に接続される。電流Idによって抵抗素子21に生じた電圧が過電流保護電圧Vocpに相当する。
図3は、図1の電圧制御電圧源16の他の構成例を示す図である。図3に示す電圧制御電圧源16は、接地電圧GNDを基準とした差動アンプAMP1の出力を、入力電圧Vinを基準とした電圧に変換して出力する回路である。具体的に、図3を参照して、電圧制御電圧源16は、差動アンプAMP1と、抵抗素子23,24と、NPN型のバイポーラトランジスタ26と、PNP型のバイポーラトランジスタ25と、定電流源22とを含む。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the voltage
差動アンプAMP1の+端子には入力電圧Vinが入力され、差動アンプAMP1の−端子に出力電圧Voutが入力される。抵抗素子23、バイポーラトランジスタ26、および抵抗素子24は、この順で入力ノードND1と接地ノードND2との間に直列に接続される。定電流源22およびバイポーラトランジスタ25は、この順で入力ノードND1と接地ノードND2との間に直列に接続される。バイポーラトランジスタ26のベースが、定電流源22とバイポーラトランジスタ25との接続ノード(バイポーラトランジスタ25のエミッタ)に接続される。バイポーラトランジスタ25のベースには、差動アンプAMP1の出力電圧(Vin−Voutを増幅した電圧)が入力される。
The input voltage Vin is input to the + terminal of the differential amplifier AMP1, and the output voltage Vout is input to the − terminal of the differential amplifier AMP1.
上記構成の電圧制御電圧源16によれば、差動アンプAMP1の出力電圧(すなわち、バイポーラトランジスタ25のベース電圧)が増加すると、バイポーラトランジスタ25のコレクタ電流が減少するので、バイポーラトランジスタ26のベース電流が増加する。この結果、バイポーラトランジスタ26のコレクタ電流(すなわち、抵抗素子23を流れる電流)が増加するので、抵抗素子23にかかる電圧が増加する。抵抗素子23にかかる電圧(すなわち、入力ノードND1の電位Vinとトランジスタ26のコレクタ電位との電位差)が、比較器CMP2に入力される。
According to the voltage
[実施の形態1の効果]
次に、電圧制御電圧源16を設けることによって、過電流保護電圧Vocpの大きさを可変とした効果について説明する。
[Effect of Embodiment 1]
Next, the effect of changing the magnitude of the overcurrent protection voltage Vocp by providing the voltage
図4は、実施の形態1の比較例として、過電流保護電圧Vocpを一定に固定した場合における図1のDC−DCコンバータ1の各部の信号波形を示す図である。図4のグラフは、上から順に、図1のフリップフロップFFに入力されるクロック信号CLKの波形、インダクタ電流ILの波形、および比較器CMP2の−端子の入力電位(ノードND5の電位)を示す。
FIG. 4 is a diagram showing signal waveforms of respective parts of the DC-
ここで、図4(A)と図4(B)とでは、入力電圧Vinの大きさが異なる。すなわち、図4(A)は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差が比較的小さい場合(たとえば、Vin=4V、Vout=3V)を示す。図4(B)は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差が比較的大きい場合(たとえば、Vin=12V、Vout=3V)を示す。 Here, FIG. 4A and FIG. 4B differ in the magnitude of the input voltage Vin. That is, FIG. 4A shows a case where the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is relatively small (for example, Vin = 4V, Vout = 3V). FIG. 4B shows a case where the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is relatively large (for example, Vin = 12V, Vout = 3V).
さらに、図4(A)、図4(B)に示す比較例の場合には、過電流保護電圧Vocpの大きさが入力電圧Vin、出力電圧Voutによらず一定であるとし、抵抗素子R1の電圧が過電流保護電圧Vocpを超えたときに、フリップフロップFFがリセットされるとする。 Further, in the case of the comparative example shown in FIGS. 4A and 4B, the magnitude of the overcurrent protection voltage Vocp is assumed to be constant regardless of the input voltage Vin and the output voltage Vout. Assume that the flip-flop FF is reset when the voltage exceeds the overcurrent protection voltage Vocp.
図4を参照して、トランジスタTR1がオンの期間(時刻t1〜t2、時刻t3〜t4、時刻t11〜t12、時刻t13〜t14)には、インダクタ電流ILが増加する。降圧チョッパの場合、これらの期間におけるインダクタ電流ILの増加率ΔIL/Δtは、インダクタLのインダクタンス値をLoとすると、
ΔIL/Δt=(Vin−Vout)/Lo …(1)
と表わされる。
Referring to FIG. 4, inductor current IL increases during a period when transistor TR1 is on (time t1-t2, time t3-t4, time t11-t12, time t13-t14). In the case of a step-down chopper, the increase rate ΔIL / Δt of the inductor current IL during these periods is expressed as follows:
ΔIL / Δt = (Vin−Vout) / Lo (1)
It is expressed as
トランジスタTR1がオフの期間(時刻t2〜t3、時刻t4〜t5、時刻t12〜t13、時刻t14〜t15)には、インダクタ電流ILが減少する。降圧チョッパの場合、これらの期間におけるインダクタ電流ILの増加率ΔIL/Δtは、インダクタLのインダクタンス値をLoとすると、
ΔIL/Δt=−Vout/Lo …(2)
と表わされる。
During the period when the transistor TR1 is off (time t2 to t3, time t4 to t5, time t12 to t13, time t14 to t15), the inductor current IL decreases. In the case of a step-down chopper, the increase rate ΔIL / Δt of the inductor current IL during these periods is expressed as follows:
ΔIL / Δt = −Vout / Lo (2)
It is expressed as
したがって、図4(A),(B)に示すように、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差が大きいほど(すなわち、図4(B)のほうが)インダクタ電流ILの最大値と最小値との差が広がる。この結果、図1の負荷9に供給される実際の出力電流Ioは、図4(A)のほうが大きくなり、図4(B)のほうが小さくなる。このことは、実質的に過電流保護が働く電流レベルが図4(A)と図4(B)とで異なっていることを意味している。
Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, as the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout increases (that is, in FIG. 4B), the maximum and minimum values of the inductor current IL are increased. The difference is widened. As a result, the actual output current Io supplied to the
図5は、実施の形態1の場合における図1のDC−DCコンバータ1の各部の信号波形を示す図である。図4の場合と異なる点は、過電流保護電圧Vocpの大きさが入力電圧Vin、出力電圧Voutによって変化する点である。具体的には、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差が比較的小さい図5(A)の場合の過電流保護電圧Vocp1は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差が比較的大きい図5(B)の場合の過電流保護電圧Vocp2に比べて小さい。図5のその他の点は、図4(A)の場合とで同じである。
FIG. 5 is a diagram showing signal waveforms of respective parts of the DC-
これにより、図5(A)の場合の過電流保護電圧Vocp1対応する過電流保護の基準電流レベルIocp1は、図5(B)の場合の過電流保護電圧Vocp2に対応する過電流保護の基準電流レベルIocp1よりも低くなる。この結果、実際に負荷に供給される出力電流Ioは図5(A)の場合と図5(B)の場合とでほぼ同じになる。すなわち、実質的な過電流保護が働く電流レベルが図5(A)と図5(B)とでほぼ同じになる。 Thus, the overcurrent protection reference current level Iocp1 corresponding to the overcurrent protection voltage Vocp1 in the case of FIG. 5A is the overcurrent protection reference current corresponding to the overcurrent protection voltage Vocp2 in the case of FIG. It becomes lower than level Iocp1. As a result, the output current Io actually supplied to the load is almost the same in the case of FIG. 5A and the case of FIG. 5B. That is, the current level at which substantial overcurrent protection works is substantially the same in FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B).
<実施の形態1の変形例>
図6は、この発明の実施の形態1の変形例によるDC−DCコンバータ2の構成を示すブロック図である。
<Modification of
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of DC-
図6のDC−DCコンバータ2の変換部10Aは、抵抗素子R1を含んでいない点で図1のDC−DCコンバータ1の変換部10と異なる。加算器13の一方の入力ノードは、トランジスタTR1とインダクタLとの接続ノードND4と接続される。したがって、図6に示すDC−DCコンバータ2の場合には、インダクタ電流ILは、トランジスタTR1のオン抵抗を利用して(トランジスタTR1のオン電圧として)検出される。図6のその他の点は図1の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
6 is different from the
その他、図1、図6には、変換部10として、非絶縁型のDC−DCコンバータ1が示されているが、これに代えて絶縁型のDC−DCコンバータにもこの発明を適用することができる。
1 and 6 show a non-insulated DC-
<実施の形態2>
図7は、この発明の実施の形態2によるDC−DCコンバータ3の構成を示すブロック図である。図7のDC−DCコンバータ3は、電流モード制御によってトランジスタTR1,TR2のオンおよびオフを切替える制御回路11に代えて、電圧モード制御によってトランジスタTR1,TR2のオンおよびオフを切替える制御回路30が設けられている点で、図1のDC−DCコンバータ1と異なる。図7の変換部10の構成は図1の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
<
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a DC-
(制御回路30の構成:電圧モード制御)
図7を参照して、制御回路30は、出力電圧Voutに比例した電圧と所定の参照電圧Vrefとの差に基づく誤差電圧Veを生成し、誤差電圧Veと三角波発生器31が発生する三角波との比較によって、トランジスタTR1,TR2のオンおよびオフを切替える電圧モード制御を行なう。具体的に、制御回路30は、誤差アンプEAMPと、第1の比較器CMP1と、三角波発生器31と、インバータ32と、ORゲート15と、RSフリップフロップFFと、ドライブ回路DRVとを含む。
(Configuration of control circuit 30: voltage mode control)
Referring to FIG. 7, the
誤差アンプEAMPは、+端子に参照電圧Vrefを受け、−端子に出力電圧Voutまたは出力電圧Voutを抵抗分圧した電圧を受け、これらの差を増幅した誤差電圧Veを比較器CMP1に出力する。誤差アンプEAMPの後段にフィードバック補償回路(位相補償回路)を設け、フィードバック補償回路の出力を誤差電圧Veとして比較器CMP1に出力するようにしてもよい。 The error amplifier EAMP receives the reference voltage Vref at the + terminal, receives the output voltage Vout or the voltage obtained by dividing the output voltage Vout by resistance at the − terminal, and outputs an error voltage Ve obtained by amplifying the difference between them to the comparator CMP1. A feedback compensation circuit (phase compensation circuit) may be provided after the error amplifier EAMP, and the output of the feedback compensation circuit may be output as an error voltage Ve to the comparator CMP1.
比較器CMP1は、誤差電圧Veと三角波発生器31が発生する三角波を比較し、誤差電圧Veが三角波の電圧レベルを超えているときHレベルの信号を出力し、誤差電圧Veが三角波の電圧レベル以下のときLレベルの信号を出力する。
The comparator CMP1 compares the error voltage Ve with the triangular wave generated by the
比較器CMP1の出力は、フリップフロップFFのセット端子Sに入力されるとともに、インバータ32およびORゲート15を介して、フリップフロップFFのリセット端子Rに入力される。したがって、比較器CMP1の出力がLレベルからHレベルに変化したとき、フリップフロップFFはセット状態に切替わり、比較器CMP1の出力がHレベルからLレベルに変化したとき、フリップフロップFFはリセット状態に切替わる。
The output of the comparator CMP1 is input to the set terminal S of the flip-flop FF, and is also input to the reset terminal R of the flip-flop FF via the
上記の誤差アンプEAMP、三角波発生器31、比較器CMP1、およびインバータ32によって、出力電圧制御部51が構成される。出力電圧制御部51は、DC−DCコンバータ3の出力電圧Voutに基づく電圧モード制御によって、スイッチング素子TR1をオン状態に切替えるための信号を生成してフリップフロップFFのセット端子Sに出力するとともに、スイッチング素子TR1をオフ状態に切替えるための信号を生成してORゲート15に出力する。
The error amplifier EAMP, the
ドライブ回路DRVは、フリップフロップFFの反転出力/Qを増幅した信号を、トランジスタTR1,TR2の各ゲートに出力する。したがって、フリップフロップFFがセット状態のとき、トランジスタTR1がオン状態であり、トランジスタTR2がオフ状態である。フリップフロップFFがリセット状態のとき、トランジスタTR1がオフ状態であり、トランジスタTR2がオン状態である。 Drive circuit DRV outputs a signal obtained by amplifying the inverted output / Q of flip-flop FF to the gates of transistors TR1 and TR2. Therefore, when the flip-flop FF is in the set state, the transistor TR1 is in the on state and the transistor TR2 is in the off state. When the flip-flop FF is in a reset state, the transistor TR1 is in an off state and the transistor TR2 is in an on state.
(制御回路30の構成:過電流保護)
制御回路11は、さらに、過電流保護(OCP:Over Current Protection)のための構成として、電圧制御電圧源16と第2の比較器CMP2とを含む。これらの構成および動作は、図1の場合と同様であるので説明を繰返さない。
(Configuration of control circuit 30: overcurrent protection)
The
ORゲート15は、前述の出力電圧制御部51の出力(すなわち、インバータ32の出力)と第2の比較器CMP2の出力との論理和を演算し、論理演算結果をフリップフロップFFのリセット端子Rに出力する。したがって、出力電圧制御部51を構成する第1の比較器CMP1の出力がLレベルになったとき、または、第2の比較器CMP2の出力がHレベルになったときに、ORゲート15はHレベルの信号をフリップフロップFFのリセット端子Rに出力する。この結果、フリップフロップFFがリセット状態となり、トランジスタTR1がオフ状態に切替わる。
The
電圧モード制御の場合にも、電流モード制御の場合と同様に、DC/DCコンバータの入力電圧または出力電圧の変化によらず、ほぼ一定の出力電流レベルで過電流保護が働くようにできる。 In the case of voltage mode control, as in the case of current mode control, overcurrent protection can be performed at a substantially constant output current level regardless of changes in the input voltage or output voltage of the DC / DC converter.
<実施の形態3>
図8は、この発明の実施の形態3によるDC−DCコンバータ4の構成を示すブロック図である。実施の形態3のDC−DCコンバータ4では、変換部40として昇圧チョッパが設けられている点で実施の形態1の場合と異なる。具体的に、図8を参照して、DC−DCコンバータ3は、入力ノードND1と、接地ノードND2と、出力ノードND3と、直流電圧変換を行なう変換部40と、制御回路41とを含む。入力ノードND1には入力電圧Vinが与えられ、接地ノードND2には接地電圧GNDが与えられる。出力電圧Voutを出力するための出力ノードND3と接地ノードND2との間には負荷9が接続される。負荷9には出力電流Ioが流れる。
<
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the DC-
(変換部40の構成)
変換部40は、いわゆる昇圧チョッパと呼ばれる回路であり、入力された直流電圧Vinを昇圧することによって出力電圧Voutを生成する。変換部40は、スイッチング素子としてのNMOSトランジスタTR3と、同期整流素子としてのNMOSトランジスタTR4と、インダクタLと、平滑用のコンデンサC1と、インダクタ電流ILの検出用の抵抗素子R1とを含む。
(Configuration of the conversion unit 40)
The
インダクタL、トランジスタTR3、および抵抗素子R1は、この順で入力ノードND1と接地ノードND2との間に直列に接続される。トランジスタTR4は、インダクタLとトランジスタTR3の接続ノードND4と出力ノードND3との間に接続される。コンデンサC1は、出力ノードND3と接地ノードND2との間に接続される。 Inductor L, transistor TR3, and resistance element R1 are connected in series between input node ND1 and ground node ND2 in this order. Transistor TR4 is connected between connection node ND4 and output node ND3 of inductor L and transistor TR3. Capacitor C1 is connected between output node ND3 and ground node ND2.
同期整流素子としてのトランジスタTR4に代えてダイオードを設けてもよい。この場合、ダイオードのアノードが接続ノードND4に接続され、ダイオードのカソードが出力ノードND3に接続される。 A diode may be provided in place of the transistor TR4 as the synchronous rectifier. In this case, the anode of the diode is connected to the connection node ND4, and the cathode of the diode is connected to the output node ND3.
(制御回路41の構成:電流モード制御)
制御回路41は、インダクタLを流れるインダクタ電流ILに比例した電圧と、スロープ補償回路14が生成するスロープ電圧との合計電圧(Vsumと記載する)を生成する。さらに制御回路41は、出力電圧Voutに比例した電圧と所定の参照電圧Vrefとの差に基づく誤差電圧Veを生成し、誤差電圧Veと合計電圧Vsumとの比較によってトランジスタTR3をオフ状態に切替える電流モード制御を行なう。具体的に、制御回路41は、誤差アンプEAMPと、スロープ補償回路14と、加算器13と、第1の比較器CMP1と、ORゲート15と、RSフリップフロップFFと、ドライブ回路DRVと、インバータ43とを含む。
(Configuration of control circuit 41: current mode control)
The
誤差アンプEAMPは、+端子に参照電圧Vrefを受け、−端子に出力電圧Voutまたは出力電圧Voutを抵抗分圧した電圧を受け、これらの差を増幅した誤差電圧Veを比較器CMP1に出力する。誤差アンプEAMPの後段にフィードバック補償回路(位相補償回路)を設け、フィードバック補償回路の出力を誤差電圧Veとして比較器CMP1に出力するようにしてもよい。 The error amplifier EAMP receives the reference voltage Vref at the + terminal, receives the output voltage Vout or the voltage obtained by dividing the output voltage Vout by resistance at the − terminal, and outputs an error voltage Ve obtained by amplifying the difference between them to the comparator CMP1. A feedback compensation circuit (phase compensation circuit) may be provided after the error amplifier EAMP, and the output of the feedback compensation circuit may be output as an error voltage Ve to the comparator CMP1.
スロープ補償回路14は、トランジスタTR3がオン状態に切り替わったとき(出力QがHレベルになったとき)から徐々に増加し、トランジスタTR3がオフ状態に切替わったときに0にリセットされるスロープ電圧を生成する。生成したスロープ電圧は加算器13に出力される。
The
加算器13は、抵抗素子R1にかかる電圧(インダクタ電流ILに比例した電圧)と、スロープ電圧との合計電圧Vsumを比較器CMP1に出力する。
The
比較器CMP1は、合計電圧Vsumと誤差電圧Veとを比較し、合計電圧Vsumが誤差電圧Veを超えたときHレベルとなる信号を出力する。 The comparator CMP1 compares the total voltage Vsum and the error voltage Ve, and outputs a signal that becomes H level when the total voltage Vsum exceeds the error voltage Ve.
上記の誤差アンプEAMP、スロープ補償回路14、加算器13、および比較器CMP1によって、出力電圧制御部52が構成される。出力電圧制御部52は、インダクタ電流ILに比例する電圧(抵抗素子R1にかかる電圧)とDC−DCコンバータ4の出力電圧Voutとに基づく電流モード制御によって、トランジスタTR3をオフに切替えるための信号を生成してORゲート15に出力する。
The error amplifier EAMP, the
RSフリップフロップFFは、セット端子Sにクロック信号CLKを受け、リセット端子RにORゲート15を介して第1の比較器CMP1の出力を受ける。フリップフロップFFは、クロック信号CLKがHレベルに切替わったときに(クロック信号CLKの立上がりエッジで)セット状態になり、第1の比較器CMP1の出力がHレベルに切替わったときにリセット状態になる。
The RS flip-flop FF receives the clock signal CLK at the set terminal S and the output of the first comparator CMP1 through the
ドライブ回路DRVは、フリップフロップFFの出力Qを増幅した信号を、トランジスタTR3のゲートに出力するとともにインバータ43を介してトランジスタTR4のゲートに出力する。したがって、フリップフロップFFがセット状態のとき、トランジスタTR3がオン状態であり、トランジスタTR4がオフ状態である。フリップフロップFFがリセット状態のとき、トランジスタTR3がオフ状態であり、トランジスタTR4がオン状態である。
Drive circuit DRV outputs a signal obtained by amplifying output Q of flip-flop FF to the gate of transistor TR3 and to the gate of transistor TR4 via
(制御回路41の構成:過電流保護)
制御回路41は、さらに、過電流保護(OCP:Over Current Protection)のための構成として、電圧制御電圧源16と第2の比較器CMP2とを含む。
(Configuration of control circuit 41: overcurrent protection)
The
電圧制御電圧源16は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電圧差の絶対値に応じた過電流保護電圧Vocpを生成する。入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電圧差の絶対値が大きいほど過電流保護電圧Vocpは大きくなる。
The voltage
第2の比較器CMP2は、過電流保護電圧Vocpと、抵抗素子R1とトランジスタTR3の接続ノードND5の電位(抵抗素子R1にかかる電圧)とを比較する。比較器CMP2は、抵抗素子R1にかかる電圧(インダクタ電流ILに抵抗素子R1の抵抗値を乗算した値)が過電流保護電圧Vocpを超えたときHレベルの信号を出力する。 The second comparator CMP2 compares the overcurrent protection voltage Vocp with the potential of the connection node ND5 between the resistance element R1 and the transistor TR3 (voltage applied to the resistance element R1). The comparator CMP2 outputs an H level signal when the voltage applied to the resistance element R1 (the value obtained by multiplying the inductor current IL by the resistance value of the resistance element R1) exceeds the overcurrent protection voltage Vocp.
第2の比較器CMP2の出力は、ORゲート15を介してフリップフロップFFのリセット端子Rに入力される。ORゲート15は、前述の出力電圧制御部52の出力(すなわち、第1の比較器CMP1の出力)と第2の比較器CMP2の出力との論理和を演算し、論理演算結果をフリップフロップFFのリセット端子Rに出力する。したがって、抵抗素子R1にかかる電圧が過電流保護電圧Vocpを超えたときフリップフロップFFがリセットされ、トランジスタTR3がオフに切替わる。
The output of the second comparator CMP2 is input to the reset terminal R of the flip-flop FF via the
[実施の形態3の効果]
図9は、図8のDC−DCコンバータ4の各部の信号波形を示す図である。
[Effect of Embodiment 3]
FIG. 9 is a diagram showing signal waveforms at various parts of the DC-
図9のグラフは、上から順に、図1のフリップフロップFFに入力されるクロック信号CLKの波形、インダクタ電流ILの波形、および比較器CMP2の+端子の入力電位(ノードND5の電位)を示す。 The graph of FIG. 9 shows, sequentially from the top, the waveform of the clock signal CLK input to the flip-flop FF of FIG. 1, the waveform of the inductor current IL, and the input potential of the positive terminal of the comparator CMP2 (the potential of the node ND5). .
ここで、図9(A)と図9(B)とでは、出力電圧Voutの大きさが異なる。すなわち、図9(A)は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差の絶対値が比較的小さい場合(たとえば、Vin=3V、Vout=4V)を示す。図9(B)は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差の絶対値が比較的大きい場合(たとえば、Vin=3V、Vout=12V)を示す。 Here, the magnitude of the output voltage Vout differs between FIG. 9A and FIG. That is, FIG. 9A shows a case where the absolute value of the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is relatively small (for example, Vin = 3V, Vout = 4V). FIG. 9B shows a case where the absolute value of the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is relatively large (for example, Vin = 3V, Vout = 12V).
さらに、過電流保護電圧Vocpの大きさは、入力電圧Vin、出力電圧Voutによって変化する。具体的には、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差の絶対値が比較的小さい(A)の場合の過電流保護電圧Vocp1は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差の絶対値が比較的大きい(B)の場合の過電流保護電圧Vocp2に比べて小さい。比較器CMP2の+端子入力(抵抗素子R1にかかる電圧)が過電流保護電圧Vcop1,Vocp2を超えることによってフリップフロップFFがリセットされる。 Further, the magnitude of the overcurrent protection voltage Vocp varies depending on the input voltage Vin and the output voltage Vout. Specifically, the overcurrent protection voltage Vocp1 when the absolute value of the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is relatively small (A) is compared with the absolute value of the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout. It is smaller than the overcurrent protection voltage Vocp2 in the case of a relatively large (B). The flip-flop FF is reset when the + terminal input (voltage applied to the resistance element R1) of the comparator CMP2 exceeds the overcurrent protection voltages Vcop1 and Vocp2.
図9を参照して、トランジスタTR3がオンの期間(時刻t1〜t2、時刻t3〜t4、時刻t11〜t12、時刻t13〜t14)には、インダクタ電流ILが増加する。昇圧チョッパの場合、これらの期間におけるインダクタ電流ILの増加率ΔIL/Δtは、インダクタLのインダクタンス値をLoとすると、
ΔIL/Δt=Vin/Lo …(3)
と表わされる。
Referring to FIG. 9, inductor current IL increases during a period when transistor TR3 is on (time t1-t2, time t3-t4, time t11-t12, time t13-t14). In the case of the step-up chopper, the increase rate ΔIL / Δt of the inductor current IL during these periods is given by assuming that the inductance value of the inductor L is Lo.
ΔIL / Δt = Vin / Lo (3)
It is expressed as
トランジスタTR3がオフの期間(時刻t2〜t3、時刻t4〜t5、時刻t12〜t13、時刻t14〜t15)には、インダクタ電流ILが減少する。昇圧チョッパの場合、これらの期間におけるインダクタ電流ILの増加率ΔIL/Δtは、インダクタLのインダクタンス値をLoとすると、
ΔIL/Δt=(Vin−Vout)/Lo …(4)
と表わされる。
In the period during which the transistor TR3 is off (time t2 to t3, time t4 to t5, time t12 to t13, time t14 to t15), the inductor current IL decreases. In the case of the step-up chopper, the increase rate ΔIL / Δt of the inductor current IL during these periods is given by assuming that the inductance value of the inductor L is Lo.
ΔIL / Δt = (Vin−Vout) / Lo (4)
It is expressed as
したがって、図9(A),(B)に示すように、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの電位差が大きいほど(すなわち、図9(B)のほうが)インダクタ電流ILの最大値と最小値との差が広がる。 Therefore, as shown in FIGS. 9A and 9B, as the potential difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout increases (that is, in FIG. 9B), the maximum value and the minimum value of the inductor current IL are increased. The difference is widened.
ここで、図9(A)と図9(B)とで過電流保護電圧が異なるので、(A)の場合の過電流保護電圧Vocp1対応する過電流保護の基準電流レベルIocp1は、(B)の場合の過電流保護電圧Vocp2に対応する過電流保護の基準電流レベルIocp1よりも低くなる。この結果、実際に負荷に供給される出力電流Ioは図9(A)の場合と図9(B)の場合とでほぼ同じになる。すなわち、実質的に過電流保護の働く電流レベルが図9(A)と図9(B)とでほぼ同じになる。 Here, since the overcurrent protection voltage is different between FIG. 9A and FIG. 9B, the reference current level Iocp1 of the overcurrent protection corresponding to the overcurrent protection voltage Vocp1 in the case of (A) is (B) In this case, the reference current level Iocp1 of the overcurrent protection corresponding to the overcurrent protection voltage Vocp2 becomes lower. As a result, the output current Io actually supplied to the load is almost the same in the case of FIG. 9A and the case of FIG. 9B. That is, the current level at which overcurrent protection works is substantially the same in FIG. 9A and FIG. 9B.
このように、昇圧チョッパの場合にも、降圧チョッパの場合と同様に、DC/DCコンバータの入力電圧または出力電圧の変化によらず、ほぼ一定の出力電流レベルで過電流保護が働くようにできる。 As described above, in the case of the step-up chopper, as in the case of the step-down chopper, overcurrent protection can be performed at a substantially constant output current level regardless of changes in the input voltage or output voltage of the DC / DC converter. .
なお、図6で説明したように、図8のDC−DCコンバータ4の場合にも、抵抗素子R1を設けずに、NMOSトランジスタTR3のオン抵抗を利用してインダクタ電流ILを検出することができる。
As described with reference to FIG. 6, also in the case of the DC-
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,2,3,4 DC−DCコンバータ、9 負荷、10,10A,40 変換部、11,30,41 制御回路、AMP1 差動アンプ、13 加算器、14 スロープ補償回路、15 ORゲート、16 電圧制御電圧源、31 三角波発生器、50,51,52 出力電圧制御部、C1 コンデンサ、CLK クロック信号、CMP1,CMP2 比較器、DRV ドライブ回路、EAMP 誤差アンプ、FF フリップフロップ、IL インダクタ電流、Io 出力電流、L インダクタ、ND1 入力ノード、ND2 接地ノード、ND3 出力ノード、Vin 入力電圧、Vout 出力電圧、GND 接地電圧。 1, 2, 3, 4 DC-DC converter, 9 load, 10, 10A, 40 conversion unit, 11, 30, 41 control circuit, AMP1 differential amplifier, 13 adder, 14 slope compensation circuit, 15 OR gate, 16 Voltage control voltage source, 31 triangular wave generator, 50, 51, 52 output voltage control unit, C1 capacitor, CLK clock signal, CMP1, CMP2 comparator, DRV drive circuit, EAMP error amplifier, FF flip-flop, IL inductor current, Io Output current, L inductor, ND1 input node, ND2 ground node, ND3 output node, Vin input voltage, Vout output voltage, GND ground voltage.
Claims (3)
接地電圧が与えられる接地ノードと、
出力電圧を出力するための出力ノードと、
前記入力ノードまたは前記接地ノードに一端が接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の他端と接続され、前記スイッチング素子のオンおよびオフに応じて流れる電流の大きさが変化するインダクタと、
前記スイッチング素子のオンおよびオフを切替えることによって前記出力電圧を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
第1の入力端に前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電圧が入力され、第2の入力端に基準電圧が入力される比較器と、
クロック信号によってセットされ、前記比較器の出力によってリ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に応じて前記スイッチング素子をオンオフするドライバ部とを含み、
前記基準電圧は、前記入力電圧と前記出力電圧との差の絶対値が大きいほど大きい、DC−DCコンバータ。 An input node to which an input voltage is applied;
A ground node to which a ground voltage is applied; and
An output node for outputting an output voltage;
A switching element having one end connected to the input node or the ground node;
An inductor connected to the other end of the switching element, the magnitude of the current flowing according to the switching element being turned on and off;
A control circuit for controlling the output voltage by switching on and off of the switching element,
The control circuit includes:
A comparator in which a voltage corresponding to a current flowing through the switching element is input to a first input terminal, and a reference voltage is input to a second input terminal;
A flip-flop set by a clock signal and reset by the output of the comparator;
A driver unit that turns on and off the switching element according to the output of the flip-flop,
The DC-DC converter , wherein the reference voltage is larger as an absolute value of a difference between the input voltage and the output voltage is larger .
前記制御回路は、
前記入力電圧と前記出力電圧との差の絶対値に応じた大きさを有する前記基準電圧を生成する基準電圧生成部をさらに含み、
前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電圧として前記抵抗素子にかかる電圧が前記比較器の前記第1の入力端に入力される、請求項1に記載のDC−DCコンバータ。 A resistance element that is connected in series with the switching element and through which a current that flows through the switching element flows when the switching element is in an ON state;
The control circuit includes:
Further comprising a reference voltage generator for generating said reference voltage having a magnitude corresponding to the absolute value of the difference between the input voltage and the output voltage,
2. The DC-DC converter according to claim 1, wherein a voltage applied to the resistance element is input to the first input terminal of the comparator as a voltage corresponding to a current flowing through the switching element .
前記入力電圧と前記出力電圧との差の絶対値に応じた大きさを有する前記基準電圧を生成する基準電圧生成部をさらに含み、
前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電圧として前記スイッチング素子のオン電圧が前記比較器の前記第1の入力端に入力される、請求項1に記載のDC−DCコンバータ。 The control circuit includes:
Further comprising a reference voltage generator for generating said reference voltage having a magnitude corresponding to the absolute value of the difference between the input voltage and the output voltage,
2. The DC-DC converter according to claim 1, wherein an ON voltage of the switching element is input to the first input terminal of the comparator as a voltage corresponding to a current flowing through the switching element .
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