JP6081757B2 - Sample hold circuit and switching power supply circuit - Google Patents

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Description

本発明は、サンプルホールド回路およびこれを用いたスイッチング電源回路に関する。   The present invention relates to a sample hold circuit and a switching power supply circuit using the sample hold circuit.

従来、所定の直流電圧を出力する電源回路の一つとして、スイッチング素子(スイッチングトランジスタ)のオン/オフ制御により、入力される電圧を所定の電圧値に変換して出力するスイッチング電源回路が利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as one of power supply circuits that output a predetermined DC voltage, a switching power supply circuit that converts an input voltage into a predetermined voltage value and outputs it by on / off control of a switching element (switching transistor) is used. ing.

このようなスイッチング電源回路において、スイッチング素子の電流を検出するためにサンプルホールド回路が使用されている。図7は、従来技術のスイッチング電源回路の構成例として、特許文献1に開示されているものを示す。図7には、当該スイッチング電源回路におけるサンプルホールド回路21の回路構成が示されている。   In such a switching power supply circuit, a sample hold circuit is used to detect the current of the switching element. FIG. 7 shows a configuration example of a conventional switching power supply circuit disclosed in Patent Document 1. FIG. 7 shows a circuit configuration of the sample hold circuit 21 in the switching power supply circuit.

図7に示すスイッチング電源回路は、入力された電圧VINを、スイッチング素子S1のオン/オフ制御により所定の電圧VOUTに変換する。スイッチング素子S1がONのとき、インダクタL1の端子と抵抗R1がショートされ、インダクタL1の電流が増加してインダクタL1にエネルギーが蓄えられる。   The switching power supply circuit shown in FIG. 7 converts the input voltage VIN into a predetermined voltage VOUT by on / off control of the switching element S1. When the switching element S1 is ON, the terminal of the inductor L1 and the resistor R1 are short-circuited, the current of the inductor L1 is increased, and energy is stored in the inductor L1.

スイッチング素子S1がOFFのとき、スイッチング素子S1のソース-ドレイン間が遮断され、インダクタL1の電流はダイオードD1を介して電圧VOUTの出力部に供給される。スイッチング制御信号生成回路3は、電圧VOUTの抵抗分割による電圧VFB、及びサンプルホールド回路21でサンプルホールドされたスイッチング素子S1のソース電圧をモニターしながら、電圧VOUTが所定の電圧になるように制御信号Vqを生成する。   When the switching element S1 is OFF, the source-drain of the switching element S1 is cut off, and the current of the inductor L1 is supplied to the output portion of the voltage VOUT via the diode D1. The switching control signal generation circuit 3 monitors the voltage VFB obtained by resistance division of the voltage VOUT and the source voltage of the switching element S1 sampled and held by the sample hold circuit 21 so that the voltage VOUT becomes a predetermined voltage. Generate Vq.

スイッチング素子S1のソース電圧は、電流検出回路5の中のアンプを介して電圧V1となり、サンプルホールド回路21に入力される。電圧V1はサンプルホールド用スイッチングトランジスタS2とコンデンサC2によってサンプルホールドされ、サンプルホールドされた電圧Vsはスイッチング制御信号生成回路3へ送られる。   The source voltage of the switching element S <b> 1 becomes a voltage V <b> 1 through an amplifier in the current detection circuit 5 and is input to the sample hold circuit 21. The voltage V1 is sampled and held by the sample and hold switching transistor S2 and the capacitor C2, and the sampled and held voltage Vs is sent to the switching control signal generation circuit 3.

図8は、図7に示されたスイッチング電源回路における、スイッチング素子S1用の制御信号Vq、スイッチング素子S1のON/OFF、スイッチング素子S1のソース電圧、電流検出回路5の中のアンプ出力V1、スイッチングトランジスタS2用の制御信号Vg、スイッチングトランジスタS2のON/OFF、およびサンプルホールド電圧Vsの時間変化を表している。   8 shows the control signal Vq for the switching element S1, the ON / OFF of the switching element S1, the source voltage of the switching element S1, and the amplifier output V1 in the current detection circuit 5 in the switching power supply circuit shown in FIG. It shows the time variation of the control signal Vg for the switching transistor S2, ON / OFF of the switching transistor S2, and the sample hold voltage Vs.

各スイッチングトランジスタ(S1、S2)としては、一般的にN型MOSトランジスタが使用される。そのため各制御信号(Vq、Vg)の電圧は、スイッチングトランジスタをONするときには高レベル(HI)、スイッチングトランジスタをOFFするときには低レベル(LO)としている。   As each switching transistor (S1, S2), an N-type MOS transistor is generally used. Therefore, the voltage of each control signal (Vq, Vg) is at a high level (HI) when the switching transistor is turned on, and is at a low level (LO) when the switching transistor is turned off.

図8に示すように、スイッチングトランジスタS2がONの時、アンプ出力とコンデンサC2がショートされ、コンデンサC2に電圧V1による充電がなされる。また、スイッチングトランジスタS2がOFFの時、コンデンサC2の電圧は保持される。   As shown in FIG. 8, when the switching transistor S2 is ON, the amplifier output and the capacitor C2 are short-circuited, and the capacitor C2 is charged with the voltage V1. When the switching transistor S2 is OFF, the voltage of the capacitor C2 is held.

図8に示すように、サンプルホールド回路21は、制御信号VqがHIからLOに変化する直前のスイッチング素子S1のソース電圧を、サンプルホールドしている。このようにして、スイッチング素子S1がOFFする直前のインダクタL1の電流値がモニターされる。   As shown in FIG. 8, the sample hold circuit 21 samples and holds the source voltage of the switching element S1 immediately before the control signal Vq changes from HI to LO. In this way, the current value of the inductor L1 immediately before the switching element S1 is turned off is monitored.

特開2008−35609号公報JP 2008-35609 A

上記回路構成における課題として、電流検出回路内のアンプの消費電流と回路規模が大きくなる問題がある。図8に示す状況で正しくサンプルホールドするために、アンプ出力V1は、スイッチング素子S1のソース電圧の三角波に追従しなければいけない。一般的に三角波の周波数は数十kHz〜数MHzのため、高い周波数ではアンプを高速化する必要があり、アンプの消費電流と回路規模を増加する必要がある。   As a problem in the above circuit configuration, there is a problem that the current consumption and the circuit scale of the amplifier in the current detection circuit are increased. In order to correctly sample and hold in the situation shown in FIG. 8, the amplifier output V1 must follow the triangular wave of the source voltage of the switching element S1. Since the frequency of the triangular wave is generally several tens of kHz to several MHz, it is necessary to increase the speed of the amplifier at a high frequency, and it is necessary to increase the current consumption and the circuit scale of the amplifier.

なお図9に示すように、サンプルホールド用のスイッチングトランジスタS2を、アンプを介さずに(アンプを省略して)直接スイッチング素子S1のソースに接続すれば、消費電流と回路規模を低減させることが可能であるように思われる。しかしこの場合は以下に示すように、正しく信号がホールドされなくなるという問題が生じる。   As shown in FIG. 9, if the sample-and-hold switching transistor S2 is directly connected to the source of the switching element S1 without an amplifier (omitting the amplifier), the current consumption and the circuit scale can be reduced. Seems to be possible. However, in this case, as shown below, there is a problem that the signal is not correctly held.

図8に示すスイッチング素子S1のソース電圧は、実際には図10に示すように、三角波の立下りでマイナスの電圧VNになっている。マイナスの電圧となる原因は、スイッチング素子S1がOFFする瞬間に、制御信号VqがHIからLOにスイッチングし、スイッチング素子S1のゲート-ソース間寄生容量を介してソース電圧がマイナス電圧に引っ張られることにある。   The source voltage of the switching element S1 shown in FIG. 8 is actually a negative voltage VN at the falling edge of the triangular wave, as shown in FIG. The cause of the negative voltage is that the control signal Vq is switched from HI to LO at the moment when the switching element S1 is turned OFF, and the source voltage is pulled to the negative voltage via the gate-source parasitic capacitance of the switching element S1. It is in.

マイナス電圧の発生により、サンプルホールド用スイッチングトランジスタS2のゲート電圧Vgよりもソース電圧が低くなり、トランジスタS2がONしてしまう。そのため、コンデンサC2に保持されていた電荷が放電され、正しくサンプルホールドできないという問題がある。   Due to the generation of the negative voltage, the source voltage becomes lower than the gate voltage Vg of the sample-and-hold switching transistor S2, and the transistor S2 is turned on. Therefore, there is a problem that the electric charge held in the capacitor C2 is discharged and cannot be correctly sampled and held.

また、三角波の立下り波形は一般的に数十ns〜数百nsと急峻なため、サンプルホールド用スイッチングトランジスタS2のソース-ドレイン間寄生容量を介してコンデンサC2の電圧が変動してしまい、正しくサンプルホールドできないという問題がある。   Further, since the falling waveform of the triangular wave is generally steep as several tens ns to several hundreds ns, the voltage of the capacitor C2 fluctuates through the parasitic capacitance between the source and drain of the sample-and-hold switching transistor S2. There is a problem that sample hold is not possible.

急峻な立下り波形以外にもホールド期間中にノイズが入った場合、同様の理由でコンデンサC2の電圧が変動してしまい、正しくサンプルホールドできないという問題がある。以上に説明した理由もあり、スイッチング素子S1はアンプを介してサンプルホールド回路21に接続された形態となっている。   In addition to the steep falling waveform, if noise enters during the hold period, there is a problem that the voltage of the capacitor C2 fluctuates for the same reason and the sample-and-hold cannot be performed correctly. For the reason described above, the switching element S1 is connected to the sample hold circuit 21 through an amplifier.

本発明は上述した問題に鑑み、消費電力や回路規模を低減させながらも、サンプルホールドが正しく行われるようにすることが容易となるサンプルホールド回路、およびこれを備えたスイッチング電源回路の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, the present invention provides a sample-and-hold circuit that makes it easy to correctly perform sample-and-hold while reducing power consumption and circuit scale, and a switching power supply circuit including the sample-and-hold circuit. And

本発明に係るサンプルホールド回路は、電圧信号が入力される入力端、出力端、コンデンサ、N型MOSトランジスタである第1から第4の各トランジスタ、および、P型MOSトランジスタを備え、サンプル期間とホールド期間を示す制御信号に応じて、前記コンデンサを用いた前記電圧信号のサンプルホールドを行い、前記出力端から該サンプルホールドの結果を出力するサンプルホールド回路であって、第1のトランジスタは、ゲートに前記制御信号が入力され、ドレインが前記P型MOSトランジスタのドレインと第2のトランジスタのゲートと第3のトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記入力端と第2のトランジスタのソースと自身のバックゲートに接続されており、前記P型MOSトランジスタは、ゲートに前記制御信号が入力され、ソースが自身のバックゲートに接続されるとともに前記電圧信号より高い所定電圧に維持され、第2のトランジスタは、ドレインが前記出力端に接続されるとともに前記コンデンサを介して接地され、バックゲートが第3のトランジスタのソースとバックゲートに接続されるとともに抵抗を介して第4のトランジスタのドレインに接続され、第3のトランジスタは、ゲートに前記制御信号が入力され、第4のトランジスタは、ソースとバックゲートが接地されている構成とする。   A sample and hold circuit according to the present invention includes an input terminal to which a voltage signal is input, an output terminal, a capacitor, first to fourth transistors that are N-type MOS transistors, and a P-type MOS transistor, and includes a sampling period, A sample-and-hold circuit that samples and holds the voltage signal using the capacitor in accordance with a control signal indicating a hold period, and outputs a result of the sample-and-hold from the output terminal, wherein the first transistor includes a gate Is connected to the drain of the P-type MOS transistor, the gate of the second transistor, and the drain of the third transistor, the source is the input terminal, the source of the second transistor, The P-type MOS transistor is connected to a back gate, and the control signal is input to the gate. The source is connected to its own back gate and is maintained at a predetermined voltage higher than the voltage signal. The second transistor has a drain connected to the output terminal and is grounded via the capacitor, and the back gate is connected to the first gate. 3 is connected to the source and back gate of the transistor 3 and connected to the drain of the fourth transistor through a resistor. The third transistor has the control signal input to the gate, and the fourth transistor The back gate is grounded.

本構成によれば、消費電力や回路規模を低減させながらも、サンプルホールドが正しく行われるようにすることが容易となる。   According to this configuration, it is easy to correctly perform sample and hold while reducing power consumption and circuit scale.

また上記構成としてより具体的には、前記制御信号は、前記サンプル期間には接地電圧となり前記ホールド期間には前記所定電圧となる、2値の信号であり、前記第4のトランジスタのゲートには、前記制御信号とは逆相の信号が入力される構成としてもよい。   More specifically, in the configuration described above, the control signal is a binary signal that becomes a ground voltage during the sample period and becomes the predetermined voltage during the hold period, and is supplied to the gate of the fourth transistor. A signal having a phase opposite to that of the control signal may be input.

また上記構成としてより具体的には、第2のトランジスタと前記コンデンサの間に、N型MOSトランジスタである第5のトランジスタを更に備え、第5のトランジスタは、ソースが第2のトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記出力端に接続されるとともに前記コンデンサを介して接地され、バックゲートが接地されている構成としてもよい。   More specifically, the above configuration further includes a fifth transistor that is an N-type MOS transistor between the second transistor and the capacitor, and the source of the fifth transistor is connected to the drain of the second transistor. The drain may be connected to the output terminal and grounded via the capacitor, and the back gate may be grounded.

また上記構成としてより具体的には、第5のトランジスタのゲートには、前記制御信号とは逆相の信号を所定の微小時間だけ早める方向にシフトさせた状態の信号が、入力される構成としてもよい。   More specifically, in the configuration described above, a signal in a state where a signal having a phase opposite to that of the control signal is shifted in a direction that is advanced by a predetermined minute time is input to the gate of the fifth transistor. Also good.

また本発明に係るスイッチング電源回路は、上記構成のサンプルホールド回路を備え、スイッチング素子をオン/オフ制御することにより、所定の直流電圧を出力するスイッチング電源回路であって、前記スイッチング素子を流れる電流に応じた電圧が、前記電圧信号として前記入力端に入力され、前記サンプルホールドの結果に基づいて、前記スイッチング素子を制御する構成とする。   A switching power supply circuit according to the present invention is a switching power supply circuit that includes the sample hold circuit having the above-described configuration and outputs a predetermined DC voltage by controlling on / off of the switching element, and a current flowing through the switching element. A voltage corresponding to is input to the input terminal as the voltage signal, and the switching element is controlled based on the result of the sample and hold.

本発明に係るサンプルホールド回路によれば、消費電力や回路規模を低減させながらも、サンプルホールドが正しく行われるようにすることが容易となる。また本発明に係るスイッチング電源回路によれば、本発明に係るサンプルホールド回路の利点を享受することが可能である。   According to the sample and hold circuit according to the present invention, it becomes easy to correctly perform the sample and hold while reducing the power consumption and the circuit scale. Further, according to the switching power supply circuit according to the present invention, it is possible to enjoy the advantages of the sample hold circuit according to the present invention.

本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の構成図である。It is a block diagram of the switching power supply circuit which concerns on embodiment of this invention. 第1実施形態に係るサンプルホールド回路の構成図である。It is a block diagram of the sample hold circuit which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る各種信号等のタイミングチャートである。3 is a timing chart of various signals according to the first embodiment. 第2実施形態に係るサンプルホールド回路の構成図である。It is a block diagram of the sample hold circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る各種信号等のタイミングチャートである。It is a timing chart of various signals etc. concerning a 2nd embodiment. 第2実施形態に係る各種信号等のより詳細なタイミングチャートである。It is a more detailed timing chart of the various signals etc. which concern on 2nd Embodiment. 従来例に係るスイッチング電源回路の構成図である。It is a block diagram of the switching power supply circuit which concerns on a prior art example. 従来例に係る各種信号等のタイミングチャートである。It is a timing chart of various signals etc. concerning a conventional example. アンプを省略した場合のスイッチング電源回路に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the switching power supply circuit at the time of abbreviate | omitting amplifier. アンプを省略した場合のスイッチング電源回路に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the switching power supply circuit at the time of abbreviate | omitting amplifier.

本発明の実施形態について、第1実施形態および第2実施形態を例に挙げて、以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below by taking the first embodiment and the second embodiment as examples.

1.第1実施形態
[スイッチング電源回路の全体構成等]
まず第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るスイッチング電源回路1の構成図(回路ブロック図)である。本図に示すようにスイッチング電源回路1は、基準パルス発生回路2、スイッチング制御信号生成回路3、DC−DCコンバータ4、サンプルホールド回路SH、抵抗R1、および否定回路7を備えている。
1. First Embodiment [Overall Configuration of Switching Power Supply Circuit, etc.]
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram (circuit block diagram) of a switching power supply circuit 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the switching power supply circuit 1 includes a reference pulse generation circuit 2, a switching control signal generation circuit 3, a DC-DC converter 4, a sample hold circuit SH, a resistor R1, and a negation circuit 7.

基準パルス発生回路2は、所定の周期の基準パルス信号を発生する回路であり、生成した基準パルス信号Vpをスイッチング制御信号生成回路3に与える。   The reference pulse generation circuit 2 is a circuit that generates a reference pulse signal having a predetermined period, and supplies the generated reference pulse signal Vp to the switching control signal generation circuit 3.

スイッチング制御信号生成回路3は、タイミング信号生成回路6、論理回路14、三角波発生回路15、差動増幅回路16、比較回路17、加算回路18、および直流電圧VREFを出力する電圧源を備えている。またタイミング信号生成回路6は、否定回路11、遅延回路12、及び論理積回路13を備えている。   The switching control signal generation circuit 3 includes a timing signal generation circuit 6, a logic circuit 14, a triangular wave generation circuit 15, a differential amplification circuit 16, a comparison circuit 17, an addition circuit 18, and a voltage source that outputs a DC voltage VREF. . The timing signal generation circuit 6 includes a negation circuit 11, a delay circuit 12, and a logical product circuit 13.

否定回路11は、基準パルス信号Vpが入力されると、当該基準パルス信号Vpの否定信号Vbを遅延回路12に入力する。遅延回路12は、入力された信号Vbに対して所定の遅延を生じさせた後、遅延後に係る信号Vcを論理積回路13に入力する。   The negative circuit 11 inputs the negative signal Vb of the reference pulse signal Vp to the delay circuit 12 when the reference pulse signal Vp is input. The delay circuit 12 generates a predetermined delay with respect to the input signal Vb, and then inputs the delayed signal Vc to the AND circuit 13.

論理積回路13は、遅延回路12から出力される信号Vc及び基準パルス信号Vpが入力され、これらの論理積に係る出力信号VG1を出力する。当該信号VG1は、タイミング信号VG1として論理回路14に入力されるとともに、サンプルホールド回路SHの動作を制御するための制御信号VG1として、サンプルホールド回路SHに入力される。制御信号VG1が低レベルである期間は、サンプルホールドのサンプル期間に相当し、制御信号VG1が高レベルである期間は、ホールド期間に相当する。また信号VG1は、否定回路7にも入力される。   The logical product circuit 13 receives the signal Vc output from the delay circuit 12 and the reference pulse signal Vp, and outputs an output signal VG1 related to these logical products. The signal VG1 is input to the logic circuit 14 as the timing signal VG1, and also input to the sample and hold circuit SH as a control signal VG1 for controlling the operation of the sample and hold circuit SH. A period in which the control signal VG1 is at a low level corresponds to a sample period for sample and hold, and a period in which the control signal VG1 is at a high level corresponds to a hold period. The signal VG1 is also input to the negation circuit 7.

信号VG1の高レベル状態の電圧は、サンプルホールド回路SHにおいて用いられる電源VCCの電圧(VCC電圧)と等しくなるように設定されている。また信号VG1の低レベル状態の電圧は、スイッチング電源回路1における接地点の電圧(GND電圧)と等しくなるように設定されている。   The high level voltage of the signal VG1 is set to be equal to the voltage of the power supply VCC (VCC voltage) used in the sample hold circuit SH. The voltage of the low level state of the signal VG1 is set to be equal to the voltage at the ground point (GND voltage) in the switching power supply circuit 1.

論理回路14は、入力端子としてセット端子S、及びリセット端子Rの2端子を有しており、入力信号のレベルに応じて以下に示す論理内容に応じた出力信号(スイッチング制御信号Vq)を出力する。   The logic circuit 14 has two terminals of a set terminal S and a reset terminal R as input terminals, and outputs an output signal (switching control signal Vq) corresponding to the logic content shown below according to the level of the input signal. To do.

すなわち論理回路14は、リセット端子Rに入力される信号(リセット信号)が高レベル状態(ハイ状態)にある場合には前記セット端子に入力される信号(セット信号)の信号レベルに拘らず出力信号を低レベル状態(ロウ状態)とし、リセット信号がロウ状態の下でセット信号がハイ状態にある場合には出力信号をハイ状態とする論理内容で構成される。かかる論理回路14は、例えばリセット信号優先型のRSフリップフロップ回路で構成することができる。   That is, when the signal (reset signal) input to the reset terminal R is in a high level state (high state), the logic circuit 14 outputs regardless of the signal level of the signal (set signal) input to the set terminal. When the signal is in a low level state (low state) and the reset signal is in the low state and the set signal is in the high state, the output signal is in the high state. The logic circuit 14 can be constituted by, for example, a reset signal priority type RS flip-flop circuit.

このように構成されるとき、リセット端子Rに入力される比較回路17の出力信号Vaがロウ状態の下で、セット端子Sに入力される信号VG1がハイ状態に立ち上がると、この立ち上がりに応答してスイッチング制御信号Vqはハイ状態に立ち上がり、その後出力信号Vaが立ち上がると、この立ち上がりに応答してスイッチング制御信号Vqはロウ状態に立ち下がる。即ち、信号V2の値が信号V0の値を上回った時点で信号Vaが立ち上がり、これに起因してスイッチング制御信号Vqが立ち下がることとなるため、信号V2と信号V0の比較結果によってスイッチング制御信号Vqのデューティ比を制御することができる。   In such a configuration, when the output signal Va of the comparison circuit 17 input to the reset terminal R is in the low state and the signal VG1 input to the set terminal S rises to the high state, it responds to this rise. Thus, when the switching control signal Vq rises to the high state and then the output signal Va rises, the switching control signal Vq falls to the low state in response to the rising. That is, when the value of the signal V2 exceeds the value of the signal V0, the signal Va rises, and as a result, the switching control signal Vq falls, so the switching control signal depends on the comparison result between the signal V2 and the signal V0. The duty ratio of Vq can be controlled.

スイッチング素子S1(NチャネルMOSFET)は、スイッチング制御信号Vqがハイ状態である時点でオン状態を示し、スイッチング制御信号Vqがロウ状態である時点でオフ状態を示す。換言すれば、信号V2と信号V0の比較結果に応じて、スイッチング素子S1のオン/オフ制御が行われることとなる。特に、信号V2の大きさはスイッチング素子S1を流れる検出電流IS1に依存する値であるため、検出電流IS1の値に基づいてスイッチング素子S1のオン/オフ制御が可能であるといえる。   The switching element S1 (N-channel MOSFET) is turned on when the switching control signal Vq is in a high state and turned off when the switching control signal Vq is in a low state. In other words, the on / off control of the switching element S1 is performed according to the comparison result between the signal V2 and the signal V0. In particular, since the magnitude of the signal V2 depends on the detection current IS1 flowing through the switching element S1, it can be said that on / off control of the switching element S1 can be performed based on the value of the detection current IS1.

三角波発生回路15は、基準パルス発生回路2から出力される基準パルス信号Vpに基づいて、当該基準パルス信号に同期した三角波又は鋸波を生成して加算回路18に出力する(以下では鋸波を含めて「三角波」と総称する)。加算回路18は、サンプルホールド回路SHから出力される電圧信号Vsと三角波発生回路15から出力される三角波出力信号Vdとを加算し、加算された出力電圧V2を比較回路17に与える。   The triangular wave generation circuit 15 generates a triangular wave or a sawtooth wave synchronized with the reference pulse signal based on the reference pulse signal Vp output from the reference pulse generation circuit 2 and outputs the triangular wave or the sawtooth wave to the adding circuit 18 (hereinafter, the sawtooth wave is referred to as a sawtooth wave). Including "triangular wave"). The adder circuit 18 adds the voltage signal Vs output from the sample hold circuit SH and the triangular wave output signal Vd output from the triangular wave generation circuit 15, and gives the added output voltage V 2 to the comparison circuit 17.

差動増幅回路16は、所定の基準電圧値に設定された直流電圧VREFと帰還入力電圧VFBとが夫々入力され、これらの電圧差を増幅した信号V0を比較回路17に与える。   The differential amplifier circuit 16 receives the DC voltage VREF set to a predetermined reference voltage value and the feedback input voltage VFB, respectively, and gives a signal V0 obtained by amplifying the voltage difference to the comparator circuit 17.

比較回路17は、加算回路18の出力信号V2と差動増幅回路16の出力信号V0との比較を行い、当該比較結果を2値レベルで表す信号Vaを論理回路14の一の入力端子であるリセット端子Rに入力する。   The comparison circuit 17 compares the output signal V2 of the adder circuit 18 with the output signal V0 of the differential amplifier circuit 16, and a signal Va representing the comparison result as a binary level is one input terminal of the logic circuit 14. Input to the reset terminal R.

加算回路18は、サンプルホールド回路SHから与えられる信号Vsと三角波発生回路15から出力される信号Vdを加算して、その結果を表す出力信号V2を、比較回路17に与える。   The adder circuit 18 adds the signal Vs supplied from the sample hold circuit SH and the signal Vd output from the triangular wave generating circuit 15, and gives an output signal V 2 representing the result to the comparator circuit 17.

否定回路7は、制御信号VG1の極性を逆にし、サンプルホールド回路SHの制御に用いられる制御信号VG1_INVとして出力する。つまり制御信号VG1と制御信号VG1_INVは、互いに逆相の関係となっている。制御信号VG1_INVは、サンプルホールド回路SHに入力される。   The negation circuit 7 reverses the polarity of the control signal VG1 and outputs it as a control signal VG1_INV used for control of the sample hold circuit SH. That is, the control signal VG1 and the control signal VG1_INV are in an opposite phase relationship. The control signal VG1_INV is input to the sample hold circuit SH.

DC−DCコンバータ4は、電圧VINを出力する直流電圧源E1、インダクタL1、ダイオードD1、スイッチング素子S1、キャパシタC1を含む各回路素子で構成されている。なお本実施形態でのスイッチング素子S1は、一例として、NチャネルMOSFETで構成されているとする。スイッチング素子S1は、ドレイン電極pd、ソース電極ps、及びゲート電極pgの各々を備える。   The DC-DC converter 4 includes circuit elements including a DC voltage source E1 that outputs a voltage VIN, an inductor L1, a diode D1, a switching element S1, and a capacitor C1. Note that the switching element S1 in the present embodiment is assumed to be composed of an N-channel MOSFET as an example. The switching element S1 includes a drain electrode pd, a source electrode ps, and a gate electrode pg.

図1に示されるように、直流電圧源E1の正電圧側にインダクタL1の一方の端子p1が接続され、他方の端子p2が、ダイオードD1のアノード電極pa、およびスイッチング素子S1のドレイン電極pdに接続される。   As shown in FIG. 1, one terminal p1 of the inductor L1 is connected to the positive voltage side of the DC voltage source E1, and the other terminal p2 is connected to the anode electrode pa of the diode D1 and the drain electrode pd of the switching element S1. Connected.

また、ダイオードD1のカソード電極pkとキャパシタC1の一方の電極p3とを接続し、キャパシタC1の他方の電極p4が直流電圧源E1の負電圧側と接続される。そして、このキャパシタC1の両端電圧が出力電圧VOUTとして後段の回路等に利用される。   Further, the cathode electrode pk of the diode D1 and one electrode p3 of the capacitor C1 are connected, and the other electrode p4 of the capacitor C1 is connected to the negative voltage side of the DC voltage source E1. The voltage across the capacitor C1 is used as an output voltage VOUT in a subsequent circuit or the like.

スイッチング素子S1は、ゲート電極pgにスイッチング制御信号生成回路3よりスイッチング制御信号Vqが与えられることで、オン/オフ制御(ソース‐ドレイン間の導通/遮断の制御)がなされる。スイッチング素子S1がオン状態にあるときは、スイッチング素子S1を介して電流IS1が流れることになる。   The switching element S1 is subjected to on / off control (control of conduction / cut-off between the source and drain) when a switching control signal Vq is given to the gate electrode pg from the switching control signal generation circuit 3. When the switching element S1 is in the on state, the current IS1 flows through the switching element S1.

スイッチング素子S1のソース電極psは、サンプルホールド回路SHおよび抵抗R1の一端に接続されている。また抵抗R1の他端は接地されている。これにより電流IS1が抵抗R1を介して接地点へ流れると、電流IS1の大きさに応じた電圧(電流IS1の大きさの検出結果に相当する)が、電圧信号IN1としてサンプルホールド回路SHに入力される。   The source electrode ps of the switching element S1 is connected to one end of the sample hold circuit SH and the resistor R1. The other end of the resistor R1 is grounded. As a result, when the current IS1 flows to the ground point through the resistor R1, a voltage corresponding to the magnitude of the current IS1 (corresponding to the detection result of the magnitude of the current IS1) is input to the sample hold circuit SH as the voltage signal IN1. Is done.

サンプルホールド回路SHは、電圧信号IN1が入力される端子Tin、制御信号VG1が入力される端子Tcon1、制御信号VG1_INVが入力される端子Tcon2、および信号Vsを出力する端子Toutの各端子を有している。サンプルホールド回路SHは、電圧信号IN1のサンプルホールドを行い、該サンプルホールドの結果を、端子Toutから信号Vsとして出力する。   The sample and hold circuit SH has a terminal Tin to which the voltage signal IN1 is input, a terminal Tcon1 to which the control signal VG1 is input, a terminal Tcon2 to which the control signal VG1_INV is input, and a terminal Tout that outputs the signal Vs. ing. The sample and hold circuit SH samples and holds the voltage signal IN1, and outputs the result of the sample and hold as a signal Vs from the terminal Tout.

[サンプルホールド回路の構成等]
次に、サンプルホールド回路SHの構成について詳細に説明する。図2は、サンプルホールド回路SHの構成図である。本図に示すようにサンプルホールド回路SHは、各端子(Tin、Tcon1、Tcon2、Tout)の他、4個のN型MOSトランジスタ(TrN1〜TrN4)、P型MOSトランジスタTrP1、サンプルホールド用コンデンサC2、および抵抗R2を備えている。
[Sample hold circuit configuration]
Next, the configuration of the sample hold circuit SH will be described in detail. FIG. 2 is a configuration diagram of the sample hold circuit SH. As shown in the figure, the sample hold circuit SH includes each terminal (Tin, Tcon1, Tcon2, Tout), four N-type MOS transistors (TrN1 to TrN4), a P-type MOS transistor TrP1, and a sample-hold capacitor C2. And a resistor R2.

N型MOSトランジスタTrN1のゲートGN1は、端子Tcon1に接続されており、制御信号VG1が入力される。またN型MOSトランジスタTrN1のドレインDN1は、P型MOSトランジスタTrP1のドレインDP1とN型MOSトランジスタTrN2のゲートGN2とN型MOSトランジスタTrN3のドレインDN3に接続されている。またN型MOSトランジスタTrN1のソースSN1は、端子TinとN型MOSトランジスタTrN2のソースSN2と自身のバックゲートBN1に接続されている。   The gate GN1 of the N-type MOS transistor TrN1 is connected to the terminal Tcon1 and receives the control signal VG1. The drain DN1 of the N-type MOS transistor TrN1 is connected to the drain DP1 of the P-type MOS transistor TrP1, the gate GN2 of the N-type MOS transistor TrN2, and the drain DN3 of the N-type MOS transistor TrN3. The source SN1 of the N-type MOS transistor TrN1 is connected to the terminal Tin, the source SN2 of the N-type MOS transistor TrN2, and its own back gate BN1.

P型MOSトランジスタTrP1のゲートGP1は、端子Tcon1に接続されており、制御信号VG1が入力される。P型MOSトランジスタTrP1のソースSP1は、電源VCCと自身のバックゲートBP1に接続されている。   The gate GP1 of the P-type MOS transistor TrP1 is connected to the terminal Tcon1, and receives the control signal VG1. The source SP1 of the P-type MOS transistor TrP1 is connected to the power supply VCC and its own back gate BP1.

N型MOSトランジスタTrN2のドレインDN2は、サンプルホールド用コンデンサC2の片側の端子N1に接続されているとともに、端子Toutに接続されている。N型MOSトランジスタTrN2のバックゲートBN2は、N型MOSトランジスタTrN3のソースSN3とN型MOSトランジスタTrN3のバックゲートBN3と抵抗R1の片側の端子N2に接続されている。   The drain DN2 of the N-type MOS transistor TrN2 is connected to the terminal N1 on one side of the sample-hold capacitor C2 and to the terminal Tout. The back gate BN2 of the N-type MOS transistor TrN2 is connected to the source SN3 of the N-type MOS transistor TrN3, the back gate BN3 of the N-type MOS transistor TrN3, and the terminal N2 on one side of the resistor R1.

N型MOSトランジスタTrN3のゲートGN3は、端子Tcon1に接続されており、制御信号VG1が入力される。またN型MOSトランジスタTrN4のゲートGN4は、端子Tcon2に接続されており、制御信号VG1_INVが入力される。N型MOSトランジスタTrN4のソースSN4は、接地点(GND)に接続されている。N型MOSトランジスタTrN4のドレインDN4は、抵抗R1の片側の端子N3に接続されている。N型MOSトランジスタTrN4のバックゲートBN4は、接地点(GND)に接続されている。   The gate GN3 of the N-type MOS transistor TrN3 is connected to the terminal Tcon1 and receives the control signal VG1. The gate GN4 of the N-type MOS transistor TrN4 is connected to the terminal Tcon2, and receives the control signal VG1_INV. The source SN4 of the N-type MOS transistor TrN4 is connected to the ground point (GND). The drain DN4 of the N-type MOS transistor TrN4 is connected to the terminal N3 on one side of the resistor R1. The back gate BN4 of the N-type MOS transistor TrN4 is connected to the ground point (GND).

サンプルホールド用コンデンサC2の片側の端子N4は、接地点(GND)に接続されている。なお電源VCCの電圧であるVCC電圧は、端子Tinに入力される電圧信号VIN1よりも高い所定電圧に維持されるように、適切に設定されている。例えばVCC電圧の値は、電圧信号VIN1が取り得る電圧の上限値よりも、高い値に設定されている。   A terminal N4 on one side of the sample and hold capacitor C2 is connected to a ground point (GND). The VCC voltage, which is the voltage of the power supply VCC, is set appropriately so as to be maintained at a predetermined voltage higher than the voltage signal VIN1 input to the terminal Tin. For example, the value of the VCC voltage is set to a value higher than the upper limit value of the voltage that the voltage signal VIN1 can take.

また制御信号VG1はGND電圧とVCC電圧との2値をとり、サンプルホールドのサンプル時にはGND電圧となり、ホールド時にはVCC電圧になる。また制御信号VG1と制御信号VG1_INVは、互いに逆相の関係になっている。つまり制御信号VG1_INVは、GND電圧とVCC電圧との2値をとり、サンプルホールドのサンプル時にはVCC電圧となり、ホールド時にはGND電圧になる。端子Tinには、アンプ回路等を介さずに直接、スイッチング素子S1のソース電圧が入力される。   The control signal VG1 takes two values of the GND voltage and the VCC voltage, and becomes the GND voltage when sampling and holding, and becomes the VCC voltage when holding. Further, the control signal VG1 and the control signal VG1_INV are in a phase relationship with each other. That is, the control signal VG1_INV takes a binary value of the GND voltage and the VCC voltage, becomes the VCC voltage when sampling and holding, and becomes the GND voltage when holding. The source voltage of the switching element S1 is directly input to the terminal Tin without going through an amplifier circuit or the like.

図3は、入力電圧VIN1、制御信号VG1、制御信号VG1_INVの電圧、各トランジスタのON/OFF、N型MOSトランジスタTrN2のゲート電圧VGN2、バックゲート電圧VBN2、N型MOSトランジスタTrN2のON/OFF、およびサンプルホールド電圧Vs(コンデンサC2のN1端子電圧)、の各々についての時間変化を表すタイミングチャートである。   FIG. 3 shows input voltage VIN1, control signal VG1, control signal VG1_INV voltage, ON / OFF of each transistor, gate voltage VGN2 of N-type MOS transistor TrN2, back gate voltage VBN2, ON / OFF of N-type MOS transistor TrN2, 4 is a timing chart showing a change with time for each of the sample hold voltage Vs (N1 terminal voltage of the capacitor C2).

ホールド時では、N型MOSトランジスタTrN1およびTrN3がONしているため、N型MOSトランジスタTrN2は、ソース、ゲート、およびバックゲートの電圧が同じ電圧になりOFFする。電圧信号IN1の電圧がマイナス電圧になった場合でも、N型MOSトランジスタTrN2においては、ソース、ゲート、およびバックゲートの何れの電圧もマイナス電圧となる。そのため、N型MOSトランジスタTrN2はONすることなく、コンデンサC2はホールド電圧を保持することができる。   At the time of holding, since the N-type MOS transistors TrN1 and TrN3 are ON, the N-type MOS transistor TrN2 is turned OFF because the source, gate, and back gate voltages are the same voltage. Even when the voltage of the voltage signal IN1 becomes a negative voltage, in the N-type MOS transistor TrN2, all the voltages of the source, the gate, and the back gate become a negative voltage. Therefore, the capacitor C2 can hold the hold voltage without turning on the N-type MOS transistor TrN2.

サンプル時では、P型MOSトランジスタTrP1およびN型MOSトランジスタTrN4がONするため、N型MOSトランジスタTrN2のゲート電圧はVCC電圧となり、バックゲートの電圧はGND電圧となる。これによりN型MOSトランジスタTrN2のソース-ドレイン間はショートし、コンデンサC2が充電される。   At the time of sampling, since the P-type MOS transistor TrP1 and the N-type MOS transistor TrN4 are turned on, the gate voltage of the N-type MOS transistor TrN2 becomes the VCC voltage, and the back gate voltage becomes the GND voltage. As a result, the source and drain of the N-type MOS transistor TrN2 are short-circuited, and the capacitor C2 is charged.

また、N型MOSトランジスタTrN1およびTrN3のバックゲート-ドレイン間の寄生ダイオードは、これらのトランジスタがOFFの期間中においてドレイン電圧が一番高いVCC電圧になっているため、電流が流れることはなく、異常動作や異常電流は発生しない。なお抵抗R2は、ホールド時にマイナス電圧となった場合のN型MOSトランジスタTrN4の電流を制限するために入れられている。   In addition, the parasitic diode between the back gate and the drain of the N-type MOS transistors TrN1 and TrN3 has the highest drain voltage during the period when these transistors are OFF, so no current flows. Abnormal operation or abnormal current does not occur. The resistor R2 is inserted in order to limit the current of the N-type MOS transistor TrN4 when it becomes a negative voltage during holding.

また図2に示す構成のサンプルホールド回路SHについては、更にトランジスタを追加して、ノイズの影響を低減させた構成とすることが可能である。以下、このような構成としたサンプルホールド回路SHについて、第2実施形態として説明する。   In addition, the sample hold circuit SH having the configuration shown in FIG. 2 can be configured to further reduce the influence of noise by adding a transistor. Hereinafter, the sample hold circuit SH configured as described above will be described as a second embodiment.

2.第2実施形態
次に第2実施形態について説明する。なお第2実施形態は、サンプルホールド回路SHにN型MOSトランジスタTrN5を追加した点、および、サンプルホールド回路SHの制御に用いられる制御信号VG0_INVが入力されるようにした点に関連する部分を除き、基本的には第1実施形態と同等である。以下の説明では、第1実施形態と異なる点の説明に重点をおき、共通する点については説明を省略することがある。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, an N-type MOS transistor TrN5 is added to the sample and hold circuit SH, and a part related to the point that the control signal VG0_INV used for controlling the sample and hold circuit SH is input. Basically, this is equivalent to the first embodiment. In the following description, emphasis is placed on the description of the points different from the first embodiment, and description of common points may be omitted.

図4は、第2実施形態に係るサンプルホールド回路SHの構成図である。図4に示すサンプルホールド回路SHは、第1実施形態の場合に比べ、N型MOSトランジスタTrN2のドレインDN2とサンプルホールド用コンデンサC2の片側の端子N1の間に、N型MOSトランジスタTrN5が追加された構成となっている。   FIG. 4 is a configuration diagram of the sample and hold circuit SH according to the second embodiment. Compared to the first embodiment, the sample and hold circuit SH shown in FIG. 4 has an N type MOS transistor TrN5 added between the drain DN2 of the N type MOS transistor TrN2 and the terminal N1 on one side of the sample and hold capacitor C2. It becomes the composition.

また図4に示すサンプルホールド回路SHは、制御信号VG0_INVが入力される端子Tcon3を備えている。制御信号VG0_INVは、スイッチング電源回路1内において生成され、端子Tcon3へ入力されるようになっている。   4 includes a terminal Tcon3 to which a control signal VG0_INV is input. The control signal VG0_INV is generated in the switching power supply circuit 1 and input to the terminal Tcon3.

N型MOSトランジスタTrN5のゲートGN5は、端子Tcon3に接続されており、制御信号VG0_INVが入力される。N型MOSトランジスタTrN5のドレインDN5は、サンプルホールド用コンデンサC2の片側の端子N1に接続されている。N型MOSトランジスタTrN5のソースSN5は、N型MOSトランジスタTrN2のドレインDN2に接続されている。N型MOSトランジスタTrN5のバックゲートBN5は、接地点(GND)に接続されている。   The gate GN5 of the N-type MOS transistor TrN5 is connected to the terminal Tcon3 and receives the control signal VG0_INV. The drain DN5 of the N-type MOS transistor TrN5 is connected to the terminal N1 on one side of the sample and hold capacitor C2. The source SN5 of the N-type MOS transistor TrN5 is connected to the drain DN2 of the N-type MOS transistor TrN2. The back gate BN5 of the N-type MOS transistor TrN5 is connected to the ground point (GND).

また制御信号VG0_INVは、GND電圧とVCC電圧との2値をとる信号であり、制御信号VG1_INVと同等の信号、或いは、制御信号VG1_INVを所定の微小時間Δt1だけ早める方向にシフトさせた状態の信号である(このようにシフトさせる目的等については、後述する説明により明らかとなる)。つまり制御信号VG0_INVは概ね、サンプルホールドのサンプル時にはVCC電圧となり、ホールド時にはGND電圧になる。   The control signal VG0_INV is a signal that takes a binary value of the GND voltage and the VCC voltage, and is a signal equivalent to the control signal VG1_INV or a signal in a state where the control signal VG1_INV is shifted in a direction to advance by a predetermined minute time Δt1. (The purpose of shifting in this way will be apparent from the description given later). That is, the control signal VG0_INV is generally the VCC voltage when sampling and holding, and the GND voltage when holding.

図4に示すサンプルホールド回路SHでは、サンプルホールドのサンプル時には、N型MOSトランジスタTrN2およびTrN5の両方がONとなり、電圧信号IN1の電圧によりコンデンサC2が充電される。ホールド時には、N型MOSトランジスタTrN2およびTrN5の両方がOFFとなり、コンデンサC2の電圧は保持される。   In the sample and hold circuit SH shown in FIG. 4, both the N-type MOS transistors TrN2 and TrN5 are turned ON and the capacitor C2 is charged by the voltage of the voltage signal IN1 when the sample and hold is sampled. At the time of holding, both the N-type MOS transistors TrN2 and TrN5 are turned OFF, and the voltage of the capacitor C2 is held.

なお第1実施形態(図2を参照)では、N型MOSトランジスタTrN2のドレインDN2が直接コンデンサC2に接続されている。そのため端子TinとコンデンサC2の間においては、N型MOSトランジスタTrN2のソース-ドレイン間寄生容量とバックゲート-ドレイン間寄生容量が、並列に接続された状態となっている。これによりホールド時において、電圧信号IN1は、これらの寄生容量を介して、コンデンサC2に比較的大きな影響を与える要因となってしまう。   In the first embodiment (see FIG. 2), the drain DN2 of the N-type MOS transistor TrN2 is directly connected to the capacitor C2. Therefore, between the terminal Tin and the capacitor C2, the source-drain parasitic capacitance and the back gate-drain parasitic capacitance of the N-type MOS transistor TrN2 are connected in parallel. As a result, during holding, the voltage signal IN1 becomes a factor that has a relatively large effect on the capacitor C2 via these parasitic capacitances.

しかし第2実施形態(図4を参照)では、端子TinとコンデンサC2の間においては、N型MOSトランジスタTrN2のソース-ドレイン間寄生容量とバックゲート-ドレイン間寄生容量の並列部分に対し、N型MOSトランジスタTrN5のソース-ドレイン間寄生容量が直列に接続された状態となっている。これにより合成容量が小さくなるため、ホールド時において電圧信号IN1の電圧に急峻な波形やノイズがのっても、寄生容量を介したコンデンサC2への影響を小さくすることができる。   However, in the second embodiment (see FIG. 4), between the terminal Tin and the capacitor C2, the N-type MOS transistor TrN2 has a parallel portion of the source-drain parasitic capacitance and the back gate-drain parasitic capacitance. The source-drain parasitic capacitance of the type MOS transistor TrN5 is connected in series. As a result, the combined capacitance is reduced, so that even if a steep waveform or noise is applied to the voltage of the voltage signal IN1 during holding, the influence on the capacitor C2 via the parasitic capacitance can be reduced.

なお、N型MOSトランジスタのソース-ドレイン間の寄生容量の大きさがサンプルホールド用コンデンサC2の容量の大きさと比較して小さくなるように、当該N型MOSトランジスタのサイズを小さくすれば、その分、寄生容量を介したコンデンサC2への影響を小さくすることができる。   If the size of the N-type MOS transistor is reduced so that the size of the parasitic capacitance between the source and drain of the N-type MOS transistor is smaller than the size of the capacitance of the sample-and-hold capacitor C2, the corresponding amount is reduced. The influence on the capacitor C2 through the parasitic capacitance can be reduced.

端子Tinとサンプルホールド用のコンデンサC2の間にサンプルホールド用スイッチングトランジスタを2個直列接続し、コンデンサC2に近い側のスイッチングトランジスタTrN5のバックゲートをGND接続し、かつ、そのサイズ(スイッチングトランジスタTrN5等のサイズ)を小さくすることにより、ソース-ドレイン間容量を介した入力ノイズのコンデンサC2への影響は低減される。   Two sample-and-hold switching transistors are connected in series between the terminal Tin and the sample-and-hold capacitor C2, the back gate of the switching transistor TrN5 on the side close to the capacitor C2 is connected to GND, and its size (switching transistor TrN5, etc.) By reducing the size, the influence of input noise on the capacitor C2 via the source-drain capacitance is reduced.

また制御信号VG0_INVを、制御信号VG1_INV(制御信号VG1とは逆相の信号)を所定の微小時間Δt1だけ早める方向にシフトさせた状態の信号とすることにより、更にスイッチングノイズの影響を回避できるといった効果を得ることが可能である。この点について、図5および図6を参照しながら以下に説明する。   In addition, by making the control signal VG0_INV a signal in which the control signal VG1_INV (a signal having a phase opposite to that of the control signal VG1) is shifted in a direction to advance the signal by a predetermined minute time Δt1, the influence of switching noise can be further avoided. An effect can be obtained. This point will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、第2実施形態における各種信号などの時間変化を表すタイミングチャートである。なお図5では図3に比べて、制御信号VG0_INVの時間変化、およびN型MOSトランジスタTrN5のON/OFFの時間変化のチャートが追加されている。また図6は、図5の一部を拡大してより詳細に表したものである。   FIG. 5 is a timing chart showing temporal changes of various signals in the second embodiment. In FIG. 5, compared to FIG. 3, a chart of the time change of the control signal VG0_INV and the time change of ON / OFF of the N-type MOS transistor TrN5 is added. FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG. 5 in more detail.

制御信号VG0_INVはGND電圧とVCC電圧の2値をとる信号であり、先述した通り、制御信号VG1_INV(制御信号VG1とは逆相の信号)を微小時間Δt1だけ早める方向にシフトさせた状態の信号となっている。逆に言えば、制御信号VG1_INV(制御信号VG1とは逆相の信号)は、制御信号VG0_INVに微小時間Δt1の遅延をもたせた状態の信号となっている。   The control signal VG0_INV is a signal that takes two values of the GND voltage and the VCC voltage. As described above, the control signal VG1_INV (a signal having a phase opposite to that of the control signal VG1) is shifted in a direction that is advanced by a minute time Δt1. It has become. In other words, the control signal VG1_INV (a signal having a phase opposite to that of the control signal VG1) is a signal in which the control signal VG0_INV is delayed by a minute time Δt1.

このような制御信号VG0_INVが入力されることにより、N型MOSトランジスタTrN5は、N型MOSトランジスタTrN2よりも先にOFFする。そのため、ホールドする直前まで電圧信号IN1をコンデンサC2に与えることができ、かつ、N型MOSトランジスタTrN2のスイッチングノイズの影響を回避することができる。これによりサンプルホールド回路SHは、正確な電圧をサンプルホールドすることが可能となっている。   When such a control signal VG0_INV is input, the N-type MOS transistor TrN5 is turned off before the N-type MOS transistor TrN2. Therefore, the voltage signal IN1 can be given to the capacitor C2 until immediately before the hold, and the influence of the switching noise of the N-type MOS transistor TrN2 can be avoided. Thereby, the sample and hold circuit SH can sample and hold an accurate voltage.

3.その他
以上に説明したように各実施形態のサンプルホールド回路SHは、電圧信号IN1が入力される端子Tin(入力端)、端子Tout(出力端)、コンデンサC2、4個のN型MOSトランジスタ(TrN1〜TrN4)、P型MOSトランジスタTrP1を備えている。またサンプルホールド回路SHは、サンプル期間とホールド期間を示す制御信号VG1に応じて、コンデンサC2を用いた電圧信号IN1のサンプルホールドを行い、端子Toutから該サンプルホールドの結果を出力するように構成されている。
3. Others As described above, the sample-and-hold circuit SH of each embodiment includes the terminal Tin (input terminal) to which the voltage signal IN1 is input, the terminal Tout (output terminal), the capacitor C2, and four N-type MOS transistors (TrN1). ~ TrN4), a P-type MOS transistor TrP1 is provided. The sample hold circuit SH is configured to sample and hold the voltage signal IN1 using the capacitor C2 according to the control signal VG1 indicating the sample period and the hold period, and to output the result of the sample hold from the terminal Tout. ing.

そしてN型MOSトランジスタTrN1は、ゲートに制御信号VG1が入力され、ドレインがP型MOSトランジスタTrP1のドレインとN型MOSトランジスタTrN2のゲートとN型MOSトランジスタTrN3のドレインに接続され、ソースが端子TinとN型MOSトランジスタTrN2のソースと自身のバックゲートに接続されている。   The N-type MOS transistor TrN1 has a gate to which a control signal VG1 is input, a drain connected to the drain of the P-type MOS transistor TrP1, a gate of the N-type MOS transistor TrN2, and a drain of the N-type MOS transistor TrN3, and a source connected to the terminal Tin. And the source of the N-type MOS transistor TrN2 and its own back gate.

またP型MOSトランジスタTrP1は、ゲートに制御信号VG1が入力され、ソースが自身のバックゲートに接続されるとともに電圧信号IN1より高い所定のVCC電圧に維持される。   Further, the P-type MOS transistor TrP1 is supplied with the control signal VG1 at its gate, the source is connected to its own back gate, and is maintained at a predetermined VCC voltage higher than the voltage signal IN1.

またN型MOSトランジスタTrN2は、ドレインが端子Toutに接続されるとともにコンデンサC2を介して接地され、バックゲートがN型MOSトランジスタTrN3のソースとバックゲートに接続されるとともに抵抗R2を介してN型MOSトランジスタTrN4のドレインに接続されている。   The N-type MOS transistor TrN2 has a drain connected to the terminal Tout and grounded via the capacitor C2, and a back gate connected to the source and back gate of the N-type MOS transistor TrN3 and an N-type via the resistor R2. It is connected to the drain of the MOS transistor TrN4.

またN型MOSトランジスタTrN3は、ゲートに制御信号VG1が入力される。またN型MOSトランジスタTrN4は、ソースとバックゲートが接地されている。そして制御信号VG1は、サンプル期間にはGND電圧となりホールド期間にはVCCとなる2値の信号であり、N型MOSトランジスタTrN4のゲートには、制御信号VG1とは逆相の信号が入力されるようになっている。   Further, the control signal VG1 is input to the gate of the N-type MOS transistor TrN3. The N-type MOS transistor TrN4 has a source and a back gate that are grounded. The control signal VG1 is a binary signal that becomes the GND voltage in the sample period and becomes VCC in the hold period, and a signal having a phase opposite to that of the control signal VG1 is input to the gate of the N-type MOS transistor TrN4. It is like that.

そのためサンプルホールド回路SHによれば、スイッチング素子S1との間にアンプ等を設けることを要せず、消費電力や回路規模を低減させながらも、サンプルホールドが正しく行われるようにすることが可能となっている。   Therefore, according to the sample and hold circuit SH, it is not necessary to provide an amplifier or the like between the switching element S1, and it is possible to correctly perform the sample and hold while reducing power consumption and circuit scale. It has become.

また第2実施形態のサンプルホールド回路SHは、N型MOSトランジスタTrN2とコンデンサC2の間にN型MOSトランジスタTrN5を更に備えている。そしてN型MOSトランジスタTrN5は、ソースがN型MOSトランジスタTrN2のドレインに接続され、ドレインが端子Toutに接続されるとともにコンデンサC2を介して接地され、バックゲートが接地されている。そのため第2実施形態のサンプルホールド回路SHによれば、更にノイズの影響を低減させることが可能となっている。   The sample and hold circuit SH of the second embodiment further includes an N-type MOS transistor TrN5 between the N-type MOS transistor TrN2 and the capacitor C2. The source of the N-type MOS transistor TrN5 is connected to the drain of the N-type MOS transistor TrN2, the drain is connected to the terminal Tout and grounded via the capacitor C2, and the back gate is grounded. Therefore, according to the sample and hold circuit SH of the second embodiment, the influence of noise can be further reduced.

また各実施形態のスイッチング電源回路1は、サンプルホールド回路SHを備えており、スイッチング素子S1をオン/オフ制御することにより、所定の直流電圧VOUTを出力する。スイッチング電源回路1においては、スイッチング素子S1を流れる電流に応じた電圧が、電圧信号IN1として端子Tinに入力される。またサンプルホールドの結果に基づいて、スイッチング制御信号生成回路3がスイッチング制御信号Vqを生成して出力し、スイッチング素子S1が制御される。   The switching power supply circuit 1 of each embodiment includes a sample hold circuit SH, and outputs a predetermined DC voltage VOUT by controlling the switching element S1 on / off. In the switching power supply circuit 1, a voltage corresponding to the current flowing through the switching element S1 is input to the terminal Tin as the voltage signal IN1. Further, based on the result of the sample hold, the switching control signal generation circuit 3 generates and outputs the switching control signal Vq, and the switching element S1 is controlled.

また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。   The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above embodiment without departing from the spirit of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects, and should be considered not restrictive. The technical scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of the claims, and is understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. Should.

本発明は、スイッチング電源回路等に利用することができる。   The present invention can be used for a switching power supply circuit and the like.

1 スイッチング電源回路
2 基準パルス発生回路
3 スイッチング制御信号生成回路
4 DC−DCコンバータ
6 タイミング信号生成回路
7 否定回路
11 否定回路
12 遅延回路
13 論理積回路
14 論理回路
15 三角波発生回路
16 差動増幅回路
17 比較回路
18 加算回路
SH サンプルホールド回路
C2 サンプルホールド用コンデンサ
R1,R2 抵抗
Tin 端子(入力端)
Tcon1 端子
Tcon2 端子
Tcon3 端子
Tout 端子(出力端)
TrN1 N型MOSトランジスタ(第1のトランジスタ)
TrN2 N型MOSトランジスタ(第2のトランジスタ)
TrN3 N型MOSトランジスタ(第3のトランジスタ)
TrN4 N型MOSトランジスタ(第4のトランジスタ)
TrN5 N型MOSトランジスタ(第5のトランジスタ)
TrP1 P型MOSトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching power supply circuit 2 Reference pulse generation circuit 3 Switching control signal generation circuit 4 DC-DC converter 6 Timing signal generation circuit 7 Negative circuit 11 Negative circuit 12 Delay circuit 13 AND circuit 14 Logic circuit 15 Triangular wave generation circuit 16 Differential amplifier circuit 17 Comparison circuit 18 Addition circuit SH Sample hold circuit C2 Sample hold capacitor R1, R2 Resistance Tin terminal (input terminal)
Tcon1 terminal Tcon2 terminal Tcon3 terminal Tout terminal (output terminal)
TrN1 N-type MOS transistor (first transistor)
TrN2 N-type MOS transistor (second transistor)
TrN3 N-type MOS transistor (third transistor)
TrN4 N-type MOS transistor (fourth transistor)
TrN5 N-type MOS transistor (fifth transistor)
TrP1 P-type MOS transistor

Claims (5)

電圧信号が入力される入力端、出力端、コンデンサ、N型MOSトランジスタである第1から第4の各トランジスタ、および、P型MOSトランジスタを備え、
サンプル期間とホールド期間を示す制御信号に応じて、前記コンデンサを用いた前記電圧信号のサンプルホールドを行い、前記出力端から該サンプルホールドの結果を出力するサンプルホールド回路であって、
第1のトランジスタは、
ゲートに前記制御信号が入力され、ドレインが前記P型MOSトランジスタのドレインと第2のトランジスタのゲートと第3のトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記入力端と第2のトランジスタのソースと自身のバックゲートに接続されており、
前記P型MOSトランジスタは、
ゲートに前記制御信号が入力され、ソースが自身のバックゲートに接続されるとともに前記電圧信号より高い所定電圧に維持され、
第2のトランジスタは、
ドレインが前記出力端に接続されるとともに前記コンデンサを介して接地され、バックゲートが第3のトランジスタのソースとバックゲートに接続されるとともに抵抗を介して第4のトランジスタのドレインに接続され、
第3のトランジスタは、
ゲートに前記制御信号が入力され、
第4のトランジスタは、
ソースとバックゲートが接地されており、
前記ホールド期間において、前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタはONの状態とされ、前記第2のトランジスタ、前記第4のトランジスタ、及び前記P型MOSトランジスタはOFFの状態とされ、
前記サンプル期間において、前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタはOFFの状態とされ、前記第2のトランジスタ、前記第4のトランジスタ、及び前記P型MOSトランジスタはONの状態とされることを特徴とするサンプルホールド回路。
An input terminal to which a voltage signal is input, an output terminal, a capacitor, first to fourth transistors which are N-type MOS transistors, and a P-type MOS transistor;
In accordance with a control signal indicating a sample period and a hold period, a sample and hold circuit that performs sample and hold of the voltage signal using the capacitor and outputs a result of the sample and hold from the output terminal,
The first transistor is
The control signal is input to the gate, the drain is connected to the drain of the P-type MOS transistor, the gate of the second transistor, and the drain of the third transistor, the source is the input terminal, the source of the second transistor, and itself Connected to the back gate,
The P-type MOS transistor is
The control signal is input to the gate, the source is connected to its back gate and maintained at a predetermined voltage higher than the voltage signal,
The second transistor is
A drain is connected to the output terminal and grounded via the capacitor, and a back gate is connected to the source and back gate of the third transistor and is connected to the drain of the fourth transistor via a resistor,
The third transistor is
The control signal is input to the gate,
The fourth transistor is
The source and back gate are grounded ,
In the hold period, the first transistor and the third transistor are turned on, and the second transistor, the fourth transistor, and the P-type MOS transistor are turned off,
In the sampling period, the first transistor and the third transistor are turned off, and the second transistor, the fourth transistor, and the P-type MOS transistor are turned on. A featured sample-and-hold circuit.
前記制御信号は、前記サンプル期間には接地電圧となり前記ホールド期間には前記所定電圧となる、2値の信号であり、
前記第4のトランジスタのゲートには、前記制御信号とは逆相の信号が入力されることを特徴とする請求項1に記載のサンプルホールド回路。
The control signal is a binary signal that becomes a ground voltage in the sample period and becomes the predetermined voltage in the hold period,
2. The sample and hold circuit according to claim 1, wherein a signal having a phase opposite to that of the control signal is input to a gate of the fourth transistor.
第2のトランジスタと前記コンデンサの間に、N型MOSトランジスタである第5のトランジスタを更に備え、
第5のトランジスタは、
ソースが第2のトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記出力端に接続されるとともに前記コンデンサを介して接地され、バックゲートが接地されており、さらに、前記ホールド期間を所定の微小時間だけ早めた方向にシフトさせた期間においてOFFの状態とされ、前記サンプル期間を前記微小時間だけ早めた方向にシフトさせた期間においてONの状態とされることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサンプルホールド回路。
A fifth transistor that is an N-type MOS transistor is further provided between the second transistor and the capacitor,
The fifth transistor is
The source is connected to the drain of the second transistor, the drain is connected to the output terminal and grounded via the capacitor, the back gate is grounded , and the hold period is advanced by a predetermined minute time. 3. The method according to claim 1 , wherein the sampling period is turned off during the period shifted in the direction, and the sampling period is turned on during the period shifted in the direction advanced by the minute time. The sample-and-hold circuit described.
第5のトランジスタのゲートには、
前記制御信号とは逆相の信号を前記微小時間だけ早める方向にシフトさせた状態の信号が、入力されることを特徴とする請求項3に記載のサンプルホールド回路。
The gate of the fifth transistor
Sample-and-hold circuit according to claim 3 in which the signal state said control signal is shifted in a direction to advance the reverse phase signal by the short time, characterized in that the input.
請求項1から請求項4の何れかに記載のサンプルホールド回路を備え、
スイッチング素子をオン/オフ制御することにより、所定の直流電圧を出力するスイッチング電源回路であって、
前記スイッチング素子を流れる電流に応じた電圧が、前記電圧信号として前記入力端に入力され、
前記サンプルホールドの結果に基づいて、前記スイッチング素子を制御することを特徴とするスイッチング電源回路。
A sample hold circuit according to any one of claims 1 to 4,
A switching power supply circuit that outputs a predetermined DC voltage by controlling on / off of the switching element,
A voltage corresponding to the current flowing through the switching element is input to the input terminal as the voltage signal,
A switching power supply circuit that controls the switching element based on the result of the sample hold.
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