JP6086963B1 - Voltage output circuit - Google Patents

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Abstract

【課題】出力電圧帰還抵抗を切り換えてレギュレータの出力電圧を変化させる際に,出力電圧の過渡動作時に生ずるオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制する。【解決手段】直流の入力電圧を、基準電圧とフィードバック電圧との差分電圧に応じた直流の出力電圧に変換するレギュレータと、複数の帰還抵抗器と電子スイッチとを有し、外部からの帰還抵抗切り換え信号に応じて出力電圧を2つの分圧抵抗値により分圧した電圧をフィードバック電圧として出力する帰還抵抗回路部と、帰還抵抗切り換え信号を出力する制御部とを備え、帰還抵抗回路部は、帰還抵抗切り換え信号の立ち下がりまたは立ち上がりの少なくともどちらか一方に一次遅れ特性を持たせて出力し、電子スイッチのオンオフ動作の少なくともどちらか一方に一次遅れ特性を有するオンオフ動作となるように制御する一次遅れ時定数回路をさらに有する。【選択図】図1Overshoot and undershoot that occur during transient operation of an output voltage are suppressed when an output voltage feedback resistor is switched to change the output voltage of a regulator. A regulator for converting a DC input voltage into a DC output voltage corresponding to a differential voltage between a reference voltage and a feedback voltage, a plurality of feedback resistors and an electronic switch, and an external feedback resistor A feedback resistor circuit unit that outputs, as a feedback voltage, a voltage obtained by dividing the output voltage by two voltage dividing resistance values according to the switching signal, and a control unit that outputs a feedback resistor switching signal. A primary control that outputs at least one of the falling edge and the rising edge of the feedback resistor switching signal with a first-order lag characteristic, and controls the on / off operation so that at least one of the on / off operations of the electronic switch has the first-order lag characteristic. A delay time constant circuit is further included. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、入力電圧を出力電圧に変換するDC−DCコンバータ回路(すなわち、レギュレータ)と、その出力電圧を分圧したフィードバック電圧を調整することにより出力電圧を制御する制御部とを備えた電圧出力回路に関するものであり、特に、出力電圧からフィードバック電圧を作成する分圧抵抗(以下、帰還抵抗と称す)の切換手法に特徴を有する電圧出力回路に関するものである。   The present invention includes a DC-DC converter circuit (that is, a regulator) that converts an input voltage into an output voltage, and a controller that controls the output voltage by adjusting a feedback voltage obtained by dividing the output voltage. The present invention relates to an output circuit, and more particularly to a voltage output circuit characterized by a switching method of a voltage dividing resistor (hereinafter referred to as a feedback resistor) that creates a feedback voltage from the output voltage.

従来のDC−DCコンバータ回路は、出力電圧を変化させるために、入力電圧から降圧した出力電圧を得るボルテージレギュレータ(以下、シリーズレギュレータと称す)の内部に配設された帰還抵抗を、スイッチにより切り換えることにより行っていた(例えば、特許文献1参照)。   A conventional DC-DC converter circuit uses a switch to switch a feedback resistor disposed in a voltage regulator (hereinafter referred to as a series regulator) that obtains an output voltage stepped down from an input voltage in order to change the output voltage. (For example, refer to Patent Document 1).

すなわち、基準となる電圧と、出力電圧を帰還抵抗で分圧した値とが、差動アンプに入力される。そして、それらの差分電圧が差動アンプから出力され、その先に接続された、入力電圧を降圧するための制御半導体素子であるFET(Field Effect Transistor)のゲート端子に入力される。この差分電圧により、FETのドレイン−ソース間の抵抗値が制御され、出力電圧が一定値になるように、FETが制御される。   That is, the reference voltage and the value obtained by dividing the output voltage by the feedback resistor are input to the differential amplifier. Then, the differential voltage is output from the differential amplifier and input to the gate terminal of a FET (Field Effect Transistor), which is connected to the differential amplifier and is a control semiconductor element for stepping down the input voltage. The resistance value between the drain and source of the FET is controlled by this differential voltage, and the FET is controlled so that the output voltage becomes a constant value.

出力電圧を変更したい場合には、帰還抵抗値を変更させればよい。すなわち、帰還抵抗値を変更させることで、基準電圧との差が変化することになり、その結果、差動アンプから出力される差分電圧が変化する。そして、差分電圧の変化によりFETのゲート電圧が変化することで、結果的に、ドレイン−ソース間の抵抗値が変化し、出力電圧も変化することとなる。   In order to change the output voltage, the feedback resistance value may be changed. That is, by changing the feedback resistance value, the difference from the reference voltage changes, and as a result, the differential voltage output from the differential amplifier changes. As the gate voltage of the FET changes due to the change of the differential voltage, the resistance value between the drain and the source changes as a result, and the output voltage also changes.

図14は、特許文献1における従来の帰還抵抗切換回路部に関する回路図である。   FIG. 14 is a circuit diagram relating to a conventional feedback resistance switching circuit unit in Patent Document 1. In FIG.

また、別の従来技術として、スイッチングレギュレータにおいて、起動時の出力電圧のオーバーシュートを発生させることなく、起動時間を早くする方法がある(例えば、特許文献2参照)。   As another conventional technique, there is a method of increasing the startup time without causing an overshoot of the output voltage at startup in a switching regulator (see, for example, Patent Document 2).

この特許文献2によれば、スイッチングレギュレータの出力にスイッチングレギュレータの定常電圧を制御するためのオンオフを行うPMOSFET(P Channel Metal Oxide Semiconductor FET)、NMOSFET(N Channel MOSFET)とは別に、PMOSトランジスタが配設されている。   According to this Patent Document 2, a PMOS transistor is arranged separately from a PMOSFET (P Channel Metal Oxide Semiconductor FET) and an NMOSFET (N Channel MOSFET) that turn on and off to control the steady voltage of the switching regulator at the output of the switching regulator. It is installed.

さらに、ソフトスタート回路を、出力電圧のフィードバック電圧と基準電圧との比較器の入力側に配設している。そして、出力電圧が90%になるまでは、PMOSトランジスタをオンさせることにより、スイッチングレギュレータに入力される入力電圧をそのまま出力する。   Further, a soft start circuit is disposed on the input side of the comparator of the feedback voltage of the output voltage and the reference voltage. Until the output voltage reaches 90%, the PMOS transistor is turned on to output the input voltage input to the switching regulator as it is.

一方、出力電圧が90%を超えた時点でPMOSトランジスタをオフさせ、ソフトスタート回路と出力電圧のフィードバックと基準電圧の各々の差をエラーアンプから出力し、出力の大きさを徐々に変化させることで、オーバーシュートを抑制している。   On the other hand, when the output voltage exceeds 90%, the PMOS transistor is turned off, the difference between the soft start circuit, the feedback of the output voltage, and the reference voltage is output from the error amplifier, and the magnitude of the output is gradually changed. And overshoot is suppressed.

特開2001−069677号公報JP 2001-069677 A 特開2007−236051号公報JP 2007-236051 A

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1は、スイッチを用いて帰還抵抗値を瞬時に切り換えている。従って、その切り換えた抵抗値に見合った出力電圧のフィードバック値と基準電圧とを比較する差動アンプの周波数帯域を越えてしまい、結果として、帰還抵抗値の切り換わり時の出力電圧変化中(以下、過渡時と称す)から定常出力になるまでに、差動アンプの出力電圧に、オーバーシュートやアンダーシュートが発生してしまう等の問題点があった。
However, the prior art has the following problems.
In Patent Document 1, the feedback resistance value is instantaneously switched using a switch. Therefore, the frequency band of the differential amplifier that compares the feedback value of the output voltage corresponding to the switched resistance value and the reference voltage is exceeded, and as a result, the output voltage changes during the switching of the feedback resistance value (hereinafter referred to as From the time of transition to the steady output, there is a problem that the output voltage of the differential amplifier causes overshoot or undershoot.

また、特許文献2は、スイッチングレギュレータの起動時において、出力電圧のオーバーシュートを抑えることができる。しかしながら、定常出力状態へ移行後に帰還抵抗値を変化させた場合などの過渡時の出力電圧の変化には、対応できないという問題点があった。   Further, Patent Document 2 can suppress an overshoot of the output voltage when the switching regulator is started. However, there is a problem in that it cannot cope with a change in output voltage during a transition such as when the feedback resistance value is changed after shifting to a steady output state.

本発明は、上記のような課題を解決するものになされたものであり、レギュレータの出力電圧を変化させるために、帰還抵抗値を切り替えた際の過渡状態においても、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、かつ定常状態においては負荷変動に対し、レギュレータのもつ本来の周波数応答帯域を保持させることができ、負荷変動への対応と、安定した電圧出力の両立を実現することのできる電圧出力回路を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even in a transient state when the feedback resistance value is switched in order to change the output voltage of the regulator, the output voltage overshoots or undershoots. Shooting can be suppressed, and in the steady state, the original frequency response band of the regulator can be maintained with respect to load fluctuations, realizing both compatibility with load fluctuations and stable voltage output. It is an object to obtain a voltage output circuit that can be used.

本発明に係わる電圧出力装置は、直流の入力電圧を、基準電圧とフィードバック電圧との差分電圧に応じた直流の出力電圧に変換するレギュレータと、複数の帰還抵抗器と、外部からの帰還抵抗切り換え信号のオンオフ状態に応じてオンオフ動作を行うことで複数の帰還抵抗器による接続構成を切り換えて2つの分圧抵抗値に分ける電子スイッチとを有し、出力電圧を2つの分圧抵抗値により分圧した電圧をフィードバック電圧として出力する帰還抵抗回路部と、帰還抵抗切り換え信号を切り換えて出力して帰還抵抗回路部から出力されるフィードバック電圧を制御することで、出力電圧が所望の値となるように制御する制御部とを備え、帰還抵抗回路部は、帰還抵抗切り換え信号がオンからオフに切り換わった際の立ち下がり信号、または帰還抵抗切り換え信号がオフからオンに切り換わった際の立ち上がり信号の少なくともどちらか一方を一次遅れ信号に変換し、変換した一次遅れ信号を用いることで電子スイッチのオンオフ動作の少なくともどちらか一方に一次遅れ特性を有するオンオフ動作となるように制御し、電子スイッチを用いて帰還抵抗値を瞬時に切り換えることなく徐々に変化させる一次遅れ時定数回路をさらに有するものである。 A voltage output device according to the present invention includes a regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage corresponding to a differential voltage between a reference voltage and a feedback voltage, a plurality of feedback resistors, and an external feedback resistor switching. And an electronic switch that switches the connection configuration by a plurality of feedback resistors to divide into two voltage dividing resistance values by performing an on / off operation according to the on / off state of the signal, and divides the output voltage by the two voltage dividing resistance values. A feedback resistor circuit unit that outputs the compressed voltage as a feedback voltage, and a feedback resistor switching signal that is switched and output to control the feedback voltage output from the feedback resistor circuit unit, so that the output voltage becomes a desired value. A feedback resistor circuit unit, a falling signal when the feedback resistor switching signal is switched from on to off, or At least one of the rising signals when the feedback resistor switching signal is switched from OFF to ON is converted into a primary delay signal, and the primary delay signal is used to convert the primary switch to at least one of the ON / OFF operations of the electronic switch. The circuit further includes a first-order lag time constant circuit that is controlled so as to have an on / off operation having a delay characteristic, and that gradually changes the feedback resistance value without instantaneous switching using an electronic switch .

本発明によれば、帰還抵抗値を徐々に変化させる、すなわち帰還抵抗値の変化に一次遅れをかけることができる構成を備えている。この結果、レギュレータの出力電圧を変化させるために、帰還抵抗値を切り替えた際の過渡状態においても、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、かつ定常状態においては負荷変動に対し、レギュレータのもつ本来の周波数応答帯域を保持させることができ、負荷変動への対応と、安定した電圧出力の両立を実現することのできる電圧出力回路を得る。   According to the present invention, the feedback resistance value is gradually changed, that is, the first order delay can be applied to the change of the feedback resistance value. As a result, overshoot and undershoot of the output voltage can be suppressed even in a transient state when the feedback resistance value is switched in order to change the output voltage of the regulator. A voltage output circuit capable of maintaining the original frequency response band of the regulator and realizing both compatibility with load fluctuations and stable voltage output is obtained.

本発明の実施の形態1に係るリニアレギュレータ回路の構成図である。It is a block diagram of the linear regulator circuit which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における帰還抵抗選択回路の内部を表した回路図である。It is a circuit diagram showing the inside of the feedback resistance selection circuit in Embodiment 1 of this invention. 従来のリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路における各部の波形を示した図である。It is the figure which showed the waveform of each part in the resistance switching circuit using the conventional linear regulator. 本発明の実施の形態1におけるリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路における各部の波形を示した図である。It is the figure which showed the waveform of each part in the resistance switching circuit using the linear regulator in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路により、オーバーシュート、アンダーシュートの抑制効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suppression effect of an overshoot and an undershoot by the resistance switching circuit using the linear regulator in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における帰還抵抗切換回路の内部を表した回路図である。It is a circuit diagram showing the inside of the feedback resistance switching circuit in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における帰還抵抗切換回路内に配設された一次遅れ時定数回路324aの内部構成を示した回路図である。It is a circuit diagram which showed the internal structure of the primary delay time constant circuit 324a arrange | positioned in the feedback resistance switching circuit in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における帰還抵抗切換回路内に配設された一次遅れ時定数回路の内部構成を示した回路図である。It is a circuit diagram which showed the internal structure of the primary delay time constant circuit arrange | positioned in the feedback resistance switching circuit in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5における帰還抵抗切換回路内に配設された一次遅れ時定数回路324aの内部構成を示した回路図である。It is a circuit diagram which showed the internal structure of the primary delay time constant circuit 324a arrange | positioned in the feedback resistance switching circuit in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第1の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 1st Example of the voltage output circuit in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第2の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 2nd Example of the voltage output circuit in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第3の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 3rd Example of the voltage output circuit in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第4の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 4th Example of the voltage output circuit in Embodiment 6 of this invention. 特許文献1における従来の帰還抵抗切換回路部に関する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram relating to a conventional feedback resistance switching circuit unit in Patent Document 1.

本発明における電圧出力回路の好適な実施の形態を、以下、図面を用いて説明する。
なお、従来図も含め、同一の番号は、同一の構成要素を示す。
Preferred embodiments of the voltage output circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In addition, the same number also shows a same component including a prior art figure.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るリニアレギュレータ回路の構成図である。従来技術である先の図14の構成と比較すると、本実施の形態1における図1は、帰還抵抗回路部の構成が異なっている。図1における本実施の形態1の帰還抵抗回路部3は、帰還抵抗器31a〜31d、および電子スイッチ322a〜322dのそれぞれを含んだ帰還抵抗切換回路32a〜32dを備えて構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a linear regulator circuit according to Embodiment 1 of the present invention. Compared with the configuration of FIG. 14 which is the prior art, the configuration of the feedback resistor circuit unit in FIG. 1 of the first embodiment is different. The feedback resistance circuit unit 3 according to the first embodiment in FIG. 1 includes feedback resistance switching circuits 32a to 32d each including feedback resistors 31a to 31d and electronic switches 322a to 322d.

ここで、帰還抵抗切換回路32a〜32dは、それぞれ、帰還抵抗器31aと31bの間、帰還抵抗器31bと31cの間、帰還抵抗器31cと31dの間、そして帰還抵抗器31dと32eの間に配設されている。そして、CPU7から、端子323a〜323dの何れか1つの端子にHレベル信号が入力され、その他の3つの端子にはLレベル信号が入力される。   Here, the feedback resistance switching circuits 32a to 32d are respectively connected between the feedback resistors 31a and 31b, between the feedback resistors 31b and 31c, between the feedback resistors 31c and 31d, and between the feedback resistors 31d and 32e. It is arranged. An H level signal is input from the CPU 7 to any one of the terminals 323a to 323d, and an L level signal is input to the other three terminals.

この結果、Hレベル信号が入力された帰還抵抗切換回路32a〜32dのいずれかがオンし、端子322a〜322dの何れか1つの端子を介して、リニアレギュレータ8の出力電圧フィードバック端子83に接続される。   As a result, any of the feedback resistance switching circuits 32a to 32d to which the H level signal is input is turned on, and is connected to the output voltage feedback terminal 83 of the linear regulator 8 via any one of the terminals 322a to 322d. The

リニアレギュレータ8は、出力電圧フィードバック端子83以外に、入力電圧5を入力する端子81、および出力電圧102aを出力する端子82を備えるとともに、差動アンプ1、FET2、および基準電圧4を内蔵して構成されている。   In addition to the output voltage feedback terminal 83, the linear regulator 8 includes a terminal 81 for inputting the input voltage 5 and a terminal 82 for outputting the output voltage 102a, and also includes the differential amplifier 1, the FET 2, and the reference voltage 4. It is configured.

差動アンプ1は、出力電圧フィードバック端子83を介して入力された電圧103aと、基準電圧4の電圧とを比較し、出力電圧104aを出力する。FET2は、端子81を介して入力された入力電圧5の電圧101を、ドレイン−ソース間の抵抗値の変化に応じた出力電圧102aとして、端子82から出力する。   The differential amplifier 1 compares the voltage 103a input via the output voltage feedback terminal 83 with the voltage of the reference voltage 4, and outputs an output voltage 104a. The FET 2 outputs the voltage 101 of the input voltage 5 input through the terminal 81 from the terminal 82 as the output voltage 102a corresponding to the change in the resistance value between the drain and the source.

コンデンサ6は、リニアレギュレータ8の出力端子82から出力された出力電圧102aを平滑する平滑コンデンサである。   The capacitor 6 is a smoothing capacitor that smoothes the output voltage 102 a output from the output terminal 82 of the linear regulator 8.

図2は、本発明の実施の形態1における帰還抵抗切換回路32aの内部を表した回路図である。なお、先の図1に示した4つの帰還抵抗切換回路32a〜32dは、いずれも同一構成であるが、図2では、一例として、帰還抵抗切換回路32aの内部を示しており、以下では、代表して、帰還抵抗切換回路32aを用いて説明する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing the inside of feedback resistance switching circuit 32a in the first embodiment of the present invention. Although the four feedback resistance switching circuits 32a to 32d shown in FIG. 1 have the same configuration, FIG. 2 shows the inside of the feedback resistance switching circuit 32a as an example. As a representative example, the feedback resistance switching circuit 32a will be described.

図2に示すごとく、帰還抵抗切換回路32aは、帰還抵抗器31aと接続される端子321a、差動アンプ1のマイナス側に接続される端子322a、およびCPU7からの帰還抵抗切り換え信号105が接続される端子323aの3つの端子を有している。また、端子321aと322aの間には、オンオフ信号の電圧値により抵抗値が変化する電子スイッチ326aが配設されている。   As shown in FIG. 2, the feedback resistance switching circuit 32a is connected to a terminal 321a connected to the feedback resistor 31a, a terminal 322a connected to the negative side of the differential amplifier 1, and a feedback resistance switching signal 105 from the CPU 7. The terminal 323a has three terminals. Further, an electronic switch 326a whose resistance value changes according to the voltage value of the on / off signal is disposed between the terminals 321a and 322a.

さらに、帰還抵抗切換回路32aは、一次遅れ時定数回路324aおよび緩衝回路325aを有しており、以下のような働きをする。緩衝回路325aは、CPU7からの帰還抵抗切り換え信号105の駆動容量が小さい場合や電圧が異なる場合等においても、駆動容量や電圧を変換するためのトランジスタやオペアンプ等を含んで構成されている。   Further, the feedback resistance switching circuit 32a includes a first-order lag time constant circuit 324a and a buffer circuit 325a, and functions as follows. The buffer circuit 325a includes a transistor, an operational amplifier, and the like for converting the drive capacity and voltage even when the drive capacity of the feedback resistance switching signal 105 from the CPU 7 is small or when the voltage is different.

また、一次遅れ時定数回路324aは、緩衝回路325aからの出力信号の垂直立ち上がり、垂直立ち下がりを一次遅れ信号に変換する。そして、一次遅れ時定数回路324aは、電子スイッチ326aのオン、オフ動作を一時遅れで制御し、その結果、電子スイッチ326aが完全にオン、オフするまでの抵抗値も、同様に一次遅れで制御されることとなる。   The first-order lag time constant circuit 324a converts the vertical rise and fall of the output signal from the buffer circuit 325a into a first-order lag signal. The primary delay time constant circuit 324a controls the on / off operation of the electronic switch 326a with a temporary delay, and as a result, the resistance value until the electronic switch 326a is completely turned on / off is similarly controlled with the primary delay. Will be.

この図2の場合には、CPU7からの帰還抵抗切り換え信号105がHレベルの信号で、電子スイッチ326aがオン(短絡)する構成となっている。電子スイッチ326aがオンすることにより、端子321aと端子322aが接続され、帰還抵抗は、帰還抵抗器31aの値と、帰還抵抗器31b〜31eを足した値に別れる。   In the case of FIG. 2, the feedback resistance switching signal 105 from the CPU 7 is an H level signal, and the electronic switch 326a is turned on (short-circuited). When the electronic switch 326a is turned on, the terminals 321a and 322a are connected, and the feedback resistance is divided into the value of the feedback resistor 31a and the value obtained by adding the feedback resistors 31b to 31e.

そして、これらの抵抗値により分圧された電圧が、リニアレギュレータ8の出力電圧フィードバック端子83に入力される。すなわち、出力電圧フィードバック端子83の電圧は、出力電圧102aを、電子スイッチ326aがオンすることで分けられた2つの抵抗値で分圧した値となる。   The voltage divided by these resistance values is input to the output voltage feedback terminal 83 of the linear regulator 8. That is, the voltage of the output voltage feedback terminal 83 is a value obtained by dividing the output voltage 102a by two resistance values divided by turning on the electronic switch 326a.

このように、電子スイッチ326aを一次遅れ動作でオン、オフさせることで、帰還抵抗器31a〜31dの切り換え時において、出力電圧フィードバック端子83へ入力されるフィードバック電圧103aに一次遅れの特性を持たせることができる。   In this way, by turning on and off the electronic switch 326a by the first order lag operation, the feedback voltage 103a input to the output voltage feedback terminal 83 has a first order lag characteristic when the feedback resistors 31a to 31d are switched. be able to.

この結果、リニアレギュレータ8内部の差動アンプ1は、帰還抵抗変化時のフィードバック電圧が過渡状態の時は、一次遅れで変化するフィードバック電圧103aに応じて緩やかに制御でき、切り換わって定常電圧になった後は、差動アンプ1が有する本来の周波数帯域で制御でき、安定した電圧制御が実現できる。   As a result, the differential amplifier 1 in the linear regulator 8 can be controlled gently according to the feedback voltage 103a that changes with a first-order lag when the feedback voltage when the feedback resistance changes is in a transient state, and switches to a steady voltage. After that, control can be performed in the original frequency band of the differential amplifier 1, and stable voltage control can be realized.

次に、フィードバック電圧103aに一次遅れ特性を持たせる構成を備えた本実施の形態1における電圧出力回路と、一次遅れ特性を持たせる構成を備えていない従来の電圧出力回路での具体的な応答波形の違いについて説明する。   Next, specific responses in the voltage output circuit according to the first embodiment having a configuration in which the feedback voltage 103a has a first-order lag characteristic and a conventional voltage output circuit not having a configuration in which a first-order lag characteristic is provided. The difference in waveform will be described.

図3は、従来のリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路における各部の波形を示した図である。一方、図4は、本発明の実施の形態1におけるリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路における各部の波形を示した図である。具体的には、帰還抵抗回路の選択が帰還抵抗器31aと31bの間から、帰還抵抗器31dと31eの間に変化した場合において、図14の構成に対応する各部の波形が図3に相当し、図1の構成に対応する各部の波形が図4に相当する。   FIG. 3 is a diagram showing waveforms at various parts in a resistance switching circuit using a conventional linear regulator. On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing waveforms of respective parts in the resistance switching circuit using the linear regulator in the first embodiment of the present invention. Specifically, when the selection of the feedback resistor circuit is changed between the feedback resistors 31a and 31b and between the feedback resistors 31d and 31e, the waveforms of the respective parts corresponding to the configuration of FIG. 14 correspond to FIG. 1 corresponds to FIG. 4. The waveform of each part corresponding to the configuration of FIG.

図3に示すように、帰還抵抗を、帰還抵抗器31aと31bの間から、帰還抵抗器31dと31eの間に、電子スイッチまたは機械式スイッチにより急峻に切り替えた過渡状態では、得られる出力電圧102aにオーバーシュート106a、106b、およびアンダーシュート107a、107bが生じる。   As shown in FIG. 3, the output voltage obtained in the transient state where the feedback resistor is sharply switched between the feedback resistors 31a and 31b by the electronic switch or the mechanical switch between the feedback resistors 31a and 31e. Overshoots 106a and 106b and undershoots 107a and 107b are generated in 102a.

これに対して、図4に示すように、帰還抵抗の切り替え時の過渡状態に一次遅れ特性を持たせた場合には、出力電圧102aのオーバーシュート、アンダーシュートの発生を抑制できることがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, it is understood that the occurrence of overshoot and undershoot of the output voltage 102a can be suppressed when the transient state at the time of switching the feedback resistor is given a first-order lag characteristic.

オーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる理由を、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態1におけるリニアレギュレータを用いた抵抗切換回路により、オーバーシュート、アンダーシュートの抑制効果を説明するための図であり、具体的には、出力電圧102aとフィードバック電圧103aの過渡状態における拡大図に相当する。   The reason why overshoot and undershoot can be suppressed will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of suppressing overshoot and undershoot by the resistance switching circuit using the linear regulator in the first embodiment of the present invention. Specifically, the output voltage 102a and the feedback voltage are illustrated. This corresponds to an enlarged view of the transition state 103a.

図14、図1において、帰還抵抗を切り替えると、帰還信号103または103aが変化するため、この帰還信号と基準電圧4との差が一定になるように差動アンプ1で制御することにより、所望の出力電圧102または102aが得られるまで制御されることとなる。   14 and 1, when the feedback resistor is switched, the feedback signal 103 or 103 a changes. Therefore, by controlling the differential amplifier 1 so that the difference between the feedback signal and the reference voltage 4 is constant, a desired value can be obtained. Until the output voltage 102 or 102a is obtained.

差動アンプ1により出力を制御する回路が十分高速なとき、本実施の形態1のように、一次遅れ特性により時定数をかけてフィードバック電圧103aを変化させた場合には、T1を帰還抵抗から得られるフィードバック電圧103aの変化時間、T2を出力電圧102aの変化時間とすると、
T1≒T2
の関係が得られる。
When the circuit that controls the output by the differential amplifier 1 is sufficiently fast, as in the first embodiment, when the feedback voltage 103a is changed by applying a time constant according to the first-order lag characteristic, T1 is changed from the feedback resistor. When the obtained change time of the feedback voltage 103a and T2 is the change time of the output voltage 102a,
T1 ≒ T2
The relationship is obtained.

このとき、単位時間ΔT1あたりのフィードバック電圧103aの変化量ΔV1が小さくなる。このため、出力信号の単位時間ΔT2あたりの出力信号変化量ΔV2も、同様に小さくなる。   At this time, the change amount ΔV1 of the feedback voltage 103a per unit time ΔT1 becomes small. For this reason, the output signal change amount ΔV2 per unit time ΔT2 of the output signal is similarly reduced.

フィードバック電圧103aが変化したとき、出力電圧102aが定常状態に至るまでの時間T2は、差動アンプ1とその演算の周波数帯域、すなわち、動作速度に依存する。従って、出力電圧102aの変化量(V2−V2‘)が急激に変化する場合、差動アンプ1とその演算により出力を制御する回路の周波数応答が悪くなる。すなわち、動作速度が速い場合には、得られる出力信号に生じるオーバーシュートおよびアンダーシュートは、出力電圧102aの変化量に比例する。   When the feedback voltage 103a changes, the time T2 until the output voltage 102a reaches a steady state depends on the differential amplifier 1 and the frequency band of the calculation, that is, the operation speed. Therefore, when the amount of change (V2−V2 ′) in the output voltage 102a changes abruptly, the frequency response of the differential amplifier 1 and the circuit that controls the output by the calculation thereof deteriorates. That is, when the operation speed is high, overshoot and undershoot occurring in the obtained output signal are proportional to the amount of change in the output voltage 102a.

そこで、本実施の形態1における電圧出力回路は、電子スイッチ326a〜326dのオン時間を一次遅れとし、時定数を持たせ、フィードバック電圧103aを徐々に制御し、電子スイッチ間の抵抗値を緩やかに変化させている。すなわち、本実施の形態1における電圧出力回路は、例えれば、電子スイッチを可変抵抗素子のように徐々に変化させ、帰還抵抗器31a〜31d各間の帰還抵抗値が徐々に変化するように振る舞わせるように機能する。   Therefore, in the voltage output circuit according to the first embodiment, the on-time of the electronic switches 326a to 326d is set as a first-order lag, a time constant is provided, the feedback voltage 103a is gradually controlled, and the resistance value between the electronic switches is moderated. It is changing. That is, the voltage output circuit according to the first embodiment behaves so that, for example, the electronic switch is gradually changed like a variable resistance element and the feedback resistance value between the feedback resistors 31a to 31d is gradually changed. To function.

帰還抵抗器31a〜31d各間の帰還抵抗値が徐々に変化するため、出力電圧102aも、フィードバック電圧103aと同様に、徐々に変化することになる。従って、抵抗器による帰還により差動アンプ1の利得または出力信号を決定する回路において、単位時間ΔT2あたりの利得または出力信号変化量ΔV2が小さくなり、出力電圧102aのオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制できる。   Since the feedback resistance value between each of the feedback resistors 31a to 31d gradually changes, the output voltage 102a also gradually changes in the same manner as the feedback voltage 103a. Therefore, in the circuit that determines the gain or output signal of the differential amplifier 1 by feedback using a resistor, the gain or output signal change amount ΔV2 per unit time ΔT2 is reduced, and overshoot and undershoot of the output voltage 102a can be suppressed. .

以上のように、実施の形態1によれば、帰還抵抗値を徐々に変化させる、すなわち帰還抵抗値の変化に一次遅れをかけることができる構成を備えている。この結果、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータ等の出力電圧を変化させるために、帰還抵抗値を切り替えた際の過渡状態においても、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができる。   As described above, according to the first embodiment, the feedback resistance value is gradually changed, that is, the first delay is applied to the change of the feedback resistance value. As a result, overshoot and undershoot of the output voltage can be suppressed even in a transient state when the feedback resistance value is switched in order to change the output voltage of a series regulator or a switching regulator.

さらに、定常状態においては、負荷変動に対し、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータのもつ本来の周波数応答帯域を保持させることができる。従って、負荷変動への対応と、安定した電圧出力の両立を実現することのできる電圧出力回路を得ることができる。   Furthermore, in the steady state, the original frequency response band of the series regulator and the switching regulator can be held against load fluctuations. Therefore, it is possible to obtain a voltage output circuit that can realize both coping with load fluctuation and stable voltage output.

実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2における帰還抵抗切換回路32a〜34aの内部を表した回路図である。図6においても、先の実施の形態1における図2と同様に、代表して、帰還抵抗切換回路32aを用いて説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing the inside of feedback resistance switching circuits 32a to 34a in the second embodiment of the present invention. In FIG. 6 as well, as in FIG. 2 in the first embodiment, the feedback resistance switching circuit 32a will be representatively described.

先の図2で示した実施の形態1における帰還抵抗切換回路32aでは、端子321aと端子322aの間のスイッチとして、電子スイッチ326aが用いられていた。これに対して、図6で示した実施の形態1における帰還抵抗切換回路32aでは、端子321aと端子322aの間のスイッチとして、電子スイッチ326aの代わりに、MOSFET327aが用いられている。   In the feedback resistance switching circuit 32a in the first embodiment shown in FIG. 2, the electronic switch 326a is used as a switch between the terminal 321a and the terminal 322a. On the other hand, in the feedback resistance switching circuit 32a in the first embodiment shown in FIG. 6, a MOSFET 327a is used instead of the electronic switch 326a as a switch between the terminal 321a and the terminal 322a.

電子スイッチ326aをMOSFET327aにすることで、駆動電流を小さくすることができる。この結果、帰還抵抗切換回路32a内の緩衝回路325aを削除することも可能である。   When the electronic switch 326a is the MOSFET 327a, the drive current can be reduced. As a result, the buffer circuit 325a in the feedback resistance switching circuit 32a can be deleted.

以上のように、実施の形態2によれば、オンオフ機能のスイッチとして、MOSFETを採用して帰還抵抗切換回路を構成している。この結果、先の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、駆動電流の低減化により、帰還抵抗切換回路内の緩衝回路を削除することも可能であり、回路構成を簡素化できるさらなる効果を得ることができる。   As described above, according to the second embodiment, the feedback resistance switching circuit is configured by adopting the MOSFET as the on / off function switch. As a result, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained. Further, the buffer current in the feedback resistance switching circuit can be eliminated by reducing the drive current, and a further effect of simplifying the circuit configuration can be obtained.

実施の形態3.
本実施の形態3では、先の実施の形態1、2で説明した一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部構成の具体例について説明する。図7は、本発明の実施の形態3における帰還抵抗切換回路32a内に配設された一次遅れ時定数回路324aの内部構成を示した回路図である。一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部の構成は、同一であり、図7では、一例として、帰還抵抗切換回路32aの内部に設けられた一次遅れ時定数回路324aを示しており、以下では、代表して、一次遅れ時定数回路324aを用いて説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a specific example of the internal configuration of the first-order lag time constant circuits 324a to 324d described in the first and second embodiments will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing an internal configuration of first-order lag time constant circuit 324a arranged in feedback resistance switching circuit 32a according to the third embodiment of the present invention. The internal configurations of the first-order lag time constant circuits 324a to 324d are the same, and FIG. 7 shows a first-order lag time constant circuit 324a provided inside the feedback resistance switching circuit 32a as an example. As a representative example, description will be given using the first-order lag time constant circuit 324a.

図7に示した本実施の形態3における一次遅れ時定数回路324aは、1個の抵抗器3241aと、1個のコンデンサ3242aのみで構成されている。抵抗器3241aは、緩衝回路325aからの出力信号と電子スイッチ326aのオン、オフ端子間に直列に接続されている。   The first-order lag time constant circuit 324a in the third embodiment shown in FIG. 7 includes only one resistor 3241a and one capacitor 3242a. The resistor 3241a is connected in series between the output signal from the buffer circuit 325a and the on / off terminal of the electronic switch 326a.

また、コンデンサ3242aは、一端が、電子スイッチ326aのオン、オフ端子と抵抗器3241aとの間に接続され、他端が、グラウンドに接続されている。この抵抗3241aとコンデンサ3242aにて構成される回路により、電子スイッチ326aのオン、オフ端子に与える電子スイッチオンオフ信号301aに一次遅れ信号を与える。   The capacitor 3242a has one end connected between the on / off terminal of the electronic switch 326a and the resistor 3241a, and the other end connected to the ground. A circuit composed of the resistor 3241a and the capacitor 3242a gives a first-order lag signal to the electronic switch on / off signal 301a to be applied to the on / off terminal of the electronic switch 326a.

通常、MOSFET327aを電子スイッチとして使用した場合、MOSFET327aのゲート端子とゲート信号間に抵抗器を配設し、この抵抗値とMOSFETのゲート−ソース端子間寄生容量によりオン、オフ時の時定数を持たせることが一般的である。   Normally, when the MOSFET 327a is used as an electronic switch, a resistor is provided between the gate terminal of the MOSFET 327a and the gate signal, and has a time constant at the time of on and off due to this resistance value and the parasitic capacitance between the gate and source terminals of the MOSFET. It is common to make it.

しかしながら、ゲート−ソース間の容量は、通常の小信号用MOSFETであれば数百pF程度であり、差動アンプ1の周波数帯域よりも低い時定数を作るには、数百kΩ程度の大きな抵抗器が必要となり、ゲート電流が不足する、あるいはノイズに弱くなってしまう。   However, the capacitance between the gate and the source is about several hundred pF in the case of a normal small signal MOSFET, and a large resistance of about several hundred kΩ is required to make a time constant lower than the frequency band of the differential amplifier 1. A device is required, and the gate current is insufficient or is susceptible to noise.

従って、本実施の形態3では、図7における抵抗器3241の抵抗値を100kΩ以下とし、コンデンサの容量を1000pF以上とした一次遅れ時定数回路324aを採用している。   Therefore, the third embodiment employs the first-order lag time constant circuit 324a in which the resistance value of the resistor 3241 in FIG. 7 is 100 kΩ or less and the capacitance of the capacitor is 1000 pF or more.

以上のように、実施の形態3によれば、抵抗器とコンデンサにより一次遅れ時定数回路が構成されており、抵抗値および容量値を適切に選定することで、所望の時定数を容易に実現することができる。また、必要に応じて、それぞれの一次遅れ時定数回路において、個別の時定数を容易に設定することができる。   As described above, according to the third embodiment, a first-order lag time constant circuit is configured by resistors and capacitors, and a desired time constant can be easily realized by appropriately selecting a resistance value and a capacitance value. can do. In addition, individual time constants can be easily set in each first-order lag time constant circuit as required.

実施の形態4.
本実施の形態4では、先の実施の形態3とは異なる構成を備えた一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部構成について説明する。図8は、本発明の実施の形態4における帰還抵抗切換回路32a内に配設された一次遅れ時定数回路324aの内部構成を示した回路図である。一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部の構成は、同一であり、図8では、一例として、帰還抵抗切換回路32aの内部に設けられた一次遅れ時定数回路324aを示しており、以下では、代表して、一次遅れ時定数回路324aを用いて説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, an internal configuration of first-order lag time constant circuits 324a to 324d having a configuration different from that of the third embodiment will be described. FIG. 8 is a circuit diagram showing an internal configuration of first-order lag time constant circuit 324a arranged in feedback resistance switching circuit 32a according to the fourth embodiment of the present invention. The internal configurations of the primary delay time constant circuits 324a to 324d are the same, and FIG. 8 shows, as an example, a primary delay time constant circuit 324a provided in the feedback resistance switching circuit 32a. As a representative example, description will be given using the first-order lag time constant circuit 324a.

本実施の形態4における一次遅れ時定数回路324aは、先の実施の形態3における一次遅れ時定数回路324aの構成に対して、さらに、ダイオード3243aを備えている。   The first-order lag time constant circuit 324a in the fourth embodiment further includes a diode 3243a in addition to the configuration of the first-order lag time constant circuit 324a in the third embodiment.

具体的には、本実施の形態4では、先の実施の形態3における図7の構成に対し、ダイオード3243aを、抵抗器3241aに並列にし、アノード側を電子スイッチオンオフ信号301a側に、カソードを緩衝回路325a側に接続している。   Specifically, in the fourth embodiment, the diode 3243a is arranged in parallel with the resistor 3241a, the anode side is on the electronic switch on / off signal 301a side, and the cathode is compared with the configuration of FIG. 7 in the previous third embodiment. It is connected to the buffer circuit 325a side.

ダイオード3243aにより、コンデンサ3242aの電荷を速やかに放電する経路を設けることができる。この結果、帰還抵抗器31a〜31d各間の抵抗切換時に緩衝増幅器325aの出力信号がオン(Hレベル)のときには一次遅れ時定数をかけることができ、その一方で、オフ(Lレベル)のときには、一次遅れ時定数なくすことができる。   The diode 3243a can provide a path for quickly discharging the capacitor 3242a. As a result, a first-order lag time constant can be applied when the output signal of the buffer amplifier 325a is on (H level) during resistance switching between the feedback resistors 31a to 31d, and on the other hand, when the output signal is off (L level). The first-order lag time constant can be eliminated.

図8の回路では、帰還抵抗切り換え信号105がオンとなったとき、抵抗器3241aの抵抗値をR1、コンデンサ3242aの容量C1とすると、一次遅れ時定数τは、τ=R1×C1で表される。オフにした場合は、コンデンサC1の電荷は、ダイオード3243aを経由するため、その一次遅れ時定数は、緩衝回路325aの内部インピーダンスに委ねられる。   In the circuit of FIG. 8, when the feedback resistance switching signal 105 is turned on, if the resistance value of the resistor 3241a is R1 and the capacitance C1 of the capacitor 3242a, the first-order lag time constant τ is expressed by τ = R1 × C1. The When turned off, the charge of the capacitor C1 passes through the diode 3243a, so the first-order lag time constant is left to the internal impedance of the buffer circuit 325a.

以上のように、実施の形態4によれば、抵抗とコンデンサとダイオードにより一次遅れ時定数回路が構成されており、先の実施の形態3と同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the first-order lag time constant circuit is configured by the resistor, the capacitor, and the diode, and the same effect as in the third embodiment can be obtained.

実施の形態5.
本実施の形態5では、先の実施の形態3、4とは異なる構成を備えた一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部構成について説明する。図9は、本発明の実施の形態5における帰還抵抗切換回路32a内に配設された一次遅れ時定数回路324aの内部構成を示した回路図である。一次遅れ時定数回路324a〜324dの内部の構成は、同一であり、図9では、一例として、帰還抵抗切換回路32aの内部に設けられた一次遅れ時定数回路324aを示しており、以下では、代表して、一次遅れ時定数回路324aを用いて説明する。
Embodiment 5 FIG.
In the fifth embodiment, an internal configuration of first-order lag time constant circuits 324a to 324d having a configuration different from those of the third and fourth embodiments will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing an internal configuration of first-order lag time constant circuit 324a arranged in feedback resistance switching circuit 32a according to the fifth embodiment of the present invention. The internal configurations of the primary delay time constant circuits 324a to 324d are the same, and FIG. 9 shows a primary delay time constant circuit 324a provided inside the feedback resistance switching circuit 32a as an example. As a representative example, description will be given using the first-order lag time constant circuit 324a.

本実施の形態5における一次遅れ時定数回路324aは、先の実施の形態3における一次遅れ時定数回路324aの構成に対して、さらに、抵抗器3244aと、ダイオード3243a、3245aを備えている。   The first-order lag time constant circuit 324a in the fifth embodiment is further provided with a resistor 3244a and diodes 3243a and 3245a in addition to the configuration of the first-order lag time constant circuit 324a in the third embodiment.

具体的には、本実施の形態5では、先の実施の形態3の図7に対し、緩衝回路325aと抵抗器3241aの間で、ダイオード3245aのアノードを緩衝回路325a側に、カソードを抵抗器3241a側に接続する。   Specifically, in the fifth embodiment, compared to FIG. 7 of the previous third embodiment, between the buffer circuit 325a and the resistor 3241a, the anode of the diode 3245a is on the buffer circuit 325a side, and the cathode is the resistor. Connect to the 3241a side.

また、ダイオード3245aと抵抗器3241aの直列接続回路と並列に、抵抗器3244aとダイオード3243aの直列接続回路を接続する。ダイオード3243aは、アノードを抵抗器3244a側に、カソードを緩衝回路325a側に接続する。   In addition, a series connection circuit of the resistor 3244a and the diode 3243a is connected in parallel with the series connection circuit of the diode 3245a and the resistor 3241a. The diode 3243a has an anode connected to the resistor 3244a side and a cathode connected to the buffer circuit 325a side.

このような構成とすることで、帰還抵抗器31a〜31d各間の抵抗切換時の変化に対し、異なる時定数をかけることもできる。図9の回路では、帰還抵抗切り換え信号105をオンにしたとき、抵抗器3241aの抵抗値をR1、コンデンサ3242aの容量をC1とし、ダイオードの電圧降下分を無視すると、一次遅れ時定数は、τ=R1×c1で表される。   By setting it as such a structure, a different time constant can also be applied with respect to the change at the time of resistance switching between each of the feedback resistors 31a-31d. In the circuit of FIG. 9, when the feedback resistor switching signal 105 is turned on, the resistance value of the resistor 3241a is R1, the capacitance of the capacitor 3242a is C1, and the voltage drop of the diode is ignored. = R1 × c1.

また、帰還抵抗切り換え信号105をオフにしたとき、抵抗器3244aの抵抗値をR2とすれば、同様に、一次遅れ時定数は、τ=R2×C1で表される。   If the resistance value of the resistor 3244a is R2 when the feedback resistor switching signal 105 is turned off, the first-order lag time constant is similarly expressed by τ = R2 × C1.

以上のように、実施の形態5によれば、先の実施の形態3、4とは異なる回路により一次遅れ時定数回路を構成することによっても、先の実施の形態3、4と同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the fifth embodiment, the same effect as in the third and fourth embodiments can be obtained by configuring the first-order lag time constant circuit with a circuit different from the third and fourth embodiments. Can be obtained.

実施の形態6.
本実施の形態6では、上述した本発明の電圧出力回路を適用した4つの実施例について説明する。
Embodiment 6 FIG.
In the sixth embodiment, four examples to which the above-described voltage output circuit of the present invention is applied will be described.

<第1の実施例>
図10は、本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第1の実施例を示した構成図である。この第1の実施例は、シリーズレギュレータを用いた降圧回路で、帰還抵抗器を短絡する回路を示している。
<First embodiment>
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a first example of the voltage output circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The first embodiment shows a circuit that short-circuits a feedback resistor in a step-down circuit using a series regulator.

より具体的には、図1と同様な制御方式のシリーズレギュレータ8aを使用する場合に、帰還抵抗回路部3aの回路構成を3bのように変更し、電子スイッチ326eを用いて、帰還抵抗器33cを短絡させることにより、シリーズレギュレータ8aの出力電圧を上昇させる回路の一例である。   More specifically, when the series regulator 8a having the same control method as that of FIG. 1 is used, the circuit configuration of the feedback resistor circuit unit 3a is changed to 3b, and the feedback resistor 33c is changed using the electronic switch 326e. This is an example of a circuit that raises the output voltage of the series regulator 8a by short-circuiting.

図10に示すように、帰還抵抗切り換え信号105がオンになると、電子スイッチ326eは、一次遅れ時定数回路324eにより、電子スイッチ326eの抵抗値を徐々に変化させ、帰還抵抗器33cを短絡させる。このように、一次遅れ時定数回路324eの出力波形通りに電子スイッチ326eの抵抗値を変化させることにより、出力電圧102bの電圧上昇時のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができる。   As shown in FIG. 10, when the feedback resistance switching signal 105 is turned on, the electronic switch 326e causes the first-order lag time constant circuit 324e to gradually change the resistance value of the electronic switch 326e, thereby short-circuiting the feedback resistor 33c. Thus, by changing the resistance value of the electronic switch 326e in accordance with the output waveform of the first-order lag time constant circuit 324e, overshoot and undershoot when the output voltage 102b rises can be suppressed.

なお、抵抗器9、10は、電子スイッチにMOSFETを用いたときの電流制限やゲート−ソース間の電圧を確保するためのものであり、本発明には影響は与えない。   Resistors 9 and 10 are for securing a current limit and a gate-source voltage when a MOSFET is used as an electronic switch, and do not affect the present invention.

<第2の実施例>
図11は、本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第2の実施例を示した構成図である。この第2の実施例は、スイッチングレギュレータ18aを使用した、昇圧回路であり、先の図10と同様に帰還抵抗器34cを短絡させることにより、さらに電圧を上昇させる回路の一例である。
<Second embodiment>
FIG. 11 is a configuration diagram showing a second example of the voltage output circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The second embodiment is a booster circuit using a switching regulator 18a, and is an example of a circuit that further raises the voltage by short-circuiting the feedback resistor 34c as in FIG.

一般的なスイッチングレギュレータ18aによる昇圧回路は、スイッチング素子13がオン時にコイル11およびスイッチング素子13を介し、グラウンドに電流が流れ、スイッチングコイル19にエネルギーを蓄積し、スイッチング素子13がオフ時にコイル11に蓄えたエネルギーを、ダイオード12を介し出力電圧102cとして出力する。従って、昇圧回路の定常動作においては、スイッチング素子13のオンデューティが100%になることはない。   In a booster circuit using a general switching regulator 18a, current flows to the ground via the coil 11 and the switching element 13 when the switching element 13 is on, and energy is stored in the switching coil 19, and the coil 11 is energized when the switching element 13 is off. The stored energy is output as an output voltage 102c via the diode 12. Therefore, in the steady operation of the booster circuit, the on-duty of the switching element 13 does not become 100%.

帰還抵抗器34cを瞬時に短絡し、昇圧回路の電圧を上昇させてしまうと、出力電圧の上昇幅が大きい場合には、帰還抵抗器34cの切り換え後の過渡動作において、スイッチングレギュレータ18aにより最大デューティ制限がされてしまうことがあり、出力電圧が逆に低下する場合がある。   If the feedback resistor 34c is instantaneously short-circuited and the voltage of the booster circuit is increased, if the increase of the output voltage is large, the switching regulator 18a causes the maximum duty in the transient operation after switching of the feedback resistor 34c. Limitation may occur, and the output voltage may decrease conversely.

また、スイッチングレギュレータ18に低電圧起動防止回路を組み合わせている場合には、低電圧起動防止回路が動作し、スイッチングレギュレータ18aが再起動する可能性がある。   In addition, when the switching regulator 18 is combined with a low voltage start prevention circuit, the low voltage start prevention circuit may operate and the switching regulator 18a may restart.

これに対して、図11に示した第2に実施例では、昇圧回路において、帰還抵抗器34cを短絡させるために電子スイッチ326fを使用し、電子スイッチ326fのオン、オフ時に一次遅れ時定数回路324fを使用しており、帰還抵抗器34cを瞬時に短絡することを防止している。   On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 11, in the booster circuit, the electronic switch 326f is used to short-circuit the feedback resistor 34c, and the first-order lag time constant circuit when the electronic switch 326f is turned on / off. 324f is used to prevent the feedback resistor 34c from being short-circuited instantaneously.

さらに、一次遅れ時定数回路324fとして、先の図8のように、ダイオード3243fを組み合わせた場合には、帰還抵抗器34cを短絡して出力電圧102cを上昇させる場合のみ、一次遅れ時定数を加え、電子スイッチ326fの解放時には、コンデンサ3242fの放電回路のインピーダンスに依存する時定数で出力電圧102cを減少させることもできる。   Further, as the primary delay time constant circuit 324f, when the diode 3243f is combined as shown in FIG. 8, the primary delay time constant is added only when the output resistor 102c is increased by short-circuiting the feedback resistor 34c. When the electronic switch 326f is released, the output voltage 102c can be decreased with a time constant depending on the impedance of the discharge circuit of the capacitor 3242f.

従って、帰還抵抗器34cを短絡させる際の過渡動作に対しては、等価的に単位時間当たりの帰還抵抗変化量に時定数をかけることで、出力電圧102cに生ずるオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制することができる。   Therefore, for a transient operation when the feedback resistor 34c is short-circuited, an overshoot and undershoot that occur in the output voltage 102c are suppressed by equivalently applying a time constant to the feedback resistance change amount per unit time. be able to.

<第3の実施例>
図12は、本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第3の実施例を示した構成図である。この第3の実施例は、スイッチングレギュレータ18bを用いた降圧回路の一例であり、先の図10と同様に帰還抵抗器35cを帰還抵抗器35cに並列に接続した電子スイッチ326gを短絡させることによるより、電圧を上昇させる回路の一例である。
<Third embodiment>
FIG. 12 is a configuration diagram showing a third example of the voltage output circuit according to the sixth embodiment of the present invention. This third embodiment is an example of a step-down circuit using a switching regulator 18b, and by short-circuiting an electronic switch 326g in which a feedback resistor 35c is connected in parallel to the feedback resistor 35c, as in FIG. This is an example of a circuit that raises the voltage.

帰還抵抗器35cを短絡させる電子スイッチ326gのオン、オフ端子に、一次遅れ時定数回路324gを接続することにより、帰還抵抗器35cを短絡した際、出力電圧102dの電圧上昇過渡時のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができる。   By connecting the first-order lag time constant circuit 324g to the on / off terminals of the electronic switch 326g that short-circuits the feedback resistor 35c, when the feedback resistor 35c is short-circuited, Undershoot can be suppressed.

<第4の実施例>
図13は、本発明の実施の形態6における電圧出力回路の第4の実施例を示した構成図である。この第4の実施例は、シャントレギュレータ28を用いた降圧回路の一例であり、先の図10と同様に帰還抵抗器36cを帰還抵抗器36cに並列に接続した電子スイッチ326hを短絡させることにより、電圧を上昇させる回路の一例である。
<Fourth embodiment>
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a fourth example of the voltage output circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is an example of a step-down circuit using a shunt regulator 28, and by short-circuiting an electronic switch 326h in which a feedback resistor 36c is connected in parallel to the feedback resistor 36c as in FIG. It is an example of the circuit which raises a voltage.

帰還抵抗器36cを短絡させる電子スイッチ326hのオン、オフ端子に一次遅れ時定数回路324hを接続することにより、帰還抵抗器36cを短絡した際、出力電圧102eの電圧上昇過渡時のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができる。   By connecting a first-order lag time constant circuit 324h to the on / off terminals of the electronic switch 326h that short-circuits the feedback resistor 36c, when the feedback resistor 36c is short-circuited, an overshoot or undershoot at the time of a voltage rise transient of the output voltage 102e Shooting can be suppressed.

以上述べたように、帰還抵抗切換時に本発明の切り換えスイッチとして電子スイッチを用い、そのオン、オフ端子に一次遅れ時定数回路を配設することで、電圧変更時の過渡時の安定動作は、DC−DCコンバータに使用する制御素子の周波数帯域とは別に設定できる。従って、制御素子の周波数帯域を広く設定することが可能であり、出力電圧切り換え時の過渡動作の安定を図りながら、定常動作時の負荷急変への追従性を向上させることができる。   As described above, an electronic switch is used as a changeover switch of the present invention at the time of feedback resistor switching, and by providing a first-order lag time constant circuit at the on / off terminals, stable operation at the time of voltage change is as follows. It can be set separately from the frequency band of the control element used in the DC-DC converter. Therefore, it is possible to set a wide frequency band of the control element, and it is possible to improve followability to a sudden load change during steady operation while stabilizing the transient operation during output voltage switching.

なお、本発明は、スイッチングレギュレータに適用する場合、2つ以上の抵抗器によって出力電圧をフィードバックすることにより出力電圧を変化させるスイッチングレギュレータであれば、昇圧、降圧、反転、昇降圧、フライバックおよびその他トランスを使用する方式など、回路方式は問わない。   When the present invention is applied to a switching regulator, any switching regulator that changes the output voltage by feeding back the output voltage with two or more resistors can be used for boosting, stepping down, inverting, step-up / down, flyback, and so on. Other circuit methods such as a method using a transformer may be used.

また、具体的な利用例としては、以下のものが考えられる。
図10のシリーズレギュレータ方式のリニアレギュレータの帰還回路に本発明の帰還抵抗切り換え方法を適用した場合、汎用安定化電源回路などに利用できる。
Moreover, the following can be considered as a concrete usage example.
When the feedback resistor switching method of the present invention is applied to the feedback circuit of the series regulator type linear regulator of FIG. 10, it can be used for a general-purpose stabilized power supply circuit or the like.

また、図12のスイッチングレギュレータ18aによる降圧回路においては、本発明の帰還抵抗切り換え方法により、多段階の電圧切り替えを要し、かつ負荷急変に耐えうる過渡応答性を要求されるマイクロプロセッサのコア電源などに利用できる。   Further, in the step-down circuit using the switching regulator 18a of FIG. 12, the core power supply of the microprocessor which requires multi-step voltage switching and requires transient response capable of withstanding sudden load change by the feedback resistor switching method of the present invention. It can be used for

さらに、図13のシャントレギュレータおよびトランジスタ、MOSFETなどによる制御半導体素子20を使用した、シリーズレギュレータ方式のリニアレギュレータによる電圧出力回路に適用した場合、高リップル除去比を維持する安定化電源回路などに利用できる。   Furthermore, when applied to a voltage output circuit using a series regulator type linear regulator that uses the shunt regulator of FIG. 13 and the control semiconductor element 20 such as a transistor or MOSFET, it is used for a stabilized power supply circuit that maintains a high ripple rejection ratio. it can.

なお、本発明において、電子スイッチのオン、オフ端子に直接、または抵抗器を通して接続される一次遅れ時定数回路に使用する素子および放電方法は、ダイオードに限定されない。ダイオードの代わりに、トランジスタのエミッタ−ベース間などを用いた疑似ダイオード、トランジスタやMOS−FETなどの電子スイッチを用いコンデンサの電荷を強制放電させることができればよい。   In the present invention, the element and discharge method used in the first-order lag time constant circuit connected to the on / off terminals of the electronic switch directly or through a resistor are not limited to diodes. Instead of the diode, it is sufficient if the charge of the capacitor can be forcibly discharged by using a pseudo diode using the emitter-base of the transistor, or an electronic switch such as a transistor or a MOS-FET.

また、一次遅れ時定数回路と帰還抵抗切り換え信号との間に接続される緩衝回路は、帰還抵抗切り換え信号に電子スイッチを駆動できる電源容量や電圧を持った信号であれば、このような緩衝回路を配設する必要はない。また、帰還抵抗切り換え信号もCPUから直接送られてくる信号である必要はない。   The buffer circuit connected between the first-order lag time constant circuit and the feedback resistor switching signal is such a buffer circuit as long as the feedback resistor switching signal has a power supply capacity and voltage that can drive the electronic switch. There is no need to dispose. Further, the feedback resistor switching signal need not be a signal directly sent from the CPU.

さらに、上述した本発明の実施の形態1〜5では、電圧出力を変化させるための帰還抵抗値を変化させる方法として、帰還抵抗器を直列に設け、その抵抗間の中間を選択する場合や抵抗の一つを短絡する例を挙げた。しかしながら、本発明においては、電子スイッチを用いて帰還抵抗器を接続、解放、短絡させるものであれば、電子スイッチがどのように配設されていても、また電子スイッチが複数配設されていても、その電子スイッチ1つ1つ、または複数において,オン、オフ端子の少なくともどちらか一方に一次遅れ時定数回路と必要により緩衝回路が配設されていれば、同様な効果が得られる。   Furthermore, in the first to fifth embodiments of the present invention described above, as a method of changing the feedback resistance value for changing the voltage output, a feedback resistor is provided in series, and an intermediate between the resistors is selected or a resistance. The example which short-circuited one of was given. However, in the present invention, as long as the feedback resistor is connected, released, and short-circuited using an electronic switch, no matter how the electronic switch is arranged, a plurality of electronic switches are arranged. However, if each of the electronic switches or each of the electronic switches is provided with a first-order lag time constant circuit and, if necessary, a buffer circuit in at least one of the on and off terminals, the same effect can be obtained.

3 帰還抵抗回路部、8 リニアレギュレータ、8a シリーズレギュレータ、13、13a スイッチング素子、18、18a、18b スイッチングレギュレータ、28 シャントレギュレータ、31a、31b、31c、31d、31e、33a、33b、33c、34a、34b、34c、35a、35b、35c、36a、36b、36c 帰還抵抗器、32a、32b、32c、32d 帰還抵抗切換回路、324a、324b、324c、324d 一次遅れ時定数回路部、325a、325b、325c、325d 緩衝増幅器、326a、326b、326c、326d 電子スイッチ、327a、327b、327c、327d MOSFET   3 Feedback resistor circuit section, 8 linear regulator, 8a series regulator, 13, 13a switching element, 18, 18a, 18b switching regulator, 28 shunt regulator, 31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 33a, 33b, 33c, 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 35c, 36a, 36b, 36c Feedback resistor, 32a, 32b, 32c, 32d Feedback resistance switching circuit, 324a, 324b, 324c, 324d Primary delay time constant circuit part, 325a, 325b, 325c 325d buffer amplifier, 326a, 326b, 326c, 326d electronic switch, 327a, 327b, 327c, 327d MOSFET

Claims (6)

直流の入力電圧を、基準電圧とフィードバック電圧との差分電圧に応じた直流の出力電圧に変換するレギュレータと、
複数の帰還抵抗器と、外部からの帰還抵抗切り換え信号のオンオフ状態に応じてオンオフ動作を行うことで前記複数の帰還抵抗器による接続構成を切り換えて2つの分圧抵抗値に分ける電子スイッチとを有し、前記出力電圧を前記2つの分圧抵抗値により分圧した電圧を前記フィードバック電圧として出力する帰還抵抗回路部と、
前記帰還抵抗切り換え信号を切り換えて出力して前記帰還抵抗回路部から出力される前記フィードバック電圧を制御することで、前記出力電圧が所望の値となるように制御する制御部と
を備え、
前記帰還抵抗回路部は、前記帰還抵抗切り換え信号がオンからオフに切り換わった際の立ち下がり信号、または前記帰還抵抗切り換え信号がオフからオンに切り換わった際の立ち上がり信号の少なくともどちらか一方を一次遅れ信号に変換し、変換した前記一次遅れ信号を用いることで前記電子スイッチの前記オンオフ動作の少なくともどちらか一方に一次遅れ特性を有するオンオフ動作となるように制御し、前記電子スイッチを用いて帰還抵抗値を瞬時に切り換えることなく徐々に変化させる一次遅れ時定数回路をさらに有する
電圧出力回路。
A regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage corresponding to a differential voltage between a reference voltage and a feedback voltage;
A plurality of feedback resistors, and an electronic switch that divides the connection configuration by the plurality of feedback resistors into two voltage dividing resistor values by performing an on / off operation according to an on / off state of a feedback resistor switching signal from the outside. A feedback resistor circuit unit that outputs a voltage obtained by dividing the output voltage by the two voltage dividing resistor values as the feedback voltage;
A control unit that controls the feedback voltage to be a desired value by controlling the feedback voltage output from the feedback resistor circuit unit by switching and outputting the feedback resistor switching signal; and
The feedback resistor circuit unit receives at least one of a falling signal when the feedback resistor switching signal is switched from on to off or a rising signal when the feedback resistor switching signal is switched from off to on. converted to a primary delay signal, controlled to be turned on and off with the converted at least one or the other to the first-order lag characteristics of the on-off operation of said electronic switch by using a primary delay signal, using said electronic switch A voltage output circuit further comprising a first-order lag time constant circuit that gradually changes the feedback resistance value without instantaneously switching .
前記電子スイッチは、MOSFETで構成され、前記一次遅れ時定数回路からの前記一次遅れ信号は、前記MOSFETのゲート端子に入力される
請求項1に記載の電圧出力回路。
The voltage output circuit according to claim 1, wherein the electronic switch includes a MOSFET, and the first-order lag signal from the first-order lag time constant circuit is input to a gate terminal of the MOSFET.
前記一次遅れ時定数回路は、抵抗とコンデンサで構成される
請求項1または2に記載の電圧出力回路。
The voltage output circuit according to claim 1, wherein the first-order lag time constant circuit includes a resistor and a capacitor.
前記一次遅れ時定数回路は、抵抗、コンデンサ、およびダイオードで構成される
請求項1または2に記載の電圧出力回路。
The voltage output circuit according to claim 1, wherein the first-order lag time constant circuit includes a resistor, a capacitor, and a diode.
前記レギュレータは、スイッチングレギュレータである
請求項1から4のいずれか1項に記載の電圧出力回路。
The voltage output circuit according to claim 1, wherein the regulator is a switching regulator.
前記レギュレータは、シリーズレギュレータである
請求項1から4のいずれか1項に記載の電圧出力回路。
The voltage output circuit according to claim 1, wherein the regulator is a series regulator.
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