JP6093144B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
図1は、スイッチング電源装置の第1実施形態を示す回路ブロック図である。本図に示したように、第1実施形態のスイッチング電源装置は、スイッチング電源IC100のほか、外付けのインダクタL1、ダイオードD1、抵抗R1〜R3、及び、コンデンサC1〜C4を有して成り、入力電圧Vinから所望の出力電圧Voutを生成する降圧型のスイッチング電源装置である。
次に、リップル生成回路20の詳細について説明する。図2は、リップル生成回路20の第1構成例を示す回路図である。図2に示したように、第1構成例のリップル生成回路20は、補正用電圧生成回路210(補正用電圧生成部に相当)と、加算回路220(加算部に相当)と、リップルインジェクション回路230(リップルインジェクション部に相当)と、を有する。
図4は、リップル生成回路20の第2構成例を示す回路ブロック図である。第2構成例は、先出の第1構成例と基本的には同一の構成から成るが、出力信号HGではなくスイッチ電圧Vswを用いて補正用電圧Vdutyを生成する点に特徴を有している。そこで、第1構成例と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2構成例の特徴部分について重点的な説明を行う。
図11は、スイッチング電源装置の第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態のスイッチング電源装置1は、先に説明した第1実施形態をベースとして逆流検出回路30を追加し、軽負荷時のスイッチング停止動作を行う点に特徴を有している。
図13は、リップル生成回路20の第3構成例を示す回路図である。第3構成例は先出の第1構成例と基本的には同一の構成から成るが、補正用電圧補助回路250を設けた点に特徴を有している。そこで、第1構成例と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第3構成例の特徴部分について重点的な説明を行う。
図14は、本発明に係るスイッチング電源装置を搭載したテレビの一構成例を示すブロック図である。また、図15A〜図15Cは、それぞれ、スイッチング電源装置を搭載したテレビの正面図、側面図、及び、背面図である。本構成例のテレビXは、チューナ部X1と、デコーダ部X2と、表示部X3と、スピーカ部X4と、操作部X5と、インタフェイス部X6と、制御部X7と、電源部X8と、を有する。
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り、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。
1a、1b Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
2a、2b ドライバ
3 レベルシフタ
4 駆動制御回路
5 メインコンパレータ
6 ソフトスタート制御回路
7 オン時間設定部
8 タイマ
11 基準電圧生成回路
12a、12b 抵抗
13 定電圧生成回路
14 ダイオード
15 低電圧ロックアウト回路
16 サーマルシャットダウン回路
17 入力バイアス電流生成回路
18 過電流保護回路
19 過電圧保護回路
20 リップル生成回路
210 補正用電圧生成回路
211、212、213 抵抗
214、215 コンデンサ
220 加算回路
221、225 オペアンプ
222、227 抵抗
223、224 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
226 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
230 リップルインジェクション回路
231 オペアンプ
232、233 抵抗
234 コンデンサ
240 バッファ
250 補正用電圧補助回路
251、252 抵抗
253 アナログスイッチ
30 逆流検出回路
31 コンパレータ
32 ラッチ部
L1 インダクタ
D1 ダイオード
R1〜R3 抵抗
C1〜C4 コンデンサ
EN イネーブル端子
FB 帰還端子
RT 抵抗端子
SS ソフトスタート端子
BST ブートストラップ端子
VIN 入力端子
SW スイッチ端子
GND グランド端子
Claims (14)
- 基準電圧にリップル成分を注入し、リップル注入後の前記基準電圧と出力電圧から生成される帰還電圧との比較結果に応じてスイッチ素子のオン/オフ制御を行うことにより、入力電圧から前記出力電圧を生成する非線形制御方式のスイッチング電源装置であって、
前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記スイッチ素子のオン/オフ状態を示すパルス電圧を利用して前記リップル成分を生成し、これを前記基準電圧に注入するリップルインジェクション部と、
前記パルス電圧のデューティに応じた補正用電圧を生成する補正用電圧生成部と、
リップル注入前の前記基準電圧に前記補正用電圧を足し合わせる加算部と、
前記帰還電圧とリップル注入後の前記基準電圧とを比較するメインコンパレータと、
前記メインコンパレータの出力信号に基づいて前記スイッチ素子のオン/オフ制御を行うスイッチング制御部と、
を有する一方、
前記スイッチ素子への逆流電流を検出する逆流検出回路を有しておらず、
前記補正用電圧生成部は、前記パルス電圧を平滑化して前記補正用電圧を生成するCRフィルタを少なくとも一段有すること
を特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記補正用電圧生成部は、前記CRフィルタに含まれる第1抵抗とともに分圧回路を形成する第2抵抗を有し、前記第1抵抗と前記第2抵抗との接続ノードが前記パルス電圧の入力端または前記補正用電圧の出力端に相当すること
を特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。 - 前記パルス電圧は、前記スイッチ素子のオン/オフ信号であること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装置。 - 前記パルス電圧は、前記スイッチ素子の一端に現れるスイッチ電圧であること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装置。 - 前記スイッチ電圧の波高値を一定として前記リップルインジェクション部及び前記補正用電圧生成部へ供給するバッファを有すること
を特徴とする請求項4に記載のスイッチング電源装置。 - 前記リップルインジェクション部は、
非反転入力端が前記加算部に接続され、反転入力端が出力端に接続された第1アンプと、
前記第1アンプの反転入力端及び出力端と前記パルス電圧の入力端との間に接続されたパルス駆動部と、を有すること
を特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 - 前記加算部は、
非反転入力端がリップル注入前の前記基準電圧の入力端に接続され、反転入力端が出力端に接続された第2アンプと、
第1端が前記第2アンプの出力端に接続された第3抵抗と、
接地端とNチャネル型のトランジスタのソースとの間に接続された第4抵抗と、
非反転入力端が前記補正用電圧の入力端に接続され、反転入力端が前記第4抵抗と前記トランジスタのソースとの接続ノードに接続され、出力端が前記トランジスタのゲートに接続された第3アンプと、
第1端が前記第3抵抗の第2端に接続され、第2端が前記トランジスタのドレインに接続されたカレントミラー部と、を有すること
を特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 - 基準電圧にリップル成分を注入し、リップル注入後の前記基準電圧と出力電圧から生成される帰還電圧との比較結果に応じてスイッチ素子のオン/オフ制御を行うことにより、入力電圧から前記出力電圧を生成する非線形制御方式のスイッチング電源装置であって、
前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記スイッチ素子のオン/オフ状態を示すパルス電圧を利用して前記リップル成分を生成し、これを前記基準電圧に注入するリップルインジェクション部と、
前記パルス電圧のデューティに応じた補正用電圧を生成する補正用電圧生成部と、
リップル注入前の前記基準電圧に前記補正用電圧を足し合わせる加算部と、
前記帰還電圧とリップル注入後の前記基準電圧とを比較するメインコンパレータと、
前記メインコンパレータの出力信号に基づいて前記スイッチ素子のオン/オフ制御を行うスイッチング制御部と、
前記スイッチ素子への逆流電流を検出する逆流検出回路と、
前記逆流電流が検出されたときに前記補正用電圧の印加端へ補助電圧を印加する補正用電圧補助回路と、
を有し、
前記スイッチング制御部は、前記逆流電流が検出されたときに前記スイッチ素子を強制的にオフさせることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記補正用電圧補助回路は、
前記出力電圧を分圧して前記補助電圧を生成する分圧回路と、
前記逆流電流の検出有無に応じて前記補正用電圧の印加端と前記補助電圧の印加端との間を導通/遮断するアナログスイッチと、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のスイッチング電源装置。 - 前記スイッチ素子は、インダクタの一端と接地電圧の印加端との間に接続されており、
前記逆流検出回路は、前記スイッチ素子のオン期間中において、前記スイッチ素子の一端に現れるスイッチ電圧が負から正に切り替わるゼロクロスポイントを監視することにより、前記スイッチ素子への逆流電流を検出することを特徴とする請求項8または請求項9に記載のスイッチング電源装置。 - 前記逆流検出回路は、
前記スイッチ電圧と前記接地電圧とを比較してゼロクロス検出信号を生成するコンパレータと、
前記ゼロクロス検出信号のパルスエッジで第1論理レベルにセットされて前記比較信号のパルスエッジで第2論理レベルにリセットされるスキップ信号を生成するラッチ部と、
を含むことを特徴とする請求項10に記載のスイッチング電源装置。 - 前記スイッチング制御部は、前記スキップ信号が前記第1論理レベルとされている間、前記スイッチ素子を強制的にオフさせることを特徴とする請求項11に記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正用電圧補助回路は、前記スキップ信号が前記第1論理レベルとされている間、前記補正用電圧の印加端へ前記補助電圧を印加することを特徴とする請求項12に記載のスイッチング電源装置。
- 受信信号から所望チャンネルの放送信号を選局するチューナ部と、
前記チューナ部で選局された放送信号から映像信号と音声信号を生成するデコーダ部と、
前記映像信号を映像として出力する表示部と、
前記音声信号を音声として出力するスピーカ部と、
ユーザ操作を受け付ける操作部と、
外部入力信号を受け付けるインタフェイス部と、
上記各部の動作を統括的に制御する制御部と、
上記各部に電力供給を行う電源部と、
を有し、
前記電源部は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載のスイッチング電源装置を含むことを特徴とするテレビ。
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