JP6219600B2 - スイッチ制御回路、スイッチング電源装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ制御回路に関する。

図９は、出力トランジスタのスルーレートを説明するための図である。スイッチング電源装置の効率を高めるためには、出力トランジスタのスルーレートを大きい値に設定してスイッチ電圧Ｖｓｗの立上がり時間ｔｒ及び立下り時間ｔｆを短縮することが望ましい。一方、スイッチング電源装置の動作に起因する電磁波ノイズ（ＥＭＩ［electro-magnetic interference］ノイズ）の発生量を低減するためには、出力トランジスタのスルーレートを小さい値に設定して、スイッチ電圧Ｖｓｗを緩やかに変化させることが望ましい。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。

特開２０１３−３１３５７号公報

上記したように、スイッチング電源装置の効率とノイズ発生量との間には、トレードオフの関係が成立している。そのため、搭載されるセット毎に効率とノイズ発生量とのバランスを最適化することが非常に重要となる。

本発明は、本願発明者らによって見出された上記の課題に鑑み、搭載されるセット毎に効率とノイズ発生量とのバランスを最適化することのできるスイッチ制御回路、並びに、これを用いたスイッチング電源装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本明細書中に開示されているスイッチ制御回路は、オン／オフ制御信号を生成する制御部と、前記オン／オフ制御信号に応じてスイッチ素子を駆動するスイッチ駆動部と、任意の変化パターンで前記スイッチ素子のスルーレートを周期的に変化させるように前記スイッチ駆動部を制御するスルーレート調整部とを有する構成（第１の構成）とされている。

なお、第１の構成から成るスイッチ制御回路において、前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートを前記変化パターンに含まれる最大候補値と最小候補値との間で往復的に変化させるように前記スイッチ駆動部を制御する構成（第２の構成）にするとよい。

また、第１または第２の構成から成るスイッチ制御回路において、前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートをオン／オフ周期毎に変化させるように前記スイッチ駆動部を制御する構成（第３の構成）にするとよい。

また、第１〜第３いずれかの構成から成るスイッチ制御回路は、外部との信号授受を行うインタフェイス部と、前記インタフェイス部を介して入力される種々のレジスタ値を格納するレジスタと、をさらに有し、前記スルーレート調整部は、変化パターン設定用のレジスタ値に応じて前記変化パターンを切り替える構成（第４の構成）にするとよい。

また、第４の構成から成るスイッチ制御回路において、前記変化パターンの切替候補には、前記スイッチ素子のスルーレートを固定値とするものが含まれている構成（第５の構成）にするとよい。

また、第５の構成から成るスイッチ制御回路において、前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートを固定値とする際、スルーレート調整用のレジスタ値に応じて前記固定値を切り替える構成（第６の構成）にするとよい。

また、第１〜第６いずれかの構成から成るスイッチ制御回路において、前記スイッチ駆動部は、互いに並列接続された複数の単位ドライバを含み、前記スルーレート調整部は、前記複数の単位ドライバの並列動作数を周期的に変化させる構成（第７の構成）にするとよい。

また、第７の構成から成るスイッチ制御回路において、前記複数の単位ドライバは、それぞれ同一サイズのトランジスタによって形成された構成（第８の構成）にするとよい。

また、本明細書中に開示されているスイッチング電源装置は、第１〜第８いずれかの構成から成るスイッチ制御回路と、前記スイッチ制御回路によるスイッチ素子のオン／オフ制御に応じて入力電圧から所望の出力電圧を生成する出力段と、を有する構成（第９の構成）とされている。

また、本明細書中に開示されている電子機器は、第９の構成から成るスイッチング電源装置と、前記スイッチング電源装置から出力電圧の供給を受ける負荷とを有する構成（第１０の構成）とされている。

本発明によれば、搭載されるセット毎に効率とノイズ発生量とのバランスを最適化することのできるスイッチ制御回路、並びに、これを用いたスイッチング電源装置及び電子機器を提供することが可能となる。

スイッチング電源装置の第１実施形態を示す図 スルーレートの一調整例を示す図 単位ドライバ１２ｋ（ただしｋ＝ｘ、ｙ、ｚ）の一構成例を示す図 サイズの異なる単位ドライバ間で貫通電流が生じる様子を示す図 スイッチング電源装置の第２実施形態を示す図 レジスタ値ＳＷＳＲＴに応じたスルーレート調整動作の一例を示す図 レジスタ値ＳＷＣＨＧに応じたスルーレート自動切替動作の一例を示す図 携帯電話（スマートフォン）の外観図 出力トランジスタのスルーレートを説明するための図

＜スイッチング電源装置（第１実施形態）＞
図１は、スイッチング電源装置の第１実施形態を示す図である。本実施形態のスイッチング電源装置１は、スイッチ制御ＩＣ１００のほか、これに接続される出力段を形成するディスクリート素子として、コイルＬ１と、ショットキーバリアダイオードＤ１と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、を有する昇圧型スイッチングレギュレータである。

スイッチ制御ＩＣ１００の外部において、コイルＬ１の第１端は、入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続されている。コイルＬ１の第２端は、スイッチ制御ＩＣ１００のスイッチ端子Ｔ１（スイッチ電圧Ｖｓｗの印加端）に接続される一方、ショットキーバリアダイオードＤ１のアノードにも接続されている。ショットキーバリアダイオードＤ１のカソードは、出力電圧Ｖｏｕｔの印加端に接続されている。キャパシタＣ１は、出力電圧Ｖｏｕｔの印加端と接地端との間に接続されている。抵抗Ｒ１及びＲ２は、出力電圧Ｖｏｕｔの印加端と接地端との間に直列に接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードは、スイッチ制御ＩＣ１００の帰還端子Ｔ２（帰還電圧Ｖｆｂの印加端）に接続されている。負荷Ｚ１は、出力電圧Ｖｏｕｔの印加端と接地端との間に接続されている。

スイッチ制御ＩＣ１００は、スイッチ制御回路を半導体チップ上に集積化して成る半導体集積回路装置であり、出力トランジスタ１１と、出力駆動部１２と、制御部１３と、スルーレート調整部１４とを含む。なお、スイッチ制御ＩＣ１００には、上記回路ブロックのほか、異常保護回路などを適宜組み込んでも構わない。

出力トランジスタ１１は、Ｎチャネル型ＭＯＳ［metal oxide semiconductor］電界効果トランジスタである。出力トランジスタ１１のドレインは、スイッチ端子Ｔ１に接続されている。出力トランジスタ１１のソースは、接地端に接続されている。出力トランジスタ１１のゲートはスイッチ駆動部１２の出力端に接続されている。

スイッチ駆動部１２は、制御部１３から入力されるオン／オフ制御信号Ｓの電流能力を高めたゲート信号Ｇを生成し、これを出力トランジスタ１１のゲートに供給する。スイッチ駆動部１２は、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚを含む。単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚは、制御部１３の信号出力端と出力トランジスタ１１のゲートに対して、それぞれ並列に接続されている。単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚは、スルーレート調整部１４から入力されるイネーブル信号ＥＮｘ〜Ｅｎｚに応じて個別に動作可否が制御される。単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚは、それぞれ同一サイズのトランジスタによって形成されている。

このような構成であれば、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚのうち、いずれを動作させるかを切り替えることにより、スイッチ駆動部１２の電流能力（延いては、出力トランジスタ１１のスルーレート）を３通り（×１、×２、×３）に切り替えることが可能となる（図２を参照）。すなわち、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚのうち、いずれか１つだけを動作させればスルーレートは「×１」となり、２つ同時に動作させればスルーレートは「×２」となり、３つ全てを同時に動作させればスルーレートは「×３」となる。

なお、スイッチ駆動部１２に含まれる単位ドライバの個数は３つに限定されるものではなく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

制御部１３は、帰還電圧Ｖｆｂに応じた出力帰還制御により、入力電圧Ｖｉｎから所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成するように所定のスイッチング周波数で出力トランジスタ１１のオン／オフ制御信号Ｓを生成する。なお、制御部１３における出力帰還制御の手法につては、周知技術を適用すれば足りるので詳細な説明は割愛する。

スルーレート調整部１４は、スイッチ制御ＩＣ１００の外部から入力されるスルーレート調整信号ＡＤＪに応じて単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚ毎のイネーブル信号ＥＮｘ〜ＥＮｚを生成する。イネーブル信号ＥＮｘ〜ＥＮｚは、それぞれ、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚの動作を許可する際にハイレベルとされ、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚの動作を禁止する際にローレベルとされる。

まず、上記構成から成るスイッチング電源装置１の基本動作（直流／直流変換動作）について説明する。出力トランジスタ１１がオン状態にされると、コイルＬ１には出力トランジスタ１１を介して接地端に向けたスイッチ電流が流れ、その電気エネルギが蓄えられる。このとき、スイッチ端子Ｔ１の電位は、出力トランジスタ１１を介してほぼ接地電位まで低下するので、ショットキーバリアダイオードＤ１は逆バイアス状態となり、キャパシタＣ１から出力トランジスタ１１に向けて電流が流れ込むことはない。一方、出力トランジスタ１１がオフ状態にされると、コイルＬ１に生じた逆起電圧によって、そこに蓄積されていた電気エネルギが放出される。このとき、ショットキーバリアダイオードＤ１は順バイアス状態となるため、ショットキーバリアダイオードＤ１を介して流れる電流は、出力電圧Ｖｏｕｔの印加端から負荷Ｚ１に流れ込むとともに、キャパシタＣ１を介して接地端にも流れ込み、キャパシタＣ１を充電することになる。上記の動作が繰り返されることにより、負荷Ｚ１には、入力電圧Ｖｉｎを昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。

このように、スイッチ制御ＩＣ１００は、出力トランジスタ１１のオン／オフ制御によってエネルギ貯蔵素子であるコイルＬ１を駆動することにより、入力電圧Ｖｉｎを昇圧して所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する昇圧型スイッチングレギュレータの一構成要素として機能する。

また、第１実施形態のスイッチング電源装置１であれば、スルーレート調整信号ＡＤＪに応じてスイッチ駆動部１２の電流能力（ドライブ能力）を任意に可変制御することができる。従って、スイッチ駆動部１２の設計変更（延いてはスイッチ制御ＩＣ１００の設計変更）やＰＣＢ［printed circuit board］の設計変更（スナバ回路の追加など）を要することなく、搭載されるセット毎にスイッチング電源装置１の効率とノイズ発生量とのバランスを最適化することが可能となる。

図３は、単位ドライバ１２ｋ（ただしｋ＝ｘ、ｙ、ｚ）の一構成例を示す図である。単位ドライバ１２ｋは、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＫ１と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＫ２と、ＯＲゲートＫ３と、ＡＮＤゲートＫ４と、ＮＯＴゲートＫ５及びＫ６と、を含む。

トランジスタＫ１のソースは、電源電圧の印加端に接続されている。トランジスタＫ１及びＫ２のドレインは、いずれもゲート信号Ｇの印加端に接続されている。トランジスタＫ２のソースは、接地端に接続されている。トランジスタＫ１のゲートは、ＯＲゲートＫ３の出力端に接続されている。トランジスタＫ２のゲートは、ＡＮＤゲートＫ４の出力端に接続されている。ＯＲゲートＫ３の第１入力端とＡＮＤゲートＫ４の第１入力端は、いずれもＮＯＴゲートＫ５の出力端に接続されている。ＮＯＴゲートＫ５の入力端は、オン／オフ制御信号Ｓの印加端に接続されている。ＯＲゲートＫ３の第２入力端は、ＮＯＴゲートＫ６の出力端に接続されている。ＡＮＤゲートＫ４の第２入力端とＮＯＴゲートＫ６の入力端は、いずれもイネーブル信号ＥＮｋの印加端に接続されている。

単位ドライバ１２ｋに入力されるイネーブル信号ＥＮｋがハイレベル（動作許可時の論理レベル）である場合、ＯＲゲートＫ３とＡＮＤゲートＫ４は、いずれもＮＯＴゲートＫ５で論理反転されたオン／オフ制御信号Ｓをスルー出力する状態となる。従って、オン／オフ制御信号Ｓがハイレベルであれば、トランジスタＫ１がオンとなってトランジスタＫ２がオフとなるので、ゲート信号Ｇがハイレベルとなる。逆に、オン／オフ制御信号Ｓがローレベルであれば、トランジスタＫ１がオフとなってトランジスタＫ２がオンとなるので、ゲート信号Ｇがローレベルとなる。

一方、単位ドライバ１２ｋに入力されるイネーブル信号ＥＮｋがローレベル（動作禁止時の論理レベル）である場合、オン／オフ制御信号Ｓに依らず、ＯＲゲートＫ３はハイレベルを出力し、ＡＮＤゲートＫ４はローレベルを出力する。従って、トランジスタＫ１及びＫ２がいずれもオフとなるので、ゲート信号Ｇがハイインピーダンス状態となる。

このように、本構成例の単位ドライバ１２ｋであれば、簡易な回路構成でイネーブル制御を実現することが可能となる。

次に、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚを各々形成するトランジスタのサイズを同一とした理由について詳細に説明する。図４は、サイズの異なる単位ドライバ間で貫通電流が生じる様子を示す図である。なお、単位ドライバ１２ｍを形成するトランジスタＭ１１及びＭ１２は、単位ドライバ１２ｎを形成するトランジスタＮ１１及びＮ１２よりもサイズが小さく、オン／オフ制御信号Ｓに応じてより早くオン／オフ状態が切り替わるものとする。また、単位ドライバ１２ｍ及び１２ｎは、いずれも動作許可状態であるものとする。

例えば、オン／オフ制御信号Ｓがハイレベルからローレベルに切り替わった場合、単位ドライバ１２ｍを形成するトランジスタＭ１１及びＭ１２は、それぞれ遅滞なく、オフ状態からオン状態及びオン状態からオフ状態に切り替わる。一方、単位ドライバ１２ｎを形成するトランジスタＮ１１及びＮ１２は、それぞれトランジスタＭ１１及びＭ１２よりも遅れて、オフ状態からオン状態及びオン状態からオフ状態に切り替わる。このようなオン／オフ切替タイミングのずれにより、トランジスタＭ１１とトランジスタＮ１２の同時オン期間が生じてしまうと、電源電圧の印加端からトランジスタＭ１１及びＮ１２を介して接地端に至る経路で過大な貫通電流が流れてしまい、素子の破壊や発煙・発火などを招くおそれがある。

これに対して、第１実施形態のスイッチング電源装置１であれば、単位ドライバ１２ｘ〜１２ｚを各々形成するトランジスタのサイズが同一とされているので、上記のオン／オフ切替タイミングのずれは生じず、貫通電流の発生を未然に回避することができる。

＜スイッチング電源装置（第２実施形態）＞
図５は、スイッチング電源装置１の第２実施形態を示す図である。第２実施形態は、先出の第１実施形態と基本的に同様の構成であり、スルーレートの自動切替機能を備えた点に特徴を有する。そこで、第１実施形態と同一の構成要素については、図１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実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。

スルーレート調整部１５は、レジスタ部１７から読み出されるスルーレート調整用のレジスタ値ＳＷＳＲＴ（１：０）と変化パターン設定用のレジスタ値ＳＷＣＨＧ（２：０）に応じて、スイッチ駆動部１２の電流能力（ドライブ能力）を制御する。なお、スイッチ駆動部１２の構成や制御手法については、第１実施形態で説明した手法（複数の単位ドライバの並列動作数を切り替える手法）を採用してよいし、或いは、その他の手法（例えば電流能力の異なる複数のドライバを択一的に動作させる手法）を採用してもよい。

インタフェイス部１６は、通信端子Ｔ４を介してスイッチ制御ＩＣ１００外部と信号授受を行う。第２実施形態に即して具体的に述べると、インタフェイス部１６は、スイッチ素子ＩＣ１００の外部に設けられたＩ²Ｃバス（不図示）との間で、シリアルクロック信号ＳＣＬとシリアルデータ信号ＳＤＡの授受を行う。

レジスタ部１７は、インタフェイス部１６を介して入力される種々のレジスタ値（例えば、先述のレジスタ値ＳＷＳＲＴ及びＳＷＣＨＧ）を格納する。

図６は、レジスタ値ＳＷＳＲＴに応じたスルーレート調整動作の一例を示す図であり、紙面の上端側から順に、レジスタ値ＳＷＳＲＴ、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲ、及び、スイッチ電圧Ｖｓｗが描写されている。レジスタ値ＳＷＣＨＧが「０００ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをレジスタ値ＳＷＳＲＴに応じた固定値とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力（ドライブ能力）を固定する。

具体的に述べると、スルーレート調整部１５は、レジスタ値ＳＷＳＲＴが「００ｂ」であるとき、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを「×１．０」とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力を固定する。また、スルーレート調整部１５は、レジスタ値ＳＷＳＲＴが「０１ｂ」であるとき、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを「×０．８」とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力を固定する。また、スルーレート調整部１５は、レジスタ値ＳＷＳＲＴが「１０ｂ」であるとき、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを「×０．６」とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力を固定する。また、スルーレート調整部１５は、レジスタ値ＳＷＳＲＴが「１１ｂ」であるとき、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを「×０．４」とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力を固定する。

このように、レジスタ値ＳＷＣＨＧが「０００ｂ」であるときには、レジスタ値ＳＷＳＲＴが有効となり、その値に応じて出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが４段階に切り替えられる。従って、先の第１実施形態と同じく、スイッチ駆動部１２やＰＣＢの設計変更を要さずに、搭載されるセット毎にスイッチング電源装置１の効率とノイズ発生量とのバランスを最適化することが可能となる。

また、スルーレート調整部１５は、レジスタ値ＳＷＣＨＧに応じて切替可能な任意の変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを周期的に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力（ドライブ能力）を制御する機能を備えている。

図７は、レジスタ値ＳＷＣＨＧに応じたスルーレート自動切替動作の一例を示す図であり、レジスタ値ＳＷＣＨＧとスルーレートＳＲの変化パターンとが互いに対応付けて描写されている。

レジスタ値ＳＷＣＨＧが「０００ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、先にも述べた通り、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをレジスタ値ＳＷＳＲＴに応じた固定値（「×１．０」、「×０．８」、「×０．６」、または、「×０．４」）とするように、スイッチ駆動部１２の電流能力を固定する。このように、スルーレートＳＲの変化パターンの切替候補として、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを固定値とするものを含むことにより、スルーレートＳＲの自動切替機能の有効／無効を任意に切り替えることが可能となる。

レジスタ値ＳＷＣＨＧが「００１ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、第１変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをオン／オフ周期毎に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。第１変化パターンは、スルーレートＳＲの候補値として「×１．０」、「×０．８」、「×０．６」、及び、「×０．４」の４つを含み、「×０．４」→「×０．６」→「×０．８」→「×１．０」→「×０．８」→「×０．６」→「×０．４」→…という順序で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが周期的に切り替えられる。すなわち、スルーレート調整部１５は、最大候補値である「×１．０」と最小候補値である「×０．４」との間で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを往復的に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。このとき、スルーレートＳＲの時間平均値（単位時間におけるスルーレートＳＲの見かけ上の平均値）は「×０．７」となる。

なお、スルーレートＳＲの切替順序としては、「×０．４」→「×０．６」→「×０．８」→「×１．０」→「×０．４」→「×０．６」→「×０．８」→…というように、スルーレートＳＲを「×０．４」から「×１．０」まで順次引き上げた後、スルーレートＳＲを「×０．４」に戻して、以後同様の切替制御を繰り返す手法（またはその逆）を採用してもよい。ただし、このような切替手法では、スルーレートＳＲが周期的に大きく変動（「×１．０」→「×０．４」）するので、スイッチング動作の安定性を損ないやすい。

一方、先に説明したように、スルーレートＳＲを最大候補値と最小候補値との間で往復的に変化させる切替手法であれば、スルーレートＳＲの自動切替時に生じる変動の幅を必要最小限に抑えることができるので、スイッチング動作の安定性を損なわずに済む。

また、レジスタ値ＳＷＣＨＧが「０１０ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、第２変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをオン／オフ周期毎に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。第２変化パターンは、スルーレートＳＲの候補値として「×０．８」、「×０．６」、及び、「×０．４」の３つを含み、「×０．４」→「×０．６」→「×０．８」→「×０．６」→「×０．４」→…という順序で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが周期的に切り替えられる。すなわち、スルーレート調整部１５は、先の第１変化パターンと同じく、最大候補値である「×０．８」と最小候補値である「×０．４」との間で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲを往復的に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。このとき、スルーレートＳＲの時間平均値は「×０．６」となる。このように、スルーレートＳＲの時間平均値が固定値のいずれかと一致するような変化パターンを設定することは、何ら禁止されるものではない。

また、レジスタ値ＳＷＣＨＧが「０１１ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、第３変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをオン／オフ周期毎に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。第３変化パターンは、スルーレートＳＲの候補値として「×０．６」及び「×０．４」の２つを含み、「×０．４」→「×０．６」→「×０．４」→「×０．６」→…という順序で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが周期的に切り替えられる。このとき、スルーレートＳＲの時間平均値は「×０．５」となる。

また、レジスタ値ＳＷＣＨＧが「１００ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、第４変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをオン／オフ周期毎に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。第４変化パターンは、スルーレートＳＲの候補値として「×１．０」及び「×０．８」の２つを含み、「×０．８」→「×１．０」→「×０．８」→「×１．０」→…という順序で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが周期的に切り替えられる。このとき、スルーレートＳＲの時間平均値は「×０．９」となる。

また、レジスタ値ＳＷＣＨＧが「１０１ｂ」、「１１０ｂ」、ないしは、「１１１ｂ」である場合、スルーレート調整部１５は、第５変化パターンで出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲをオン／オフ周期毎に変化させるように、スイッチ駆動部１２の電流能力を制御する。第５変化パターンは、スルーレートＳＲの候補値として「×０．８」と「×０．６」の２つを含み、「×０．６」→「×０．８」→「×０．６」→「×０．８」→…という順序で、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲが周期的に切り替えられる。このとき、スルーレートＳＲの時間平均値は「×０．７」となる。このように、スルーレートＳＲの時間平均値同士が一致するような変化パターンを設定することは、何ら禁止されるものではない。

上記したように、レジスタ値ＳＷＣＨＧに応じたスルーレート自動切替動作によれば、出力トランジスタ１１のスルーレートＳＲとして、レジスタ値ＳＷＳＲＴに応じた固定値（「×１．０」、「×０．８」、「×０．６」、または、「×０．４」）だけでなく、それらの中間値を任意に設定することが可能となる。

なお、図７では一周期毎にスルーレートＳＲを切り替える変化パターンを例示したが、複数周期毎にスルーレートＳＲを切り替えるようにしてもよい。また、スルーレートＳＲの候補値毎に異なる重み付けを付与してもよい。例えば、「×０．８」と「×１．０」を１：１の割合で切り替えた場合、スルーレートＳＲの時間平均値は「×０．９」となる。これに対して、「×０．８」と「×１．０」を２：１の割合で切り替えた場合には時間平均値が「×０．８７」となり、１：２の割合で切り替えた場合には時間平均値が「×０．９３」となる。このように、スルーレートＳＲの候補値毎に異なる重み付けを付与してやれば、スルーレートＳＲの時間平均値を細かく調整することができる。

＜電子機器＞
図８は、携帯電話（スマートフォン）の外観図である。携帯電話Ａは、先のスイッチング電源装置１を搭載する電子機器の一例であり、外観的には、本体の前面や背面に搭載される撮像部Ａ１と、ユーザ操作を受け付ける操作部Ａ２（各種ボタンなど）と、文字や映像を表示する表示部Ａ３とを有する。なお、表示部Ａ３には、ユーザのタッチ操作を受け付けるためのタッチパネル機能が搭載されている。

携帯電話Ａの電源部として、先述のスイッチング電源装置１を搭載することにより、ノイズの増大を招くことなくバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。

＜その他の変形例＞
上記の実施形態では、昇圧型のスイッチング電源装置を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象は何らこれに限定されるものではなく、降圧型や昇降圧型のスイッチング電源装置にも広く適用することが可能である。

また、本発明に係るスイッチ制御回路は、スイッチング電源装置以外にも、モータ駆動装置やＬＥＤ［light emitting diode］駆動装置などに適宜組み込むことが可能である。

このように、本明細書中に開示された種々の技術的特徴については、上記実施形態のほか、その技術的創作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。

本明細書中に開示されているスイッチング電源装置は、携帯電話（スマートフォン）など、様々な電子機器の電源部として利用することが可能である。

１ スイッチング電源装置
１００ スイッチ制御ＩＣ（スイッチ制御回路）
１１ 出力トランジスタ（ＮＭＯＳＦＥＴ）
１２ スイッチ駆動部
１２ｘ、１２ｙ、１２ｚ、１２ｋ 単位ドライバ
１３ 制御部
１４、１５ スルーレート調整部
１６ インタフェイス部
１７ レジスタ部
Ｌ１ コイル
Ｃ１ キャパシタ
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｄ１ ショットキーバリアダイオード
Ｔ１ スイッチ端子
Ｔ２ 帰還端子
Ｔ３ スルーレート調整端子
Ｋ１、Ｍ１１、Ｎ１１ Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｋ２、Ｍ１２、Ｎ１２ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｋ３ ＯＲゲート
Ｋ４ ＡＮＤゲート
Ｋ５、Ｋ６ ＮＯＴゲート
Ａ 携帯電話（スマートフォン）
Ａ１ 撮像部
Ａ２ 操作部
Ａ３ 表示部

Claims (10)

1. オン／オフ制御信号を生成する制御部と、
   前記オン／オフ制御信号に応じてスイッチ素子を駆動するスイッチ駆動部と、
   複数の異なるスルーレート値の組み合わせで変化する複数の変化パターンに対応する複数の値のうちいずれかの値の入力を受ける入力部と、
   前記入力部に入力された値を記憶するレジスタと、
   前記レジスタに記憶された値に対応する変化パターンで前記スイッチ素子のスルーレートが繰り返し周期的に変化するように前記スイッチ駆動部を制御するスルーレート調整部と、
   を有し、
   前記レジスタに記憶される値に応じて、前記スイッチ素子のスルーレートの時間的平均値が調整されることを特徴とするスイッチ制御回路。
2. 前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートを前記変化パターンに含まれる最大候補値と最小候補値との間で往復的に変化させるように前記スイッチ駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ制御回路。
3. 前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートをオン／オフ周期毎に変化させるように前記スイッチ駆動部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ制御回路。
4. 前記入力部は、外部との信号授受を行うインタフェイス部を含み、
   前記レジスタには、前記インタフェイス部を介して前記値が入力されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路。
5. 前記変化パターンの切替候補には、前記スイッチ素子のスルーレートを固定値とするものが含まれていることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ制御回路。
6. 前記スルーレート調整部は、前記スイッチ素子のスルーレートを固定値とする際、スルーレート調整用のレジスタ値に応じて前記固定値を切り替えることを特徴とする請求項５に記載のスイッチ制御回路。
7. 前記スイッチ駆動部は、互いに並列接続された複数の単位ドライバを含み、
   前記スルーレート調整部は、前記複数の単位ドライバの並列動作数を周期的に変化させることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路。
8. 前記複数の単位ドライバは、それぞれ、同一サイズのトランジスタによって形成されていることを特徴とする請求項７に記載のスイッチ制御回路。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路と、
   前記スイッチ制御回路によるスイッチ素子のオン／オフ制御に応じて入力電圧から所望の出力電圧を生成する出力段と、
   を有することを特徴とするスイッチング電源装置。
10. 請求項９に記載のスイッチング電源装置と、
    前記スイッチング電源装置から出力電圧の供給を受ける負荷と、
    を有することを特徴とする電子機器。

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