JP6307399B2 - Current mode controlled switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、入力電圧を降圧する降圧動作を行うことができる電流モード制御型スイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a current mode control type switching power supply capable of performing a step-down operation for stepping down an input voltage.

スイッチング電源装置の制御方式は電圧モード制御と電流モード制御に大別できる。電流モード制御は、一般的に位相補償の簡易化、高速応答、外付け部品点数削減の面で極めて有効な制御方式である。電流モード制御型スイッチング電源装置の従来例を図14に示す。   Switching power supply control methods can be broadly divided into voltage mode control and current mode control. In general, the current mode control is an extremely effective control method in terms of simplifying phase compensation, high-speed response, and reducing the number of external parts. A conventional example of a current mode control type switching power supply is shown in FIG.

特開2010−220355号公報JP 2010-220355 A

図14に示すスイッチング電源装置100は、上側MOS[metal oxide semiconductor]トランジスタQ1を流れる電流を検出して電流モード制御を実行する。電流モード制御に従って上側MOSトランジスタQ1と下側MOSトランジスタQ2は相補的にオン/オフし、このスイッチング動作によって入力電圧VINがパルス状のスイッチ電圧VSWに変換される。そして、そのスイッチ電圧VSWがインダクタL1及び出力コンデンサC1によって平滑化されて入力電圧VINよりも低い出力電圧VOUTに変換される。 The switching power supply device 100 shown in FIG. 14 performs current mode control by detecting a current flowing through an upper MOS [metal oxide semiconductor] transistor Q1. According to the current mode control, the upper MOS transistor Q1 and the lower MOS transistor Q2 are turned on / off in a complementary manner, and the input voltage V IN is converted into a pulsed switch voltage V SW by this switching operation. Then, the switch voltage V SW is smoothed by the inductor L1 and the output capacitor C1, and converted to an output voltage V OUT lower than the input voltage V IN .

上側MOSトランジスタQ1を流れる電流を検出して電流モード制御を実行する場合、電流帰還部分が入力電圧とスイッチ電圧との差(VIN−VSW)に相当するため、電流検出回路が入力電圧VIN基準として検出電流の情報を生成することになり、内部電源電圧を基準としてスロープ電圧VSLPを生成するスロープ回路に伝達すると、上側MOSトランジスタQ1がオンになってからスロープ電圧VSLPに電流情報が伝達されるまでに図15に示すように遅延時間Dが生じる。 When the current mode control is executed by detecting the current flowing through the upper MOS transistor Q1, the current feedback portion corresponds to the difference (V IN −V SW ) between the input voltage and the switch voltage, so that the current detection circuit has the input voltage V If the detected current information is generated as the IN reference and is transmitted to the slope circuit that generates the slope voltage V SLP based on the internal power supply voltage, the current information is supplied to the slope voltage V SLP after the upper MOS transistor Q1 is turned on. As shown in FIG. 15, there is a delay time D until the signal is transmitted.

また電流帰還部分が入力電圧とスイッチ電圧との差(VIN−VSW)に相当するため、スイッチ電圧VSWの立ち上がりなどにノイズがのると、そのノイズがそのまま伝達されてスロープ電圧VSLPに反映されてしまう。 In addition, since the current feedback portion corresponds to the difference between the input voltage and the switch voltage (V IN −V SW ), if noise occurs at the rise of the switch voltage V SW , the noise is transmitted as it is and the slope voltage V SLP It will be reflected in.

そして、スイッチ電圧VSWのパルス幅が細くなると、上記の遅延時間およびノイズが支配的になり、電流帰還ができなくなるという問題が生じる。 When the pulse width of the switch voltage V SW becomes narrow, the above delay time and noise become dominant, causing a problem that current feedback cannot be performed.

なお、特許文献1で開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置も、図14に示すスイッチング電源装置100と同様に、上側スイッチング素子を流れる電流を検出して電流モード制御を実行しているので、同様の問題を有している。   Note that the current mode control type switching power supply device disclosed in Patent Document 1 also detects the current flowing through the upper switching element and executes the current mode control similarly to the switching power supply device 100 shown in FIG. Have similar problems.

本発明は、上記の状況に鑑み、入力電圧に対する出力電圧の比が小さい場合でも電流帰還が可能な電流モード制御型スイッチング電源装置を提供することを目的とする。   In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a current mode control type switching power supply capable of current feedback even when the ratio of the output voltage to the input voltage is small.

<第1の技術的特徴>
本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置のうち、第1の技術的特徴を備えた電流モード制御型スイッチング電源装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1スイッチがオフ状態である間の所定期間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に基づいたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部を有し、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第1−1の構成)である。
<First technical features>
Among the current mode control type switching power supply devices disclosed in this specification, the current mode control type switching power supply device having the first technical feature has a first end connected to an input voltage application end. A first switch, a second switch having a first end connected to the second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage, and flowing through the second switch A current detection unit that detects a current; and a control unit that controls the first switch and the second switch according to the current detected by the current detection unit, wherein the control unit includes the first switch A slope voltage generator for accumulating information on the current detected by the current detector during a predetermined period during the off state, and generating a slope voltage based on the accumulated current information; A structure (1-1 configuration) for controlling said first switch and said second switch in response to.

また上記第1−1の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを有する構成(第1−2の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above-described configuration 1-1, the current detection unit is a voltage-current conversion circuit that converts a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current, and the slope The voltage generator may be configured to have a capacitor (1-2 configuration) for charging the output current of the voltage-current converter.

また上記第1−2の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する構成(第1−3の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration 1-2, the slope voltage generator further includes a charging switch for conducting / cutting off a current path from the output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. It is good to make it the structure which has (1-3 structure).

また上記第1−2または第1−3の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記スロープ電圧生成部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する構成(第1−4の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 1-2 or 1-3, the slope voltage generator includes a reset unit that discharges the capacitor and resets a charging voltage of the capacitor ( (1-4 configuration).

また上記第1−1〜第1−4いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記電流モード制御型スイッチング電源装置の出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、を有する構成(第1−5の構成)にするとよい。   Moreover, in the current mode control type switching power supply device having any one of the first to first to fourth configurations, the control unit is configured to output a voltage corresponding to an output voltage of the current mode control type switching power supply device and a reference voltage. An error amplifier that generates an error signal according to the difference, a comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal, and an oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency; And a timing control circuit that controls on / off of the first switch and on / off of the second switch in accordance with the set signal and the reset signal (configuration 1-5). .

また上記第1−1〜第1−5いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する構成(第1−6の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the first to first to fifth configurations, the second switch is a MOS transistor, and the current detection unit is a voltage across the on-resistance of the MOS transistor. It is preferable to use a configuration for detecting the current flowing through the second switch (1-6 configuration).

また、本明細書中に開示されている車載機器のうち、第1の技術的特徴を備えた車載機器は、第1−1〜第1−6いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置を備える構成(第1−7の構成)である。   Of the in-vehicle devices disclosed in the present specification, the in-vehicle device having the first technical feature is a current mode control type switching power supply device having any one of the first to first to sixth configurations. (1-7 configuration).

また、本明細書中に開示されている車両のうち、第1の技術的特徴を備えた車両は、第1−7の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリを備える構成(第1−8の構成)である。   Of the vehicles disclosed in the present specification, a vehicle having the first technical feature includes an in-vehicle device having the first to seventh configuration and a battery for supplying electric power to the in-vehicle device. (Structure 1-8).

<第2の技術的特徴>
本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置のうち、第2の技術的特徴を備えた電流モード制御型スイッチング電源装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1スイッチがオフ状態である間の所定期間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積する蓄積部と、第1スイッチがオフからオンに切り替わる前に前記蓄積部によって蓄積された電流の情報の伝達を開始して前記蓄積部によって蓄積された電流の情報をスロープ電圧に反映させる反映部と、を有し、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第2−1の構成)である。
<Second technical feature>
Among the current mode control type switching power supply devices disclosed in this specification, the current mode control type switching power supply device having the second technical feature has a first end connected to an input voltage application end. A first switch, a second switch having a first end connected to the second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage, and flowing through the second switch A current detection unit that detects a current; and a control unit that controls the first switch and the second switch according to the current detected by the current detection unit, wherein the control unit includes the first switch An accumulation unit that accumulates information on the current detected by the current detection unit during a predetermined period during the off state, and transmission of current information accumulated by the accumulation unit before the first switch is switched from OFF to ON. And a reflecting unit that reflects the information of the current accumulated by the accumulating unit on the slope voltage, and controls the first switch and the second switch according to the slope voltage (second -1 configuration).

また上記第2−1の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部と前記反映部は互いに同一の電源電圧によって駆動する回路である構成(第2−1の構成)にするとよい。   In the current mode control type switching power supply having the above-described configuration 2-1, the storage unit and the reflection unit may be configured to be circuits driven by the same power supply voltage (configuration 2-1).

また上記第2−1または第2−2の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、前記蓄積部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを有し、前記反映部は、前記コンデンサの充電電圧を前記スロープ電圧に反映させる構成(第2−3の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration 2-1 or 2-2, the current detection unit is a voltage-current conversion circuit that converts a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current. The storage unit includes a capacitor that charges the output current of the voltage-current conversion circuit, and the reflection unit reflects the charging voltage of the capacitor in the slope voltage (configuration 2-3). It is good to.

また上記第2−3の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する構成(第2−4の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 2-3, the storage section further includes a charging switch for conducting / cutting off a current path from the output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. (Configuration 2-4) may be used.

また上記第2−4の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記第1スイッチがオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの終了時に前記充電用スイッチをオフからオンに切り替え、前記第2スイッチがオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始時に前記充電用スイッチをオンからオフに切り替える構成(第2−5の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration 2-4, the storage unit turns off the charging switch at the end of the dead time provided immediately after the first switch is switched from on to off. The charging switch may be switched from on to off at the start of a dead time provided immediately after the second switch is switched from on to off (second to fifth configuration).

また上記第2−3〜第2−5いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する構成(第2−6の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above configurations 2-3 to 2-5, the storage unit includes a reset unit that discharges the capacitor and resets a charging voltage of the capacitor ( It is preferable to use the 2-6th configuration.

また上記第2−1〜第2−6いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記電流モード制御型スイッチング電源装置の出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、を有する構成(第2−7の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above configurations 2-1 to 2-6, the control unit is configured to obtain a voltage according to an output voltage of the current mode control type switching power supply device and a reference voltage. An error amplifier that generates an error signal according to the difference, a comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal, and an oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency; And a timing control circuit that controls on / off of the first switch and on / off of the second switch in accordance with the set signal and the reset signal (configuration 2-7). .

また上記第2−1〜第2−7いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する構成(第2−8の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above-mentioned configurations 2-1 to 2-7, the second switch is a MOS transistor, and the current detector is a voltage across the on-resistance of the MOS transistor. It is preferable to use a configuration for detecting the current flowing through the second switch (configuration 2-8).

また、本明細書中に開示されている車載機器のうち、第2の技術的特徴を備えた車載機器は、第2−1〜第2−8いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置を備える構成(第2−9の構成)である。   Of the in-vehicle devices disclosed in this specification, the in-vehicle device having the second technical feature is a current mode control type switching power supply device having any one of the configurations of 2-1 to 2-8. (Configuration 2-9).

また、本明細書中に開示されている車両のうち、第2の技術的特徴を備えた車両は、第2−9の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリを備える構成(第2−10の構成)である。   Of the vehicles disclosed in the present specification, a vehicle having the second technical feature includes an in-vehicle device having a configuration 2-9 and a battery for supplying electric power to the in-vehicle device. (Structure 2-10).

<第3の技術的特徴>
本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置のうち、第3の技術的特徴を備えた電流モード制御型スイッチング電源装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1スイッチがオフ状態である間の一定時間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部によって蓄積された電流の情報をスロープ電圧に反映させる反映部と、を有し、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第3−1の構成)である。
<Third technical features>
Among the current mode control type switching power supply devices disclosed in this specification, the current mode control type switching power supply device having the third technical feature has a first end connected to an input voltage application end. A first switch, a second switch having a first end connected to the second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage, and flowing through the second switch A current detection unit that detects a current; and a control unit that controls the first switch and the second switch according to the current detected by the current detection unit, wherein the control unit includes the first switch An accumulation unit that accumulates information on the current detected by the current detection unit in a certain period of time during the off state; and a reflection unit that reflects the information on the current accumulated by the accumulation unit in a slope voltage. ,Previous A structure (3-1 arrangement) for controlling said first switch and said second switch in accordance with the slope voltage.

また上記第3−1の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記電流モード制御型スイッチング電源装置の出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、を有し、前記一定時間は前記セット信号のハイレベル期間内に設けられる構成(第3−2の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 3-1, the control unit outputs an error signal corresponding to a difference between a voltage corresponding to the output voltage of the current mode control type switching power supply device and a reference voltage. An error amplifier to be generated; a comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal; an oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency; and the set signal and the reset A timing control circuit that controls on / off of the first switch and on / off of the second switch according to a signal, and the predetermined time is provided within a high level period of the set signal ( It is preferable to use the configuration 3-2.

また上記第3−2の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記タイミング制御回路は、前記セット信号のハイレベルからローレベルへの切り替わり時に、前記第1スイッチをオンにし、前記リセット信号のローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、前記第1スイッチをオフにし、且つ、前記セット信号のローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、前記リセット信号のレベル遷移状態にかかわらず、強制的に前記第1スイッチをオフにし、前記第2スイッチをオンにする構成(第3−3の構成)にするとよい。   In the current mode control type switching power supply having the above configuration 3-2, the timing control circuit turns on the first switch when the set signal is switched from a high level to a low level, and the reset signal The first switch is turned off when switching from a low level to a high level, and when the set signal is switched from a low level to a high level, the first signal is forcibly set regardless of the level transition state of the reset signal. It may be configured to turn off one switch and turn on the second switch (configuration 3-3).

また上記第3−1〜第3−3いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部と前記反映部は互いに同一の電源電圧によって駆動する回路である構成(第3−4の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above configurations 3-1 to 3-3, the storage unit and the reflection unit are circuits driven by the same power supply voltage (3-4). (Configuration).

また上記第3−1〜第3−4いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、前記蓄積部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを有し、前記反映部は、前記コンデンサの充電電圧を前記スロープ電圧に反映させる構成(第3−5の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above-described configurations 3-1 to 3-4, the current detection unit converts a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current. The storage unit includes a capacitor that charges the output current of the voltage-current conversion circuit, and the reflection unit reflects the charging voltage of the capacitor in the slope voltage (third to fifth) Configuration).

また上記第3−5の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する構成(第3−6の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 3-5, the storage section further includes a charging switch for conducting / cutting off a current path from the output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. (Configuration 3-6) may be used.

また上記第3−5または第3−6の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する構成(第3−7の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device of the above configuration 3-5 or 3-6, the storage unit includes a reset unit that discharges the capacitor and resets the charging voltage of the capacitor (third) -7)).

また上記第3−1〜第3−7いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記反映部は、第1スイッチがオフからオンに切り替わる前に前記蓄積部によって蓄積された電流の情報の伝達を開始して前記蓄積部によって蓄積された電流の情報を前記スロープ電圧に反映させる構成(第3−8の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above-described configurations 3-1 to 3-7, the reflection unit may be configured to store the current accumulated by the accumulation unit before the first switch is switched from OFF to ON. It is preferable to adopt a configuration (third to eighth configuration) in which transmission of information is started and current information accumulated by the accumulation unit is reflected in the slope voltage.

また上記第3−1〜第3−8いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する構成(第3−9の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above configurations 3-1 to 3-8, the second switch is a MOS transistor, and the current detection unit is a voltage across the on-resistance of the MOS transistor. It is preferable to use a configuration for detecting the current flowing through the second switch (configuration 3-9).

また、本明細書中に開示されている車載機器のうち、第3の技術的特徴を備えた車載機器は、第3−1〜第3−9いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置を備える構成(第3−10の構成)である。   In addition, among the in-vehicle devices disclosed in this specification, the in-vehicle device having the third technical feature is a current mode control type switching power supply device having any one of the configurations of 3-1 to 3-9. (Configuration 3-10).

また、本明細書中に開示されている車両のうち、第3の技術的特徴を備えた車両は、第3−10の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリを備える構成(第3−11の構成)である。   Of the vehicles disclosed in this specification, a vehicle having a third technical feature includes an in-vehicle device having a configuration of 3-10 and a battery for supplying electric power to the in-vehicle device. (Configuration 3-11).

<第4の技術的特徴>
本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置のうち、第4の技術的特徴を備えた電流モード制御型スイッチング電源装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力電圧に対する出力電圧の比が所定値以下である場合に、前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御し、前記入力電圧に対する前記出力電圧の比が前記所定値以下でない場合に、前記電流検出部によって検出された電流に依存せずに前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第4−1の構成)である。
<Fourth technical feature>
Among the current mode control type switching power supply devices disclosed in this specification, the current mode control type switching power supply device having the fourth technical feature has a first end connected to an input voltage application end. A first switch, a second switch having a first end connected to the second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage, and flowing through the second switch A current detection unit that detects current; and a control unit that controls the first switch and the second switch, and the control unit has a ratio of the output voltage to the input voltage equal to or lower than a predetermined value. The first switch and the second switch are controlled according to the current detected by the current detection unit, and when the ratio of the output voltage to the input voltage is not less than the predetermined value, the current detection unit A structure (4-1 arrangement) for controlling said first switch and said second switch independently of the out current.

また上記第4−1の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第1スイッチを流れる電流を検出する第1スイッチ用電流検出部をさらに備え、前記制御部は、前記入力電圧に対する出力電圧の比が所定値以下でない場合に、前記第1スイッチ用電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第4−2の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration of 4-1, the current mode control type switching power supply device further includes a first switch current detection unit that detects a current flowing through the first switch, and the control unit outputs an output voltage corresponding to the input voltage When the ratio is not less than or equal to a predetermined value, the first switch and the second switch may be controlled according to the current detected by the first switch current detector (4-2 configuration). .

また上記第4−1または第4−2の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記入力電圧に対する前記出力電圧の比が所定値以下である場合に、前記第1スイッチがオフ状態である間の所定期間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に基づいたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部を有し、前記入力電圧に対する前記出力電圧の比が所定値以下である場合に、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第4−3の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration of (4-1) or (4-2), the control unit is configured to switch the first switch when a ratio of the output voltage to the input voltage is a predetermined value or less. A slope voltage generation unit that accumulates information on the current detected by the current detection unit during a predetermined period while the signal is in an off state, and generates a slope voltage based on the accumulated current information; When the ratio of the output voltage to the voltage is equal to or lower than a predetermined value, the first switch and the second switch are controlled according to the slope voltage (configuration 4-3).

また上記第4−3の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを有する構成(第4−4の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-mentioned configuration 4-3, the current detection unit is a voltage-current conversion circuit for converting a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current, and the slope The voltage generation unit may have a configuration (fourth to fourth configuration) having a capacitor that charges the output current of the voltage-current conversion circuit.

また上記第4−4の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する構成(第4−5の構成)にするとよい。   In the current mode control type switching power supply having the above-mentioned configuration 4-4, the slope voltage generator further includes a charging switch for conducting / cutting off a current path from the output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. It is good to have the structure (4-5th structure) to have.

また上記第4−4または第4−5の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記スロープ電圧生成部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する構成(第4−6の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 4-4 or 4-5, the slope voltage generation unit has a reset unit that discharges the capacitor and resets the charging voltage of the capacitor ( (4-6th configuration).

また上記第4−3〜第4−6いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、を有する構成(第4−7の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above fourth to fourth to sixth configurations, the control unit generates an error signal corresponding to a difference between a voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage. An error amplifier, a comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal, an oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency, the set signal and the reset signal It is preferable to adopt a configuration (fourth to seventh configuration) having a timing control circuit that controls on / off of the first switch and on / off of the second switch according to the above.

また上記第4−1〜第4−7いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する構成(第4−8の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above-described configurations of 4-1 to 4-7, the second switch is a MOS transistor, and the current detection unit is a voltage across the on-resistance of the MOS transistor. It is preferable to use a configuration for detecting the current flowing through the second switch (configuration 4-8).

また、本明細書中に開示されている車載機器のうち、第4の技術的特徴を備えた車載機器は、第4−1〜第4−8いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置を備える構成(第4−9の構成)である。   Of the in-vehicle devices disclosed in the present specification, the in-vehicle device having the fourth technical feature is a current mode control type switching power supply device having any one of the configurations of 4-1 to 4-8. (4-9th configuration).

また、本明細書中に開示されている車両のうち、第4の技術的特徴を備えた車両は、第4−9の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリを備える構成(第4−10の構成)である。   Of the vehicles disclosed in this specification, a vehicle having a fourth technical feature includes a vehicle-mounted device having a configuration of 4-9 and a battery for supplying power to the vehicle-mounted device. (Structure 4-10).

<第5の技術的特徴>
本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置のうち、第5の技術的特徴を備えた電流モード制御型スイッチング電源装置は、第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1スイッチがオフ状態である間の所定期間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部によって蓄積された電流の情報をスロープ電圧のオフセット電圧に反映させる反映部と、前記スロープ電圧のスロープの傾きを一定値にするための傾き設定部と、を有し、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する構成(第5−1の構成)である。
<Fifth technical feature>
Among the current mode control type switching power supply devices disclosed in this specification, the current mode control type switching power supply device having the fifth technical feature has a first end connected to an input voltage application end. A first switch, a second switch having a first end connected to the second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage, and flowing through the second switch A current detection unit that detects a current; and a control unit that controls the first switch and the second switch according to the current detected by the current detection unit, wherein the control unit includes the first switch An accumulation unit for accumulating information on the current detected by the current detection unit during a predetermined period during the off state, and a reflection for reflecting the information on the current accumulated by the accumulation unit in the offset voltage of the slope voltage And a slope setting unit for setting the slope of the slope of the slope voltage to a constant value, and controlling the first switch and the second switch in accordance with the slope voltage (first to 5-1 Configuration).

また上記第5−1の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記所定期間が一定時間である構成(第5−2の構成)にするとよい。   In the current mode control type switching power supply having the above-mentioned configuration of (5-1), it is preferable that the predetermined period is a fixed time (configuration of (5-2)).

また上記第5−1または第5−2の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記反映部は、第1スイッチがオフからオンに切り替わる前に前記蓄積部によって蓄積された電流の情報の伝達を開始して前記蓄積部によって蓄積された電流の情報を前記スロープ電圧のオフセット電圧に反映させる構成(第5−3の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having the above-described configuration of (5-1) or (5-2), the reflecting unit is configured to store the current information accumulated by the accumulation unit before the first switch is switched from OFF to ON. It is preferable to adopt a configuration (5-3 configuration) in which the information on the current accumulated by the accumulation unit is reflected and reflected on the offset voltage of the slope voltage.

また上記第5−1〜第5−3いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、前記蓄積部及び前記反映部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを共有する構成(第5−4の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the configurations of the first to fifth-3, the current detection unit converts a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current. In the circuit, the storage unit and the reflection unit may share a capacitor that charges the output current of the voltage-current conversion circuit (configuration 5-4).

また上記第5−4の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記傾き設定部が、定電流源と、前記定電流源から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断するスロープ用スイッチと、を有する構成(第5−5の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply of the fifth to fourth configuration, the slope setting unit includes a constant current source, and a slope switch for conducting / cutting off a current path from the constant current source to the capacitor, It is good to make it the structure which has (5-5th structure).

また上記第5−4または第5−5の構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する構成(第5−6の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having the above configuration 5-4 or 5-5, the storage unit is for charging / disconnecting a current path from the output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. A configuration further having a switch (5-6 configuration) is preferable.

また上記第5−4〜第5−6いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記蓄積部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する構成(第5−7の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device of any one of the fifth to fourth to sixth configurations, the storage unit includes a reset unit that discharges the capacitor and resets a charging voltage of the capacitor ( (5-7) configuration).

また上記第5−1〜第5−7いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記制御部は、前記出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、を有する構成(第5−8の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply having any one of the first to fifth to seventh configurations, the control unit generates an error signal corresponding to a difference between a voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage. An error amplifier, a comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal, an oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency, the set signal and the reset signal It is preferable to adopt a configuration (5-8 configuration) having a timing control circuit for controlling on / off of the first switch and on / off of the second switch according to the above.

また上記第5−1〜第5−8いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置において、前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する構成(第5−9の構成)にするとよい。   Further, in the current mode control type switching power supply device having any one of the above-mentioned configurations of 5-1 to 5-8, the second switch is a MOS transistor, and the current detector is a voltage across the on-resistance of the MOS transistor. It is preferable to use a configuration (5-9 configuration) for detecting the current flowing through the second switch.

また、本明細書中に開示されている車載機器のうち、第5の技術的特徴を備えた車載機器は、第5−1〜第5−9いずれかの構成の電流モード制御型スイッチング電源装置を備える構成(第5−10の構成)である。   In addition, among the in-vehicle devices disclosed in this specification, the in-vehicle device having the fifth technical feature is a current mode control type switching power supply device having any one of the configurations of 5-1 to 5-9. (5-10 configuration).

また、本明細書中に開示されている車両のうち、第5の技術的特徴を備えた車両は、第5−10の構成の車載機器と、前記車載機器に電力を供給するバッテリを備える構成(第5−11の構成)である。   Of the vehicles disclosed in this specification, a vehicle having a fifth technical feature includes an in-vehicle device having a configuration of 5-10 and a battery for supplying electric power to the in-vehicle device. (Structure 5-11).

本明細書中に開示されている電流モード制御型スイッチング電源装置によれば、入力電圧に対する出力電圧の比が小さい場合でも電流帰還が可能となる。   According to the current mode control type switching power supply device disclosed in this specification, current feedback is possible even when the ratio of the output voltage to the input voltage is small.

スイッチング電源装置の第1実施形態の全体構成例を示す図The figure which shows the example of whole structure of 1st Embodiment of a switching power supply device. 電流検出回路及びスロープ回路の一構成例を示す図The figure which shows one structural example of a current detection circuit and a slope circuit 電圧電流変換回路4Aの一構成例を示す図The figure which shows the example of 1 structure of the voltage-current conversion circuit 4A 電圧電流変換回路5Aの一構成例を示す図The figure which shows one structural example of 5 A of voltage-current conversion circuits スイッチング電源装置の一動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of operation of a switching power supply 図4Aに示す動作例の変形例を示すタイミングチャートTiming chart showing a modification of the operation example shown in FIG. 4A スイッチング電源装置の他の動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing another operation example of the switching power supply 図5Aに示す動作例の変形例を示すタイミングチャートTiming chart showing a modification of the operation example shown in FIG. 5A スイッチング電源装置の更に他の動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing still another operation example of the switching power supply device 図6Aに示す動作例の変形例を示すタイミングチャートTiming chart showing a modification of the operation example shown in FIG. 6A 電流情報をスロープの傾きに反映させたスロープ電圧の概略波形を示す図The figure which shows the rough waveform of the slope voltage which reflected current information on the slope of the slope 電流情報をスロープのオフセット電圧に反映させたスロープ電圧の概略波形を示す図The figure which shows the rough waveform of the slope voltage which reflected current information in the offset voltage of the slope 電流検出回路及びスロープ回路の他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of a current detection circuit and a slope circuit スイッチング電源装置の更に他の動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing still another operation example of the switching power supply device スイッチング電源装置の第2実施形態の全体構成例を示す図The figure which shows the example of whole structure of 2nd Embodiment of a switching power supply device. 入力電圧に対する出力電圧の比に関する判断例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of judgment on the ratio of output voltage to input voltage 入力電圧に対する出力電圧の比に関する他の判断例を示すタイミングチャートTiming chart showing another example of judgment regarding ratio of output voltage to input voltage 車載機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図External view showing an example of the configuration of a vehicle equipped with in-vehicle equipment 電流モード制御型スイッチング電源装置の従来例を示す図The figure which shows the prior art example of a current mode control type switching power supply device 従来例のスイッチング電源装置の一動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing an operation example of a conventional switching power supply device

<全体構成(第1実施形態)>
図1は、電流モード制御型スイッチング電源装置の第1実施形態の全体構成例を示す図である。本構成例のスイッチング電源装置101は、入力電圧を降圧する降圧動作を行う電流モード制御型スイッチング電源装置であって、タイミング制御回路1と、上側MOSトランジスタQ1と、下側MOSトランジスタQ2と、インダクタL1と、出力コンデンサC1と、分圧抵抗R1及びR2と、エラーアンプ2と、基準電圧源3と、電流検出回路4と、スロープ回路5と、コンパレータ6と、オシレータ7と、を備える。
<Overall configuration (first embodiment)>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration example of a first embodiment of a current mode control type switching power supply device. The switching power supply device 101 of this configuration example is a current mode control type switching power supply device that performs a step-down operation for stepping down an input voltage, and includes a timing control circuit 1, an upper MOS transistor Q1, a lower MOS transistor Q2, and an inductor. L1, an output capacitor C1, voltage dividing resistors R1 and R2, an error amplifier 2, a reference voltage source 3, a current detection circuit 4, a slope circuit 5, a comparator 6, and an oscillator 7 are provided.

タイミング制御回路1は、上側MOSトランジスタQ1のオン/オフ及び下側MOSトランジスタQ2のオン/オフを制御し、セット信号SETとリセット信号RESETに応じて上側MOSトランジスタQ1のゲート信号G1及び下側MOSトランジスタQ2のゲート信号G2を生成する。   The timing control circuit 1 controls on / off of the upper MOS transistor Q1 and on / off of the lower MOS transistor Q2, and the gate signal G1 and lower MOS of the upper MOS transistor Q1 according to the set signal SET and the reset signal RESET. A gate signal G2 of the transistor Q2 is generated.

上側MOSトランジスタQ1は、Nチャネル型MOSトランジスタであって、入力電圧VINが印加されている入力電圧印加端からインダクタL1に至る電流経路を導通/遮断する上側スイッチの一例である。上側MOSトランジスタQ1のドレインは、入力電圧VINが印加されている入力電圧印加端に接続されている。上側MOSトランジスタQ1のソースは、インダクタの一端及び下側MOSトランジスタQ2のドレインに接続されている。上側MOSトランジスタQ1のゲートには、タイミング制御回路1からゲート信号G1が供給される。上側MOSトランジスタQ1は、ゲート信号G1がハイレベルであるときにオンとなり、ゲート信号G1がローレベルであるときにオフとなる。 The upper MOS transistor Q1 is an N-channel MOS transistor, and is an example of an upper switch that conducts / cuts off a current path from the input voltage application terminal to which the input voltage V IN is applied to the inductor L1. The drain of the upper MOS transistor Q1 is connected to the input voltage application terminal to which the input voltage V IN is applied. The source of the upper MOS transistor Q1 is connected to one end of the inductor and the drain of the lower MOS transistor Q2. A gate signal G1 is supplied from the timing control circuit 1 to the gate of the upper MOS transistor Q1. The upper MOS transistor Q1 is turned on when the gate signal G1 is at a high level, and is turned off when the gate signal G1 is at a low level.

下側MOSトランジスタQ2は、Nチャネル型MOSトランジスタであって、接地端からインダクタL1に至る電流経路を導通/遮断する下側スイッチの一例である。下側MOSトランジスタQ2のドレインは、上述の通りインダクタの一端及び上側MOSトランジスタQ1のソースに接続されている。下側MOSトランジスタQ2のソースは、接地端に接続されている。下側MOSトランジスタQ2のゲートには、タイミング制御回路1からゲート信号G2が供給される。下側MOSトランジスタQ2は、ゲート信号G2がハイレベルであるときにオンとなり、ゲート信号G2がローレベルであるときにオフとなる。なお、下側MOSトランジスタQ2の代わりにダイオードを下側スイッチとして用いることができるが、この場合は当該ダイオードに直列接続されるセンス抵抗を設け、電流検出回路4が当該センス抵抗の両端電圧を検出する必要がある。   The lower MOS transistor Q2 is an N-channel MOS transistor, and is an example of a lower switch that conducts / cuts off a current path from the ground terminal to the inductor L1. As described above, the drain of the lower MOS transistor Q2 is connected to one end of the inductor and the source of the upper MOS transistor Q1. The source of the lower MOS transistor Q2 is connected to the ground terminal. A gate signal G2 is supplied from the timing control circuit 1 to the gate of the lower MOS transistor Q2. The lower MOS transistor Q2 is turned on when the gate signal G2 is at a high level, and turned off when the gate signal G2 is at a low level. A diode can be used as the lower switch instead of the lower MOS transistor Q2. In this case, a sense resistor connected in series with the diode is provided, and the current detection circuit 4 detects the voltage across the sense resistor. There is a need to.

上側MOSトランジスタQ1と下側MOSトランジスタQ2は、タイミング制御回路1の制御により、相補的にオン/オフする。これにより、上側MOSトランジスタQ1と下側MOSトランジスタQ2の接続ノードにパルス状のスイッチ電圧VSWが生成される。なお、上側MOSトランジスタQ1と下側MOSトランジスタQ2のオン/オフ切り替わり時には、上側MOSトランジスタQ1と下側MOSトランジスタQ2の双方がオフになるデッドタイムを設けることが好ましい。 The upper MOS transistor Q1 and the lower MOS transistor Q2 are complementarily turned on / off under the control of the timing control circuit 1. As a result, a pulsed switch voltage V SW is generated at the connection node between the upper MOS transistor Q1 and the lower MOS transistor Q2. It is preferable to provide a dead time when both the upper MOS transistor Q1 and the lower MOS transistor Q2 are turned off when the upper MOS transistor Q1 and the lower MOS transistor Q2 are switched on / off.

インダクタL1及び出力コンデンサC1は、パルス状のスイッチ電圧VSWを平滑化して出力電圧VOUTを生成し、その出力電圧VOUTを出力電圧VOUTの印加端に供給する。 The inductor L1 and the output capacitor C1, a pulsed switch voltage V SW smoothes and generates the output voltage V OUT, supplies its output voltage V OUT to an application terminal of the output voltage V OUT.

分圧抵抗R1及びR2は、出力電圧VOUTを分圧して帰還電圧VFBを生成する。 The voltage dividing resistors R1 and R2 divide the output voltage V OUT to generate a feedback voltage V FB .

エラーアンプ2は、帰還電圧VFBと、基準電圧源3から出力される基準電圧との差分に応じた誤差信号VERRを生成する。 The error amplifier 2 generates an error signal V ERR corresponding to the difference between the feedback voltage V FB and the reference voltage output from the reference voltage source 3.

電流検出回路4は、下側MOSトランジスタQ2のオン状態におけるドレイン−ソース間電圧すなわち下側MOSトランジスタQ2のオン抵抗の両端電圧に基づいて、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流を検出する。   The current detection circuit 4 detects the current flowing through the lower MOS transistor Q2 based on the drain-source voltage when the lower MOS transistor Q2 is on, that is, the voltage across the ON resistance of the lower MOS transistor Q2.

スロープ回路5は、電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して出力する。   The slope circuit 5 generates and outputs a slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the current detection circuit 4.

コンパレータ6は、スロープ回路5の出力電圧と誤差信号VERRを比較して比較信号であるリセット信号RESETを生成する。スロープ回路5によって生成されるスロープ電圧VSLPが固定周期であるため、リセット信号RESETはPWM[pulse width modulation]信号となる。 Comparator 6 generates a reset signal RESET is a comparison signal by comparing the output voltage of the slope circuit 5 and the error signal V ERR. Since the slope voltage V SLP generated by the slope circuit 5 has a fixed period, the reset signal RESET is a PWM [pulse width modulation] signal.

オシレータ7は、所定周波数のクロック信号であるセット信号SETを生成する。   The oscillator 7 generates a set signal SET that is a clock signal having a predetermined frequency.

<スロープ電圧の第1生成例>
図2は、電流検出回路4及びスロープ回路5の一構成例を示す図である。図2に示す例において電流検出回路4は、電圧電流変換回路4Aによって構成される。また図2に示す例においてスロープ回路5は、スイッチS1〜S3と、コンデンサC2及びC3と、電圧電流変換回路5Aによって構成される。
<First generation example of slope voltage>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the current detection circuit 4 and the slope circuit 5. In the example shown in FIG. 2, the current detection circuit 4 is constituted by a voltage-current conversion circuit 4A. In the example shown in FIG. 2, the slope circuit 5 includes switches S1 to S3, capacitors C2 and C3, and a voltage-current conversion circuit 5A.

電圧電流変換回路4A及び5Aそれぞれは、タイミング制御回路1と、エラーアンプ2と、基準電圧源3と、電流検出回路4と、スロープ回路5と、コンパレータ6と、オシレータ7と、を備えるIC[integrated circuit]内部で生成される内部電源電圧VCCによって駆動する回路である。 Each of the voltage-current conversion circuits 4A and 5A is an IC [1] including a timing control circuit 1, an error amplifier 2, a reference voltage source 3, a current detection circuit 4, a slope circuit 5, a comparator 6, and an oscillator 7. integrated circuit] is a circuit driven by an internal power supply voltage V CC generated inside.

電圧電流変換回路4Aは下側MOSトランジスタQ2のドレイン−ソース間電圧を電流に変換して出力する。スイッチS1がオンのとき電圧電流変換回路4Aの出力電流によってコンデンサC2が充電される。一方、スイッチS2がオンのときコンデンサC2は放電する。   The voltage-current conversion circuit 4A converts the drain-source voltage of the lower MOS transistor Q2 into a current and outputs the current. When the switch S1 is on, the capacitor C2 is charged by the output current of the voltage / current conversion circuit 4A. On the other hand, when the switch S2 is on, the capacitor C2 is discharged.

電圧電流変換回路5AはコンデンサC2の充電電圧VCRGを電流に変換して出力する。電圧電流変換回路5Aの出力電流によってコンデンサC3が充電される。一方、スイッチS3がオンのときコンデンサC3は放電する。コンデンサC3の充電電圧がスロープ電圧VSLPとなる。 The voltage-current conversion circuit 5A converts the charging voltage V CRG of the capacitor C2 into a current and outputs it. The capacitor C3 is charged by the output current of the voltage-current conversion circuit 5A. On the other hand, when the switch S3 is on, the capacitor C3 is discharged. The charging voltage of the capacitor C3 becomes the slope voltage V SLP .

図3A及び図3Bは、電圧電流変換回路4A及び5Aそれぞれの一構成例を示す図である。図3Aに示す電圧電流変換回路では、電流源8が、Nチャネル型MOSトランジスタQ3及びQ4からなるカレントミラー回路に電流を供給する。Nチャネル型MOSトランジスタQ3及びQ4からなるカレントミラー回路のミラー比が1:1であれば、抵抗R4を流れる電流はスイッチ電圧Vswを抵抗R3の抵抗値r3と抵抗R4の抵抗値r4の差(r3−r4)で除した値となる。そして、Pチャネル型MOSトランジスタQ5及びQ6からなるカレントミラー回路によって、抵抗R4を流れる電流に応じた電流(電圧電流変換回路4Aの入力電圧であるスイッチ電圧Vswに応じた電流)が電圧電流変換回路4Aの出力電流として掃き出される。図3Bに示す電圧電流変換回路では、抵抗R5とPNPトランジスタQ7の直列回路により電圧電流変換回路の入力電圧に応じた電流が抵抗R5を流れ、抵抗R5とPNPトランジスタQ7の接続ノードに電圧電流変換回路の入力電圧に応じた電圧が生成される。さらに、NPNトランジスタQ8と抵抗R6の直列回路により抵抗R5とPNPトランジスタQ7の接続ノード電圧(電圧電流変換回路の入力電圧に応じた電圧)に応じた電流が抵抗R6を流れる。そして、Pチャネル型MOSトランジスタQ9及びQ10からなるカレントミラー回路によって、抵抗R6を流れる電流に応じた電流(電圧電流変換回路5Aの入力電圧Vに応じた電流)が電圧電流変換回路の出力電流として掃き出される。   FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams showing an example of the configuration of each of the voltage / current conversion circuits 4A and 5A. In the voltage-current conversion circuit shown in FIG. 3A, the current source 8 supplies current to a current mirror circuit composed of N-channel MOS transistors Q3 and Q4. If the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the N-channel MOS transistors Q3 and Q4 is 1: 1, the current flowing through the resistor R4 is the difference between the resistance value r3 of the resistor R3 and the resistance value r4 of the resistor R4 ( It is a value divided by r3-r4). A current corresponding to the current flowing through the resistor R4 (current corresponding to the switch voltage Vsw, which is the input voltage of the voltage-current conversion circuit 4A) is converted into a voltage-current conversion circuit by a current mirror circuit composed of the P-channel MOS transistors Q5 and Q6. Swept out as 4A output current. In the voltage-current converter circuit shown in FIG. 3B, a current corresponding to the input voltage of the voltage-current converter circuit flows through the resistor R5 by the series circuit of the resistor R5 and the PNP transistor Q7, and the voltage-current converter is connected to the connection node of the resistor R5 and the PNP transistor Q7. A voltage corresponding to the input voltage of the circuit is generated. Furthermore, a current corresponding to the connection node voltage of the resistor R5 and the PNP transistor Q7 (voltage corresponding to the input voltage of the voltage-current conversion circuit) flows through the resistor R6 by the series circuit of the NPN transistor Q8 and the resistor R6. Then, a current corresponding to the current flowing through the resistor R6 (current corresponding to the input voltage V of the voltage-current conversion circuit 5A) is output as the output current of the voltage-current conversion circuit by the current mirror circuit composed of the P-channel MOS transistors Q9 and Q10. Swept out.

図4Aは、スイッチング電源装置101の一動作例を示すタイミングチャートである。   FIG. 4A is a timing chart showing an operation example of the switching power supply apparatus 101.

図4Aに示す例では、タイミング制御回路1は、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替える。スロープ回路5は、タイミング制御回路1からの指示に従って、スイッチS1〜S3のオン/オフを切り替える。   In the example shown in FIG. 4A, the timing control circuit 1 switches the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET switches from the low level to the high level, and switches the reset signal RESET from the low level to the high level. Sometimes the gate signal G1 is switched from high level to low level. The slope circuit 5 switches on / off of the switches S <b> 1 to S <b> 3 in accordance with an instruction from the timing control circuit 1.

リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t11のタイミングで)、スロープ回路5は、スイッチS1のオフ状態を維持し、スイッチS2をオフ状態からオン状態に切り替え、スイッチS3をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、コンデンサC2及びC3は放電され、コンデンサC2の充電電圧VCRG、スロープ電圧VSLPはそれぞれ0になる。 When the reset signal RESET is switched from the low level to the high level (at timing t11), the slope circuit 5 maintains the switch S1 in the off state, switches the switch S2 from the off state to the on state, and switches the switch S3 in the off state. Switch from on to off. As a result, the capacitors C2 and C3 are discharged, and the charging voltage V CRG and the slope voltage V SLP of the capacitor C2 become 0, respectively.

それからスロープ回路5がスイッチS2をオン状態からオフ状態に切り替えてコンデンサC2の放電を終了した後、t12のタイミングでスロープ回路5はスイッチS1をオフ状態からオン状態に切り替える。t12のタイミングは例えば上側MOSトランジスタQ1がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの終了時とすることができる。   Then, after the slope circuit 5 switches the switch S2 from the on state to the off state and finishes discharging the capacitor C2, the slope circuit 5 switches the switch S1 from the off state to the on state at the timing t12. The timing of t12 can be, for example, at the end of the dead time provided immediately after the upper MOS transistor Q1 is switched from on to off.

次に、t13のタイミングでスロープ回路5はスイッチS1をオン状態からオフ状態に切り替える。t13のタイミングは例えば下側MOSトランジスタQ2がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始時とすることができる。   Next, at the timing t13, the slope circuit 5 switches the switch S1 from the on state to the off state. The timing of t13 can be, for example, at the start of a dead time provided immediately after the lower MOS transistor Q2 is switched from on to off.

t12のタイミングからt13のタイミングまでの期間、電圧電流変換回路4AからコンデンサC2に至る電流経路をスイッチS1が導通するので、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が充電電圧VCRGの形で蓄積される。 Since the switch S1 conducts the current path from the voltage-current conversion circuit 4A to the capacitor C2 during the period from the timing t12 to the timing t13, information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is accumulated in the form of the charging voltage V CRG. Is done.

その後、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t14のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS3をオン状態からオフ状態に切り替える。t14のタイミングから次のt11のタイミングまでの期間(上側MOSトランジスタQ1がオンになっている期間)において、電圧電流変換回路5Aの出力電流によってコンデンサC3が充電されるので、t12のタイミングからt13のタイミングまでの期間に下側MOSトランジスタQ2を流れていた電流の情報が伝達されてスロープ電圧VSLPに反映される。 Thereafter, when the set signal SET is switched from the low level to the high level (at timing t14), the slope circuit 5 switches the switch S3 from the on state to the off state. Since the capacitor C3 is charged by the output current of the voltage-current conversion circuit 5A in the period from the timing of t14 to the timing of the next t11 (period in which the upper MOS transistor Q1 is turned on), the timing from t12 to t13 Information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 during the period up to the timing is transmitted and reflected in the slope voltage V SLP .

スイッチング電源装置101によれば、電流帰還部分がスイッチ電圧VSWと接地電圧との差(VSW−GND)に相当する。したがって、スロープ電圧の本生成例のように、電流検出回路4及びスロープ回路5の双方を内部電源電圧VCC基準で動作させることができるので、電流検出回路4からスロープ回路5に電流情報を伝達する際に生じ得る遅延時間を短くすることができる。 According to the switching power supply device 101, the current feedback portion corresponds to the difference (V SW −GND) between the switch voltage V SW and the ground voltage. Therefore, as in the present generation example of the slope voltage, since both the current detection circuit 4 and the slope circuit 5 can be operated at an internal power supply voltage V CC reference, the current information from the current detection circuit 4 to the slope circuit 5 transmits It is possible to shorten the delay time that can occur in the process.

またスロープ電圧の本生成例では、t12のタイミングからt13のタイミングまでの期間に下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が充電電圧VCRGの形で蓄積されるので、スイッチ電圧VSWの立ち上がりなどにノイズがのっても、そのノイズがt12のタイミングからt13のタイミングまでの期間で平均化されることになる。すなわち、スロープ電圧VSLPに伝達されて反映される単位時間当たりのノイズ量を小さくすることができる。 In the present generation example of the slope voltage, since the information of the current flowing through the lower MOS transistor Q2 in the period leading up to the timing of t13 from timing t12 is accumulated in the form of a charging voltage V CRG, etc. rise of the switch voltage V SW Even if noise is applied, the noise is averaged over the period from the timing t12 to the timing t13. That is, it is possible to reduce the amount of noise per unit time that is transmitted and reflected on the slope voltage V SLP .

したがって、スロープ電圧の本生成例によれば、入力電圧VINに対する出力電圧VOUTの比が小さい場合(スイッチ電圧VSWのパルス幅が細い場合)でも電流帰還が可能となる。 Therefore, according to this generation example of the slope voltage, current feedback is possible even when the ratio of the output voltage V OUT to the input voltage V IN is small (when the pulse width of the switch voltage V SW is narrow).

なお、電流モード制御の制御系を安定させる観点から、スロープ回路5に重畳部を設け、当該重畳部が、一定の傾きでt14のタイミングからt11のタイミングまでの期間上昇する鋸波形状または三角波形状の疑似スロープ電圧VSをスロープ電圧VSLPに重畳した電圧(新たなスロープ電圧VSLP’)を生成し、その新たなスロープ電圧VSLP’をスロープ回路5の出力電圧として出力することが望ましい。この場合、図4Bに示すように、スロープ電圧VSLP’が誤差信号VERRを超えると、リセット信号RESETがローレベルからハイレベルに切り替わることになる。 In addition, from the viewpoint of stabilizing the control system of the current mode control, a superposition unit is provided in the slope circuit 5, and the superposition unit rises for a period from the timing t14 to the timing t11 with a constant slope. the pseudo slope voltage V S 'generates, the new slope voltage V SLP superimposed voltage (new slope voltage V SLP)' the slope voltage V SLP it is desirable to output as the output voltage of the slope circuit 5. In this case, as shown in FIG. 4B, when the slope voltage V SLP ′ exceeds the error signal V ERR , the reset signal RESET is switched from the low level to the high level.

<スロープ電圧の第2生成例>
電流検出回路4及びスロープ回路5の構成は、上述したスロープ電圧の第1生成例と同様である。
<Second generation example of slope voltage>
The configurations of the current detection circuit 4 and the slope circuit 5 are the same as those in the above-described first generation example of the slope voltage.

図5Aは、スイッチング電源装置101の他の動作例を示すタイミングチャートである。   FIG. 5A is a timing chart showing another operation example of the switching power supply apparatus 101.

図5Aに示す例では、タイミング制御回路1は、セット信号SETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替える。スロープ回路5は、タイミング制御回路1からの指示に従って、スイッチS1〜S3のオン/オフを切り替える。   In the example shown in FIG. 5A, the timing control circuit 1 switches the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET switches from the high level to the low level, and switches the reset signal RESET from the low level to the high level. Sometimes the gate signal G1 is switched from high level to low level. The slope circuit 5 switches on / off of the switches S <b> 1 to S <b> 3 in accordance with an instruction from the timing control circuit 1.

リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t21のタイミングで)、スロープ回路5は、スイッチS1のオフ状態を維持し、スイッチS2をオフ状態からオン状態に切り替え、スイッチS3をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、コンデンサC2及びC3は放電され、コンデンサC2の充電電圧VCRG、スロープ電圧VSLPはそれぞれ0になる。 When the reset signal RESET switches from low level to high level (at timing t21), the slope circuit 5 maintains the switch S1 in the off state, switches the switch S2 from the off state to the on state, and switches the switch S3 in the off state. Switch from on to off. As a result, the capacitors C2 and C3 are discharged, and the charging voltage V CRG and the slope voltage V SLP of the capacitor C2 become 0, respectively.

それからスロープ回路5がスイッチS2をオン状態からオフ状態に切り替えてコンデンサC2の放電を終了した後、t22のタイミングでスロープ回路5はスイッチS1をオフ状態からオン状態に切り替える。t22のタイミングは例えば上側MOSトランジスタQ1がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの終了時とすることができる。   Then, after the slope circuit 5 switches the switch S2 from the on state to the off state and finishes discharging the capacitor C2, the slope circuit 5 switches the switch S1 from the off state to the on state at the timing t22. The timing of t22 can be set at the end of the dead time provided immediately after the upper MOS transistor Q1 is switched from on to off, for example.

次に、t23のタイミングでスロープ回路5はスイッチS1をオン状態からオフ状態に切り替える。t23のタイミングは例えば下側MOSトランジスタQ2がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始時とすることができる。   Next, the slope circuit 5 switches the switch S1 from the on state to the off state at the timing of t23. The timing of t23 can be, for example, at the start of the dead time provided immediately after the lower MOS transistor Q2 is switched from on to off.

t22のタイミングからt23のタイミングまでの期間、電圧電流変換回路4AからコンデンサC2に至る電流経路をスイッチS1が導通するので、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が充電電圧VCRGの形で蓄積される。 Since the switch S1 conducts the current path from the voltage-current conversion circuit 4A to the capacitor C2 during the period from the timing t22 to the timing t23, information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is accumulated in the form of the charging voltage V CRG. Is done.

その後、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t24のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS3をオン状態からオフ状態に切り替える。t24のタイミングから次のt21のタイミングまでの期間において、電圧電流変換回路5Aの出力電流によってコンデンサC3が充電されるので、t22のタイミングからt23のタイミングまでの期間に下側MOSトランジスタQ2を流れていた電流の情報が伝達されてスロープ電圧VSLPに反映される。 Thereafter, when the set signal SET is switched from the low level to the high level (at the timing t24), the slope circuit 5 switches the switch S3 from the on state to the off state. Since the capacitor C3 is charged by the output current of the voltage-current conversion circuit 5A in the period from the timing t24 to the next timing t21, the lower MOS transistor Q2 flows in the period from the timing t22 to the timing t23. Current information is transmitted and reflected on the slope voltage V SLP .

上述したスロープ電圧の第1生成例では、上側MOSトランジスタQ1がオフからオンに切り替わると同時に、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報の伝達を開始してスロープ電圧VSLPに反映している。これに対して、スロープ電圧の本生成例では、上側MOSトランジスタQ1がオフからオンに切り替わる前に、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報の伝達を開始してスロープ電圧VSLPに反映している。したがって、スロープ電圧の本生成例は、電流帰還が可能となるスイッチ電圧VSWの最小パルス幅を、上述したスロープ電圧の第1生成例よりも細くすることができる。 In the above-described first generation example of the slope voltage, the upper MOS transistor Q1 is switched from OFF to ON, and at the same time, transmission of information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is started and reflected in the slope voltage V SLP . On the other hand, in this generation example of the slope voltage, before the upper MOS transistor Q1 is switched from OFF to ON, transmission of information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is started and reflected in the slope voltage V SLP. Yes. Therefore, in this generation example of the slope voltage, the minimum pulse width of the switch voltage V SW that enables current feedback can be made narrower than that in the first generation example of the slope voltage described above.

なお、電流モード制御の制御系を安定させる観点から、スロープ回路5に重畳部を設け、当該重畳部が、一定の傾きでt24のタイミングからt21のタイミングまでの期間上昇する鋸波形状または三角波形状の疑似スロープ電圧VSをスロープ電圧VSLPに重畳した電圧(新たなスロープ電圧VSLP’)を生成し、その新たなスロープ電圧VSLP’をスロープ回路5の出力電圧として出力することが望ましい。この場合、図5Bに示すように、スロープ電圧VSLP’が誤差信号VERRを超えると、リセット信号RESETがローレベルからハイレベルに切り替わることになる。 In addition, from the viewpoint of stabilizing the control system of the current mode control, a superposition unit is provided in the slope circuit 5, and the superposition unit rises for a period from the timing t24 to the timing t21 with a constant slope. the pseudo slope voltage V S 'generates, the new slope voltage V SLP superimposed voltage (new slope voltage V SLP)' the slope voltage V SLP it is desirable to output as the output voltage of the slope circuit 5. In this case, as shown in FIG. 5B, when the slope voltage V SLP ′ exceeds the error signal V ERR , the reset signal RESET is switched from the low level to the high level.

<スロープ電圧の第3生成例>
電流検出回路4及びスロープ回路5の構成は、上述したスロープ電圧の第1生成例及び第2生成例と同様である。
<Third generation example of slope voltage>
The configurations of the current detection circuit 4 and the slope circuit 5 are the same as those in the first generation example and the second generation example of the slope voltage described above.

図6Aは、スイッチング電源装置101の更に他の動作例を示すタイミングチャートである。   FIG. 6A is a timing chart showing still another operation example of the switching power supply apparatus 101.

図6Aに示す例では、タイミング制御回路1は、セット信号SETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替える。   In the example shown in FIG. 6A, the timing control circuit 1 switches the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET switches from the high level to the low level, and switches the reset signal RESET from the low level to the high level. Sometimes the gate signal G1 is switched from high level to low level.

また、タイミング制御回路1は、セット信号SETに基づいて、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にローレベルからハイレベルへ切り替わり、セット信号SETのハイレベル期間より短いハイレベル期間を有する内部クロック信号CLKを内部で生成する。なお、内部クロック信号CLKの各ハイレベル期間は一定時間であり、スロープ電圧の第3生成例において電流帰還の実施期間となる。なお、下側MOSトランジスタQ2がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始前に、内部クロック信号CLKがハイレベルからローレベルに切り替わるように、内部クロック信号CLKの各ハイレベル期間を調整するとよい。   Further, the timing control circuit 1 switches from the low level to the high level when the set signal SET switches from the low level to the high level based on the set signal SET, and has a high level period shorter than the high level period of the set signal SET. An internal clock signal CLK is generated internally. Each high level period of the internal clock signal CLK is a fixed time, and is a period of current feedback in the third generation example of the slope voltage. Each high level period of the internal clock signal CLK is set such that the internal clock signal CLK is switched from the high level to the low level before the start of the dead time provided immediately after the lower MOS transistor Q2 is switched from on to off. Adjust it.

さらに、タイミング制御回路1は、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、リセット信号RESETのレベル遷移状態にかかわらず、強制的にゲート信号G1をローベル、ゲート信号G2をハイレベルにする。これにより、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、確実に電流帰還を開始することができる。   Further, the timing control circuit 1 forces the gate signal G1 to the low level and the gate signal G2 to the high level regardless of the level transition state of the reset signal RESET when the internal clock signal CLK is switched from the low level to the high level. To do. Thus, current feedback can be reliably started when the internal clock signal CLK is switched from the low level to the high level.

スロープ回路5は、タイミング制御回路1からの指示に従って、スイッチS1〜S3のオン/オフを切り替える。   The slope circuit 5 switches on / off of the switches S <b> 1 to S <b> 3 in accordance with an instruction from the timing control circuit 1.

リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t31のタイミングで)、スロープ回路5は、スイッチS1のオフ状態を維持し、スイッチS2をオフ状態からオン状態に切り替え、スイッチS3をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、コンデンサC2及びC3は放電され、コンデンサC2の充電電圧VCRG、スロープ電圧VSLPはそれぞれ0になる。 When the reset signal RESET switches from the low level to the high level (at timing t31), the slope circuit 5 maintains the switch S1 in the off state, switches the switch S2 from the off state to the on state, and switches the switch S3 in the off state. Switch from on to off. As a result, the capacitors C2 and C3 are discharged, and the charging voltage V CRG and the slope voltage V SLP of the capacitor C2 become 0, respectively.

それからスロープ回路5がスイッチS2をオン状態からオフ状態に切り替えてコンデンサC2の放電を終了した後、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t32のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS1をオフ状態からオン状態に切り替える。   Then, after the slope circuit 5 switches the switch S2 from the on state to the off state and finishes discharging the capacitor C2, when the internal clock signal CLK switches from the low level to the high level (at the timing of t32), the slope circuit 5 The switch S1 is switched from the off state to the on state.

次に、内部クロック信号CLKのハイレベルからローレベルへの切り替わり時に(t33のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS1をオン状態からオフ状態に切り替える。   Next, when the internal clock signal CLK is switched from the high level to the low level (at timing t33), the slope circuit 5 switches the switch S1 from the on state to the off state.

t32のタイミングからt33のタイミングまでの期間、すなわちセット信号SETのハイレベル期間内に設けられた一定時間、電圧電流変換回路4AからコンデンサC2に至る電流経路をスイッチS1が導通するので、電圧電流変換回路4Aが下側MOSトランジスタQ2を流れる電流を検出し、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が充電電圧VCRGの形で蓄積される。 Since the switch S1 conducts the current path from the voltage-current conversion circuit 4A to the capacitor C2 for a certain period of time provided in the period from the timing t32 to the timing t33, that is, in the high level period of the set signal SET, the voltage-current conversion The circuit 4A detects the current flowing through the lower MOS transistor Q2, and information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is accumulated in the form of the charging voltage V CRG .

その後、t34のタイミングでスロープ回路5はスイッチS3をオン状態からオフ状態に切り替える。t34のタイミングは例えば下側MOSトランジスタQ2がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始時とすることができる。t34のタイミングから次のt31のタイミングまでの期間において、電圧電流変換回路5Aの出力電流によってコンデンサC3が充電されるので、t32のタイミングからt33のタイミングまでの期間に下側MOSトランジスタQ2を流れていた電流の情報が伝達されてスロープ電圧VSLPに反映される。 Thereafter, the slope circuit 5 switches the switch S3 from the on state to the off state at the timing of t34. The timing of t34 can be, for example, at the start of the dead time provided immediately after the lower MOS transistor Q2 is switched from on to off. Since the capacitor C3 is charged by the output current of the voltage-current conversion circuit 5A in the period from the timing t34 to the next t31 timing, it flows through the lower MOS transistor Q2 in the period from the timing t32 to the timing t33. Current information is transmitted and reflected on the slope voltage V SLP .

上述したスロープ電圧の第1生成例及び第2生成例では、スイッチS1のオン期間が上側MOSトランジスタQ1のオン期間に依存した期間になっているため、スイッチS1のオン期間がスイッチング電源装置101の入力電圧VINに対する出力電圧VOUTの比に依存して変動してしまい、電流モード制御の制御系が不安定になる傾向にある。これに対して、スロープ電圧の本生成例では、スイッチS1のオン期間を一定期間にしているため、電流モード制御の制御系が安定する。 In the first generation example and the second generation example of the slope voltage described above, the on period of the switch S1 is a period depending on the on period of the upper MOS transistor Q1, and therefore the on period of the switch S1 is The voltage varies depending on the ratio of the output voltage V OUT to the input voltage V IN , and the control system for current mode control tends to become unstable. On the other hand, in this example of generating the slope voltage, the on-period of the switch S1 is set to a certain period, so that the control system for current mode control is stabilized.

また、スロープ電圧の本生成例では、上述した上述したスロープ電圧の第2生成例と同様に、上側MOSトランジスタQ1がオフからオンに切り替わる前に、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報の伝達を開始してスロープ電圧VSLPに反映している。したがって、スロープ電圧の本生成例は、電流帰還が可能となるスイッチ電圧VSWの最小幅を、上述したスロープ電圧の第1生成例よりも細くすることができる。 Further, in this example of generating the slope voltage, as in the above-described second example of generating the slope voltage, the transmission of information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 before the upper MOS transistor Q1 is switched from OFF to ON. Is reflected in the slope voltage V SLP . Therefore, in this generation example of the slope voltage, the minimum width of the switch voltage V SW that enables current feedback can be made narrower than the first generation example of the slope voltage described above.

なお、電流帰還が可能となるスイッチ電圧VSWの最小パルス幅は上述したスロープ電圧の第1生成例と同等になってしまうが、スロープ電圧の本生成例において、上側MOSトランジスタQ1がオフからオンに切り替わった時点から、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報をスロープ電圧VSLPの伝達を開始するような変形を施すこともできる。 Note that the minimum pulse width of the switch voltage V SW that enables current feedback is equivalent to the above-described first generation example of the slope voltage, but in this generation example of the slope voltage, the upper MOS transistor Q1 is turned on from off. From the point of time when switching to, the information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 can be modified to start transmission of the slope voltage V SLP .

なお、電流モード制御の制御系をより一層安定させる観点から、スロープ回路5に重畳部を設け、当該重畳部が、一定の傾きでt34のタイミングからt31のタイミングまでの期間上昇する鋸波形状または三角波形状の疑似スロープ電圧VSをスロープ電圧VSLPに重畳した電圧(新たなスロープ電圧VSLP’)を生成し、その新たなスロープ電圧VSLP’をスロープ回路5の出力電圧として出力することが望ましい。この場合、図6Bに示すように、スロープ電圧VSLP’が誤差信号VERRを超えると、リセット信号RESETがローレベルからハイレベルに切り替わることになる。 From the viewpoint of further stabilizing the control system for current mode control, a superposition unit is provided in the slope circuit 5, and the superposition unit rises for a period from the timing t34 to the timing t31 with a constant slope or that 'generates, the new slope voltage V SLP pseudo slope voltage V S voltage superimposed on the slope voltage V SLP of a triangular waveform (the new slope voltage V SLP)' outputs as the output voltage of the slope circuit 5 desirable. In this case, as shown in FIG. 6B, when the slope voltage V SLP ′ exceeds the error signal V ERR , the reset signal RESET is switched from the low level to the high level.

<スロープ電圧の第4生成例>
上述したスロープ電圧の第1〜第3生成例では、図7に示すように電流情報をスロープの傾きに反映させたスロープ電圧を生成するのに対し、本生成例では、図8に示すように電流情報をスロープのオフセット電圧に反映させたスロープ電圧を生成する。
<Fourth generation example of slope voltage>
In the first to third generation examples of the slope voltage described above, a slope voltage in which current information is reflected in the slope of the slope is generated as shown in FIG. 7, whereas in this generation example, as shown in FIG. A slope voltage is generated by reflecting the current information in the offset voltage of the slope.

上述したスロープ電圧の第1〜第3生成例を採用した場合、制御系の伝達特性(閉ループ伝達関数)が入力電圧VIN及び出力負荷(出力電圧VOUTの印加端に接続される負荷)に依存するため使用条件が制限されるのに対して、本生成例を採用した場合、制御系の伝達特性(閉ループ伝達関数)が入力電圧VIN及び出力負荷に依存しないため使用条件が制限されないという利点がある。 When the first to third generation examples of the slope voltage described above are employed, the transfer characteristic (closed loop transfer function) of the control system is applied to the input voltage V IN and the output load (the load connected to the application terminal of the output voltage V OUT ). The use condition is limited because it depends, but when this generation example is adopted, the use condition is not restricted because the transfer characteristic (closed loop transfer function) of the control system does not depend on the input voltage V IN and the output load. There are advantages.

以下、上述した制御系の伝達特性と入力電圧VIN及び出力負荷との関係について詳細に説明する。 Hereinafter, the relationship between the transfer characteristic of the control system described above, the input voltage V IN and the output load will be described in detail.

(スロープ電圧の第1〜第3生成例を採用した場合)
上側MOSトランジスタQ1のオンデューティDと、エラーアンプ2から出力される誤差信号VERRの値VCとの間には、下記(1)式の関係が成立する。なお、SEは疑似スロープ電圧VSのスロープの傾き(固定値)であり、SNは下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が反映されたスロープの傾きであり、TはDの最大値が1となるための係数である。

Figure 0006307399
(When first to third examples of slope voltage are used)
The relationship of the following equation (1) is established between the on-duty D of the upper MOS transistor Q1 and the value V C of the error signal V ERR output from the error amplifier 2. S E is the slope slope (fixed value) of the pseudo slope voltage V S , S N is the slope slope reflecting the information of the current flowing through the lower MOS transistor Q2, and T is the maximum value of D Is a coefficient for 1 to be 1.
Figure 0006307399

ここで、エラーアンプ2から出力される誤差信号VERRの値VCがΔVC変動したときに、上側MOSトランジスタQ1のオンデューティDがΔD変動するため、下記(2)式が成立する。なお、SN’は下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が反映されたスロープの傾きである。

Figure 0006307399
Here, when the value V C of the error signal V ERR output from the error amplifier 2 fluctuates by ΔV C , the on-duty D of the upper MOS transistor Q1 fluctuates by ΔD. Therefore, the following equation (2) is established. Note that S N ′ is the slope of the slope reflecting the information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2.
Figure 0006307399

上記(1)式及び(2)式により、ΔDは下記(3)式で表される。

Figure 0006307399
From the above formulas (1) and (2), ΔD is expressed by the following formula (3).
Figure 0006307399

ここで、SNは下記(4)式で表されるので、下記(5)式が成立する。なお、tPは、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報の蓄積時間であり、IOUTは、出力負荷に供給される出力電流であり、エラーアンプ2から出力される誤差信号VERRの値VCがΔVC変動したときに、出力電流IOUTがΔIOUT変動する。

Figure 0006307399
Figure 0006307399
Here, since S N is expressed by the following equation (4), the following equation (5) is established. Note that t P is the information accumulation time of the current flowing through the lower MOS transistor Q2, I OUT is the output current supplied to the output load, and the value of the error signal V ERR output from the error amplifier 2 when V C is varied [Delta] V C, the output current I OUT is varied [Delta] I OUT.
Figure 0006307399
Figure 0006307399

ここで、ΔIは下記(6)式で表され、ΔVOUTは下記(7)式で表される。なお、GDV(S)はスイッチ電圧VSWを出力電圧VOUTに整形するためのパラメータである。

Figure 0006307399
Figure 0006307399
Here, ΔI is expressed by the following equation (6), and ΔV OUT is expressed by the following equation (7). G DV (S) is a parameter for shaping the switch voltage V SW to the output voltage V OUT .
Figure 0006307399
Figure 0006307399

上記(6)式及び(7)式を、上記(3)式及び(5)式に代入して整理すると、下記(8)式が求まる。

Figure 0006307399
By substituting the above formulas (6) and (7) into the above formulas (3) and (5), the following formula (8) is obtained.
Figure 0006307399

ΔVCに対するΔVOUTの比は、上記(8)を用いると、下記(9)式で表される。

Figure 0006307399
The ratio of ΔV OUT to ΔV C is expressed by the following equation (9) using the above (8).
Figure 0006307399

上記(9)式より、入力電圧VINが大きくなると、電圧利得が大きくなり、出力電流IOUTが大きくなると、GDV(S)が分母と分子でキャンセルしにくくなるため電流帰還しにくくなる。すなわち、制御系の伝達特性(閉ループ伝達関数)が入力電圧VIN及び出力負荷に依存している。 From the above equation (9), when the input voltage V IN increases, the voltage gain increases, and when the output current I OUT increases, it becomes difficult to cancel the current because G DV (S) is difficult to cancel with the denominator and the numerator. That is, the transfer characteristic (closed loop transfer function) of the control system depends on the input voltage V IN and the output load.

(スロープ電圧の本生成例を採用した場合)
スロープ電圧の第1〜第3生成例を採用した場合と同様に、制御系の伝達特性を考えると、下記(10)式により、下記(12)式が求まる。なお、RSは、電流情報をオフセット電圧としてどの程度強くスロープ電圧にのせるかを示すパラメータであり、下記(11)式で表される。

Figure 0006307399
Figure 0006307399
Figure 0006307399
(When this generation example of slope voltage is adopted)
Similarly to the case where the first to third generation examples of the slope voltage are adopted, considering the transfer characteristics of the control system, the following equation (12) is obtained from the following equation (10). R S is a parameter indicating how strongly the current information is applied to the slope voltage as an offset voltage, and is represented by the following equation (11).
Figure 0006307399
Figure 0006307399
Figure 0006307399

このとき、下記(13)式の条件を設定すると、下記(14)式が成立する。

Figure 0006307399
Figure 0006307399
At this time, when the condition of the following expression (13) is set, the following expression (14) is established.
Figure 0006307399
Figure 0006307399

上記(14)式より、制御系の伝達特性(閉ループ伝達関数)が入力電圧VIN及び出力負荷に依存していないことが分かる。 From the above equation (14), it can be seen that the transfer characteristic (closed loop transfer function) of the control system does not depend on the input voltage V IN and the output load.

(本生成例の詳細)
次に、本生成例の詳細を説明する。電流検出回路4及びスロープ回路5は図9に示す構成であり、スイッチング電源装置101は図10に示すように動作する。
(Details of this generation example)
Next, details of this generation example will be described. The current detection circuit 4 and the slope circuit 5 have the configuration shown in FIG. 9, and the switching power supply device 101 operates as shown in FIG.

図9に示す例において電流検出回路4は、電圧電流変換回路4Aによって構成される。また図9に示す例においてスロープ回路5は、スイッチS1、S2、及びS4と、コンデンサC2と、定電流源9によって構成される。なお、定電流源9から出力される定電流の値は調整可能であることが望ましい。   In the example shown in FIG. 9, the current detection circuit 4 is configured by a voltage-current conversion circuit 4A. In the example shown in FIG. 9, the slope circuit 5 includes switches S1, S2, and S4, a capacitor C2, and a constant current source 9. Note that the value of the constant current output from the constant current source 9 is desirably adjustable.

電圧電流変換回路4A及び定電流源9それぞれは、タイミング制御回路1と、エラーアンプ2と、基準電圧源3と、電流検出回路4と、スロープ回路5と、コンパレータ6と、オシレータ7と、を備えるIC[integrated circuit]内部で生成される内部電源電圧VCCによって駆動する回路である。 Each of the voltage-current conversion circuit 4A and the constant current source 9 includes a timing control circuit 1, an error amplifier 2, a reference voltage source 3, a current detection circuit 4, a slope circuit 5, a comparator 6, and an oscillator 7. This is a circuit driven by an internal power supply voltage V CC generated inside an IC [integrated circuit].

電圧電流変換回路4Aは下側MOSトランジスタQ2のドレイン−ソース間電圧を電流に変換して出力する。コンデンサC2は、スイッチS1がオンのとき電圧電流変換回路4Aの出力電流によって充電され、スイッチS4がオンのとき定電流源9の出力電流によって充電される。一方、スイッチS2がオンのときコンデンサC2は放電する。コンデンサC2の充電電圧がスロープ電圧VSLPとなる。 The voltage-current conversion circuit 4A converts the drain-source voltage of the lower MOS transistor Q2 into a current and outputs the current. The capacitor C2 is charged by the output current of the voltage / current conversion circuit 4A when the switch S1 is on, and is charged by the output current of the constant current source 9 when the switch S4 is on. On the other hand, when the switch S2 is on, the capacitor C2 is discharged. The charging voltage of the capacitor C2 becomes the slope voltage V SLP .

図10に示す例では、タイミング制御回路1は、セット信号SETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替える。   In the example shown in FIG. 10, the timing control circuit 1 switches the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET is switched from the high level to the low level, and switches the reset signal RESET from the low level to the high level. Sometimes the gate signal G1 is switched from high level to low level.

また、タイミング制御回路1は、セット信号SETに基づいて、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にローレベルからハイレベルへ切り替わり、セット信号SETのハイレベル期間より短いハイレベル期間を有する内部クロック信号CLKを内部で生成する。なお、内部クロック信号CLKの各ハイレベル期間は一定時間であり、スロープ電圧の第4生成例において電流帰還の実施期間となる。なお、下側MOSトランジスタQ2がオンからオフに切り替わった直後に設けられるデッドタイムの開始前に、内部クロック信号CLKがハイレベルからローレベルに切り替わるように、内部クロック信号CLKの各ハイレベル期間を調整するとよい。   Further, the timing control circuit 1 switches from the low level to the high level when the set signal SET switches from the low level to the high level based on the set signal SET, and has a high level period shorter than the high level period of the set signal SET. An internal clock signal CLK is generated internally. Each high level period of the internal clock signal CLK is a fixed time, and is a period of current feedback in the fourth generation example of the slope voltage. Each high level period of the internal clock signal CLK is set such that the internal clock signal CLK is switched from the high level to the low level before the start of the dead time provided immediately after the lower MOS transistor Q2 is switched from on to off. Adjust it.

さらに、タイミング制御回路1は、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、リセット信号RESETのレベル遷移状態にかかわらず、強制的にゲート信号G1をローベル、ゲート信号G2をハイレベルにする。これにより、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に、確実に電流帰還を開始することができる。   Further, the timing control circuit 1 forces the gate signal G1 to the low level and the gate signal G2 to the high level regardless of the level transition state of the reset signal RESET when the internal clock signal CLK is switched from the low level to the high level. To do. Thus, current feedback can be reliably started when the internal clock signal CLK is switched from the low level to the high level.

スロープ回路5は、タイミング制御回路1からの指示に従って、スイッチS1、S2、及びS4のオン/オフを切り替える。   The slope circuit 5 switches on / off of the switches S1, S2, and S4 in accordance with an instruction from the timing control circuit 1.

リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t41のタイミングで)、スロープ回路5は、スイッチS1のオフ状態を維持し、スイッチS2をオフ状態からオン状態に切り替え、スイッチS4をオン状態からオフ状態に切り替える。これにより、コンデンサC2は放電され、コンデンサC2の充電電圧であるスロープ電圧VSLPは0になる。 When the reset signal RESET is switched from the low level to the high level (at timing t41), the slope circuit 5 maintains the switch S1 in the off state, switches the switch S2 from the off state to the on state, and switches on the switch S4. Switch from off to off. As a result, the capacitor C2 is discharged, and the slope voltage V SLP that is the charging voltage of the capacitor C2 becomes zero.

それからスロープ回路5がスイッチS2をオン状態からオフ状態に切り替えてコンデンサC2の放電を終了した後、内部クロック信号CLKのローレベルからハイレベルへの切り替わり時に(t42のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS1をオフ状態からオン状態に切り替える。   Then, after the slope circuit 5 switches the switch S2 from the on state to the off state and completes the discharge of the capacitor C2, when the internal clock signal CLK switches from the low level to the high level (at timing t42), the slope circuit 5 The switch S1 is switched from the off state to the on state.

次に、内部クロック信号CLKのハイレベルからローレベルへの切り替わり時に(t43のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS1をオン状態からオフ状態に切り替える。   Next, when the internal clock signal CLK is switched from the high level to the low level (at timing t43), the slope circuit 5 switches the switch S1 from the on state to the off state.

t42のタイミングからt43のタイミングまでの期間、電圧電流変換回路4AからコンデンサC2に至る電流経路をスイッチS1が導通するので、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報がコンデンサC2の充電電圧の形で蓄積される。   Since the switch S1 conducts the current path from the voltage-current conversion circuit 4A to the capacitor C2 during the period from the timing t42 to the timing t43, information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is in the form of the charging voltage of the capacitor C2. Accumulated.

次に、セット信号SETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時に(t44のタイミングで)、スロープ回路5はスイッチS4をオフ状態からオン状態に切り替える。t44のタイミングから次のt41のタイミングまでの期間において、定電流源9の出力電流によってコンデンサC2が充電される。これにより、コンデンサC2の充電電圧であるスロープ電圧VSLPは、定電流源9の出力電流に応じた一定の増加率(定電流源9の出力電流に応じた一定の傾き)で増加する電圧を、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報が反映されたオフセット電圧に重畳した電圧になる。そして、コンデンサC2の充電電圧であるスロープ電圧VSLPが、スロープ回路5の出力信号となる。 Next, when the set signal SET is switched from the high level to the low level (at timing t44), the slope circuit 5 switches the switch S4 from the off state to the on state. During the period from the timing t44 to the next timing t41, the capacitor C2 is charged by the output current of the constant current source 9. As a result, the slope voltage V SLP that is the charging voltage of the capacitor C2 is a voltage that increases at a constant increase rate according to the output current of the constant current source 9 (a constant slope according to the output current of the constant current source 9). The voltage is superimposed on the offset voltage reflecting the information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2. The slope voltage VSLP, which is the charging voltage of the capacitor C2, becomes the output signal of the slope circuit 5.

本生成例では、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報をスロープのオフセット電圧に反映させたスロープ電圧VSLPを生成するので、制御系の伝達特性(閉ループ伝達関数)が入力電圧VIN及び出力負荷に依存しない。このためスイッチング電源装置101の使用条件が制限されない。 In this generation example, the slope voltage V SLP is generated by reflecting the information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 in the slope offset voltage, so that the transfer characteristic (closed loop transfer function) of the control system is the input voltage V IN and the output. Independent of load. For this reason, the use conditions of the switching power supply device 101 are not limited.

また本生成例では、上述したスロープ電圧の第2生成例と同様、上側MOSトランジスタQ1がオフからオンに切り替わる前に、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流の情報の伝達を開始してスロープ電圧VSLPに反映している。したがって、スロープ電圧の本生成例は、電流帰還が可能となるスイッチ電圧VSWの最小パルス幅を、上述したスロープ電圧の第1生成例よりも細くすることができる。 Further, in this generation example, similar to the above-described second generation example of the slope voltage, before the upper MOS transistor Q1 is switched from OFF to ON, transmission of information on the current flowing through the lower MOS transistor Q2 is started and the slope voltage V This is reflected in SLP . Therefore, in this generation example of the slope voltage, the minimum pulse width of the switch voltage V SW that enables current feedback can be made narrower than that in the first generation example of the slope voltage described above.

また本生成例では、上述したスロープ電圧の第3生成例と同様、スイッチS1のオン期間を一定期間にしているため、電流モード制御の制御系が安定する。   In this generation example, as in the third generation example of the slope voltage described above, the ON period of the switch S1 is set to a constant period, so that the control system for current mode control is stable.

<全体構成(第2実施形態)>
図11は、電流モード制御型スイッチング電源装置の第2実施形態の全体構成例を示す図である。本構成例のスイッチング電源装置102は、スイッチング電源装置101に電流検出回路10を追加した構成である。
<Overall configuration (second embodiment)>
FIG. 11 is a diagram illustrating an overall configuration example of the second embodiment of the current mode control type switching power supply device. The switching power supply 102 of this configuration example has a configuration in which a current detection circuit 10 is added to the switching power supply 101.

電流検出回路10は、上側MOSトランジスタQ1のオン状態におけるドレイン−ソース間電圧すなわち上側MOSトランジスタQ1のオン抵抗の両端電圧に基づいて、上側MOSトランジスタQ1を流れる電流を検出する。   The current detection circuit 10 detects the current flowing through the upper MOS transistor Q1 based on the drain-source voltage in the ON state of the upper MOS transistor Q1, that is, the voltage across the ON resistance of the upper MOS transistor Q1.

第1実施形態で既に説明したように、スロープ回路5が電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して出力することによって、入力電圧VINに対する出力電圧VOUTの比が小さい場合(スイッチ電圧VSWのパルス幅が細い場合)でも電流帰還が可能となる。しかしながら、スロープ回路5が電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して出力する態様では、スイッチ電圧VSWのパルス幅が太くなると、下側MOSトランジスタQ2を流れる電流が検出可能な時間(下側MOSトランジスタQ2がオンである時間)が短くなり、電流帰還ができなくなるおそれがある。これに対して、従来技術のように、上側MOSトランジスタQ1を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して電流モード制御を行う態様では、スイッチ電圧VSWのパルス幅が太くなると、上側MOSトランジスタQ1を流れる電流が検出可能な時間(上側MOSトランジスタQ1がオンである時間)が長くなるので、電流帰還ができなくなるおそれがない。 As already described in the first embodiment, the slope circuit 5 generates and outputs a slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the current detection circuit 4, and thereby outputs the slope voltage with respect to the input voltage VIN . Even when the ratio of the output voltage V OUT is small (when the pulse width of the switch voltage V SW is narrow), current feedback is possible. However, in the aspect in which the slope circuit 5 generates and outputs a slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the current detection circuit 4, when the pulse width of the switch voltage V SW increases, the lower MOS transistor The time during which the current flowing through the transistor Q2 can be detected (the time during which the lower MOS transistor Q2 is on) is shortened, and current feedback may not be performed. On the other hand, in the aspect in which the current mode control is performed by generating the slope voltage corresponding to the current flowing through the upper MOS transistor Q1 as in the prior art, when the pulse width of the switch voltage V SW increases, the upper MOS transistor Q1 Since the time during which the current flowing through can be detected (the time during which the upper MOS transistor Q1 is on) becomes longer, there is no possibility that current feedback cannot be performed.

そこで、本実施形態におけるスロープ回路5は、タイミング制御回路1からの指示に従って、スイッチング電源装置102の入力電圧に対する出力電圧の比(VOUT/VIN)が50%以下である場合に、電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して出力し、VOUT/VINが50%以下でない場合に、電流検出回路10によって検出された上側MOSトランジスタQ1を流れる電流に応じたスロープ電圧を生成して出力する。これにより、スイッチ電圧VSWのパルス幅が細くなった場合だけでなく、スイッチ電圧VSWのパルス幅が太くなった場合でも、電流帰還が可能となる。 Therefore, the slope circuit 5 according to the present embodiment detects the current when the ratio of the output voltage to the input voltage of the switching power supply device 102 (V OUT / V IN ) is 50% or less in accordance with the instruction from the timing control circuit 1. A slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the circuit 4 is generated and output, and the upper MOS transistor detected by the current detection circuit 10 when V OUT / V IN is not less than 50%. A slope voltage corresponding to the current flowing through Q1 is generated and output. As a result, not only when the pulse width of the switch voltage V SW becomes narrow, but also when the pulse width of the switch voltage V SW becomes thick, current feedback becomes possible.

電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧の生成は、例えば第1実施形態で既に説明した各生成例のいずれかと同様にすればよい。また、電流検出回路10によって検出された上側MOSトランジスタQ1を流れる電流に応じたスロープ電圧の生成は、公知技術であるため、その詳細な説明は割愛する。   The generation of the slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the current detection circuit 4 may be performed in the same manner as any of the generation examples already described in the first embodiment, for example. Further, since the generation of the slope voltage corresponding to the current flowing through the upper MOS transistor Q1 detected by the current detection circuit 10 is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

図12Aは、VOUT/VINが50%以下であるか否かの判断例を示すタイミングチャートである。当該判断は、セット信号SETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替えるタイミング制御回路1によって実行される。 FIG. 12A is a timing chart showing an example of determining whether or not V OUT / V IN is 50% or less. The determination is made by switching the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET is switched from the low level to the high level, and changing the gate signal G1 from the high level to the low level when the reset signal RESET is switched from the low level to the high level. This is executed by the timing control circuit 1 for switching to the level.

タイミング制御回路1はセット信号SETに基づいて分周クロック信号DIVを生成する。分周クロック信号DIVは、セット信号SETを2分周した信号であって、ローレベルからハイレベルへの切り替わりタイミングがセット信号SETと一致する。   The timing control circuit 1 generates a divided clock signal DIV based on the set signal SET. The divided clock signal DIV is a signal obtained by dividing the set signal SET by 2, and the switching timing from the low level to the high level coincides with the set signal SET.

また、タイミング制御回路1は、セット信号SET及び分周クロック信号DIVに基づいて検知クロック信号DETを生成する。検知クロック信号DETは、ローレベルからハイレベルへの切り替わりタイミングがセット信号SET及び分周クロック信号DIVと一致し、分周クロック信号DIVがローレベルからハイレベルに切り替わり且つセット信号SETがローレベルからハイレベルに切り替わらないタイミングでハイレベルからローレベルに切り替わる。   Further, the timing control circuit 1 generates a detection clock signal DET based on the set signal SET and the divided clock signal DIV. The detection clock signal DET is switched from the low level to the high level at the same timing as the set signal SET and the divided clock signal DIV, the divided clock signal DIV is switched from the low level to the high level, and the set signal SET is changed from the low level. It switches from high level to low level at the timing when it does not switch to high level.

そして、タイミング制御回路1は、検知クロック信号DETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時に、ゲート信号G1をハイレベルにしている場合(この場合スイッチ電圧VSWはハイレベルになる)にはVOUT/VINが50%以下でないと判断し、ゲート信号G1をローレベルにしている場合(この場合スイッチ電圧VSWはローレベルになる)にはVOUT/VINが50%以下であると判断する。 The timing control circuit 1 outputs V OUT when the gate signal G1 is at a high level when the detection clock signal DET is switched from a high level to a low level (in this case, the switch voltage V SW is at a high level). When it is determined that / V IN is not 50% or less and the gate signal G1 is at a low level (in this case, the switch voltage V SW is at a low level), it is determined that V OUT / V IN is 50% or less. To do.

図12Bは、VOUT/VINが50%以下であるか否かの他の判断例を示すタイミングチャートである。当該判断は、セット信号SETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をローレベルからハイレベルに切り替え、リセット信号RESETのローレベルからハイレベルへの切り替わり時にゲート信号G1をハイレベルからローレベルに切り替えるタイミング制御回路1によって実行される。 FIG. 12B is a timing chart showing another example of determining whether or not V OUT / V IN is 50% or less. The determination is made by switching the gate signal G1 from the low level to the high level when the set signal SET is switched from the high level to the low level, and changing the gate signal G1 from the high level to the low level when the reset signal RESET is switched from the low level to the high level. This is executed by the timing control circuit 1 for switching to the level.

タイミング制御回路1はセット信号SETに基づいて分周クロック信号DIVを生成する。分周クロック信号DIVは、セット信号SETを2分周した信号であって、ハイレベルからローレベルへの切り替わりタイミングがセット信号SETと一致する。   The timing control circuit 1 generates a divided clock signal DIV based on the set signal SET. The divided clock signal DIV is a signal obtained by dividing the set signal SET by 2, and the switching timing from the high level to the low level coincides with the set signal SET.

また、タイミング制御回路1は、セット信号SET及び分周クロック信号DIVに基づいて検知クロック信号DETを生成する。検知クロック信号DETは、ローレベルからハイレベルへの切り替わりタイミングがセット信号SET及び分周クロック信号DIVのハイレベルからローレベルへの切り替わりタイミングと一致し、分周クロック信号DIVがハイレベルからローレベルに切り替わり且つセット信号SETがハイレベルからローレベルに切り替わらないタイミングでハイレベルからローレベルに切り替わる。   Further, the timing control circuit 1 generates a detection clock signal DET based on the set signal SET and the divided clock signal DIV. In the detection clock signal DET, the switching timing from the low level to the high level coincides with the switching timing from the high level to the low level of the set signal SET and the divided clock signal DIV, and the divided clock signal DIV is switched from the high level to the low level. And the set signal SET switches from the high level to the low level at a timing when the set signal SET does not switch from the high level to the low level.

そして、タイミング制御回路1は、検知クロック信号DETのハイレベルからローレベルへの切り替わり時に、ゲート信号G1をハイレベルにしている場合(この場合スイッチ電圧VSWはハイレベルになる)にはVOUT/VINが50%以下でないと判断し、ゲート信号G1をローレベルにしている場合(この場合スイッチ電圧VSWはローレベルになる)にはVOUT/VINが50%以下であると判断する。 The timing control circuit 1 outputs V OUT when the gate signal G1 is at a high level when the detection clock signal DET is switched from a high level to a low level (in this case, the switch voltage V SW is at a high level). When it is determined that / V IN is not 50% or less and the gate signal G1 is at a low level (in this case, the switch voltage V SW is at a low level), it is determined that V OUT / V IN is 50% or less. To do.

上記の説明では、VOUT/VINが50%以下である場合は、電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧がスロープ回路5から出力されたが、50%は単なる一例であって他の値であっても構わない。 In the above description, when V OUT / V IN is 50% or less, the slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q 2 detected by the current detection circuit 4 is output from the slope circuit 5. 50% is merely an example, and other values may be used.

また上記の説明では、VOUT/VINが50%以下でない場合は、電流検出回路10によって検出された上側MOSトランジスタQ1を流れる電流に応じたスロープ電圧がスロープ回路5から出力されたが、VOUT/VINが所定値以下でない場合に電流モード制御を行わない構成にして、スイッチ電圧VSWのパルス幅が太くなったときに電流帰還ができなくなるおそれを回避してもよい。例えば、スロープ回路5が疑似スロープ電圧を生成するようにし、VOUT/VINが所定値以下である場合に、電流検出回路4によって検出された下側MOSトランジスタQ2を流れる電流に応じたスロープ電圧に疑似スロープ電圧を重畳した電圧(新たなスロープ電圧)がスロープ回路5の出力電圧としてスロープ回路5から出力され、VOUT/VINが所定値以下でない場合に、疑似スロープ電圧がスロープ回路5の出力電圧としてスロープ回路5から出力されるようにすればよい。 In the above description, when V OUT / V IN is not 50% or less, the slope voltage corresponding to the current flowing through the upper MOS transistor Q 1 detected by the current detection circuit 10 is output from the slope circuit 5. A configuration in which the current mode control is not performed when OUT / V IN is not equal to or less than a predetermined value may be used to avoid the possibility that current feedback cannot be performed when the pulse width of the switch voltage V SW becomes thick. For example, when the slope circuit 5 generates a pseudo slope voltage and V OUT / V IN is not more than a predetermined value, the slope voltage corresponding to the current flowing through the lower MOS transistor Q2 detected by the current detection circuit 4 Is output from the slope circuit 5 as an output voltage of the slope circuit 5, and when V OUT / V IN is not less than or equal to a predetermined value, the pseudo slope voltage of the slope circuit 5 is superposed on the pseudo slope voltage. What is necessary is just to make it output from the slope circuit 5 as an output voltage.

<用途>
次に、先に説明したスイッチング電源装置101の用途例について説明する。図13は、車載機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、車載機器X11〜X17と、これらの車載機器X11〜X17に電力を供給するバッテリ(不図示)と、を搭載している。
<Application>
Next, an application example of the switching power supply device 101 described above will be described. FIG. 13 is an external view showing a configuration example of a vehicle equipped with an in-vehicle device. The vehicle X of this configuration example includes onboard devices X11 to X17 and a battery (not shown) that supplies power to these onboard devices X11 to X17.

車載機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニットである。   The in-vehicle device X11 is an engine control unit that performs control related to the engine (such as injection control, electronic throttle control, idling control, oxygen sensor heater control, and auto cruise control).

車載機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。   The in-vehicle device X12 is a lamp control unit that performs on / off control such as HID [high intensity discharged lamp] and DRL [daytime running lamp].

車載機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。   The in-vehicle device X13 is a transmission control unit that performs control related to the transmission.

車載機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、EPS[electric power Steering]制御、電子サスペンション制御など)を行うボディコントロールユニットである。   The in-vehicle device X14 is a body control unit that performs control (ABS [anti-lock brake system] control, EPS [electric power Steering] control, electronic suspension control, etc.) related to the motion of the vehicle X.

車載機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。   The in-vehicle device X15 is a security control unit that performs drive control such as a door lock and a security alarm.

車載機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動シート、及び、エアコンなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。   The in-vehicle device X16 is an electronic device incorporated in the vehicle X at the factory shipment stage as a standard equipment item or a manufacturer option product such as a wiper, an electric door mirror, a power window, an electric sunroof, an electric seat, and an air conditioner.

車載機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[Electronic Toll Collection System]など、ユーザの任意で車両Xに装着される電子機器である。   The in-vehicle device X17 is an electronic device that is arbitrarily attached to the vehicle X by the user, such as an in-vehicle A / V [audio / visual] device, a car navigation system, and an ETC [Electronic Toll Collection System].

なお、先に説明したスイッチング電源装置101は、車載機器X11〜X17のいずれにも組み込むことが可能である。   The switching power supply device 101 described above can be incorporated in any of the in-vehicle devices X11 to X17.

<その他の変形例>
なお、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。
<Other variations>
The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、降圧型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これに限定されるものではなく、降圧動作のみならず昇圧動作も行える昇降圧型スイッチング電源装置に適用することも可能である。   For example, in the above embodiment, the step-down switching power supply device has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the step-up / step-down switching that can perform not only the step-down operation but also the step-up operation is possible. It is also possible to apply to a power supply device.

このように、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。   As described above, the above embodiments are examples in all respects and should not be considered to be restrictive, and the technical scope of the present invention is not the description of the above embodiments, but the claims. It is to be understood that all changes that come within the scope of the claims, are equivalent in meaning to the claims, and fall within the scope of the claims.

本発明は、あらゆる分野(家電分野、自動車分野、産業機械分野など)で用いられる電流モード制御型スイッチング電源装置に利用することが可能である。   The present invention can be used for a current mode control type switching power supply device used in all fields (such as home appliance field, automobile field, industrial machine field, etc.).

1 タイミング制御回路
2 エラーアンプ
3 基準電圧源
4、10 電流検出回路
4A、5A 電圧電流変換回路
5 スロープ回路
6 コンパレータ
7 オシレータ
8 電流源
9 定電流源
101、102 スイッチング電源装置
C1 出力コンデンサ
C2、C3 コンデンサ
L1 インダクタ
Q1 上側MOSトランジスタ
Q2 下側MOSトランジスタ
Q3〜Q10 トランジスタ
R1、R2 分圧抵抗
R3〜R6 抵抗
S1〜S4 スイッチ
X 車両
X11〜X17 車載機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Timing control circuit 2 Error amplifier 3 Reference voltage source 4, 10 Current detection circuit 4A, 5A Voltage current conversion circuit 5 Slope circuit 6 Comparator 7 Oscillator 8 Current source 9 Constant current source 101, 102 Switching power supply device C1 Output capacitor C2, C3 Capacitor L1 Inductor Q1 Upper MOS transistor Q2 Lower MOS transistor Q3-Q10 Transistors R1, R2 Voltage dividing resistor R3-R6 Resistor S1-S4 Switch X Vehicle X11-X17 In-vehicle device

Claims (8)

第1端が入力電圧の印加端に接続された第1スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い電圧の印加端に接続された第2スイッチと、
前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された電流に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1スイッチがオフ状態である間の所定期間に前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に基づいたスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部を有し、前記スロープ電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御することを特徴とする電流モード制御型スイッチング電源装置。
A first switch having a first end connected to an input voltage application end;
A second switch having a first end connected to a second end of the first switch and a second end connected to an application end of a voltage lower than the input voltage;
A current detector for detecting a current flowing through the second switch;
A control unit for controlling the first switch and the second switch according to the current detected by the current detection unit;
With
The control unit accumulates current information detected by the current detection unit during a predetermined period while the first switch is in an off state, and generates a slope voltage based on the accumulated current information. A current mode control type switching power supply device comprising a voltage generation unit and controlling the first switch and the second switch according to the slope voltage.
前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、
前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電するコンデンサを有する請求項1に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置。
The current detection unit is a voltage-current conversion circuit that converts a voltage corresponding to a current flowing through the second switch into a current,
The current mode control type switching power supply device according to claim 1, wherein the slope voltage generation unit includes a capacitor that charges an output current of the voltage-current conversion circuit.
前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する充電用スイッチをさらに有する請求項2に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置。   3. The current mode control type switching power supply device according to claim 2, wherein the slope voltage generation unit further includes a charging switch that conducts / cuts off a current path from an output terminal of the voltage-current conversion circuit to the capacitor. 前記スロープ電圧生成部は、前記コンデンサを放電させて前記コンデンサの充電電圧をリセットするリセット部を有する請求項2または請求項3に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置。   4. The current mode control type switching power supply device according to claim 2, wherein the slope voltage generation unit includes a reset unit that discharges the capacitor and resets a charging voltage of the capacitor. 5. 前記制御部は、
前記電流モード制御型スイッチング電源装置の出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、
前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、
所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、
前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記第1スイッチのオン/オフ及び前記第2スイッチのオン/オフを制御するタイミング制御回路と、
を有する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置。
The controller is
An error amplifier that generates an error signal according to a difference between a voltage according to an output voltage of the current mode control type switching power supply device and a reference voltage;
A comparator that compares the slope voltage with the error signal to generate a reset signal that is a comparison signal;
An oscillator that generates a set signal that is a clock signal of a predetermined frequency;
A timing control circuit for controlling on / off of the first switch and on / off of the second switch according to the set signal and the reset signal;
The current mode control type switching power supply device according to claim 1, comprising:
前記第2スイッチがMOSトランジスタであって、
前記電流検出部が前記MOSトランジスタのオン抵抗の両端電圧を用いて前記第2スイッチを流れる電流を検出する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置。
The second switch is a MOS transistor;
6. The current mode control type switching power supply device according to claim 1, wherein the current detection unit detects a current flowing through the second switch using a voltage across the ON resistance of the MOS transistor. 7.
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の電流モード制御型スイッチング電源装置を備えることを特徴とする車載機器。   An in-vehicle device comprising the current mode control type switching power supply device according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の車載機器と、
前記車載機器に電力を供給するバッテリと、
を備えることを特徴とする車両。
In-vehicle device according to claim 7,
A battery for supplying power to the in-vehicle device;
A vehicle comprising:
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