JP6529128B2 - Reference voltage generating circuit and switching power supply - Google Patents

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本発明は、デジタルプロセッサ等により基準電圧を変更する制御を可能とする基準電圧発生回路及びスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a reference voltage generation circuit and a switching power supply device that enable control of changing a reference voltage by a digital processor or the like.

従来、入力電圧をスイッチング素子のオン、オフにより断続電圧に変換し、これを整流・平滑することで直流の出力電圧を得ることができるスイッチング電源装置が広く用いられている。   Conventionally, a switching power supply device capable of obtaining a DC output voltage by converting an input voltage into an intermittent voltage by turning on and off a switching element, and rectifying and smoothing this is widely used.

スイッチング電源装置は、出力電圧を安定な一定の電圧に制御するためのフィードバック制御回路を備えたものが一般的である。また、フィードバック制御回路には、スイッチング電源装置の出力電圧を所定の値に設定するために、基準電圧発生回路が設けられる。   The switching power supply device generally includes a feedback control circuit for controlling the output voltage to a stable constant voltage. In addition, the feedback control circuit is provided with a reference voltage generation circuit in order to set the output voltage of the switching power supply device to a predetermined value.

基準電圧発生回路をDAコンバータで構成したスイッチング電源装置が知られている(特許文献1)。DAコンバータで構成した基準電圧発生回路は、DAコンバータをデジタルプロセッサで制御することで、スイッチング電源装置の出力電圧を高精度に制御することが可能となる。例えば、スイッチング電源装置のソフトスタート動作の制御をDAコンバータとデジタルプロセッサを用いて行うことで、スイッチング電源が起動する際のオーバーシュートを抑制している。   There is known a switching power supply device in which a reference voltage generation circuit is configured by a DA converter (Patent Document 1). The reference voltage generation circuit configured by the DA converter can control the output voltage of the switching power supply with high accuracy by controlling the DA converter by the digital processor. For example, by performing control of the soft start operation of the switching power supply using a DA converter and a digital processor, overshoot at the time of starting the switching power supply is suppressed.

スイッチング電源装置の基準電圧発生回路としてDAコンバータを用いる場合、DAコンバータの分解能が十分に高くなければスイッチング電源装置の実用性を低下させてしまう。例えば、5Vを出力するスイッチング電源装置の基準電圧発生回路に8ビットのDAコンバータを用いたとする。8ビットのDAコンバータの分解能は256であるので、DAコンバータの電圧設定は、5V÷256=19.5mV単位となり、離散的にしか出力電圧設定ができないスイッチング電源装置となってしまう。   When a DA converter is used as a reference voltage generation circuit of a switching power supply, the practicability of the switching power supply is reduced unless the resolution of the DA converter is sufficiently high. For example, it is assumed that an 8-bit DA converter is used for the reference voltage generation circuit of the switching power supply that outputs 5 V. Since the resolution of the 8-bit DA converter is 256, the voltage setting of the DA converter is 5 V コ ン バ ー タ 256 = 19.5 mV units, and the switching power supply device can only set the output voltage discretely.

これでは、DSP(Digital Signal Processor)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の高精度な電圧設定が求められる半導体デバイス用のスイッチング電源装置として用いることが難しい。   In this case, it is difficult to use as a switching power supply device for a semiconductor device such as a digital signal processor (DSP) or a field programmable gate array (FPGA) that requires high-precision voltage setting.

スイッチング電源装置として実用的な出力電圧設定精度を得るためには、基準電圧発生回路に最低でも12ビット(分解能4096、5V出力のスイッチング電源装置では1.22mV単位)、可能であれば14ビット(分解能16384、5V出力のスイッチング電源装置では0.305mV単位)の分解能を持つDAコンバータを用いる必要がある。   In order to obtain practical output voltage setting accuracy as a switching power supply, at least 12 bits (resolution 4096, 1.22 mV units for 5V output switching power supply) in the reference voltage generation circuit, 14 bits if possible It is necessary to use a D / A converter with a resolution of 16,035 mV in the case of a switching power supply having a resolution of 16,384 and 5 V output.

ところで、高分解能のDAコンバータは高価であるので、これを用いた基準電圧発生回路は、高価なものになってしまうため、スイッチング電源装置も高価なものになってしまうといった問題を持っている。   By the way, since the high resolution DA converter is expensive, the reference voltage generation circuit using it becomes expensive, and the switching power supply device also becomes expensive.

(デジタルPWM回路)
スイッチング電源装置の基準電圧発生回路をデジタルプロセッサで制御する方法として、
デジタルプロセッサで制御可能なパルス幅変調回路(以下「デジタルPWM回路」という)を用いた方法が知られている(特許文献2)。この方法では、デジタルPWM回路、抵抗、および、コンデンサを用いて基準電圧発生回路を構成し、デジタルPWM回路の出力を抵抗とコンデンサで平滑することで得た直流電圧を基準電圧として用いる。
(Digital PWM circuit)
As a method of controlling the reference voltage generating circuit of the switching power supply by a digital processor,
A method using a pulse width modulation circuit (hereinafter referred to as "digital PWM circuit") controllable by a digital processor is known (Patent Document 2). In this method, a reference voltage generation circuit is configured using a digital PWM circuit, a resistor, and a capacitor, and a DC voltage obtained by smoothing the output of the digital PWM circuit with the resistor and the capacitor is used as a reference voltage.

デジタルPWM回路は、市販のワンチップマイクロコンピュータ等のデジタルプロセッサに一般的に内蔵されているもので、マイクロコンピュータでは、タイマと呼ばれている場合もある。デジタルPWM回路は、安価なマイクロコンピュータにも内蔵されていることから、安価に基準電圧発生回路を構成することができる。   The digital PWM circuit is generally built in a digital processor such as a commercially available one-chip microcomputer, and may be called a timer in the microcomputer. Since the digital PWM circuit is also incorporated in an inexpensive microcomputer, the reference voltage generating circuit can be configured inexpensively.

しかしながら、デジタルPWM回路を用いた基準電圧発生回路によりスイッチング電源装置の出力電圧設定精度を高めた場合には、スイッチング電源装置の出力電圧を高速に変化させる用途には使用できないという欠点を持つ。以下、その理由を説明する。   However, when the output voltage setting accuracy of the switching power supply device is enhanced by the reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit, it has a disadvantage that it can not be used for applications where the output voltage of the switching power supply device is changed at high speed. The reason will be described below.

(デジタルPWM回路の動作)
図8はデジタルPWM回路およびこれを用いた従来の基準電圧発生回路を示した回路ブロック図である。図8に示すように、デジタルPWM回路100は、カウンタ回路104、第1比較回路106、第2比較回路108、RS−フリップフロップ回路110から構成される。
(Operation of digital PWM circuit)
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a digital PWM circuit and a conventional reference voltage generating circuit using the same. As shown in FIG. 8, the digital PWM circuit 100 includes a counter circuit 104, a first comparison circuit 106, a second comparison circuit 108, and an RS-flip flop circuit 110.

クロック発振回路102は、決まった周期TckでHレベルとLレベルが繰り返されるクロック信号E1を出力する回路である。デジタルPWM回路100がマイクロコンピュータに内蔵されている場合は、CPUにクロック信号を供給するためのクロック発振回路とデジタルPWM回路にクロック信号を供給するクロック発振回路を共用して用いる場合が多い。   The clock oscillation circuit 102 is a circuit that outputs a clock signal E1 in which H level and L level are repeated in a fixed cycle Tck. When the digital PWM circuit 100 is built in a microcomputer, a clock oscillation circuit for supplying a clock signal to the CPU and a clock oscillation circuit for supplying a clock signal to the digital PWM circuit are often used in common.

カウンタ回路104は、クロック発振回路102が出力するクロック信号E1をカウントし、第1比較回路106及び第2比較回路108にカウント値Nを出力する。また、リセット信号E2が入力されると、カウント値Nがゼロにリセットされる。   The counter circuit 104 counts the clock signal E1 output from the clock oscillation circuit 102, and outputs a count value N to the first comparison circuit 106 and the second comparison circuit 108. When the reset signal E2 is input, the count value N is reset to zero.

第1比較回路106は、外部から設定できる第1設定値S1を持ち、カウンタ回路104が出力するカウント値Nが第1設定値S1と等しくなって、次のクロック信号E1が入力されるタイミングでリセット信号E2を出力する。   The first comparison circuit 106 has a first set value S1 that can be set externally, and at the timing when the count value N output from the counter circuit 104 becomes equal to the first set value S1 and the next clock signal E1 is input. The reset signal E2 is output.

第2比較回路108は、外部から設定できる第2設定値S2を持ち、カウンタ回路104が出力するカウント値Nが第2設定値S2と等しくなったタイミングで出力反転信号E3を出力する。   The second comparison circuit 108 has a second set value S2 that can be set from the outside, and outputs the output inverted signal E3 at the timing when the count value N output from the counter circuit 104 becomes equal to the second set value S2.

RS−フリップフロップ回路110は、第1比較回路106が出力するリセット信号E2が入力されると出力QBがHレベル、出力QがLレベルとなってこれを維持し、第2比較回路108が出力する出力反転信号E3が入力されると出力QBがLレベル、出力QがHレベルとなってこれを維持し、出力QBから矩形波信号(PWM信号)E4を出力する。   When the reset signal E2 output from the first comparison circuit 106 is input to the RS-flip flop circuit 110, the output QB is maintained at H level and the output Q is maintained at L level, and the second comparison circuit 108 outputs When the output inverted signal E3 is input, the output QB is L level and the output Q is H level, and this is maintained, and a rectangular wave signal (PWM signal) E4 is output from the output QB.

デジタルPWM回路100は、このような構成を持つことで、クロック信号E1のクロック周期をTckとすると、Tck×(S1+1)の周期で、S2/(S1+1)のデューティを持つ矩形波信号E4を出力することができる。   With such a configuration, assuming that the clock cycle of the clock signal E1 is Tck, the digital PWM circuit 100 outputs a square wave signal E4 having a duty of S2 / (S1 + 1) in a cycle of Tck × (S1 + 1). can do.

図9は図8のデジタルPWM回路の動作を示したタイムチャートであり、クロック周期Tck=100nS、第1設定値S1=3999、第2設定値S2=1600とした場合を例にとっている。ここで、図9(A)はクロック信号E1を示し、図9(B)はカウンタ回路のカウント値Nを示し、図9(C)はリセット信号E2を示し、図9(D)は出力反転信号E3を示し、図9(E)は矩形波信号E4を示す。   FIG. 9 is a time chart showing the operation of the digital PWM circuit of FIG. 8, taking as an example the case where the clock cycle Tck = 100 nS, the first set value S1 = 3999, and the second set value S2 = 1600. 9A shows the clock signal E1, FIG. 9B shows the count value N of the counter circuit, FIG. 9C shows the reset signal E2, and FIG. 9D shows the output inversion. A signal E3 is shown, and FIG. 9E shows a rectangular wave signal E4.

(期間Aの動作)
図9の期間Aは、カウンタ回路104のカウント値Nが0から第2設定値S2に達した瞬間までの期間である。ここでは、RS-フリップフロップ回路110は出力QBがHレベル、出力QがLレベルとなっている。
(Operation of period A)
Period A in FIG. 9 is a period from when the count value N of the counter circuit 104 reaches 0 to the second set value S2. Here, in the RS-flip flop circuit 110, the output QB is H level and the output Q is L level.

カウンタ回路104は、クロック信号E1がLレベルからHレベルに変化するタイミングでカウント値Nが1だけ上昇する。カウント値Nが第2設定値S2=1600になった瞬間に、第2比較回路108が出力反転信号E3をRS−フリップフロップ回路110のセット端子Sへ出力する。このとき、RS−フリップフロップ回路110は出力QBがLレベル、出力QがHレベルとなる。   In the counter circuit 104, the count value N is increased by 1 at the timing when the clock signal E1 changes from L level to H level. At the moment when the count value N reaches the second set value S2 = 1600, the second comparison circuit 108 outputs the output inverted signal E3 to the set terminal S of the RS flip-flop circuit 110. At this time, the output QB of the RS-flip flop circuit 110 is L level and the output Q is H level.

(期間Bの動作)
期間Bは、カウンタ回路104のカウント値Nが0から第1設定値S1に1を加えた(S1+1)に達する直前までの期間である。
(Operation of period B)
A period B is a period from immediately before the count value N of the counter circuit 104 reaches (S1 + 1) where 0 is added to the first set value S1.

カウンタ回路104は、クロック信号E1がLレベルからHレベルに変化するタイミングでカウント値Nが1だけ上昇する。カウント値Nが第1設定値S1と等しくなって、次のクロック信号が入力されるタイミングで第1比較回路106がリセット信号E2を出力し、カウンタ回路104をリセットする。即ち、カウント値Nが(S1+1)=4000になるタイミングでリセット信号E2が出力されることで、カウント値Nがリセットされて0となる。   In the counter circuit 104, the count value N is increased by 1 at the timing when the clock signal E1 changes from L level to H level. When the count value N becomes equal to the first set value S1 and the next clock signal is input, the first comparison circuit 106 outputs the reset signal E2 and resets the counter circuit 104. That is, by outputting the reset signal E2 at the timing when the count value N becomes (S1 + 1) = 4000, the count value N is reset to 0.

このとき、RS−フリップフロップ回路110のリセット端子Rへもリセット信号E2が出力されるため、RS−フリップフロップ回路110の出力QBがLレベルからHレベルとなる。従って、デジタルPWM回路100から出力される矩形波信号E4は、
100nS×(3999+1)=400μS
の周期を持つことになる。
At this time, since the reset signal E2 is also output to the reset terminal R of the RS-flip flop circuit 110, the output QB of the RS-flip flop circuit 110 changes from the L level to the H level. Therefore, the rectangular wave signal E4 output from the digital PWM circuit 100 is
100 nS × (3999 + 1) = 400 μS
Will have a period of

このようにデジタルPWM回路100からは、(期間A)/(期間B)のデューティdutyと期間Bの周期Tpwmを持った矩形波信号E4が出力される。期間Aは(Tck×S2)であり、期間Bは{Tck×(S1+1)}であるため、デジタルPWM回路100の周期Tpwm、デューティdutyは、以下の式で表される。
Tpmw=Tck×(S1+1) (1)
duty=S2/(S1+1) (2)
例えば、図9に示した動作となる図8のデジタルPWM回路100からは、周期400μS、デューティ0.4の矩形波信号E4が出力される。
As described above, the digital PWM circuit 100 outputs the rectangular wave signal E4 having the duty duty of (period A) / (period B) and the period Tpwm of the period B. Since the period A is (Tck × S2) and the period B is {Tck × (S1 + 1)}, the period Tpwm of the digital PWM circuit 100 and the duty duty are expressed by the following equations.
Tpmw = Tck × (S1 + 1) (1)
duty = S2 / (S1 + 1) (2)
For example, a rectangular wave signal E4 having a period of 400 μS and a duty of 0.4 is output from the digital PWM circuit 100 of FIG. 8 which is the operation shown in FIG.

第1比較回路106の第1設定値S1および第2比較回路108の第2設定値S2は、デジタルプロセッサ等を用いて、外部から設定を変更することが可能であるため、デジタルPWM回路100のデューティと周期は自由に設定することができる。   The first set value S1 of the first comparison circuit 106 and the second set value S2 of the second comparison circuit 108 can be externally changed by using a digital processor or the like. The duty and cycle can be set freely.

(デジタルPWM回路を用いた基準電圧発生回路の動作)
デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路は、デジタルPWM回路100の出力する矩形波信号E4を、抵抗112とコンデンサ114を用いて平滑した電圧を基準電圧Vrefとしている。基準電圧Vrefは、デジタルPWM回路100のHレベルの出力電圧、Lレベルの出力電圧、デジタルPWM回路100のデューティで決定される。
(Operation of reference voltage generation circuit using digital PWM circuit)
The reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100 uses a voltage obtained by smoothing the rectangular wave signal E4 output from the digital PWM circuit 100 using the resistor 112 and the capacitor 114 as the reference voltage Vref. The reference voltage Vref is determined by the H-level output voltage of the digital PWM circuit 100, the L-level output voltage, and the duty of the digital PWM circuit 100.

例えば、デジタルPWM回路100のHレベルの出力電圧をVH、Lレベルの出力電圧をVL、デジタルPWM回路100のデューティをdutyとすると、基準電圧Vrefは以下の式で表すことができる。
Vref=(VH−VL)×duty+VL (3)
例えば、図8及び図9において、VH=5V、VL=0V、S1=3999、S2=1600とすると、duty=0.4となるので、図8の基準電圧発生回路は基準電圧Vrefとして2Vを出力する。
For example, assuming that the H-level output voltage of digital PWM circuit 100 is VH, the L-level output voltage is VL, and the duty of digital PWM circuit 100 is duty, reference voltage Vref can be expressed by the following equation.
Vref = (VH−VL) × duty + VL (3)
For example, assuming that VH = 5 V, VL = 0 V, S1 = 3999, and S2 = 1600 in FIGS. 8 and 9, since duty = 0.4, the reference voltage generation circuit of FIG. 8 generates 2 V as the reference voltage Vref. Output.

(分解能)
デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路が出力する基準電圧Vrefの電圧分解能は、デジタルPWM回路100のデューティ分解能で決定される。デジタルPWM回路100はクロック信号E1をカウントすることで周期Tpmwとデューティdutyを生成しており、第2設定値S2が0に設定されたときデューティdutyは0になり、設定値S2が(S1+1)に設定されたときデューティdutyは1になる。
(resolution)
The voltage resolution of the reference voltage Vref output by the reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100 is determined by the duty resolution of the digital PWM circuit 100. The digital PWM circuit 100 generates the cycle Tpmw and the duty duty by counting the clock signal E1. When the second set value S2 is set to 0, the duty duty becomes 0 and the set value S2 is (S1 + 1). The duty is 1 when it is set to.

従って、デジタルPWM回路100のデューティ分解能は第1設定値S1で決定され、基準電圧Vrefの電圧分解能となる最小変化幅Vstepは以下の式で決定される。
Vstep=(VH―VL)/(S1+1) (4)
例えば、図8及び図9において、VH=5V、VL=0V、S1=3999とすると、図8の基準電圧Vrefの電圧分解能となる最小変化幅Vstepは、1.25mVとなる。
Therefore, the duty resolution of the digital PWM circuit 100 is determined by the first set value S1, and the minimum change width Vstep which becomes the voltage resolution of the reference voltage Vref is determined by the following equation.
Vstep = (VH−VL) / (S1 + 1) (4)
For example, in FIG. 8 and FIG. 9, when VH = 5 V, VL = 0 V, and S1 = 3999, the minimum change width Vstep as the voltage resolution of the reference voltage Vref in FIG. 8 is 1.25 mV.

以上より、デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路において、基準電圧Vrefの電圧分解能を向上させる場合、第1比較回路106の第1設定値S1を大きくする必要がある。   As described above, in the reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100, in order to improve the voltage resolution of the reference voltage Vref, it is necessary to increase the first set value S1 of the first comparison circuit 106.

(リップル電圧)
デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路は、デジタルPWM回路100の出力となる矩形波信号E4を平滑して基準電圧Vrefを作るため、抵抗112の抵抗値R0、コンデンサ114の容量C0、および、矩形波信号E4の周期Tpwmの値で決定されるリップル電圧Vripが重畳する。出力電圧Voを、基準電圧Vrefを基に制御を行うスイッチング電源装置の場合、基準電圧Vrefにリップル電圧が重畳していると出力電圧Voにもリップル電圧が重畳することになる。
(Ripple voltage)
The reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100 smoothes the rectangular wave signal E4 that is the output of the digital PWM circuit 100 to generate the reference voltage Vref, so the resistance value R0 of the resistor 112, the capacitance C0 of the capacitor 114, and The ripple voltage Vrip determined by the value of the cycle Tpwm of the rectangular wave signal E4 is superimposed. In the case of a switching power supply that controls the output voltage Vo based on the reference voltage Vref, when the ripple voltage is superimposed on the reference voltage Vref, the ripple voltage is also superimposed on the output voltage Vo.

例えば、基準電圧Vref=2Vのとき、出力電圧Vo=12Vとなるスイッチング電源装置を考える。出力電圧Voは基準電圧Vrefの6倍になるように制御が行われていることになるので、出力電圧Voのリップル電圧は基準電圧Vrefのリップル電圧Vripの6倍の値となる。   For example, consider a switching power supply in which the output voltage Vo = 12 V when the reference voltage Vref = 2 V. Since the control is performed so that the output voltage Vo is six times the reference voltage Vref, the ripple voltage of the output voltage Vo is six times the ripple voltage Vrip of the reference voltage Vref.

一般的なスイッチング電源装置では、出力電圧Voのリップル電圧は出力電圧の0.2%程度に設計されているが小さいほど望ましい。例えば、12Vを出力するスイッチング電源装置のリップル電圧は24mVとなる。基準電圧Vref=2Vのとき、出力電圧Vo=12Vとなるスイッチング電源装置において、出力電圧のリップル電圧を24mV以下とする場合、基準電圧Vrefのリップル電圧Vripを4mV以下とする必要がある。そこで、基準電圧Vrefに重畳しているリップル電圧Vripを求めると次のようになる。   In a general switching power supply, the ripple voltage of the output voltage Vo is designed to be about 0.2% of the output voltage, but the smaller the better, the better. For example, the ripple voltage of the switching power supply that outputs 12 V is 24 mV. In the switching power supply in which the output voltage Vo = 12 V when the reference voltage Vref = 2 V, when the ripple voltage of the output voltage is 24 mV or less, the ripple voltage Vrip of the reference voltage Vref needs to be 4 mV or less. Then, the ripple voltage Vrip superimposed on the reference voltage Vref is obtained as follows.

デジタルPWM回路100がHレベルのときの出力電圧をVH、Lレベルのときの出力電圧を0Vとして、以下を説明する。また、抵抗112の抵抗値をR0、コンデンサ114の容量をC0とする。デジタルPWM回路100の出力がHレベルのとき、抵抗112を流れる電流Ir0は、以下の式で表される。
Ir0=(VH―Vref)/R0 (5)
The output voltage when the digital PWM circuit 100 is at H level is VH, and the output voltage at L level is 0 V. The following description will be made. Further, the resistance value of the resistor 112 is R0, and the capacitance of the capacitor 114 is C0. When the output of digital PWM circuit 100 is at H level, current Ir0 flowing through resistor 112 is expressed by the following equation.
Ir0 = (VH−Vref) / R0 (5)

抵抗112を流れる電流Ir0は、コンデンサ114に流れ込む電流となる。デジタルPWM回路100がHレベルを出力している時間は、デジタルPWM回路100の周期Tpwmとデューティdutyの積である。従って、コンデンサ114には、
時間T=Tpwm×duty
の間、電流Ir0が流れ込む。この間のコンデンサ114の電圧変動ΔVc0がデジタルPWM回路100のリップル電圧Vripとなる。
The current Ir 0 flowing through the resistor 112 is a current flowing into the capacitor 114. The time during which the digital PWM circuit 100 is outputting the H level is the product of the period Tpwm of the digital PWM circuit 100 and the duty duty. Therefore, the capacitor 114
Time T = Tpwm × duty
In the meantime, the current Ir0 flows in. The voltage fluctuation ΔVc0 of the capacitor 114 during this time becomes the ripple voltage Vrip of the digital PWM circuit 100.

Figure 0006529128
Figure 0006529128

例えば、図8及び図9 においては、VH=5V、Vref=2V、Tpwm=400μS、duty=0.4であるので、Vrip≦4mVとなる条件は、以下の式で表される。
C0・R0 ≧{ (VH−Vref)・Tpwm・duty}/4mV
= 0.12 (7)
例えば、C0=10μF、R0=12kΩとすれば、Vrip=4mVが得られる。
For example, in FIG. 8 and FIG. 9, since VH = 5 V, Vref = 2 V, Tpwm = 400 μS, and duty = 0.4, the condition of Vrip ≦ 4 mV is expressed by the following equation.
C0 · R0 ≧ {(VH−Vref) · Tpwm · duty} / 4 mV
= 0.12 (7)
For example, if C0 = 10 μF and R0 = 12 kΩ, Vrip = 4 mV is obtained.

以上より、リップル電圧を小さくしようとする場合、コンデンサ114の容量C0および抵抗112の抵抗値R0を大きくする必要がある。   From the above, when attempting to reduce the ripple voltage, it is necessary to increase the capacitance C0 of the capacitor 114 and the resistance value R0 of the resistor 112.

また、リップル電圧を小さくするための他の方法としては、式(6)からデジタルPWM回路100の周期Tpwmを短くして周波数を高くする方法がある。   Further, as another method for reducing the ripple voltage, there is a method of shortening the period Tpwm of the digital PWM circuit 100 to increase the frequency from Equation (6).

(基準電圧変更時間)
デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路において、基準電圧Vrefを変更する場合は、デジタルPWM回路100からの出力する矩形波信号E4のデューティを変更する。例えば、図8では、第2比較回路108の第2設定値S2を変更することで、矩形波信号のデューティを変えて、基準電圧Vrefを変更する。
(Reference voltage change time)
In the reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100, when changing the reference voltage Vref, the duty of the rectangular wave signal E4 output from the digital PWM circuit 100 is changed. For example, in FIG. 8, by changing the second set value S2 of the second comparison circuit 108, the duty of the rectangular wave signal is changed to change the reference voltage Vref.

基準電圧Vrefを電圧Vref1から電圧Vref2に変更する場合、変更に必要な時間を考える。デジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路は、抵抗112とコンデンサ114を用いた平滑回路を内部に持っているため、平滑回路の時定数τの計算を行うことで、基準電圧Vrefを電圧Vref1から電圧Vref2に変更する時間を求めることができる。   When changing the reference voltage Vref from the voltage Vref1 to the voltage Vref2, consider the time required for the change. The reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100 internally includes the smoothing circuit using the resistor 112 and the capacitor 114. Therefore, by calculating the time constant τ of the smoothing circuit, the reference voltage Vref can be calculated as the voltage Vref1. The time to change to the voltage Vref2 can be obtained from

一般的に、時定数τはτ=RCで求められる。従って、デジタルPWM回路100のデューティを変更してからコンデンサ114の容量C0と抵抗112の抵抗値R0の積で求まる時間τが経過すると、基準電圧Vrefは、
Vref=(Vref2―Vref1)×0.632+Vref1
になっている。
Generally, the time constant τ can be obtained by τ = RC. Therefore, when time τ determined by the product of the capacitance C0 of the capacitor 114 and the resistance value R0 of the resistor 112 elapses after changing the duty of the digital PWM circuit 100, the reference voltage Vref becomes
Vref = (Vref2-Vref1) × 0.632 + Vref1
It has become.

例えば、図8及び図9のデジタルPWM回路100を用いた基準電圧発生回路において、第2設定値S2が1600のとき基準電圧Vrefは2Vであるが、第2設定値S2を2000に変更するとデジタルPWM回路100のデューティは0.5となり、基準電圧Vrefは2.5Vを目指して変化し、0.12sec(=10μF×12kΩ)後には、2.316V(=(2.5V-2V)×0.632+2V)になっている。   For example, in the reference voltage generation circuit using the digital PWM circuit 100 of FIGS. 8 and 9, when the second set value S2 is 1600, the reference voltage Vref is 2 V, but when the second set value S2 is changed to 2000 digital The duty of the PWM circuit 100 is 0.5, and the reference voltage Vref changes toward 2.5 V, and after 0.12 sec (= 10 μF × 12 kΩ), 2.316 V (= (2.5 V−2 V) × 0 .632 + 2V).

特開2010−028951号公報JP, 2010-028951, A 特開2014−128110号公報JP, 2014-128110, A

このようにスイッチング電源装置の出力電圧を制御するための基準電圧発生回路として、DAコンバータを用いる方法は、基準電圧発生回路は高分解能であることが求められるため、高価なDAコンバータが必要となり、基準電圧発生回路が高価なものになってしまう問題がある。   As described above, the method of using the DA converter as the reference voltage generation circuit for controlling the output voltage of the switching power supply device requires an expensive DA converter since the reference voltage generation circuit is required to have high resolution. There is a problem that the reference voltage generating circuit becomes expensive.

この問題を解決する方法として、前述したように、デジタルPWM回路から出力された周期とデューティを外部から設定できる矩形波信号を抵抗とコンデンサを用いて平滑して得られた電圧をスイッチング電源の基準電圧とする方法があるが、この方法は、矩形波信号を抵抗とコンデンサにより平滑しているため、基準電圧にリップル電圧が重畳し、基準電圧のリップル電圧は、出力電圧のリップル電圧になってしまう。   As a method of solving this problem, as described above, the reference of the switching power supply is a voltage obtained by smoothing the rectangular wave signal output from the digital PWM circuit using a resistor and a capacitor, which can set the cycle and duty externally. Although there is a method of using a voltage, this method smoothes a rectangular wave signal with a resistor and a capacitor, so a ripple voltage is superimposed on the reference voltage, and the ripple voltage of the reference voltage becomes the ripple voltage of the output voltage. I will.

一般的に、スイッチング電源装置は出力電圧のリップル電圧が小さいほど良く、出力電圧設定値を変更する際に必要な時間が短いほど良いが、基準電圧のリップル電圧を小さくするためには、矩形波信号の周波数を高くすることが考えられ、周波数を高くしようとすると高速クロックを用いたデジタルPWM回路が必要となるため、基準電圧発生回路が高価なものになるという問題が発生する。   In general, it is better for switching power supply devices that the smaller the ripple voltage of the output voltage, and the shorter the time required to change the set value of the output voltage, the better. However, to reduce the ripple voltage of the reference voltage It is conceivable to increase the frequency of the signal, and if the frequency is to be increased, a digital PWM circuit using a high-speed clock is required, which causes a problem that the reference voltage generating circuit becomes expensive.

また、リップル電圧を小さくするためにコンデンサと抵抗の積を大きくする必要があるが、スイッチング電源装置の出力電圧設定値を変更する際に必要な時間を短くするには、コンデンサと抵抗の積を小さくする必要があり、両方を満たすことができない。   In addition, it is necessary to increase the product of the capacitor and the resistor in order to reduce the ripple voltage. However, to reduce the time required to change the output voltage setting of the switching power supply, the product of the capacitor and the resistor should be used. Need to be small, can not meet both.

従って、従来のデジタルPWM回路を用いた基準電圧発生回路では、分解能、リップル電圧、設定変更時間の要素を低コストで成り立たせることができないという問題があった。   Therefore, in the reference voltage generation circuit using the conventional digital PWM circuit, there is a problem that the elements of resolution, ripple voltage and setting change time can not be realized at low cost.

本発明は、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さを低コストで両立可能とするデジタルPWM回路を用いた基準電圧発生回路及びスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a reference voltage generation circuit and a switching power supply using a digital PWM circuit that can achieve both high resolution output voltage setting, reduction of output voltage ripple voltage, and short setting voltage change time at low cost. The purpose is to

(基準電圧発生回路:2つのパルス幅変調回路の出力抵抗の関係
本発明は、基準電圧発生回路に於いて、
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと
複数の抵抗とコンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え
複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R )に対し第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(R i+1 )が、複数のパルス幅変調回路が出力する矩形波信号の電圧変化の組合せにより基準電圧を調整して、当該基準電圧のリップル電圧を低減させるのに十分に大きな値に設定されたことを特徴とする。
(Reference voltage generation circuit : Relationship of output resistance of two pulse width modulation circuits )
The present invention relates to a reference voltage generating circuit,
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors connected at one end to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits,
A capacitor with the other ends of multiple resistors connected in common ,
A configuration in which the voltage generated at the connection point between multiple resistors and capacitors is taken as a reference voltage ,
Equipped with
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse width modulation The resistance value (R i +1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit with respect to the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the circuit is the rectangular wave signal output from the plurality of pulse width modulation circuits. It is characterized in that the reference voltage is adjusted by a combination of voltage changes and set to a sufficiently large value to reduce the ripple voltage of the reference voltage .

基準電圧発生回路:2つのパルス幅変調回路の出力抵抗比をデューティ分解能に基づき設定)
本発明は、基準電圧発生回路に於いて、
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する3回路以上となる複数のパルス幅変調回路と、
複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと、
記複数の抵抗とコンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え、
複数のパルス幅変調回路は所定のデューティ分解能を有し、
複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R)と第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(Ri+1)の比(Ri+1/R)が、第1のパルス幅変調回路のデューティ分解能と第2のパルス幅変調回路のデューティ分解能とを掛け合わせた値に対応した微小電圧単位に基準電圧を調整して当該基準電圧のリップル電圧を低減させる範囲で、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しくなるように、第1抵抗及び第2抵抗の抵抗値が設定されたことを特徴とする
( Reference voltage generation circuit: Set the output resistance ratio of two pulse width modulation circuits based on duty resolution)
The present invention relates to a reference voltage generating circuit,
A plurality of pulse width modulation circuits that are three or more circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors connected at one end to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits,
A capacitor with the other ends of multiple resistors connected in common,
A configuration in which a voltage generated at a connection point between the plurality of resistors and the capacitor is taken as a reference voltage,
Equipped with
The plurality of pulse width modulation circuits have a predetermined duty resolution and
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse width modulation The ratio (R i + 1 / R i ) of the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the circuit to the resistance value (R i + 1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit is the first pulse width The first pulse in a range in which the reference voltage is adjusted to a minute voltage unit corresponding to a value obtained by multiplying the duty resolution of the modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit to reduce the ripple voltage of the reference voltage. It is characterized in that resistance values of the first resistor and the second resistor are set to be substantially equal to the duty resolution of the width modulation circuit.

(パルス幅変調回路の詳細とデューティ分解能)
パルス幅変調回路は、カウンタ回路、第1比較回路、第2比較回路及び出力反転回路を備え、
カウンタ回路は、外部から供給されたクロック信号を計数してカウント値を出力すると共に第1比較回路から出力されたリセット信号によりリセットされ、
第1比較回路は、カウンタ回路のカウント値を外部から設定された所定の第1設定値と比較し、カウント値が第1設定値に一致した場合にリセット信号を出力し、
第2比較回路は、カウンタ回路のカウント値を第1設定値以下の外部から設定された第2設定値と比較し、カウント値が第2設定値に一致した場合に出力反転信号を出力し、
出力反転回路は、リセット信号が得られたときに出力をLレベルからHレベルに立上げ、出力反転信号が得られた場合に出力をHレベルからLレベルに反転して矩形波信号を出力する。
(Details of pulse width modulation circuit and duty resolution)
The pulse width modulation circuit includes a counter circuit, a first comparison circuit, a second comparison circuit, and an output inverting circuit.
The counter circuit counts an externally supplied clock signal to output a count value, and is reset by a reset signal output from the first comparison circuit.
The first comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a predetermined first set value set from the outside, and outputs a reset signal when the count value matches the first set value.
The second comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a second set value set from the outside below the first set value and outputs an output inverted signal when the count value matches the second set value.
The output inverting circuit raises the output from L level to H level when the reset signal is obtained, and inverts the output from H level to L level when the output inverted signal is obtained, and outputs a rectangular wave signal. .

(スイッチング電源装置:2つのパルス幅変調回路の出力抵抗の関係
本発明は、
電力変換部、スイッチング素子駆動回路及び基準電圧発生回路を備え、
電力変換部はスイッチング素子のオン、オフによって入力電源が供給する入力電圧を断続電圧に変換すると共に断続電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、
スイッチング素子駆動回路は、基準電圧発生回路からの基準電圧に対応してスイッチング素子のオンデューティを制御するスイッチング電源装置に於いて、
基準電圧発生回路は、
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと
複数の抵抗とコンデンサの接続点で発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え
複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R )に対し第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(R i+1 )が、複数のパルス幅変調回路が出力する矩形波信号の電圧変化の組合せにより基準電圧を調整して、当該基準電圧のリップル電圧を低減させるのに十分に大きな値に設定されたことを特徴とする。
(Switching power supply : relationship of output resistance of two pulse width modulation circuits )
The present invention
A power conversion unit, a switching element drive circuit, and a reference voltage generation circuit;
The power conversion unit converts an input voltage supplied by the input power supply into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, and rectifying and smoothing the intermittent voltage to generate a DC voltage,
In the switching power supply device, the switching element drive circuit controls the on-duty of the switching element in response to the reference voltage from the reference voltage generation circuit,
The reference voltage generator is
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors connected at one end to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits,
A capacitor with the other ends of multiple resistors connected in common ,
A configuration in which the voltage generated at the connection point between multiple resistors and capacitors is taken as a reference voltage ,
Equipped with
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse width modulation The resistance value (R i +1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit with respect to the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the circuit is the rectangular wave signal output from the plurality of pulse width modulation circuits. It is characterized in that the reference voltage is adjusted by a combination of voltage changes and set to a sufficiently large value to reduce the ripple voltage of the reference voltage .

スイッチング電源装置:2つのパルス幅変調回路の出力抵抗比をデューティ分解能に基づき設定)
本発明は、
電力変換部、スイッチング素子駆動回路及び基準電圧発生回路を備え、
電力変換部はスイッチング素子のオンオフによって入力電源が供給する入力電圧を断続電圧に変換すると共に当該断続電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、
スイッチング素子駆動回路は、基準電圧発生回路からの基準電圧に対応してスイッチング素子のオンデューティを制御するスイッチング電源装置に於いて、
基準電圧発生回路は、
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと、
複数の抵抗とコンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え、
複数のパルス幅変調回路は所定のデューティ分解能を有し、
複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R)と第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(Ri+1)の抵抗値の比(Ri+1/R)が、第1のパルス幅変調回路のデューティ分解能と第2のパルス幅変調回路のデューティ分解能とを掛け合わせた分解能に対応した微小電圧単位に基準電圧を調整して当該基準電圧のリップル電圧を低減させる範囲で、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しくなるように、第1抵抗及び第2抵抗の抵抗値が設定されたことを特徴とする
( Switching power supply: Output resistance ratio of 2 pulse width modulation circuits is set based on duty resolution)
The present invention
A power conversion unit, a switching element drive circuit, and a reference voltage generation circuit;
The power conversion unit converts an input voltage supplied by the input power supply into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, and rectifying and smoothing the intermittent voltage to generate a DC voltage,
In the switching power supply device, the switching element drive circuit controls the on-duty of the switching element in response to the reference voltage from the reference voltage generation circuit ,
The reference voltage generator is
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors connected at one end to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits,
A capacitor with the other ends of multiple resistors connected in common,
A configuration in which the voltage generated at the connection point between multiple resistors and capacitors is taken as a reference voltage,
Equipped with
The plurality of pulse width modulation circuits have a predetermined duty resolution and
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse width modulation the first resistance of the resistance value connected to a circuit (R i) and the second resistor resistance value connected to the second pulse width modulation circuit ratio of the resistance values of (R i + 1) (R i + 1 / R i) is, first The reference voltage is adjusted to a minute voltage unit corresponding to the resolution obtained by multiplying the duty resolution of the pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit to reduce the ripple voltage of the reference voltage, so as to be substantially equal to the duty resolution of the first pulse width modulation circuit, wherein the resistance value of the first resistor and the second resistor is set.

(パルス幅変調回路の詳細とデューティ分解能)
スイッチング電源装置に設けたパルス幅変調回路は、カウンタ回路、第1比較回路、第2比較回路及び出力反転回路を備え、
カウンタ回路は、外部から供給されたクロック信号を計数してカウント値を出力すると共に第1比較回路から出力されたリセット信号によりリセットされ、
第1比較回路は、カウンタ回路のカウント値を外部から設定された所定の第1設定値と比較し、カウント値が第1設定値に一致した場合にリセット信号を出力し、
第2比較回路は、カウンタ回路のカウント値を第1設定値以下の外部から設定された第2設定値と比較し、カウント値が第2設定値に一致した場合に出力反転信号を出力し、
出力反転回路は、リセット信号が得られたときに出力を正転し、出力反転信号が得られた場合に出力を反転して矩形波信号を出力する。
(Details of pulse width modulation circuit and duty resolution)
The pulse width modulation circuit provided in the switching power supply device includes a counter circuit, a first comparison circuit, a second comparison circuit, and an output inverting circuit.
The counter circuit counts an externally supplied clock signal to output a count value, and is reset by a reset signal output from the first comparison circuit.
The first comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a predetermined first set value set from the outside, and outputs a reset signal when the count value matches the first set value.
The second comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a second set value set from the outside below the first set value and outputs an output inverted signal when the count value matches the second set value.
The output inverting circuit inverts the output when the reset signal is obtained, and inverts the output when the output inverted signal is obtained, and outputs a rectangular wave signal.

(基準電圧発生回路の基本的な効果)
本発明は、基準電圧発生回路に於いて、周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサとを備え、複数の抵抗とコンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成を備えるようにしたため、パルス幅変調回路として低速クロックで動作するデジタルPWM回路をデューティ分解能を低く設定して用いても、基準電圧の分解能を高くすることが可能となるため、高速クロックで動作する高価なデジタルPWM回路を用いることなく、矩形波信号の周期を短くすることが可能となり、また、デジタルPWM回路のデューティ分解能を低く設定したことで矩形波信号の周期を短くできることから、基準電圧の設定電圧変更時間を短くするために、デジタルPWM回路の出力に接続する抵抗とコンデンサの時定数を小さくした場合でも、基準電圧のリップル電圧が大きくなることが無く、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さを低コストで両立可能とする。
(Basic effect of reference voltage generation circuit)
According to the present invention, in the reference voltage generation circuit, one end is connected to each of a plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set from the outside, and each of the plurality of pulse width modulation circuits. A low-speed pulse width modulation circuit is provided with a configuration in which a plurality of resistors and a capacitor in which the other ends of the plurality of resistors are connected in common and the voltage generated at the connection point between the plurality of resistors and the capacitor is extracted as a reference voltage Even if a digital PWM circuit operating with a clock is used with a low duty resolution, the resolution of the reference voltage can be increased, so a rectangular wave can be used without using an expensive digital PWM circuit operating with a high-speed clock. The period of the signal can be shortened, and the duty resolution of the digital PWM circuit is set low, so the period of the rectangular wave signal can be reduced. Since it can be shortened, the ripple voltage of the reference voltage does not increase even when the time constant of the resistor and capacitor connected to the output of the digital PWM circuit is reduced in order to shorten the set voltage change time of the reference voltage. The output voltage setting of resolution, the reduction of the ripple voltage of the output voltage, and the short setting voltage change time can be compatible at low cost.

(2つのパルス幅変調回路の出力抵抗の関係による効果)
また、複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(Ri)に対し第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(Ri+1)が十分に大きな値に設定されたため、基準電圧に対しては、第1比較回路からの矩形波信号による電圧変化は直接に基準電圧の電圧変化に反映されることで粗調整として働き、第1比較回路からの矩形波信号による電圧変化は第1抵抗と第2抵抗の大小関係に基づき小さな電圧変化として基準電圧に反映されることで微調整として働き、両者の組合せにより高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さを低コストで両立可能とする。
(Effect due to the relationship between the output resistances of two pulse width modulation circuits)
In addition, when a plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse Since the resistance value (R i + 1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit is set to a sufficiently large value with respect to the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the width modulation circuit, the reference For the voltage, the voltage change due to the rectangular wave signal from the first comparison circuit is directly reflected on the voltage change of the reference voltage, thereby acting as a rough adjustment, and the voltage change due to the rectangular wave signal from the first comparison circuit is It works as a fine adjustment by being reflected in the reference voltage as a small voltage change based on the magnitude relationship between the first resistor and the second resistor, and by combining the two, high resolution output voltage setting, reduction of ripple voltage of output voltage, setting voltage Change time The short and compatible with low cost.

(2つのパルス幅変調回路の出力抵抗比をデューティ分解能に基づき設定する効果)
また、複数のパルス幅変調回路は所定のデューティ分解能を有し、複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(Ri)と第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(Ri+1)の比(Ri+1/Ri)が第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しくなるように、第1抵抗及び第2抵抗の抵抗値が設定されたため、第1抵抗と第2抵抗の比を第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しく設定したことで、デジタルプロセッサ等による外部から周期、デューティ分解能及びデューティを変更する制御により、基準電圧を例えば0Vから矩形波信号のHレベル電圧の範囲で、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と第2パルス幅変調回路のデューティ分解能を掛け合わせた分解能に対応した微小電圧単位に調整が可能となり、基準電圧を高精度に制御することが可能となる。
(Effect of setting the output resistance ratio of two pulse width modulation circuits based on duty resolution)
Also, the plurality of pulse width modulation circuits have predetermined duty resolution, and the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation is arranged in the order in each group If the circuit and the second pulse width modulation circuit, the first resistor resistance value connected to the first pulse width modulation circuit (R i) and the second resistor resistance value connected to the second pulse width modulation circuit (R i The resistances of the first resistor and the second resistor are set such that the ratio (R i + 1 / R i ) of +1 ) is approximately equal to the duty resolution of the first pulse width modulation circuit. By setting the ratio of the second resistance approximately equal to the duty resolution of the first pulse width modulation circuit, the digital processor etc. controls the cycle, duty resolution and duty from the outside to change the reference voltage from eg 0 V to a rectangular wave In the range of the H level voltage of the signal, it becomes possible to adjust the minute voltage unit corresponding to the resolution obtained by multiplying the duty resolution of the first pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit. It is possible to control

また、基準電圧は、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と第2パルス幅変調回路のデューティ分解能を掛け合わせた分解能に基づき生成されるため、第1パルス幅変調回路及び第2パルス幅変調回路のデューティ分解能は小さくすることができ、デューティ分解能が小さければ、従来と同じクロック周期とすると、矩形波信号の周期は短くなることで高速動作することとなり、パルス幅変調回路の出力に接続する抵抗とコンデンサの時定数を小さくしても、基準電圧のリップルを小さくすることができる。   Also, since the reference voltage is generated based on the resolution obtained by multiplying the duty resolution of the first pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit, the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit The duty resolution can be reduced, and if the duty resolution is small, with the same clock cycle as the conventional one, the cycle of the rectangular wave signal is shortened and the high speed operation is performed, and the resistor connected to the output of the pulse width modulation circuit Even if the time constant of the capacitor and the capacitor is reduced, the ripple of the reference voltage can be reduced.

その結果、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さを低コストで両立可能とする。   As a result, high resolution output voltage setting, reduction of output voltage ripple voltage, and short setting voltage change time can be achieved at low cost.

(パルス幅変調回路の詳細とデューティ分解能による効果)
また、パルス幅変調回路は、カウンタ回路、第1比較回路、第2比較回路及び出力反転回路を備え、カウンタ回路は、外部から供給されたクロック信号を計数してカウント値を出力すると共に第1比較回路から出力されたリセット信号によりリセットされ、第1比較回路は、カウンタ回路のカウント値を外部から設定された所定の第1設定値と比較し、カウント値が第1設定値に一致した場合にリセット信号を出力し、第2比較回路は、カウンタ回路のカウント値を外部から設定された第2設定値と比較し、カウント値が第2設定値に一致した場合に出力反転信号を出力し、出力反転回路は、リセット信号が得られたときに出力を正転し、出力反転信号が得られた場合に出力を反転して矩形波信号を出力するようにしたため、このような構成を備えた第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路に対し、デジタルプロセッサ等により外部から第1設定値を変更することで矩形波信号の周期とデューティ分解能を変更する制御ができ、また、第2設定値を変更することで矩形波信号のデューティを変更する制御が可能となり、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と第2パルス幅変調回路のデューティ分解能を掛け合わせた分解能に対応した微小電圧単位に基準電圧の調整が可能となり、基準電圧を高精度に制御することができる。
(Details of pulse width modulation circuit and effect by duty resolution)
Further, the pulse width modulation circuit includes a counter circuit, a first comparison circuit, a second comparison circuit, and an output inverting circuit. The counter circuit counts clock signals supplied from the outside and outputs a count value as well as the first When reset by the reset signal output from the comparison circuit, the first comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a predetermined first set value set from the outside, and the count value matches the first set value The second comparison circuit compares the count value of the counter circuit with the second set value set from the outside, and outputs an output inverted signal when the count value matches the second set value. Since the output inverting circuit inverts the output when the reset signal is obtained, and inverts the output to output the rectangular wave signal when the output inverted signal is obtained, such a configuration The first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit can be controlled to change the cycle and duty resolution of the rectangular wave signal by externally changing the first set value by a digital processor or the like, and By changing the second set value, the control of changing the duty of the rectangular wave signal becomes possible, and a minute corresponding to the resolution obtained by multiplying the duty resolution of the first pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit. The reference voltage can be adjusted on a voltage basis, and the reference voltage can be controlled with high accuracy.

また、基準電圧は、第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と第2パルス幅変調回路のデューティ分解能を掛け合わせた分解能に基づき生成されるため、第1パルス幅変調回路及び第2パルス幅変調回路の第1設定値を小さな値に設定することでデューティ分解能を小さくすることができ、デューティ分解能が小さければ、従来と同じクロック周期とすると、矩形波信号の周期は短くなることで高速動作することとなり、パルス幅変調回路の出力に接続する抵抗とコンデンサの時定数を小さくしても基準電圧のリップルを小さくすることができる。   Also, since the reference voltage is generated based on the resolution obtained by multiplying the duty resolution of the first pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit, the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit The duty resolution can be reduced by setting the first set value of to a small value, and if the duty resolution is small, the cycle of the rectangular wave signal is shortened by shortening the cycle of the clock with the same clock cycle as the conventional one. The ripple of the reference voltage can be reduced even if the time constant of the resistor and capacitor connected to the output of the pulse width modulation circuit is reduced.

その結果、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さを低コストで両立可能とする。   As a result, high resolution output voltage setting, reduction of output voltage ripple voltage, and short setting voltage change time can be achieved at low cost.

(スイッチング電源装置の効果)
本発明は、電力変換部、スイッチング素子駆動回路及び基準電圧発生回路を備え、電力変換部はスイッチング素子のオンオフによって入力電源が供給する入力電圧を断続電圧に変換すると共に断続電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、スイッチング素子駆動回路は、基準電圧発生回路からの基準電圧に対応してスイッチング素子のオンデューティを制御するスイッチング電源装置に於いて、基準電圧発生回路は、周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサとを備え、複数の抵抗とコンデンサの接続点で発生する電圧を基準電圧として取り出す構成を備えるようにしたため、前述した本発明による基準電圧発生回路の効果により、デジタルプロセッサ等で高精度かつ高速応答に出力電圧を制御でき、出力電圧リップルが小さいスイッチング電源装置を低コストで作ることができる。
(Effect of switching power supply)
The present invention includes a power conversion unit, a switching element drive circuit, and a reference voltage generation circuit, and the power conversion unit converts an input voltage supplied by the input power supply into an intermittent voltage and rectifies and smoothes the intermittent voltage by turning on and off the switching element. In a switching power supply in which a DC voltage is generated and a switching element drive circuit controls the on-duty of the switching element corresponding to a reference voltage from a reference voltage generation circuit, the reference voltage generation circuit externally has a cycle and a duty. A plurality of pulse width modulation circuits that output rectangular wave signals that can be set from a plurality of resistors, a plurality of resistors whose one end is connected to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits, and a capacitor whose other ends are connected in common And the configuration in which the voltage generated at the connection point between the multiple resistors and the capacitor is taken out as the reference voltage. The effect of the reference voltage generating circuit according to the invention as, with high accuracy and fast response in a digital processor or the like to control the output voltage, the output voltage ripple is small switching power supply unit can be made at low cost.

なお、スイッチング電源装置におけるそれ以外の特徴による効果は、基準電圧発生回路の場合と基本的に同様となる。   The effects of the other features of the switching power supply device are basically the same as those of the reference voltage generation circuit.

デジタルPWM回路を2回路設けた基準電圧発生回路の概略を示した回路ブロック図A circuit block diagram schematically showing a reference voltage generation circuit provided with two digital PWM circuits 図1の基準電圧発生回路につきデジタルPWM回路の具体的な回路構成を含めて示した回路ブロック図A circuit block diagram showing a specific circuit configuration of a digital PWM circuit for the reference voltage generation circuit of FIG. 1 基準電圧発生回路のコンデンサ容量を無限大とした場合の等価回路を示した回路ブロック図A circuit block diagram showing an equivalent circuit when the capacitance of the reference voltage generating circuit is infinite. デジタルPWM回路を3回路以上設けた基準電圧発生回路の概略を示した回路ブロック図A circuit block diagram schematically showing a reference voltage generation circuit provided with three or more digital PWM circuits 本発明の基準電圧発生回路を設けたスイッチング電源装置の第1実施形態を示した回路ブロック図A circuit block diagram showing a first embodiment of a switching power supply device provided with a reference voltage generation circuit according to the present invention 本発明の基準電圧発生回路を設けたスイッチング電源装置の第2実施形態を示した回路ブロック図A circuit block diagram showing a second embodiment of a switching power supply device provided with a reference voltage generation circuit according to the present invention 本発明の基準電圧発生回路を設けたフィードバック制御回路を持たないスイッチング電源装置の第3実施形態を示した回路ブロック図The circuit block diagram which showed 3rd Embodiment of the switching power supply device which does not have the feedback control circuit which provided the reference voltage generation circuit of this invention. 従来のデジタルPWM回路を用いた基準電圧発生回路を示した回路ブロック図A circuit block diagram showing a reference voltage generating circuit using a conventional digital PWM circuit 図7のデジタルPWM回路における各部の動作波形を示したタイムチャートThe time chart which showed the operation waveform of each part in the digital PWM circuit of FIG. 7

[基準電圧発生回路の第1実施形態]
図1はデジタルPWM回路を2回路設けた基準電圧発生回路の概略を示した回路ブロック図、図2は図1の基準電圧発生回路につきデジタルPWM回路の具体的な回路構成を含めて示した回路ブロック図、図3は基準電圧発生回路のコンデンサ容量を無限大とした場合の等価回路を示した回路ブロック図である。
First Embodiment of Reference Voltage Generation Circuit
FIG. 1 is a circuit block diagram schematically showing a reference voltage generating circuit provided with two digital PWM circuits, and FIG. 2 is a circuit showing the reference voltage generating circuit of FIG. 1 including a specific circuit configuration of the digital PWM circuit. FIG. 3 is a circuit block diagram showing an equivalent circuit in the case where the capacitance of the reference voltage generation circuit is infinite.

(基準電圧発生回路の概略)
図1に示すように、本実施形態の基準電圧発生回路10は、第1パルス幅変調回路として機能する第1デジタルPWM回路12−1と第2パルス幅変調回路として機能する第2デジタルPWM回路12−2を備え、第1デジタルPWM回路12−1の出力に第1抵抗14−1の一端を接続し、第2デジタルPWM回路12−2の出力に第2抵抗14−2の一端を接続し、第1抵抗14−1及び第2抵抗14−2の他端はコンデンサ16の一端に共通接続し、第1抵抗14−1、第2抵抗14−2及びコンデンサ16の接続点から出力端子18に接続し、基準電圧Vrefを得る構成としている。
(Outline of reference voltage generation circuit)
As shown in FIG. 1, the reference voltage generation circuit 10 of this embodiment includes a first digital PWM circuit 12-1 functioning as a first pulse width modulation circuit and a second digital PWM circuit functioning as a second pulse width modulation circuit. An output of the first digital PWM circuit 12-1 is connected to one end of the first resistor 14-1, and an output of the second digital PWM circuit 12-2 is connected to one end of the second resistor 14-2. The other ends of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 are commonly connected to one end of the capacitor 16, and the output terminal is connected to the connection point of the first resistor 14-1, the second resistor 14-2, and the capacitor 16 It is connected to 18 to obtain a reference voltage Vref.

(第1デジタルPWM回路)
図2に示すように、基準電圧発生回路10に設けた第1デジタルPWM回路12−1は、カウンタ回路20−1、第1比較回路22−1、第2比較回路24−1、RS−フリップフロップ回路26−1から構成される。
(First digital PWM circuit)
As shown in FIG. 2, the first digital PWM circuit 12-1 provided in the reference voltage generation circuit 10 includes a counter circuit 20-1, a first comparison circuit 22-1, a second comparison circuit 24-1, and an RS-flip. It comprises the loop circuit 26-1.

カウンタ回路20−1は、クロック発振回路15−1が出力するクロック信号E11をカウントし、第1比較回路22−1及び第2比較回路24−1にカウント値N1を出力する。また、カウンタ回路20−1にリセット信号E12が入力されると、カウント値N1がゼロにリセットされる。   The counter circuit 20-1 counts the clock signal E11 output from the clock oscillation circuit 15-1, and outputs the count value N1 to the first comparison circuit 22-1 and the second comparison circuit 24-1. When the reset signal E12 is input to the counter circuit 20-1, the count value N1 is reset to zero.

第1比較回路22−1は、外部から設定できる第1設定値S11を持ち、カウンタ回路20−1が出力するカウント値N1が第1設定値S11と等しくなって、次のクロック信号E11が入力されるタイミングでリセット信号E12を出力する。   The first comparison circuit 22-1 has a first set value S11 that can be set from the outside, the count value N1 output from the counter circuit 20-1 becomes equal to the first set value S11, and the next clock signal E11 is input. The reset signal E12 is output at the timing as

第2比較回路24−1は、外部から設定できる第2設定値S12を持ち、カウンタ回路20−1が出力するカウント値N1が第2設定値S12と等しくなったタイミングで出力反転信号E13を出力する。   The second comparison circuit 24-1 has a second set value S12 which can be set externally, and outputs the output inverted signal E13 at the timing when the count value N1 output from the counter circuit 20-1 becomes equal to the second set value S12. Do.

RS−フリップフロップ回路26−1は、出力反転回路として機能し、第1比較回路22−1が出力するリセット信号E12が入力されると出力QBがHレベル、出力QがLレベルとなってこれを維持し、第2比較回路24−1が出力する出力反転信号E13が入力されると出力QBがLレベル、出力QがHレベルとなってこれを維持し、出力QBから矩形波信号(PWM信号)E14を出力する。   The RS flip-flop circuit 26-1 functions as an output inverting circuit, and when the reset signal E12 output from the first comparison circuit 22-1 is input, the output QB becomes H level and the output Q becomes L level. When the output inverted signal E13 output from the second comparison circuit 24-1 is input, the output QB is at L level and the output Q is at H level, and this is maintained, and the rectangular wave signal (PWM Signal) E14 is output.

これにより第1デジタルPWM回路12−1は、周期Tpwm1とデューティduty1をもつ矩形波信号E14を出力する。ここで、周期Tpwm1とデューティduty1は次式で与えられる。
Tpwm1=Tck1×(S11+1)
duty1=S12/(S11+1)
As a result, the first digital PWM circuit 12-1 outputs a rectangular wave signal E14 having a cycle Tpwm1 and a duty of 1 . Here, the period Tpwm1 and the duty duty 1 are given by the following equations.
Tpwm1 = Tck1 × (S11 + 1)
duty 1 = S12 / (S11 + 1)

(第2デジタルPWM回路)
図2に示すように、基準電圧発生回路10に設けた第2デジタルPWM回路12−2は、カウンタ回路20−2、第1比較回路22−2、第2比較回路24−2、RS−フリップフロップ回路26−2から構成される。
(2nd digital PWM circuit)
As shown in FIG. 2, the second digital PWM circuit 12-2 provided in the reference voltage generation circuit 10 includes a counter circuit 20-2, a first comparison circuit 22-2, a second comparison circuit 24-2, and an RS-flip. It comprises the loop circuit 26-2.

カウンタ回路20−2は、クロック発振回路15−2が出力するクロック信号E21をカウントし、第1比較回路22−2及び第2比較回路24−2にカウント値N2を出力する。また、カウンタ回路20−2は、リセット信号E22が入力されると、カウント値N2がゼロにリセットされる。   The counter circuit 20-2 counts the clock signal E21 output from the clock oscillation circuit 15-2, and outputs the count value N2 to the first comparison circuit 22-2 and the second comparison circuit 24-2. When the reset signal E22 is input to the counter circuit 20-2, the count value N2 is reset to zero.

第1比較回路22−2は、外部から設定できる第1設定値S21を持ち、カウンタ回路20−2が出力するカウント値N2が第1設定値S21と等しくなって、次のクロック信号E21が入力されるタイミングでリセット信号E22を出力する。   The first comparison circuit 22-2 has a first set value S21 which can be set from the outside, the count value N2 output from the counter circuit 20-2 becomes equal to the first set value S21, and the next clock signal E21 is input. The reset signal E22 is output at the timing which is set.

第2比較回路24−2は、外部から設定できる第2設定値S22を持ち、カウンタ回路20−2が出力するカウント値N2が第2設定値S22と等しくなったタイミングで出力反転信号E23を出力する。   The second comparison circuit 24-2 has a second set value S22 that can be set externally, and outputs the output inverted signal E23 at the timing when the count value N2 output from the counter circuit 20-2 becomes equal to the second set value S22. Do.

RS−フリップフロップ回路26−2は、出力反転回路として機能し、第1比較回路22−2が出力するリセット信号E22が入力されると出力QBがHレベル、出力QがLレベルとなってこれを維持し、第2比較回路24−2が出力する出力反転信号E23が入力されると出力QBがLレベル、出力QがHレベルとなってこれを維持し、出力QBから矩形波信号(PWM信号)E24を出力する。   The RS-flip flop circuit 26-2 functions as an output inverting circuit, and when the reset signal E22 output from the first comparison circuit 22-2 is input, the output QB becomes H level and the output Q becomes L level. When the output inversion signal E23 output from the second comparison circuit 24-2 is input, the output QB is at L level and the output Q is at H level, and this is maintained, and the rectangular wave signal (PWM Signal) E24 is output.

これにより第2デジタルPWM回路12−2は、周期Tpwm2とデューティduty2をもつ矩形波信号(PWM信号)E24を出力する。ここで、周期Tpwm2とデューティduty2は次式で与えられる。
Tpwm2=Tck2×(S21+1)
duty2=S22/(S21+1)
As a result, the second digital PWM circuit 12-2 outputs a rectangular wave signal (PWM signal) E24 having a cycle Tpwm2 and a duty of 2 . Here, the period Tpwm2 and the duty duty 2 are given by the following equations.
Tpwm2 = Tck2 × (S21 + 1)
duty 2 = S22 / (S21 + 1)

(整流平滑)
第1デジタルPWM回路12−1の出力と第2デジタルPWM回路12−2の出力は、第1抵抗14−1及び第2抵抗14−2を介して接続される。第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の接続点にコンデンサ16を接続し、コンデンサ16の電圧を基準電圧Vrefとして出力端子18から取り出す。
(Rectifying smoothing)
The output of the first digital PWM circuit 12-1 and the output of the second digital PWM circuit 12-2 are connected via the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2. The capacitor 16 is connected to the connection point of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2, and the voltage of the capacitor 16 is taken out from the output terminal 18 as the reference voltage Vref.

(基準電圧の生成動作)
図1及び図2に示した基準電圧発生回路10の基準電圧Vrefの発生動作について、以下に説明する。
(Operation to generate reference voltage)
The generation operation of the reference voltage Vref of the reference voltage generation circuit 10 shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.

コンデンサ16の容量C1を無限大とすると、基準電圧Vref側から見た第1デジタルPWM回路12−1と第2デジタルPWM回路12−2の出力電圧は、それぞれが出力するパルス電圧の矩形波信号を平滑した電圧を出力する直流電圧源と考えることができる。   Assuming that the capacitance C1 of the capacitor 16 is infinite, the output voltages of the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 viewed from the reference voltage Vref side are rectangular wave signals of pulse voltages respectively output Can be considered as a DC voltage source that outputs a smoothed voltage.

このため、第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2からの矩形波信号E14,E24のHレベル出力電圧をVH1,VH2とし、Lレベル出力電圧をVL1,VL2とすると、第1デジタルPWM回路12−1の出力を平滑した電圧VSM1および第2デジタルPWM回路12−2の出力を平滑した電圧VSM2は以下の式で表される。   Therefore, assuming that H level output voltages of the rectangular wave signals E14 and E24 from the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2 are VH1 and VH2, and L level output voltages are VL1 and VL2, respectively. The voltage VSM1 obtained by smoothing the output of the digital PWM circuit 12-1 and the voltage VSM2 obtained by smoothing the output of the second digital PWM circuit 12-2 are represented by the following equations.

VSM1=(VH1−VL1)×S12/(S11+1)+VL1
=(VH1−VL1)・duty1+VL1 (8)
VSM2=(VH2−VL2)×S22/(S21+1)+VL2
=(VH2−VL2)・duty2+VL2 (9)
VSM1 = (VH1−VL1) × S12 / (S11 + 1) + VL1
= (VH1-VL1) · duty 1 + VL1 (8)
VSM2 = (VH2-VL2) * S22 / (S21 + 1) + VL2
= (VH2-VL2)-duty 2 + VL2 (9)

第1デジタルPWM回路12−1および第2デジタルPWM回路12−2は第1抵抗14−1と第2抵抗14−2を介して接続されており、第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の接続点の電圧が基準電圧Vrefとなっているので、基準電圧発生回路10は図3のように表すことができる。   The first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 are connected via the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2, and the first resistor 14-1 and the second resistor 14 are connected. Since the voltage at the connection point of −2 is the reference voltage Vref, the reference voltage generation circuit 10 can be represented as shown in FIG.

図3で示すように、第1デジタルPWM回路12−1から第1抵抗14−1及び第2抵抗14−2を介して第2デジタルPWM回路12−2に流れる電流をi1として計算すると、基準電圧Vrefを求めることができる。   As shown in FIG. 3, when the current flowing to the second digital PWM circuit 12-2 from the first digital PWM circuit 12-1 through the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 is calculated as i1, the reference The voltage Vref can be obtained.

第1抵抗14−1を流れる電流i1は、第1抵抗14−1の抵抗値をR1とすると、第1抵抗14−1の両端の電圧差と抵抗値R1から、以下の式が成り立つ。
i1=(VSM1−Vref)/R1 (10)
Assuming that the resistance value of the first resistor 14-1 is R1, the current i1 flowing through the first resistor 14-1 holds the following equation from the voltage difference between both ends of the first resistor 14-1 and the resistance value R1.
i1 = (VSM1-Vref) / R1 (10)

また、第2抵抗14−2にも同じ電流i1が流れるので、第2抵抗14−2の抵抗値をR2とすると、同様に、以下の式が成り立つ。
i1=(Vref−VSM2)/R2 (11)
In addition, since the same current i1 flows through the second resistor 14-2, if the resistance value of the second resistor 14-2 is R2, the following equation holds similarly.
i1 = (Vref-VSM2) / R2 (11)

第1抵抗14−1の抵抗値R1と第2抵抗14−2の抵抗値R2の関係を
A=R2/R1
とすると、基準電圧Vrefは以下の式で求められる。
Vref={A/(A+1)}VSM1+{1/(A+1)}VSM2 (12)
The relationship between the resistance value R1 of the first resistor 14-1 and the resistance value R2 of the second resistor 14-2 is A = R2 / R1.
Then, the reference voltage Vref can be obtained by the following equation.
Vref = {A / (A + 1)} VSM1 + {1 / (A + 1)} VSM2 (12)

ここで、A>>1となるように、即ち、第1抵抗14−1の抵抗値R1に対し第2抵抗14−2の抵抗値R2が十分に大きくなるように、抵抗値R1,R2の値を設定すると、
A+1≒A
となるので、基準電圧Vrefは以下の式で表すことができる。
Vref≒VSM1+(1/A)VSM2 (13)
Here, in order to satisfy A >> 1, that is, the resistance value R2 of the second resistor 14-2 becomes sufficiently larger than the resistance value R1 of the first resistor 14-1, When you set the value,
A + 1 A A
Therefore, the reference voltage Vref can be expressed by the following equation.
Vref V VSM1 + (1 / A) VSM2 (13)

この式(13)の関係から、基準電圧Vrefに対しては、平滑電圧VSM1の電圧変化は直接に基準電圧Vrefの電圧変化に反映され、平滑電圧VSM2の電圧変化は(1/A)倍で基準電圧Vrefの電圧変化に反映されることが分かる。   From the relationship of this equation (13), for the reference voltage Vref, the voltage change of the smoothed voltage VSM1 is directly reflected in the voltage change of the reference voltage Vref, and the voltage change of the smoothed voltage VSM2 is (1 / A) times It can be seen that the change in voltage of the reference voltage Vref is reflected.

第1デジタルPWM回路12−1からの平滑電圧VSM1は、基準電圧Vrefの電圧変化に対して粗調整として働くことができ、また、第2デジタルPWM回路12−2からの平滑電圧VSM2は、基準電圧Vrefの電圧変化に対して微調整として働くことができる。   The smoothed voltage VSM1 from the first digital PWM circuit 12-1 can work as a rough adjustment to the voltage change of the reference voltage Vref, and the smoothed voltage VSM2 from the second digital PWM circuit 12-2 is a reference It can work as a fine adjustment to the voltage change of the voltage Vref.

また、基準電圧Vrefの電圧分解能は、第1デジタルPWM回路12−1におけるデューティ分解能が第1比較回路12−1の第1設定値S11に1を加えた(S11+1)であり、また第2デジタルPWM回路12−2のデューティ分解能が第1比較回路22−1の第1設定値S21に1を加えた(S21+1)であり、基準電圧Vrefの電圧分解能は、両者のデューティ分解能を掛け合わせた分解能(S11+1)(S21+1)として決定できる。このため第1デジタルPWM回路12−1および第2デジタルPWM回路12−2のそれぞれのデューティ分解能が低くても基準電圧Vrefの電圧分解能を高くすることができる。   Further, the voltage resolution of the reference voltage Vref is such that the duty resolution in the first digital PWM circuit 12-1 is 1 (S11 + 1) obtained by adding 1 to the first set value S11 of the first comparison circuit 12-1, and the second digital The duty resolution of the PWM circuit 12-2 is 1 (S21 + 1) obtained by adding 1 to the first set value S21 of the first comparison circuit 22-1, and the voltage resolution of the reference voltage Vref is a resolution obtained by multiplying both duty resolutions. (S11 + 1) can be determined as (S21 + 1). Therefore, even if the duty resolution of each of the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 is low, the voltage resolution of the reference voltage Vref can be increased.

また、基準電圧Vrefの電圧分解能が第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2のデューティ分解能を掛け合わせた分解能(S11+1)(S21+1)により決定できるということは、第1デジタルPWM回路12−1と第2デジタルPWM回路12−2のデューティ分解能が小さくて良いということである。   Further, the fact that the voltage resolution of the reference voltage Vref can be determined by the resolution (S11 + 1) (S21 + 1) obtained by multiplying the duty resolutions of the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2 means that the first digital PWM circuit This means that the duty resolution of 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 may be small.

このように第1デジタルPWM回路12−1と第2デジタルPWM回路12−2のデューティ分解能を小さくすることができると、両者の周期Tpwm1、Tpwm2を短くして用いることができる。   As described above, when the duty resolution of the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 can be reduced, the periods Tpwm1 and Tpwm2 of both can be used short.

(本実施形態のメリット)
このような図1乃至図3に示した本実施形態の基準電圧発生回路10は、低速クロックで動作するデジタルPWM回路をデューティ分解能を低く設定して用いても、基準電圧Vrefの分解能を高くすることが可能となるため、第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2に高速クロックで動作する高価なデジタルPWM回路を用いることなく、デジタルPWM回路が出力する矩形波信号の周期を短くすることが可能となり、また、デジタルPWM回路のデューティ分解能を低く設定したことで矩形波信号の周期を短くできることから、基準電圧Vrefの設定電圧変更時間を短くするために、デジタルPWM回路の出力に接続する抵抗とコンデンサの時定数を小さくした場合でも、基準電圧Vrefのリップルを小さくすることができることになり、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さの全てを低コストで両立できる。
(Merit of this embodiment)
The reference voltage generation circuit 10 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 can increase the resolution of the reference voltage Vref even if the digital PWM circuit operating with a low speed clock is used with a low duty resolution. Since the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2 do not use expensive digital PWM circuits operating with a high-speed clock, the period of the rectangular wave signal output from the digital PWM circuit can be The output of the digital PWM circuit can be shortened in order to shorten the set voltage change time of the reference voltage Vref because the cycle of the rectangular wave signal can be shortened by setting the duty resolution of the digital PWM circuit low. Even if the time constants of the resistors and capacitors connected to the circuit are reduced, the ripples of the reference voltage Vref can be reduced. Will be that can output voltage setting of the high resolution, reduction of the ripple voltage of the output voltage can be both all short set voltage change time at low cost.

(第1実施形態の変形)
図4はデジタルPWM回路を3回路以上となる複数回路設けた基準電圧発生回路の概略を示した回路ブロック図である。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 4 is a circuit block diagram schematically showing a reference voltage generation circuit provided with a plurality of circuits each of which includes three or more digital PWM circuits.

図1乃至図3に示した第1実施形態の基準電圧発生回路では、2回路のデジタルPWM回路をそれぞれ抵抗を介してコンデンサに接続した回路としているが、3回路以上となる複数のデジタルPWM回路を、それぞれ抵抗を介してコンデンサに接続した回路としても良く、この場合にも同様の効果を得ることができる。   In the reference voltage generation circuit of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, two digital PWM circuits are connected to a capacitor via resistors, respectively, but a plurality of digital PWM circuits having three or more circuits are used. May be circuits connected to capacitors via resistors, respectively, and the same effect can be obtained in this case as well.

図4の基準電圧発生回路10では、3回路以上となる複数のデジタルPWM回路12−1〜12−nのそれぞれの出力に、抵抗14−1〜14−nの一端を接続し、抵抗14−1〜14−nの他端のすべてをコンデンサ16と接続し、コンデンサ16から電圧Vrefを得る構成としている。   In the reference voltage generation circuit 10 of FIG. 4, one end of each of the resistors 14-1 to 14-n is connected to the output of each of the plurality of digital PWM circuits 12-1 to 12-n having three or more circuits. All the other ends 1 to 14-n are connected to the capacitor 16 to obtain the voltage Vref from the capacitor 16.

この場合、複数のデジタルPWM回路12−1〜12−n及び抵抗14−1〜14−nを、相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループG1〜Gn−1に分け、i番目とi+1番目を含む任意のグループGiのデジタルPWM回路を、グループ内での並び順に第1デジタルPWM回路12−iと第2デジタルPWM回路12−(i+1)とした場合、第1デジタルPWM回路12−iに接続した第1抵抗14−iの抵抗値Riに対し第2デジタルPWM回路12−(i+1)に接続した第2抵抗14−(i+1)の抵抗Ri+1を十分に大きな値に設定し、グループ単位に前記の式(13)の関係が得られるようにすれば良い。ただし、i=1〜nの整数とする。 In this case, the plurality of digital PWM circuits 12-1 to 12-n and the resistors 14-1 to 14-n are divided into groups G1 to Gn-1 of two circuits each in the order of overlapping so as to overlap each other, i-th and i + 1 The first digital PWM circuit 12-i and the second digital PWM circuit 12- (i + 1) are digital PWM circuits of an arbitrary group Gi including the second digital PWM circuit in the order of arrangement in the group. set to a value sufficiently the resistance R i + 1 of the second digital PWM circuit with respect to the resistance value R i 12- (i + 1) connected to the second resistor 14- (i + 1) of the first resistor 14-i connected to the The relationship of the above equation (13) may be obtained for each group. Here, i is an integer of 1 to n.

ここで、抵抗14−1〜14−nの抵抗値R1〜Rnの関係を、
R2/R1=A1
R3/R2=A2
・・・
Rn/Rn−1=An-1
とすると、前記の式(13)の関係から、本実施形態の基準電圧発生回路10による基準電圧Vrefは以下の式で表すことができる。
Vref=VSM1+(1/A1)VSM2+(1/A2)VSM3+
・・・+(1/An-1)VSMn (14)
Here, the relationship between the resistance values R1 to Rn of the resistors 14-1 to 14-n is
R2 / R1 = A 1
R3 / R2 = A 2
...
Rn / Rn-1 = A n-1
Then, from the relationship of the above equation (13), the reference voltage Vref by the reference voltage generation circuit 10 of the present embodiment can be expressed by the following equation.
Vref = VSM1 + (1 / A 1 ) VSM2 + (1 / A 2 ) VSM3 +
... + (1 / An-1 ) VSMn (14)

この第1実施形態の変形例においても、第1実施形態と同様に、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さの全てを低コストで両立できる。   Also in the modification of the first embodiment, as in the first embodiment, all of the high resolution output voltage setting, the reduction of the ripple voltage of the output voltage, and the shortness of the set voltage change time can be achieved at low cost.

[基準電圧発生回路の第2実施形態]
第2実施形態の基準電圧発生回路は、その構成は図1及び図2に示した第1実施形態と同じであるが、第1抵抗14−1の抵抗値R1と第2抵抗14−2の抵抗値R2の比(R2/R1)を、下記の式(15)のように、第1デジタルPWM回路12−1のデューティ分解能(Rd1−1)に設定することで、基準電圧Vrefを高精度に制御できるようにしたものである。
R2/R1 = Rd1−1 (15)
Second Embodiment of Reference Voltage Generating Circuit
The reference voltage generation circuit of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but the resistance value R1 of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 By setting the ratio (R2 / R1) of the resistance value R2 to the duty resolution (Rd 1 -1) of the first digital PWM circuit 12-1 as in the following equation (15), the reference voltage Vref can be made high. It can be controlled to the accuracy.
R2 / R1 = Rd 1 -1 (15)

以下、本実施形態による基準電圧の発生動作を、図1及び図2に示した第1デジタルPWM回路12−1および第2デジタルPWM回路12−2のHレベル出力電圧を共にVHとし、Lレベル出力電圧を0として説明を行う。   Hereinafter, the generation operation of the reference voltage according to the present embodiment is performed by setting both the H level output voltages of the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 shown in FIG. 1 and FIG. The explanation is given assuming that the output voltage is zero.

本実施形態は、第1実施形態で示した式(8)〜式(15)から得られる以下の式で説明できる。   The present embodiment can be described by the following equations obtained from the equations (8) to (15) shown in the first embodiment.

第1デジタルPWM回路12−1および第2デジタルPWM回路12−2からの矩形波信号のHレベル出力電圧をVHとすると、VH1=VH2=VHとなる。また、Lレベル出力電圧が0であるので、VL1=VL2=0となる。この条件を式(8)、式(9)に与える。   Assuming that the H level output voltage of the rectangular wave signal from the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 is VH, then VH1 = VH2 = VH. Further, since the L level output voltage is 0, VL1 = VL2 = 0. This condition is given in equations (8) and (9).

また、式(12)で第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の抵抗値の関係を記述するのに用いた
A=R2/R1
を、式(15)に代入すると
A=Rd1−1
となるので、これを式(12)に代入する。これより、以下の式が得られる。
Vref=(VH・duty1) + (1/Rd1)(VH・duty2) (16)
Further, A = R2 / R1 used to describe the relationship between the resistance values of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 in equation (12).
Is substituted into equation (15): A = Rd 1 −1
Therefore, this is substituted into the equation (12). From this, the following equation is obtained.
Vref = (VH · duty 1) + (1 / Rd 1) (VH · duty 2) (16)

第1デジタルPWM回路12−1のduty1は(1/Rd1)を最小単位として0〜1まで変化することができる。第2デジタルPWM回路12−2のduty2は(1/Rd2)を最小単位として0〜1まで変化することができる。 The duty 1 of the first digital PWM circuit 12-1 can change from 0 to 1 with (1 / Rd 1 ) as the minimum unit. The duty 2 of the second digital PWM circuit 12-2 can change from 0 to 1 with (1 / Rd 2 ) as the minimum unit.

式(16)より、第2デジタルPWM回路12−2のduty2が基準電圧Vrefの電圧変化に及ぼす寄与率は、(1/Rd1)となっている。第2デジタルPWM回路12−2のduty2が0〜1の範囲で変化したとき、第2デジタルPWM回路12−2がVrefの電圧変化に及ぼす影響は、第1デジタルPWM回路12−1のdutyの最小単位(1/Rd1)分ということになる。 From Equation (16), the contribution ratio of the duty 2 of the second digital PWM circuit 12-2 to the voltage change of the reference voltage Vref is (1 / Rd 1 ). When the duty 2 of the second digital PWM circuit 12-2 changes in the range of 0 to 1, the influence of the second digital PWM circuit 12-2 on the voltage change of Vref is the duty of the first digital PWM circuit 12-1. The smallest unit of (1 / Rd 1 ) minutes.

以上の点に関して、具体的に数値を与えて説明すると次のようになる。まず、
矩形波信号のHレベル出力電圧VH=5V、
第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S11=99
第2デジタルPWM回路12−2の第1設定値S21=99
とする。
It will become as follows when a numerical value is concretely given and demonstrated regarding the above point. First,
H level output voltage VH = 5 V of rectangular wave signal,
First set value S11 of first digital PWM circuit 12-1 = 99
First set value S21 of the second digital PWM circuit 12-2 = 99
I assume.

第1デジタルPWM回路12−1からの矩形波信号のデューティduty1は、
duty1=S12/(S11+1)
であるので、第1設定値S12=0のときデューティduty1=0、第2設定値S12=100のときデューティduty1=1となる。第2設定値S12は0から100の値を取り得ることからデューティduty1の分解能Rd1はRd1=100となる。
The duty duty 1 of the rectangular wave signal from the first digital PWM circuit 12-1 is
duty 1 = S12 / (S11 + 1)
Therefore, when the first set value S12 = 0, the duty duty 1 = 0 and when the second set value S12 = 100, the duty duty 1 = 1. Second setting value S12 resolution Rd 1 duty duty 1 since it can take a value from 0 to 100 becomes Rd 1 = 100.

そこで、第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の抵抗値R1,R2を、
R1=1kΩ
R2=99kΩ
とすることで、(R2/R1=Rd1−1)の関係を満たすことができる。
Then, resistance value R1, R2 of 1st resistance 14-1 and 2nd resistance 14-2
R1 = 1 kΩ
R2 = 99 kΩ
With can satisfy the relationship of (R2 / R1 = Rd 1 -1 ).

また、第2デジタルPWM回路12−2から出力される矩形波信号のデューティduty2は、
duty2=S22/(S21+1)
であるので、デューティduty2は第2設定値S22=0のときduty2=0となり、第2設定値S22=100のときデューティduty2=1となる。これにより式(16)は以下の式に変形できる。
Vref=(5・S12/100 )+(1/100)(5・S22/100)
(17)
Further, the duty duty 2 of the rectangular wave signal output from the second digital PWM circuit 12-2 is
duty 2 = S22 / (S21 + 1)
Because it is the duty duty 2 becomes duty duty 2 = 1 when the duty 2 = 0, and the second set value S22 = 100 when the second set value S22 = 0. Thereby, equation (16) can be transformed into the following equation.
Vref = (5 · S12 / 100) + (1/100) (5 · S22 / 100)
(17)

第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S12=0のとき(周期Tpwm=1で出力を0Vに固定)、第2デジタルPWM回路12−2の第2設定値S22を0から100の範囲で変化させると、式(17)の右辺第2項から、基準電圧Vrefは、0から50mVの範囲で変化させることができる。ここで、第2設定値S22は整数であるので、S22=1とすると、基準電圧Vrefは式(17)の右辺第2項から、
(1/100)・5・(1/100)=0.5mV
単位で値を設定できる。
When the first setting value S12 = 0 of the first digital PWM circuit 12-1 (the output is fixed at 0 V with a cycle Tpwm = 1), the second setting value S22 of the second digital PWM circuit 12-2 is 0 to 100. When changing in the range, from the second term on the right side of the equation (17), the reference voltage Vref can be changed in the range of 0 to 50 mV. Here, since the second set value S22 is an integer, assuming that S22 = 1, the reference voltage Vref is obtained from the second term of the right side of equation (17).
(1/100) · 5 · (1/100) = 0.5 mV
You can set the value in units.

一方、第1設定値S12=0とし、第2設定値S22=100としたときの基準電圧Vref=50mVは、第1設定値S12=1とし、第2設定値S22=0としても作ることができる。第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S12=1 のとき、第2デジタルPWM回路12−2の第2設定値S22を0から100の範囲で変化させると、基準電圧Vrefは、50mVから100mVの範囲で、先と同様に、0.5mV単位で値を設定できる。   On the other hand, the reference voltage Vref = 50 mV when the first set value S12 = 0 and the second set value S22 = 100 may be generated as the first set value S12 = 1 and the second set value S22 = 0. it can. When the second setting value S22 of the second digital PWM circuit 12-2 is changed in the range of 0 to 100 when the first setting value S12 of the first digital PWM circuit 12-1 is 1, the reference voltage Vref is 50 mV The value can be set in the unit of 0.5mV in the range of 100mV as above.

以上のように、本実施形態にあっては、第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S12の設定値によって基準電圧Vrefを50mV単位で変化させることが可能であり(粗調整)、同時に第2デジタルPWM回路12−2の第2設定値S22によって基準電圧Vrefを0.5mV単位で変化させる(微調整)ことが可能であることが分かる。   As described above, in the present embodiment, the reference voltage Vref can be changed in 50 mV units by the set value of the first set value S12 of the first digital PWM circuit 12-1 (coarse adjustment), At the same time, it is understood that it is possible to change (fine adjustment) the reference voltage Vref in units of 0.5 mV by the second set value S22 of the second digital PWM circuit 12-2.

従って、第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S12と第2デジタルPWM回路12−2の第2設定値S22を調整することで、基準電圧Vrefは0〜5Vの範囲で0.5mV単位で設定できることになる。このとき、基準電圧Vrefの分解能は、第1デジタルPWM回路12−1のデューティ分解能Rd1=100と第2デジタルPWM回路12−2のデューティ分解能Rd2=100を掛け合わせた分解能
Rd1×Rd2=100×100=10000
となる。
Therefore, by adjusting the first set value S12 of the first digital PWM circuit 12-1 and the second set value S22 of the second digital PWM circuit 12-2, the reference voltage Vref is 0.5 mV in the range of 0 to 5 V. It can be set in units. In this case, resolution of the reference voltage Vref, the first digital PWM circuit 12-1 duty resolution Rd 1 = 100 and the second digital PWM circuit 12-2 duty resolution Rd 2 = 100 a multiplying allowed resolution Rd 1 × Rd 2 = 100 x 100 = 10000
It becomes.

(第2実施形態のメリット)
本実施形態は、図1及び図2に示した基準電圧発生回路10において、第1デジタルPWM回路12−1および第2デジタルPWM回路12−2のHレベル出力電圧を共にVHとし、Lレベル出力電圧を0とし、第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の抵抗値R1,R2の比(R2/R1)を第1デジタルPWM回路12−1のデューティ分解能Rd1から1を引いた値(Rd1−1)、即ち第1デジタルPWM回路12−1の第1設定値S11に設定することで、基準電圧Vrefを、0〜VHの範囲で、第1デジタルPWM回路12−1と第2デジタルPWM回路12−2のデューティ分解能を乗算した値で除算した
VH/(Rd1×Rd2
の単位で調整することが可能となるため、基準電圧Vrefを高精度に制御することが可能となる。
(Merit of the second embodiment)
In this embodiment, in the reference voltage generation circuit 10 shown in FIGS. 1 and 2, the H level output voltages of the first digital PWM circuit 12-1 and the second digital PWM circuit 12-2 are both VH and L level output. The voltage is set to 0, and the ratio (R2 / R1) of the resistance values R1 and R2 of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 is reduced by 1 from the duty resolution Rd1 of the first digital PWM circuit 12-1. By setting the value (Rd 1 -1), that is, the first setting value S11 of the first digital PWM circuit 12-1, the reference voltage Vref can be set in the range of 0 to VH with the first digital PWM circuit 12-1. VH / (Rd 1 × Rd 2 ) divided by a value obtained by multiplying the duty resolution of the second digital PWM circuit 12-2
The reference voltage Vref can be controlled with high accuracy.

第1実施形態と比較すると、第1デジタルPWM回路12−1の分解能に対して第1抵抗14−1と第2抵抗14−2の抵抗値R1,R2の比(R2/R1)を設定したことで、基準電圧Vrefを変化させる際の調整を均等な変化幅で調整できることが第2実施形態の利点となる。   Compared with the first embodiment, the ratio (R2 / R1) of the resistance values R1 and R2 of the first resistor 14-1 and the second resistor 14-2 is set to the resolution of the first digital PWM circuit 12-1. This is an advantage of the second embodiment that the adjustment when changing the reference voltage Vref can be adjusted with an equal change width.

また、第1実施形態と同様に、第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2に高速クロックで動作する高価なデジタルPWMを用いることなく、周期を短く設定して用いることが可能となる。例えば、従来の図8のデジタルPWM回路102と比較すると、次のようになる。   Further, as in the first embodiment, the period can be set short without using the expensive digital PWM that operates with the high-speed clock in the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2. It becomes. For example, in comparison with the conventional digital PWM circuit 102 of FIG.

まず、図8の従来例では、第1比較回路106の第1設定値S1をS1=3999としていたので分解能RdはRd=S1+1=4000となり、クロック周期Tck=100nSの場合のデジタルPWM回路102の周期はTpwm=400μSとなる。   First, in the conventional example of FIG. 8, since the first set value S1 of the first comparison circuit 106 is S1 = 3999, the resolution Rd is Rd = S1 + 1 = 4000, and the digital PWM circuit 102 of the clock cycle Tck = 100 nS. The period is Tpwm = 400 μS.

これに対し本実施形態では、例えば第1デジタルPWM回路12−1における第1比較回路22−1の第1設定値S11=99とし、第2デジタルPWM回路12−2における第1比較回路22−2の第1設定値S21=99と、
(S11+1)×(S21+1)=(99+1)×(99+1)=10000
により分解能は10000となり、クロック周期Tck=100nSの場合、第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2からの矩形波信号の周期はTpwm=10μSとなる。
On the other hand, in the present embodiment, for example, the first setting value S11 = 99 of the first comparison circuit 22-1 in the first digital PWM circuit 12-1 is set, and the first comparison circuit 22- in the second digital PWM circuit 12-2 is A first set value S21 = 99 of 2;
(S11 + 1) × (S21 + 1) = (99 + 1) × (99 + 1) = 10000
Thus, the resolution is 10000, and in the case of the clock cycle Tck = 100 nS, the cycle of the rectangular wave signal from the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2 is Tpwm = 10 μS.

従って、従来に比べ本実施形態は、デューティ分解能が4000から10000と2.5倍になっているにも関わらず、周期は400μSから10μSと短くなっており、40倍速い周波数で動作させていることが分かる。このため、第1及び第2デジタルPWM回路12−1,12−2の出力に接続する第1及び第2抵抗14−1,14−2とコンデンサ16の時定数を小さくしても、基準電圧Vrefのリップル電圧を小さくすることができることになり、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さの全てを低コストで両立できる。   Therefore, in the present embodiment, the cycle is as short as 400 μs to 10 μs, and the operation is performed at a frequency 40 times faster than that in the related art, although the duty resolution is 4000 to 10000 and 2.5 times. I understand that. Therefore, even if the time constants of the first and second resistors 14-1 and 14-2 connected to the outputs of the first and second digital PWM circuits 12-1 and 12-2 and the capacitor 16 are reduced, the reference voltage The ripple voltage of Vref can be reduced, and high resolution output voltage setting, reduction of the ripple voltage of the output voltage, and shortness of the set voltage change time can all be achieved at low cost.

(第2実施形態の変形1)
第2実施形態の基準電圧発生回路では、第1抵抗14−1の抵抗値R1と第2抵抗14−2の抵抗値R2の比を第1デジタルPWM回路12−1のデューティ分解能(Rd1−1)に設定したが、実際の回路においては、以下の式(18)のように、第1抵抗14−1の抵抗値R1と第2抵抗14−2の抵抗値R2の比を第1デジタルPWM回路12−1のデューティ分解能Rd1とほぼ近い値としても、上記の効果が得られる。
R2/R1 ≒ Rd1 (18)
(Modification 1 of the second embodiment)
In the reference voltage generation circuit of the second embodiment, the ratio of the resistance value R1 of the first resistor 14-1 to the resistance value R2 of the second resistor 14-2 is equal to the duty resolution of the first digital PWM circuit 12-1 (Rd 1 − In the actual circuit, the ratio of the resistance value R1 of the first resistor 14-1 to the resistance value R2 of the second resistor 14-2 is set to the first digital value in the actual circuit as shown in equation (18) below. The above effect can be obtained even when the duty resolution Rd 1 of the PWM circuit 12-1 is substantially close.
R2 / R1 Rd Rd 1 (18)

(第2実施形態の変形2)
第2実施形態の基準電圧発生回路では、2回路のデジタルPWM回路を、それぞれ抵抗を介してコンデンサに接続した回路としているが、図4に示したと同様に、3回路以上のデジタルPWM回路12−1〜12−nのそれぞれの出力に、抵抗14−1〜14−nの一端を接続し、抵抗14−1〜14−nの他端のすべてをコンデンサ16と接続し、コンデンサ16から電圧Vrefを得る構成とすることができる。
(Modification 2 of the second embodiment)
In the reference voltage generation circuit of the second embodiment, the two digital PWM circuits are connected to the capacitors via the respective resistors. However, as shown in FIG. One end of each of the resistors 14-1 to 14-n is connected to the output of each of 1 to 12-n, and the other end of each of the resistors 14-1 to 14-n is connected to the capacitor 16. Can be obtained.

この場合、図4に示したと同様に、複数のデジタルPWM回路12−1〜12−n及び抵抗14−1〜14−nを、相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループG1〜Gn−1に分け、i番目とi+1番目を含む任意のグループGiのデジタルPWM回路を、グループ内での並び順に第1デジタルPWM回路12−iと第2デジタルPWM回路12−(i+1)とした場合、第1デジタルPWM回路12−iの分解能をRdiとすると、第1抵抗14−iの抵抗値Riと第2抵抗14−(i+1)の抵抗値Ri+1を以下の式の形にすれば良い。
i+1/Ri = Rdi−1 (19)
In this case, in the same manner as shown in FIG. 4, a plurality of digital PWM circuits 12-1 to 12-n and resistors 14-1 to 14-n are arranged in groups G1 to Gn- of two circuits in the order of arrangement so as to overlap each other. When the digital PWM circuits of an arbitrary group Gi including i-th and i + 1-th are divided into 1 and made into the first digital PWM circuit 12-i and the second digital PWM circuit 12- (i + 1) in order of arrangement in the group When the resolution of the first digital PWM circuit 12-i and Rd i, in the form of the following equation resistance R i + 1 of the resistance value R i and a second resistor 14- (i + 1) of the first resistor 14-i Just do it.
R i + 1 / R i = Rd i −1 (19)

これにより本実施形態の基準電圧発生回路10で発生する基準電圧Vrefは次のようになる。本実施形態の基準電圧発生回路10に設けた抵抗14−1〜14−nの抵抗値R1〜Rnの関係を
R2/R1=Rd1−1
R3/R2=Rd2−1
・・・
Rn/Rn−1=Rdn-1−1
とすると、式(16)の関係から、本実施形態の基準電圧発生回路10による基準電圧Vrefは以下の式で表すことができる。
Vref=(VH・duty1) + (1/Rd1)(VH・duty2)+
・・・・+(1/Rdn-1)(VH・dutyn
(20)
As a result, the reference voltage Vref generated by the reference voltage generation circuit 10 of this embodiment is as follows. The relationship between the resistance values R1 to Rn of the resistors 14-1 to 14-n provided in the reference voltage generation circuit 10 of the present embodiment is R2 / R1 = Rd 1 -1.
R3 / R2 = Rd 2 −1
...
Rn / Rn-1 = Rd n-1 -1
Then, from the relationship of equation (16), the reference voltage Vref by the reference voltage generation circuit 10 of the present embodiment can be expressed by the following equation.
Vref = (VH · duty 1 ) + (1 / Rd 1 ) (VH · duty 2 ) +
.... + (1 / Rd n -1 ) (VH · duty n )
(20)

従って、第2実施形態の変形例においても、第2実施形態と同様に、高分解能の出力電圧設定、出力電圧のリップル電圧の低減、設定電圧変更時間の短さの全てを低コストで両立できる。   Therefore, also in the modification of the second embodiment, all of the high resolution output voltage setting, the reduction of the ripple voltage of the output voltage, and the shortness of the setting voltage change time can be all achieved at low cost as in the second embodiment. .

また、この場合でも、第1抵抗14−iの抵抗値Riと第2抵抗14−(i+1)の抵抗値Ri+1の比を、以下の式のように、第1デジタルPWM回路12−iのデューティ分解能Rdiとほぼ近い値としても、上記と同様の効果が得られる。
i+1/Ri ≒ Rdi (21)
Moreover, even in this case, the ratio of the resistance values R i + 1 of the resistance value R i and a second resistor 14- (i + 1) of the first resistor 14-i, as shown in the following expression, the first digital PWM circuit 12 The same effect as described above can be obtained even when the duty resolution Rd i is approximately the same as the duty resolution Rd i of −i.
R i + 1 / R i Rd Rd i (21)

[スイッチング電源装置]
(スイッチング電源装置の第1実施形態)
図5は本発明による基準電圧発生回路を設けたスイッチング電源装置の第1実施形態を示した回路ブロック図である。
[Switching power supply unit]
First Embodiment of Switching Power Supply Device
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a first embodiment of a switching power supply device provided with a reference voltage generation circuit according to the present invention.

図5に示すように、本実施形態のスイッチング電源装置30は、電力変換部34、スイッチング素子駆動回路38、フィードバック制御回路36及び基準電圧発生回路10を備える。   As shown in FIG. 5, the switching power supply device 30 of the present embodiment includes a power conversion unit 34, a switching element drive circuit 38, a feedback control circuit 36, and a reference voltage generation circuit 10.

電力変換部34は、入力電源28が供給する入力電圧Vinを断続電圧に変換するためのスイッチング素子、および、スイッチング素子が生成した断続電圧を整流平滑して直流出力電圧Voを生成する整流平滑回路を内部に備えている。   Power conversion unit 34 includes a switching element for converting input voltage Vin supplied by input power supply 28 into an intermittent voltage, and a rectifying and smoothing circuit that rectifies and smooths the intermittent voltage generated by the switching element to generate DC output voltage Vo. Internally.

スイッチング素子駆動回路38は、フィードバック制御信号FBAを受けて、スイッチング素子の駆動信号を生成する回路であり、スイッチング素子のデューティを制御する。即ち、スイッチング素子駆動回路38は、三角波発振器48とPWMコンパレータ46で構成されており、三角波電圧Vtriがフィードバック信号FBAよりも低いとき、スイッチング素子をオンし、三角波電圧Vtriがフィードバック信号FBAよりも高いとき、スイッチング素子をオフする制御を行う。これにより、フィードバック信号FBAが上昇するとスイッチング素子のデューティを広くし、フィードバック信号FBAが低下するとスイッチング素子のデューティを狭くする制御を行う。   The switching element drive circuit 38 is a circuit that receives the feedback control signal FBA and generates a drive signal for the switching element, and controls the duty of the switching element. That is, switching element drive circuit 38 is configured of triangular wave oscillator 48 and PWM comparator 46, and when triangular wave voltage Vtri is lower than feedback signal FBA, the switching element is turned on and triangular wave voltage Vtri is higher than feedback signal FBA. At the same time, control is performed to turn off the switching element. Thereby, control is performed to widen the duty of the switching element when the feedback signal FBA rises, and to narrow the duty of the switching element when the feedback signal FBA decreases.

フィードバック制御回路36は、誤差アンプ44により出力電圧Voと基準電圧Vrefを比較し、出力電圧Voが基準電圧Vrefで決定される所定の値にフィードバック信号FBAを調整する。   The feedback control circuit 36 compares the output voltage Vo with the reference voltage Vref by the error amplifier 44, and adjusts the feedback signal FBA to a predetermined value determined by the reference voltage Vref.

即ち、誤差アンプ44は、出力電圧Voが基準電圧Vrefよりも高いとフィードバック信号FBAを低下させ、出力電圧Voが基準電圧Vrefよりも低いとフィードバック信号FBAを上昇させる。これにより、出力電圧Voが基準電圧Vrefで決定される所定の値になるように制御される。     That is, the error amplifier 44 lowers the feedback signal FBA when the output voltage Vo is higher than the reference voltage Vref, and raises the feedback signal FBA when the output voltage Vo is lower than the reference voltage Vref. Thus, the output voltage Vo is controlled to be a predetermined value determined by the reference voltage Vref.

基準電圧発生回路10は、図1〜図4に示した第1実施形態、第1実施形態の変形、第2実施形態または第2実施形態の変形に示した回路であり、デジタルプロセッサ等で基準電圧発生回路10に設けている複数のデジタルPWM回路の周期、デューティ分解能、及びデューティを制御することで、基準電圧Vrefを高精度かつ高速応答に制御し、この結果、スイッチング電源装置の出力電圧を高精度且つ高速応答に制御し、出力電圧リップルが小さいスイッチング電源装置を低コストで作ることができる。   The reference voltage generation circuit 10 is a circuit shown in the first embodiment, a modification of the first embodiment, a modification of the first embodiment or a modification of the second embodiment shown in FIGS. The reference voltage Vref is controlled with high accuracy and high speed response by controlling the period, duty resolution and duty of a plurality of digital PWM circuits provided in the voltage generation circuit 10, and as a result, the output voltage of the switching power supply device It is possible to control at high accuracy and high speed response and to make a switching power supply with low output voltage ripple at low cost.

(スイッチング電源装置の第2実施形態)
図6は本発明による基準電圧発生回路を設けたスイッチング電源装置の第2実施形態を示した回路ブロック図である。
Second Embodiment of Switching Power Supply Device
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a second embodiment of a switching power supply device provided with a reference voltage generation circuit according to the present invention.

図5の第1実施形態では、フィードバック制御回路36に、基準電圧発生回路10の出力を接続していたが、本実施形態では、フィードバック制御回路36に設けた誤差アンプ44の非反転入力に所定の基準電圧Vref1を固定的に発生する基準電圧源45を接続し、誤差アンプ44の反転入力に、出力電圧Voを抵抗40,42で分圧した出力電圧情報Vo1を入力しており、この出力電圧情報Vo1が入力される箇所に基準電圧発生回路10の出力を抵抗50を介して接続して基準電圧Vrefを加算している。それ以外の構成は図5の第1実施形態と同じになる。   In the first embodiment of FIG. 5, the output of the reference voltage generation circuit 10 is connected to the feedback control circuit 36. However, in the present embodiment, the non-inverting input of the error amplifier 44 provided in the feedback control circuit 36 is specified. The output voltage information Vo1 obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors 40 and 42 is input to the inverting input of the error amplifier 44. The output of the reference voltage generation circuit 10 is connected to the point where the voltage information Vo1 is input via the resistor 50, and the reference voltage Vref is added. The other configuration is the same as that of the first embodiment of FIG.

図6のスイッチング電源装置30にあっては、基準電圧発生回路10からの基準電圧Vrefを大きくすると、フィードバック制御回路36に設けた誤差アンプ44からのフィードバック制御信号FBAを低下させ、スイッチング素子のデューティを狭くして出力電圧Voを下げることかできる。また、基準電圧発生回路10からの基準電圧Vrefを小さくすると、フィードバック制御回路36に設けた誤差アンプ44からのフィードバック制御信号FBAを上昇させ、スイッチング素子のデューティを広くして出力電圧Voを上げることかできる。   In the switching power supply device 30 of FIG. 6, when the reference voltage Vref from the reference voltage generation circuit 10 is increased, the feedback control signal FBA from the error amplifier 44 provided in the feedback control circuit 36 is reduced to reduce the duty of the switching element. To reduce the output voltage Vo. Further, when the reference voltage Vref from the reference voltage generation circuit 10 is decreased, the feedback control signal FBA from the error amplifier 44 provided in the feedback control circuit 36 is increased to widen the duty of the switching element and raise the output voltage Vo. I can do it.

本実施形態の基準電圧発生回路10は、図5のスイッチング電源装置の第1実施形態と同様に、図1〜図4に示した第1実施形態、第1実施形態の変形、第2実施形態または第2実施形態の変形に示した回路であり、デジタルプロセッサ等で基準電圧発生回路10に設けている複数のデジタルPWM回路の周期、デューティ分解能、及びデューティを制御することで、基準電圧を高精度かつ高速応答に制御し、この結果、スイッチング電源装置の出力電圧を高精度かつ高速応答に制御でき、出力電圧リップルが小さいスイッチング電源装置を低コストで作ることができる。   The reference voltage generation circuit 10 of this embodiment is the same as the first embodiment of the switching power supply device of FIG. 5 in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, a modification of the first embodiment, and the second embodiment. Alternatively, the reference voltage can be increased by controlling the period, the duty resolution, and the duty of a plurality of digital PWM circuits provided in the reference voltage generation circuit 10 with a digital processor or the like. Control is performed with high accuracy and high speed response, and as a result, the output voltage of the switching power supply can be controlled with high accuracy and high speed, and a switching power supply with small output voltage ripple can be manufactured at low cost.

(スイッチング電源装置の第3実施形態)
図7は本発明による基準電圧発生回路を設けたスイッチング電源装置の第3実施形態を示した回路ブロック図である。
(Third Embodiment of Switching Power Supply Device)
FIG. 7 is a circuit block diagram showing a third embodiment of a switching power supply device provided with a reference voltage generation circuit according to the present invention.

図5及び図6では、フィードバック制御回路36を持つスイッチング電源装置に本発明による基準電圧発生回路10を適用していたが、図7の本実施形態に示すように、フィードバック制御回路を持たないスイッチング電源装置に適用しても良い。   5 and 6, the reference voltage generation circuit 10 according to the present invention is applied to the switching power supply having the feedback control circuit 36. However, as shown in the present embodiment of FIG. 7, the switching power supply does not have the feedback control circuit. You may apply to a power supply device.

図7の第3実施形態によるスイッチング電源装置30では、基準電圧発生回路10の出力をスイッチング素子駆動回路38のPWMコンパレータ46に入力することで、電力変換部34に設けたスイッチング素子のデューティを直接制御し、スイッチング素子のデューティで決定される出力電圧に変換する。   In the switching power supply device 30 according to the third embodiment of FIG. 7, the duty of the switching element provided in the power conversion unit 34 is directly input by inputting the output of the reference voltage generation circuit 10 to the PWM comparator 46 of the switching element drive circuit 38. It controls and converts it into an output voltage determined by the duty of the switching element.

本実施形態の基準電圧発生回路10は、図5及び図6の第1及び第2実施形態と同様に、図1〜図4に示した第1実施形態、第1実施形態の変形、第2実施形態または第2実施形態の変形に示した回路であり、デジタルプロセッサ等で基準電圧発生回路10に設けている複数のデジタルPWM回路の周期、デューティ分解能、及びデューティを制御することで、基準電圧を高精度かつ高速応答に制御し、この結果、スイッチング電源装置の出力電圧を高精度かつ高速応答に制御し、出力電圧リップルが小さいスイッチング電源装置を低コストで作ることができる。   The reference voltage generation circuit 10 of this embodiment is the same as the first and second embodiments of FIGS. 5 and 6 in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the modification of the first embodiment, and the second embodiment. The circuit shown in the embodiment or the modification of the second embodiment, which controls the period, the duty resolution, and the duty of the plurality of digital PWM circuits provided in the reference voltage generation circuit 10 by a digital processor or the like, Can be controlled with high accuracy and high speed response, and as a result, the output voltage of the switching power supply device can be controlled with high accuracy and high speed response, and a switching power supply device with small output voltage ripple can be manufactured at low cost.

[本発明の変形例]
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
[Modification of the present invention]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, includes appropriate modifications that do not impair the objects and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above-described embodiment.

10:基準電圧発生回路
12−1:第1デジタルPWM回路
12−2:第2デジタルPWM回路
14−1:第1抵抗
14−1:第2抵抗
15−1,15−2:クロック発振回路
16:コンデンサ
20−1,20−2:カウンタ回路
22−1,22−2:第1比較回路
24−1,24−2:第2比較回路
26−1,26−2:RS−フリップフロップ回路
28:入力電源
30:スイッチング電源装置
32:負荷
34:電力変換部
36:フィードバック制御回路
38:スイッチング素子駆動回路
44:誤差アンプ
45:基準電圧源
46:PWMコンパレータ
48:三角波発振器
10: reference voltage generation circuit 12-1: first digital PWM circuit 12-2: second digital PWM circuit 14-1: first resistance 14-1: second resistance 15-1 and 15-2: clock oscillation circuit 16 : Capacitors 20-1, 20-2: Counter circuits 22-1, 22-2: First comparison circuits 24-1, 24-2: Second comparison circuits 26-1, 26-2: RS-flip flop circuit 28 : Input power supply 30: Switching power supply 32: Load 34: Power converter 36: Feedback control circuit 38: Switching element drive circuit 44: Error amplifier 45: Reference voltage source 46: PWM comparator 48: Triangular wave oscillator

Claims (6)

周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
前記複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
前記複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと
前記複数の抵抗と前記コンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え
前記複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、前記第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R )に対し前記第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(R i+1 )が、前記複数のパルス幅変調回路が出力する矩形波信号の電圧変化の組合せにより前記基準電圧を調整して、当該基準電圧のリップル電圧を低減させるのに十分に大きな値に設定されたことを特徴とする基準電圧発生回路。
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors, one end of which is connected to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits;
A capacitor in which the other ends of the plurality of resistors are connected in common ;
Configuration and taking out a voltage generated at the connection point of the capacitor and the plurality of resistors as a reference voltage,
Equipped with
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse The plurality of pulse width modulation circuits output the resistance value (R i + 1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit with respect to the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the width modulation circuit. A reference voltage generating circuit characterized in that the reference voltage is adjusted by a combination of voltage changes of a rectangular wave signal and set to a sufficiently large value to reduce the ripple voltage of the reference voltage.
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
前記複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
前記複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと、
前記複数の抵抗と前記コンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え、
前記複数のパルス幅変調回路は所定のデューティ分解能を有し、
前記複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、前記第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値( )と前記第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値( i+1 )の比( i+1 /R )が、前記第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と前記第2パルス幅変調回路のデューティ分解能とを掛け合わせた値に対応した微小電圧単位に前記基準電圧を調整して当該基準電圧のリップル電圧を低減させる範囲で、前記第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しくなるように、前記第1抵抗及び前記第2抵抗の抵抗値が設定されたことを特徴とする基準電圧発生回路。
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors, one end of which is connected to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits;
A capacitor in which the other ends of the plurality of resistors are connected in common;
A configuration in which a voltage generated at a connection point between the plurality of resistors and the capacitor is extracted as a reference voltage;
Equipped with
The plurality of pulse width modulation circuits have a predetermined duty resolution.
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse the first resistance of the resistance values connected to the width modulating circuit ratio (R i) and the second pulse width second resistor resistance value connected to the modulation circuit (R i + 1) (R i + 1 / R i) is the first In a range in which the reference voltage is adjusted to a minute voltage unit corresponding to a value obtained by multiplying the duty resolution of the one pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit to reduce the ripple voltage of the reference voltage the so as to be substantially equal to the duty resolution of the first pulse width modulation circuit, the reference voltage generating circuit, wherein a resistance value of said first resistor and said second resistor is set.
請求項1又は2記載の基準電圧発生回路に於いて、
前記パルス幅変調回路は、カウンタ回路、第1比較回路、第2比較回路及び出力反転回路を備え、
前記カウンタ回路は、外部から供給されたクロック信号を計数してカウント値を出力すると共に前記第1比較回路から出力されたリセット信号によりリセットされ、
前記第1比較回路は、前記カウンタ回路のカウント値を外部から設定された所定の第1設定値と比較し、前記カウント値が前記第1設定値に一致した場合に前記リセット信号を出力し、
前記第2比較回路は、前記カウンタ回路のカウント値を外部から設定された第2設定値と比較し、前記カウント値が前記第2設定値に一致した場合に出力反転信号を出力し、
前記出力反転回路は、前記リセット信号が得られたときに出力を正転し、前記出力反転信号が得られた場合に出力を反転して矩形波信号を出力することを特徴とする基準電圧発生回路。
In the reference voltage generation circuit according to claim 1 or 2 ,
The pulse width modulation circuit includes a counter circuit, a first comparison circuit, a second comparison circuit, and an output inverting circuit.
The counter circuit counts a clock signal supplied from the outside to output a count value, and is reset by a reset signal output from the first comparison circuit.
The first comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a predetermined first set value set from the outside, and outputs the reset signal when the count value matches the first set value.
The second comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a second set value set from the outside, and outputs an output inverted signal when the count value matches the second set value.
The output inverting circuit normally rotates the output when the reset signal is obtained, and inverts the output when the output inverted signal is obtained, and outputs a rectangular wave signal. circuit.
電力変換部、スイッチング素子駆動回路及び基準電圧発生回路を備え、
前記電力変換部はスイッチング素子のオンオフによって入力電源が供給する入力電圧を断続電圧に変換すると共に当該断続電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、
スイッチング素子駆動回路は、前記基準電圧発生回路からの基準電圧に対応して前記スイッチング素子のオンデューティを制御するスイッチング電源装置に於いて、
前記基準電圧発生回路は、
周期とデューティを外部から設定できる矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
前記複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
前記複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと
前記複数の抵抗と前記コンデンサの接続点で発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え
前記複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、前記第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値(R )に対し前記第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値(R i+1 )が、前記複数のパルス幅変調回路が出力する矩形波信号の電圧変化の組合せにより前記基準電圧を調整して、当該基準電圧のリップル電圧を低減させるのに十分に大きな値に設定されたことを特徴とするスイッチング電源装置。
A power conversion unit, a switching element drive circuit, and a reference voltage generation circuit;
The power conversion unit converts an input voltage supplied by the input power supply into an intermittent voltage by turning on and off the switching element and rectifying and smoothing the intermittent voltage to generate a DC voltage.
The switching element drive circuit is a switching power supply device that controls the on-duty of the switching element in accordance with the reference voltage from the reference voltage generation circuit.
The reference voltage generation circuit
A plurality of pulse width modulation circuits that output a square wave signal whose period and duty can be set from the outside;
A plurality of resistors, one end of which is connected to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits;
A capacitor in which the other ends of the plurality of resistors are connected in common ;
Configuration and taking out a voltage generated at a connection point of the capacitor and the plurality of resistors as a reference voltage,
Equipped with
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse The plurality of pulse width modulation circuits output the resistance value (R i + 1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit with respect to the resistance value (R i ) of the first resistor connected to the width modulation circuit. A switching power supply device characterized in that the reference voltage is adjusted by a combination of voltage changes of a rectangular wave signal and set to a sufficiently large value to reduce a ripple voltage of the reference voltage .
電力変換部、スイッチング素子駆動回路及び基準電圧発生回路を備え、
前記電力変換部はスイッチング素子のオンオフによって入力電源が供給する入力電圧を断続電圧に変換すると共に当該断続電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、
スイッチング素子駆動回路は、前記基準電圧発生回路からの基準電圧に対応して前記スイッチング素子のオンデューティを制御するスイッチング電源装置に於いて、
前記基準電圧発生回路は、
周期とデューティを外部から設定可能な矩形波信号を出力する複数のパルス幅変調回路と、
前記複数のパルス幅変調回路の出力の各々に一端を接続した複数の抵抗と、
前記複数の抵抗の他端を共通接続したコンデンサと、
前記複数の抵抗と前記コンデンサの接続点に発生する電圧を基準電圧として取り出す構成と、
を備え、
前記複数のパルス幅変調回路は所定のデューティ分解能を有し、
前記複数のパルス幅変調回路を相互に重なるように並び順に2回路ずつのグループに分け、各グループ内で並び順に第1パルス幅変調回路と第2パルス幅変調回路とした場合、前記第1パルス幅変調回路に接続した第1抵抗の抵抗値( )と前記第2パルス幅変調回路に接続した第2抵抗の抵抗値( i+1 )の抵抗値の比( i+1 /R )が、前記第1パルス幅変調回路のデューティ分解能と前記第2パルス幅変調回路のデューティ分解能とを掛け合わせた値に対応した微小電圧単位に前記基準電圧を調整して当該基準電圧のリップル電圧を低減させる範囲で、前記第1パルス幅変調回路のデューティ分解能とほぼ等しくなるように、前記第1抵抗及び前記第2抵抗の抵抗値が設定されたことを特徴とするスイッチング電源装置。
A power conversion unit, a switching element drive circuit, and a reference voltage generation circuit;
The power conversion unit converts an input voltage supplied by the input power supply into an intermittent voltage by turning on and off the switching element and rectifying and smoothing the intermittent voltage to generate a DC voltage.
The switching element drive circuit is a switching power supply device that controls the on-duty of the switching element in accordance with the reference voltage from the reference voltage generation circuit .
The reference voltage generation circuit
A plurality of pulse width modulation circuits that output a rectangular wave signal whose cycle and duty can be set externally;
A plurality of resistors, one end of which is connected to each of the outputs of the plurality of pulse width modulation circuits;
A capacitor in which the other ends of the plurality of resistors are connected in common;
A configuration in which a voltage generated at a connection point between the plurality of resistors and the capacitor is extracted as a reference voltage;
Equipped with
The plurality of pulse width modulation circuits have a predetermined duty resolution.
When the plurality of pulse width modulation circuits are divided into groups of two circuits in order so as to overlap each other, and the first pulse width modulation circuit and the second pulse width modulation circuit are arranged in order within each group, the first pulse The ratio ( R i + 1 / R i ) of the resistance values of the resistance value ( R i ) of the first resistor connected to the width modulation circuit and the resistance value ( R i +1 ) of the second resistor connected to the second pulse width modulation circuit is Adjusting the reference voltage to a minute voltage unit corresponding to a value obtained by multiplying the duty resolution of the first pulse width modulation circuit and the duty resolution of the second pulse width modulation circuit to reduce the ripple voltage of the reference voltage the extent to, so as to be substantially equal to the duty resolution of the first PWM circuit, a switching power supplies, wherein the resistance value of said first resistor and said second resistor is set .
請求項4又は5記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記パルス幅変調回路は、カウンタ回路、第1比較回路、第2比較回路及び出力反転回路を備え、
前記カウンタ回路は、外部から供給されたクロック信号を計数してカウント値を出力すると共に前記第1比較回路から出力されたリセット信号によりリセットされ、
前記第1比較回路は、前記カウンタ回路のカウント値を外部から設定された所定の第1設定値と比較し、前記カウント値が前記第1設定値に一致した場合に前記リセット信号を出力し、
前記第2比較回路は、前記カウンタ回路のカウント値を前記第1設定値以下の外部から設定された第2設定値と比較し、前記カウント値が前記第2設定値に一致した場合に出力反転信号を出力し、
前記出力反転回路は、前記リセット信号が得られたときに前記リセット信号が得られたときに出力を正転し、前記出力反転信号が得られた場合に出力を反転して矩形波信号を出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
The switching power supply device according to claim 4 or 5
The pulse width modulation circuit includes a counter circuit, a first comparison circuit, a second comparison circuit, and an output inverting circuit.
The counter circuit counts a clock signal supplied from the outside to output a count value, and is reset by a reset signal output from the first comparison circuit.
The first comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a predetermined first set value set from the outside, and outputs the reset signal when the count value matches the first set value.
The second comparison circuit compares the count value of the counter circuit with a second set value set from the outside below the first set value, and the output is inverted when the count value matches the second set value. Output a signal,
The output inverter reverses the output when the reset signal is obtained when the reset signal is obtained, and inverts the output when the output inverted signal is obtained and outputs a rectangular wave signal. The switching power supply characterized by doing.
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