JP6536522B2 - 信号出力回路 - Google Patents
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Description
本発明は、出力トランジスタの駆動を制御することにより出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力する信号出力回路に関する。
台形波を出力する信号出力回路では、その出力信号の立ち上がりや立ち下がりに含まれる高調波成分がノイズ源として働き、ラジオノイズなどの規格を満足できなくなるといった問題の発生が懸念される。そのため、規格を満足するためには、フィルタなどのノイズ対策部品を別途設ける必要が生じ、その結果、装置の体格やコストが増加してしまう。
このような事情から、ノイズ対策部品を設けることなく、高調波成分のノイズを低減するための種々の技術が考えられている。例えば特許文献１には、出力信号のスルーレートを毎回変更することにより高調波成分を分散し、ノイズのピーク値を低く抑えるといった技術が開示されている。
しかし、上述した従来技術では、出力段のトランジスタを駆動する方式として定電圧駆動方式が採用されている。そのため、スルーレートの種類を増やすためには、出力段のトランジスタを駆動するバッファの数を増やす必要があり、回路規模の増大を招くという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模を小さく抑えつつ、高調波成分のノイズを低減することができる信号出力回路を提供することにある。
請求項１に記載の信号出力回路（３、５１、６２、７４、８２）は、出力トランジスタ（Ｔ１、Ｔ７１、Ｔ７２、Ｔ８１〜Ｔ８６）の駆動を制御することにより、出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力するものであり、駆動部（４、７５、７６、８３〜８８）および駆動能力変更部（５、６４、７７、８９）を備える。駆動部は、出力トランジスタを定電流駆動するものであり、駆動能力変更部は、駆動部の駆動能力を周期的に変更するものである。また、駆動能力変更部は、駆動能力の変更前における出力信号のスルーレートと、駆動能力の変更後における出力信号のスルーレートとの差が、所定の閾値より小さくなるように駆動能力を変更する。閾値は、駆動能力の変更前における出力信号のスルーレートで決定される周波数と、駆動能力の変更後における出力信号のスルーレートで決定される周波数と、の最小公倍数が所定の周波数以上になるように設定される。
このような構成によれば、駆動部の駆動能力が周期的に変更されることにより、台形波の出力信号のスルーレートが周期的に変化する。その結果、出力信号の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散され、ノイズのピーク値が低く抑えられる。この場合、駆動能力、ひいてはスルーレートの変更パターンを増やすほど、ノイズ低減効果が高まる。そして、上記構成では、出力トランジスタを定電流駆動する定電流駆動方式を採用しているため、その駆動能力は、電流値を変更するだけで変更することが可能である。そのため、上記構成によれば、従来技術のように回路規模の大幅な増加を招くことなく、スルーレートの変更パターンを増やすことができ、高いノイズ低減効果を得ることができる。このように、上記構成によれば、回路規模を小さく抑えつつ、高調波成分のノイズを低減することができるという優れた効果が得られる。
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
図１に示すスイッチングレギュレータ１は、例えば車両に搭載される電子制御装置などに設けられるもので、入力電源線Ｌｉを通じて与えられる入力電圧Ｖｉを昇圧して出力する。スイッチングレギュレータ１の出力電圧Ｖｏは、出力電源線Ｌｏを通じて負荷２に供給される。
スイッチングレギュレータ１は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＴ１、駆動回路３などを備えている。インダクタＬ１の一方の端子は、入力電源線Ｌｉに接続され、その他方の端子は、ダイオードＤ１を順方向に介して出力電源線Ｌｏに接続されている。出力電源線Ｌｏと回路の基準電位（０Ｖ）が与えられるグランド線Ｌｇの間には、平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。
インダクタＬ１とダイオードＤ１の相互接続点であるノードＮ１には、トランジスタＴ１のドレインが接続されている。トランジスタＴ１のソースは、グランド線Ｌｇに接続されている。トランジスタＴ１のゲートには、駆動回路３から出力される駆動信号Ｓａが与えられている。つまり、トランジスタＴ１のオンオフ駆動は、駆動回路３により制御される。この場合、トランジスタＴ１の駆動が、駆動回路３によりＰＷＭ制御されることにより、入力電圧Ｖｉを昇圧して出力する昇圧動作が実現される。
このような昇圧動作が実行される際、トランジスタＴ１のドレイン、つまりノードＮ１には、台形波の信号が現れる。したがって、本実施形態では、駆動回路３は、トランジスタＴ１の駆動を制御することによりトランジスタＴ１のドレインから台形波の出力信号（以下、台形波出力とも呼ぶ）を出力するもので、信号出力回路に相当する。また、この場合、トランジスタＴ１が出力トランジスタに相当し、そのドレインが主端子に相当する。
駆動回路３は、駆動部４と、駆動部４の駆動能力を周期的に変更する駆動能力変更部５とを備えている。駆動部４は、トランジスタＴ１を定電流駆動する構成であり、トランジスタＴ１をオン駆動するオン側駆動部６と、トランジスタＴ１をオフ駆動するオフ側駆動部７とを備えている。
オン側駆動部６は、バッテリ電圧ＶＢが与えられる電源線Ｌｂから駆動回路３の出力ノードＮ２（以下、単にノードＮ２と呼ぶ）に向けて流れる駆動電流ＩＨを生成する電流生成回路８と、電流生成回路８とノードＮ２の間を開閉するスイッチＳＨとを備えている。オフ側駆動部７は、ノードＮ２からグランド線Ｌｇに向けて流れる駆動電流ＩＬを生成する電流生成回路９と、電流生成回路９とノードＮ２の間を開閉するスイッチＳＬとを備えている。
スイッチＳＬは、トランジスタＴ１の駆動を制御するための制御信号Ｓｂがハイレベル（以下、Ｈレベルと呼ぶ）であるときにオンされるとともに、ロウレベル（以下、Ｌレベルと呼ぶ）であるときにオフされる。また、スイッチＳＨは、制御信号Ｓｂを反転バッファ１０により反転した反転信号がＨレベルであるときにオンされるとともに、Ｌレベルであるときにオフされる。したがって、スイッチＳＬ、ＳＨは、制御信号Ｓｂに基づいて相補的にオンオフされる。
このような構成によれば、制御信号ＳｂがＬレベルの期間には、スイッチＳＨがオンすることで電源線ＬｂからノードＮ２（＝トランジスタＴ１のゲート）に向けて駆動電流ＩＨが流れ、その駆動電流ＩＨによりトランジスタＴ１がオン駆動される。また、制御信号ＳｂがＨレベルの期間には、スイッチＳＬがオンすることでノードＮ２（＝トランジスタＴ１のゲート）からグランド線Ｌｇに向けて駆動電流ＩＬが流れ、その駆動電流ＩＬによりトランジスタＴ１がオフ駆動される。
電流生成回路８、９により生成される駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、つまり電流値は、駆動能力変更部５から与えられる電流値指令信号Ｓｃ、Ｓｄに基づいて設定されるようになっている。つまり、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７は、その駆動能力を変更可能な構成となっている。駆動能力変更部５は、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７の駆動能力、つまり駆動部４の駆動能力を周期的に変更する。
この場合、駆動能力変更部５が駆動部４の駆動能力を変更する切替タイミングは、トランジスタＴ１のドレインに現れる信号、つまり台形波出力が変化しない期間に設定されている。詳細な切替タイミングについては、後述するが、駆動能力変更部５は、オン側駆動部６によるオン駆動の開始をトリガとしてオフ側駆動部７の駆動能力を変更し、オフ側駆動部７によるオフ駆動の開始をトリガとしてオン側駆動部６の駆動能力を変更する。
このような駆動回路３の具体的な構成としては、例えば図２に示すような構成を採用することができる。図２に示す構成では、オン側駆動部６の出力段に、Ｎ個のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタから構成されたカレントミラー回路１１が設けられている。また、オフ側駆動部７の出力段に、Ｎ個のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタからなるカレントミラー回路１２が設けられている。ただし、Ｎは２以上の整数である。なお、図２では、カレントミラー回路１１、１２を２つのトランジスタにより構成した例、つまり「Ｎ＝２」の構成例を示しているが、「Ｎ≧３」の構成でもよい。
カレントミラー回路１１の入力側のトランジスタＴ１１のソースは電源線Ｌｂに接続され、そのドレインは抵抗Ｒ１を介してグランド線Ｌｇに接続されている。カレントミラー回路１１の出力側のトランジスタＴ１２のソースは電源線Ｌｂに接続され、そのドレインはノードＮ２に接続されている。トランジスタＴ１１、Ｔ１２のゲートは、ＯＰアンプ１３の出力端子に接続されている。
ＯＰアンプ１３の非反転入力端子には、電圧生成部１４により生成される基準電圧ＶREFPが与えられている。ＯＰアンプ１３の反転入力端子は、トランジスタＴ１１のドレインに接続されている。ＯＰアンプ１３は、制御信号Ｓｂの反転信号に基づいて、その動作の実行および停止が切り替えられる。具体的には、ＯＰアンプ１３は、制御信号Ｓｂの反転信号がＨレベルであるときに動作を実行する動作状態に切り替えられ、Ｌレベルであるときに動作を停止する非動作状態に切り替えられる。
カレントミラー回路１２の入力側のトランジスタＴ１３のソースはグランド線Ｌｇに接続され、そのドレインは抵抗Ｒ２を介して電源線Ｌｂに接続されている。カレントミラー回路１２の出力側のトランジスタＴ１４のソースはグランド線Ｌｇに接続され、そのドレインはノードＮ２に接続されている。トランジスタＴ１３、Ｔ１４のゲートは、ＯＰアンプ１５の出力端子に接続されている。
ＯＰアンプ１５の非反転入力端子には、電圧生成部１６により生成される基準電圧ＶREFNが与えられている。ＯＰアンプ１５の反転入力端子は、トランジスタＴ１３のドレインに接続されている。ＯＰアンプ１５は、制御信号Ｓｂに基づいて、その動作の実行および停止が切り替えられる。具体的には、ＯＰアンプ１５は、制御信号ＳｂがＨレベルであるときに動作を実行する動作状態に切り替えられ、Ｌレベルであるときに動作を停止する非動作状態に切り替えられる。
この場合、オン側駆動部６において、ＯＰアンプ１３がスイッチＳＨとして機能するとともに、カレントミラー回路１１および抵抗Ｒ１が電流生成回路８として機能する。また、オフ側駆動部７において、ＯＰアンプ１５がスイッチＳＬとして機能するとともに、カレントミラー回路１２および抵抗Ｒ２が電流生成回路９として機能する。なお、電圧生成部１４、１６は駆動能力変更部５に設けられており、それらから出力される基準電圧ＶREFP、ＶREFNは、それぞれ電流値指令信号Ｓｃ、Ｓｄとして機能する。
上記構成において、カレントミラー回路１１の入力側のトランジスタＴ１１に流れる電流ＩT11は、下記（１）式に示すように、基準電圧ＶREFPの値および抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１により定まる。
ＩT11＝ＶREFP／Ｒ１ …（１）
ＩT11＝ＶREFP／Ｒ１ …（１）
そして、カレントミラー回路１１の出力側のトランジスタＴ１２に流れる電流、つまり駆動電流ＩＨの電流値は、下記（２）式により表される。
ＩＨ＝Ｎ×ＩT11＝Ｎ×（ＶREFP／Ｒ１） …（２）
ＩＨ＝Ｎ×ＩT11＝Ｎ×（ＶREFP／Ｒ１） …（２）
また、上記構成において、カレントミラー回路１２の入力側のトランジスタＴ１３に流れる電流ＩT13は、下記（３）式に示すように、バッテリ電圧ＶＢの値、基準電圧ＶREFNの値および抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ２により定まる。
ＩT13＝（ＶＢ−ＶREFN）／Ｒ２ …（３）
ＩT13＝（ＶＢ−ＶREFN）／Ｒ２ …（３）
そして、カレントミラー回路１２の出力側のトランジスタＴ１４に流れる電流、つまり駆動電流ＩＬの電流値は、下記（４）式により表される。
ＩＬ＝Ｎ×ＩT13＝Ｎ×（（ＶＢ−ＶREFN）／Ｒ２） …（４）
ＩＬ＝Ｎ×ＩT13＝Ｎ×（（ＶＢ−ＶREFN）／Ｒ２） …（４）
このように、本実施形態では、カレントミラー回路１１、１２の入力側の電流を変更することにより、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更することが可能となっている。
電圧生成部１４、１６は、駆動部４の駆動能力（具体的には、駆動電流ＩＨ、ＩＬの電流値）を指令する指令値に基づいて、出力する基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えるようになっている。このような電圧生成部１４、１６の具体的な構成としては、例えば図３〜図６に示すような構成を採用することができる。
図３に示す構成では、電源線Ｌｂおよびグランド線Ｌｇの間に接続された抵抗分圧回路１７の分圧比を切り替えることにより、出力する基準電圧ＶREFP（または基準電圧ＶREFN）の電圧値を変更するようになっている。この場合、抵抗分圧回路１７を構成する複数の抵抗Ｒａのうち、電源線Ｌｂに最も近い抵抗Ｒａ（以下、最上段の抵抗Ｒａと呼ぶ）を除く全ての抵抗Ｒａの両端子間をそれぞれ開閉するアナログスイッチＳＷａが設けられている。
そして、ＳＷ回路選択部１８は、駆動能力を指令する指令値に基づいて、各アナログスイッチＳＷａの開閉を制御する。これにより、抵抗分圧回路１７を構成する最上段の抵抗Ｒａと、その下流側に接続される抵抗Ｒａとの相互接続ノードＮａから所望する電圧値の基準電圧ＶREFP（または基準電圧ＶREFN）が出力される。
図４に示す構成では、定電流源１９から出力される電流が流れる経路の抵抗値を切り替えることにより、出力する基準電圧ＶREFP（または基準電圧ＶREFN）の電圧値を変更するようになっている。この場合、電源線Ｌｂおよびグランド線Ｌｇの間に、定電流源１９および抵抗回路２０が接続されている。
また、この場合、抵抗回路２０を構成する全ての抵抗Ｒｂの両端子間をそれぞれ開閉するアナログスイッチＳＷｂが設けられている。そして、ＳＷ回路選択部２１は、駆動能力を指令する指令値に基づいて、各アナログスイッチＳＷｂの開閉を制御する。これにより、定電流源１９と抵抗回路２０の相互接続ノードＮｂから所望する電圧値の基準電圧ＶREFP（または基準電圧ＶREFN）が出力される。
図５に示す構成は、定電流回路２２とＲ−２Ｒラダー回路２３を用いた４ビットの分解能を持つＤ／Ａコンバータ２４である。この場合、４ビットのデジタル値からなる指令値に基づいて、出力する基準電圧ＶREFP（または基準電圧ＶREFN）の電圧値を変更することができる。なお、ビット数は、「４」に限らずともよく、必要とする電圧値の変更幅などに応じて適宜変更すればよい。また、定電流回路２２とＲ−２Ｒラダー回路２３の配置を入れ替えることも可能である。この場合、図６に示すような構成のＤ／Ａコンバータ２５となる。
次に、上記構成の作用について説明する。
ここでは、駆動能力変更部５がトランジスタＴ１の駆動周期（ＰＷＭ周期）の１周期毎に駆動部４の駆動能力を変更する場合における各部の動作状態について、図７を参照して説明する。また、この場合、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７の駆動能力をそれぞれ「小」、「中」および「大」の３種類（３段階）に変更することとする。また、変更の順番は、「…小→中→大→小→中→大…」といった具合とする。
ここでは、駆動能力変更部５がトランジスタＴ１の駆動周期（ＰＷＭ周期）の１周期毎に駆動部４の駆動能力を変更する場合における各部の動作状態について、図７を参照して説明する。また、この場合、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７の駆動能力をそれぞれ「小」、「中」および「大」の３種類（３段階）に変更することとする。また、変更の順番は、「…小→中→大→小→中→大…」といった具合とする。
上記構成では、オン側駆動部６の駆動能力（以下、ＯＮ側駆動能力とも呼ぶ）は、基準電圧ＶREFPの電圧値が高いほど大きくなる。この場合、ＯＮ側駆動能力は、基準電圧ＶREFPの電圧値がＶ１のときに「大」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「小」になる。なお、電圧値Ｖ１〜Ｖ３の大小関係は、「Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３」である。
また、上記構成では、オフ側駆動部７の駆動能力（以下、ＯＦＦ側駆動能力とも呼ぶ）は、基準電圧ＶREFNの電圧値が低いほど大きくなる。この場合、ＯＦＦ側駆動能力は、基準電圧ＶREFNの電圧値がＶ１のときに「小」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「大」になる。
図７に示すように、制御信号ＳｂがＬレベルからＨレベルに転じるタイミング、つまり制御信号Ｓｂの立ち上がりのタイミングで、基準電圧ＶREFPの電圧値が切り替えられ、それによりＯＮ側駆動能力が切り替わる。また、制御信号ＳｂがＨレベルからＬレベルに転じるタイミング、つまり制御信号Ｓｂの立ち下がりのタイミングで、基準電圧ＶREFNの電圧値が切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が切り替わる。
このようにしてＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が切り替えられることにより、台形波出力のスルーレートは、１周期毎に変化する。具体的には、期間Ｔａでは、台形波出力の立ち上がり時にＯＦＦ側駆動能力が「小」であるとともに、立ち下がり時にＯＮ側駆動能力が「小」である。そのため、期間Ｔａでは、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きが最も緩やかなものとなり、そのスルーレートも最も低くなる。なお、図７には、台形波出力のスルーレートの変化を分かり易くするため、駆動能力が「中」である場合の台形波出力の波形を点線で表示している。
また、期間Ｔｂでは、台形波出力の立ち上がり時にＯＦＦ側駆動能力が「中」であるとともに、立ち下がり時にＯＮ側駆動能力が「中」である。そのため、期間Ｔｂでは、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きが期間Ｔａより急峻なものとなり、そのスルーレートも期間Ｔａより高くなる。
また、期間Ｔｃでは台形波出力の立ち上がり時にＯＦＦ側駆動能力が「大」であるとともに、立ち下がり時にＯＮ側駆動能力が「大」である。そのため、期間Ｔｃでは、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きが最も急峻なものとなり、そのスルーレートも最も高くなる。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態では、駆動部４の駆動能力が周期的に変更されることにより、台形波出力のスルーレートが周期的に変化する。その結果、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散され、ノイズのピーク値が低く抑えられる。この場合、駆動能力、ひいてはスルーレートの変更パターンを増やすほど、ノイズ低減効果が高まる。図８に示すように、スルーレートの種類が２種類である場合に比べ、３種類である場合のほうがノイズ低減の効果が高いことが分かる。
本実施形態では、駆動部４の駆動能力が周期的に変更されることにより、台形波出力のスルーレートが周期的に変化する。その結果、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散され、ノイズのピーク値が低く抑えられる。この場合、駆動能力、ひいてはスルーレートの変更パターンを増やすほど、ノイズ低減効果が高まる。図８に示すように、スルーレートの種類が２種類である場合に比べ、３種類である場合のほうがノイズ低減の効果が高いことが分かる。
ここで、本実施形態では、トランジスタＴ１を定電流駆動する定電流駆動方式を採用しているため、その駆動能力は、駆動電流ＩＨ、ＩＬの電流値を変更するだけで変更することが可能である。そのため、本実施形態によれば、従来技術のように回路規模の大幅な増加を招くことなく、スルーレートの変更パターンを増やすことができ、高いノイズ低減効果を得ることができる。このように、本実施形態によれば、回路規模を小さく抑えつつ、高調波成分のノイズを低減することができるという優れた効果が得られる。
また、駆動能力変更部５は、制御信号Ｓｂの立ち下がり、つまりオン側駆動部６によるオン駆動の開始をトリガとしてオフ側駆動部７の駆動能力を変更し、制御信号Ｓｂの立ち上がり、つまりオフ側駆動部７によるオフ駆動の開始をトリガとしてオン側駆動部６の駆動能力を変更している。そのため、台形波出力が変化しない期間に、駆動部４の駆動能力が変更されることになる。このようにすれば、台形波出力の立ち上がりの途中や立ち下がりの途中で、その傾きが変化することが無くなる。
また、駆動能力変更部５は、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を変更することで、オン側駆動部６の駆動電流ＩＨ、オフ側駆動部７の駆動電流ＩＬの大きさを変更し、これにより、駆動部４の駆動能力を変更するようになっている。生成する基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替える電圧生成部１４、１６の具体的な構成としては、図３〜図６に示したような一般的且つ簡易な構成を採用することができる。したがって、本実施形態によれば、回路規模の大幅な増加を招くことなく、駆動部４の駆動能力を変更することが可能となる。
駆動能力変更部５は、ＰＷＭ周期の１周期毎に駆動部４の駆動能力を変更するようになっている。この理由は、次の通りである。すなわち、スイッチングレギュレータ１において、駆動部４の駆動能力が小さいほど損失が大きくなり、駆動能力が多いほど損失は小さくなる。つまり、駆動能力が変化すると、スイッチングレギュレータ１における電力損失が変化する。しかし、本実施形態のようにＰＷＭ周期の１周期毎に駆動能力を変更させれば、損失の変動が明確に現れることはなく、スイッチングレギュレータ１の動作が従来と大きく変わるおそれはない。
例えば、駆動部４の駆動能力を２種類に変化させる場合、駆動能力変更部５は、駆動能力の変更前における台形波出力のスルーレートと、駆動能力の変更後における台形波出力のスルーレートとの差が、所定の閾値より小さくなるように駆動能力を変更するとよい。この場合、閾値は、駆動能力の変更前における台形波出力のスルーレートで決定される周波数と、駆動能力の変更後における台形波出力のスルーレートで決定される周波数との差の最小公倍数が所定の周波数以上になるように設定するとよい。
このように、スルーレートの変動幅を工夫することで、次のような効果が得られる。すなわち、スルーレートの変動幅に工夫を加えずに、例えば、スルーレートを２種類に変更した結果、台形波出力の高調波成分がｆ１、ｆ２の周波数に分散された場合を考える。この場合、周波数ｆ１、ｆ２の整数倍の周波数成分が含まれることになる。ここで、「ｆ１：ｆ２＝１：１．１」であるとする。そうすると、図９に示すように、ｆ１の１１倍の周波数と、ｆ２の１０倍の周波数とが、同一の周波数になる。したがって、１１×ｎ（ただし、ｎは正の整数）毎にノイズのピークが重なり、その周波数におけるノイズ低減効果が得られなくなってしまう。
一方、上述したようにスルーレートの変動幅に工夫を加え、スルーレートを２種類に変更した結果、台形波出力の高調波成分がｆ１、ｆ２の周波数に分散された場合を考える。この場合、周波数ｆ１、ｆ２の最小公倍数が所定の周波数以上になるようにスルーレートの変動幅が設定されており、例えば「ｆ１：ｆ２＝１：１．０７」になっているとする。そうすると、１０７×ｎ毎にしかノイズのピークが重なることがない。つまり、スルーレートの変動幅に上記工夫を加えることで、工夫を加えない場合に比べ、ノイズのピークが重なる頻度を大幅に低減することができる。
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
第１実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（２）式および（４）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値にも依存する。そこで、本実施形態では、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
以下、第２実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
第１実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（２）式および（４）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値にも依存する。そこで、本実施形態では、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
この場合、電圧生成部１４、１６は、一定の電圧値を持つ基準電圧ＶREFP、ＶREFNを生成する。そして、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、図１０に示すような抵抗値を変更可能な可変抵抗器に変更する。図１０に示す可変抵抗器３１は、直列接続された複数の抵抗Ｒｃからなる抵抗回路３２と、複数の抵抗Ｒｃの両端子間をそれぞれ開閉するアナログスイッチＳＷｃを備えている。そして、ＳＷ回路選択部３３は、駆動能力を指令する指令値に基づいて、各アナログスイッチＳＷｃの開閉を制御する。
このような構成によれば、指令値に基づいて抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を変更することが可能となる。そして、この場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を高くするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが小さくなり、それらの抵抗値を低くするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが大きくなる。すなわち、抵抗Ｒ１の抵抗値を高くするほどＯＮ側駆動能力が小さくなり、その抵抗値を低くするほどＯＮ側駆動能力が大きくなる。また、抵抗Ｒ２の抵抗値を高くするほどＯＦＦ側駆動能力が小さくなり、その抵抗値を低くするほどＯＦＦ側駆動能力が大きくなる。
次に、本実施形態の作用および効果について図１１を参照して説明する。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、抵抗Ｒ１の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ１の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、抵抗Ｒ２の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ２の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、抵抗Ｒ１の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ１の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、抵抗Ｒ２の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ２の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。
図１１に示すように、この場合、制御信号Ｓｂの立ち上がりのタイミングで、抵抗Ｒ１の抵抗値が切り替えられ、それによりＯＮ側駆動能力が切り替わる。また、制御信号Ｓｂの立ち下がりのタイミングで、抵抗Ｒ２の抵抗値が切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が切り替わる。つまり、この場合も、第１実施形態と同様にして、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が切り替えられる。その結果、台形波出力のスルーレートが第１実施形態と同じ態様で変化する。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
第１実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（２）式および（４）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、カレントミラー回路１１、１２のミラー比（＝Ｎ）にも依存する。そこで、本実施形態では、カレントミラー回路１１、１２のミラー比を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
以下、第３実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
第１実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（２）式および（４）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、カレントミラー回路１１、１２のミラー比（＝Ｎ）にも依存する。そこで、本実施形態では、カレントミラー回路１１、１２のミラー比を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
この場合、電圧生成部１４、１６は、一定の電圧値を持つ基準電圧ＶREFP、ＶREFNを生成する。そして、カレントミラー回路１１、１２は、そのミラー比を変更可能な構成に変更する。ミラー比を変更可能なカレントミラー回路の具体的な構成としては、例えば図１２に示すような構成を採用することができる。なお、図１２は、駆動電流ＩＬを生成するカレントミラー回路１２に対応した構成となっているが、駆動電流ＩＨを生成するカレントミラー回路１１についても同様の構成を採用することができる。
図１２に示すカレントミラー回路４１は、複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＴｄから構成されている。この場合、ドレインが抵抗Ｒ２に接続されたトランジスタＴｄ（以下、入力側のトランジスタＴｄと呼ぶ）のゲートと、その次段のトランジスタＴｄのゲートは直接接続されている。また、入力側のトランジスタＴｄのゲートと、他のトランジスタＴｄのゲートとの間は、それぞれアナログスイッチＳＷｄを介して接続されている。そして、ＳＷ回路選択部４２は、駆動能力を指令する指令値に基づいて、各アナログスイッチＳＷｄの開閉を制御する。
カレントミラー回路１１、１２として、このような構成を採用すれば、指令値に基づいて、そのミラー比を変更することが可能となる。そして、この場合、カレントミラー回路１１、１２のミラー比を小さくするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが小さくなり、それらのミラー比を大きくするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが大きくなる。
すなわち、カレントミラー回路１１のミラー比（以下、ＯＮ側カレントミラー比とも呼ぶ）を小さくするほどＯＮ側駆動能力が小さくなり、そのミラー比を大きくするほどＯＮ側駆動能力が大きくなる。また、カレントミラー回路１２のミラー比（以下、ＯＦＦ側カレントミラー比とも呼ぶ）を小さくするほどＯＦＦ側駆動能力が小さくなり、そのミラー比を大きくするほどＯＦＦ側駆動能力が大きくなる。
次に、本実施形態の作用および効果について図１３を参照して説明する。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、ＯＮ側カレントミラー比が大きいほど大きくなるため、ＯＮ側カレントミラー比が「小」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「大」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、ＯＦＦ側カレントミラー比が大きいほど大きくなるため、ＯＦＦ側カレントミラー比が「小」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「大」のときに「大」になる。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、ＯＮ側カレントミラー比が大きいほど大きくなるため、ＯＮ側カレントミラー比が「小」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「大」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、ＯＦＦ側カレントミラー比が大きいほど大きくなるため、ＯＦＦ側カレントミラー比が「小」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「大」のときに「大」になる。
図１３に示すように、この場合、制御信号Ｓｂの立ち上がりのタイミングで、ＯＮ側カレントミラー比が切り替えられ、それによりＯＮ側駆動能力が切り替わる。また、制御信号Ｓｂの立ち下がりのタイミングで、ＯＦＦ側カレントミラー比が切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が切り替わる。つまり、この場合も、第１実施形態と同様にして、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が切り替えられる。その結果、台形波出力のスルーレートが第１実施形態と同じ態様で変化する。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、カレントミラー回路１１、１２のミラー比を切り替えることにより、駆動能力を変更している。つまり、この場合、駆動回路３において、台形波出力が現れるノードＮ１に最も近い部分の切り替えにより駆動能力の変更を行っているため、その応答性が良好なものとなる。
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
図２に示した第１実施形態の駆動回路３の具体的な構成では、オン側駆動部６の出力段にカレントミラー回路１１を設けるとともに、オフ側駆動部７の出力段にカレントミラー回路１２を設けた構成となっていたが、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７の出力段に単一のトランジスタを設けた構成に変更することもできる。
以下、第４実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
図２に示した第１実施形態の駆動回路３の具体的な構成では、オン側駆動部６の出力段にカレントミラー回路１１を設けるとともに、オフ側駆動部７の出力段にカレントミラー回路１２を設けた構成となっていたが、オン側駆動部６およびオフ側駆動部７の出力段に単一のトランジスタを設けた構成に変更することもできる。
このような変更を加えた駆動回路の具体的な構成としては、例えば図１４に示すような構成を採用することができる。図１４に示す駆動回路５１は、図２に示した駆動回路３に対し、カレントミラー回路１１に代えてＰチャネル型ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＴ５１を備えている点、カレントミラー回路１２に代えてＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＴ５２を備えている点、抵抗Ｒ１、Ｒ２に代えて抵抗Ｒ５１、Ｒ５２を備えている点などが異なる。
トランジスタＴ５１のソースは、抵抗Ｒ５１を介して電源線Ｌｂに接続され、そのドレインはノードＮ２に接続されている。トランジスタＴ５１のゲートは、ＯＰアンプ１３の出力端子に接続されている。ＯＰアンプ１３の反転入力端子は、トランジスタＴ５１のソースに接続されている。
トランジスタＴ５２のソースは、抵抗Ｒ５２を介してグランド線Ｌｇに接続され、そのドレインはノードＮ２に接続されている。トランジスタＴ５２のゲートは、ＯＰアンプ１５の出力端子に接続されている。ＯＰアンプ１５の反転入力端子は、トランジスタＴ５２のソースに接続されている。
なお、この場合、オン側駆動部６において、ＯＰアンプ１３がスイッチＳＨとして機能するとともに、トランジスタＴ５１および抵抗Ｒ５１が電流生成回路８として機能する。また、オフ側駆動部７において、ＯＰアンプ１５がスイッチＳＬとして機能するとともに、トランジスタＴ５２および抵抗Ｒ５２が電流生成回路９として機能する。
上記構成において、トランジスタＴ５１に流れる電流、つまり駆動電流ＩＨの電流値は、下記（５）式に示すように、バッテリ電圧ＶＢの値、基準電圧ＶREFPの値および抵抗Ｒ５１の抵抗値Ｒ５１により定まる。
ＩＨ＝（ＶＢ−ＶREFP）／Ｒ５１ …（５）
ＩＨ＝（ＶＢ−ＶREFP）／Ｒ５１ …（５）
また、上記構成において、トランジスタＴ５２に流れる電流、つまり駆動電流ＩＬの電流値は、下記（６）式に示すように、基準電圧ＶREFNの値および抵抗Ｒ５２の抵抗値Ｒ５２により定まる。
ＩＬ＝ＶREFN／Ｒ５２ …（６）
ＩＬ＝ＶREFN／Ｒ５２ …（６）
電流生成部１４、１６は、第１実施形態と同様、駆動部４の駆動能力を指令する指令値に基づいて、出力する基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替える。したがって、本実施形態における電圧生成部１４、１６の具体的な構成としては、第１実施形態と同様の構成を採用することができる。
次に、本実施形態の作用および効果について図１５を参照して説明する。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、基準電圧ＶREFPの電圧値が低いほど大きくなるため、基準電圧ＶREFPの電圧値がＶ１のときに「小」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、基準電圧ＶREFNの電圧値が高いほど大きくなるため、基準電圧ＶREFNの電圧値がＶ１のときに「大」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「小」になる。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、基準電圧ＶREFPの電圧値が低いほど大きくなるため、基準電圧ＶREFPの電圧値がＶ１のときに「小」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、基準電圧ＶREFNの電圧値が高いほど大きくなるため、基準電圧ＶREFNの電圧値がＶ１のときに「大」になり、Ｖ２のときに「中」になり、Ｖ３のときに「小」になる。
図１５に示すように、この場合、制御信号Ｓｂの立ち上がりのタイミングで、基準電圧ＶREFPの電圧値が切り替えられ、それによりＯＮ側駆動能力が切り替わる。また、制御信号Ｓｂの立ち下がりのタイミングで、基準電圧ＶREFNの電圧値が切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が切り替わる。つまり、この場合も、第１実施形態と同様にして、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が切り替えられる。その結果、台形波出力のスルーレートが第１実施形態と同じ態様で変化する。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について図１６を参照して説明する。
第４実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（５）式および（６）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値にも依存する。そこで、本実施形態では、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
以下、第５実施形態について図１６を参照して説明する。
第４実施形態では、電圧生成部１４、１６により生成される基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさ、ひいては駆動部４の駆動能力を変更するようになっていた。しかし、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさは、前述した（５）式および（６）式からも明らかなように、基準電圧ＶREFP、ＶREFNだけでなく、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値にも依存する。そこで、本実施形態では、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値を切り替えることで、駆動電流ＩＨ、ＩＬの大きさを変更する構成について説明する。
この場合、電圧生成部１４、１６は、一定の電圧値を持つ基準電圧ＶREFP、ＶREFNを生成する。そして、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２は、図１０に示したような抵抗値を変更可能な可変抵抗器に変更する。このような構成によれば、指令値に基づいて抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値を変更することが可能となる。
この場合、抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の抵抗値を高くするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが小さくなり、それらの抵抗値を低くするほど駆動電流ＩＨ、ＩＬが大きくなる。すなわち、抵抗Ｒ５１の抵抗値を高くするほどＯＮ側駆動能力が小さくなり、その抵抗値を低くするほどＯＮ側駆動能力が大きくなる。また、抵抗Ｒ５２の抵抗値を高くするほどＯＦＦ側駆動能力が小さくなり、その抵抗値を低くするほどＯＦＦ側駆動能力が大きくなる。
次に、本実施形態の作用および効果について図１６を参照して説明する。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、抵抗Ｒ５１の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ５１の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、抵抗Ｒ５２の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ５２の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。
この場合、駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。そして、この場合、ＯＮ側駆動能力は、抵抗Ｒ５１の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ５１の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。また、ＯＦＦ側駆動能力は、抵抗Ｒ５２の抵抗値が低いほど大きくなるため、抵抗Ｒ５２の抵抗値が「大」のときに「小」になり、「中」のときに「中」になり、「小」のときに「大」になる。
図１６に示すように、この場合、制御信号Ｓｂの立ち上がりのタイミングで、抵抗Ｒ５１の抵抗値が切り替えられ、それによりＯＮ側駆動能力が切り替わる。また、制御信号Ｓｂの立ち下がりのタイミングで、抵抗Ｒ５２の抵抗値が切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が切り替わる。つまり、この場合も、第１実施形態と同様にして、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が切り替えられる。その結果、台形波出力のスルーレートが第１実施形態と同じ態様で変化する。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
（第６実施形態）
以下、第６実施形態について図１７〜図１９を参照して説明する。
図１７に示すように、第１実施形態などで説明したスイッチングレギュレータ１において、トランジスタＴ１がオンオフされる際、回路上の寄生インダクタンス成分などの影響により台形波出力にサージ電圧が発生する。そして、駆動部４の駆動能力が大きくなるほど、上記サージ電圧も大きくなる。
以下、第６実施形態について図１７〜図１９を参照して説明する。
図１７に示すように、第１実施形態などで説明したスイッチングレギュレータ１において、トランジスタＴ１がオンオフされる際、回路上の寄生インダクタンス成分などの影響により台形波出力にサージ電圧が発生する。そして、駆動部４の駆動能力が大きくなるほど、上記サージ電圧も大きくなる。
台形波出力の立ち上がり時に発生するサージ電圧が大きくなると、台形波出力の電圧値が、その台形波出力が与えられる回路素子（トランジスタＴ１、ダイオードＤ１など）の耐圧を超えて上昇し、それにより回路素子の故障を引き起こすおそれがある。そこで、本実施形態では、このような問題への対策を施した構成について説明する。
図１８に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータ６１は、図１に示したスイッチングレギュレータ１に対し、駆動回路３に代えて駆動回路６２を備えている点が異なる。駆動回路６２は、駆動回路３に対し、さらに電圧検出回路６３を備えているとともに、駆動能力変更部５に代えて駆動能力変更部６４を備えている。電圧検出回路６３は、ノードＮ１の電圧値、つまり台形波出力の電圧値を検出する。電圧検出回路６３による電圧値の検出結果は、駆動能力変更部６４に与えられる。
駆動能力変更部６４は、駆動能力変更部５と同様、駆動部４の駆動能力を周期的に変更する。さらに、駆動能力変更部６４は、台形波出力の立ち上がり期間における所定のタイミング（以下、途中切替タイミングと呼ぶ）で、駆動部４の駆動能力を、その時点における駆動能力よりも小さく変更する。具体的には、駆動能力変更部６４は、ＯＦＦ側駆動能力が「大」であるときの台形波出力の立ち上がり期間における途中切替タイミングで、ＯＦＦ側駆動能力を「中」に変更する。
上記途中切替タイミングとしては、台形波出力の立ち上がり期間中、台形波出力の電圧値が所定の切替閾値に達した時点とする。その切替閾値は、台形波出力の最小値より小さく且つ最大値より小さい任意の値とすればよいが、本実施形態では、例えば最大値の８０％程度の値に設定している。その理由は、次の通りである。
すなわち、本実施形態で問題としているサージ電圧は、台形波が最大値に達した後に生じるリンギングであるため、台形波出力が最大値に達するより前に駆動能力を小さく変更すればよい。しかし、切替閾値を最大値と同程度の値にすると、各回路の動作の応答性などに起因し、駆動能力の変更が間に合わない可能性がある。このような点を考慮し、本実施形態では、最大値より若干小さい値（例えば最大値の８０％程度の値）に切替閾値を設定している。
次に、本実施形態の作用および効果について図１９を参照して説明する。
この場合、周期的な駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。ただし、この場合、図１９に示すように、駆動能力の周期的な変更に伴い、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が「大」となる期間Ｔｃの動作が異なっている。
この場合、周期的な駆動能力の変更間隔や種類などについては、第１実施形態と同様となっている。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。ただし、この場合、図１９に示すように、駆動能力の周期的な変更に伴い、ＯＮ側駆動能力およびＯＦＦ側駆動能力が「大」となる期間Ｔｃの動作が異なっている。
すなわち、期間Ｔｃにおいて、台形波出力の電圧値が切替閾値に達した時点ｔ１（途中切替タイミング）で、駆動電流ＩＬが「大」から「中」に切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が「大」から「中」に切り替わる。これにより、期間Ｔｃにおける台形波出力の立ち上がり時に生じるサージ電圧は、期間Ｔｂにおけるサージ電圧と同程度（中）に抑制される。その後、制御信号Ｓｂの立ち下がり時点に達する前の所定の時点ｔ２において、駆動電流ＩＬが「中」から「大」に切り替えられ、それによりＯＦＦ側駆動能力が「中」から「大」に戻る。
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散されてノイズのピーク値を低く抑えることができるとともに、さらに台形波出力の立ち上がり時に発生するサージ電圧による回路素子の故障をも防止することができる。
なお、電圧検出回路６３を除く駆動回路６２の具体的な構成としては、図２に示したような構成を採用することができる。この場合、電圧生成部１４、１６が基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替え可能な構成にするとともに、カレントミラー回路１１、１２がミラー比を変更可能な構成とする。基準電圧ＶREFP、ＶREFNの電圧値を切り替え可能な電圧生成回路としては、図３〜図６に示したような構成を採用することができる。また、ミラー比を変更可能なカレントミラー回路としては、図１２に示したような構成を採用することができる。
そして、この場合、駆動能力変更部６４は、基準電圧ＶREFP、ＶREFNの切り替えにより周期的な駆動能力の変更を行い、ミラー比の切り替えにより台形波出力の立ち上がり期間における途中切替タイミングでの駆動能力の変更を行うようにする。具体的には、駆動能力変更部６４は、基準電圧ＶREFP、ＶREFNを、第１実施形態と同様、３つの電圧値Ｖ１〜Ｖ３で切り替えることで、駆動能力を周期的に「小」、「中」および「大」の３段階に変更する。また、駆動能力変更部６４は、ミラー比を通常は「大」に設定しておき、ミラー比を途中切替タイミングから所定期間が経過するまでの間だけ「中」に設定することで、台形波出力の立ち上がり期間中の駆動能力の変更（低下）を実現する。
台形波出力の立ち上がり期間中の駆動能力の変更は、サージ電圧が発生する前に完了しなければならないため、高速応答が要求される。そして、第３実施形態において前述した通り、カレントミラー回路１１、１２のミラー比の切り替えによる駆動能力の変更は、他の変更方法に比べ、その応答性が速い。したがって、上述したように、ミラー比の切り替えにより台形波出力の立ち上がり期間中の駆動能力を変更することで、その応答性が速くなり、サージ電圧が発生する前に確実に駆動能力の変更を完了させることが可能となる。
（第７実施形態）
以下、第７実施形態について図２０および図２１を参照して説明する。
上記各実施形態では、本発明の信号出力回路をスイッチングレギュレータ１に適用した例を説明したが、本発明の信号出力回路は、出力トランジスタの駆動を制御することにより、その出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力する構成全般に適用することができる。例えば、本発明の信号出力回路は、図２０に示すチャージポンプ回路７１、図２１に示すモータドライブシステム８１などに適用することができる。
以下、第７実施形態について図２０および図２１を参照して説明する。
上記各実施形態では、本発明の信号出力回路をスイッチングレギュレータ１に適用した例を説明したが、本発明の信号出力回路は、出力トランジスタの駆動を制御することにより、その出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力する構成全般に適用することができる。例えば、本発明の信号出力回路は、図２０に示すチャージポンプ回路７１、図２１に示すモータドライブシステム８１などに適用することができる。
図２０に示すように、チャージポンプ回路７１は、ダイオードＤ７１、Ｄ７２、コンデンサＣ７１、Ｃ７２を備えた一般的な構成であり、直流電源７２から入力電源線Ｌｉを通じて与えられる入力電圧Ｖｉを昇圧して出力する。チャージポンプ回路７１の出力電圧Ｖｏは、出力電源線Ｌｏを通じて負荷７３に供給されている。
入力電源線Ｌｉおよび出力電源線Ｌｏの間には、ダイオードＤ７１、Ｄ７２が入力電源線Ｌｉ側をアノードとして直列接続されている。出力電源線Ｌｏおよびグランド線Ｌｇの間には、平滑用のコンデンサＣ７２が接続されている。ダイオードＤ７１、Ｄ７２の相互接続ノードＮ７１には、コンデンサＣ７１の一方の端子が接続されている。
コンデンサＣ７１の他方の端子には、電源線Ｌｂおよびグランド線Ｌｇの間に直列接続された２つのトランジスタＴ７１、Ｔ７２の相互接続ノードＮ７１から出力される台形波出力が与えられる。トランジスタＴ７１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＴ７２は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタである。この場合、トランジスタＴ７１、Ｔ７２が出力トランジスタに相当し、それらのドレインが主端子に相当する。
トランジスタＴ７１、Ｔ７２は、信号出力回路に相当する駆動回路７４により駆動される。駆動回路７４は、トランジスタＴ７１、Ｔ７２をそれぞれ定電流駆動する駆動部７５、７６と、駆動部７５、７６の駆動能力を周期的に変更する駆動能力変更部７７とを備えている。
上記構成では、駆動能力変更部７７により駆動部７５、７６の駆動能力が周期的に変更されることで、コンデンサＣ７１の他方の端子に与えられる台形波出力のスルーレートが周期的に変化する。したがって、上記構成によっても、第１実施形態と同様、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散され、ノイズのピーク値が低く抑えられる。
図２１に示すモータドライブシステム８１は、例えば、主機インバータや、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）に用いられるもので、３相のモータＭを駆動するシステムである。モータドライブシステム８１は、一対の直流電源線Ｌ８１、Ｌ８２間に３相フルブリッジの形態をなすように接続された６つトランジスタＴ８１〜Ｔ８６と、それらトランジスタＴ８１〜Ｔ８６を駆動する駆動回路８２とを備えている。
この場合、トランジスタＴ８１、Ｔ８２の相互接続ノードＮ８１、トランジスタＴ８３、Ｔ８４の相互接続ノードＮ８２およびトランジスタＴ８５、Ｔ８６の相互接続ノードＮ８３から出力される台形波出力がモータＭに与えられている。したがって、トランジスタＴ８１〜Ｔ８６が出力トランジスタに相当し、トランジスタＴ８１、Ｔ８３、Ｔ８５のソースおよびトランジスタＴ８２、Ｔ８４、Ｔ８６のドレインが主端子に相当する。
駆動回路８２は、トランジスタＴ８１〜Ｔ８６をそれぞれ定電流駆動する駆動部８３〜８８と、駆動部８３〜８８の駆動能力を周期的に変更する駆動能力変更部８９とを備えている。上記構成では、駆動能力変更部８９により駆動部８３〜８８の駆動能力が周期的に変更されることで、相互接続ノードＮ８１、Ｎ８２からモータＭへと出力される台形波出力のスルーレートが周期的に変化する。したがって、上記構成によっても、第１実施形態と同様、台形波出力の立ち上がりおよび立ち下がりに含まれる高調波成分が分散され、ノイズのピーク値が低く抑えられる。
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、ＰＷＭ周期の１周期におけるＯＮ側駆動能力とＯＦＦ側駆動能力とが同一となるように駆動能力の変更を行っていたが、１周期におけるＯＮ側駆動能力とＯＦＦ側駆動能力とが異なるように駆動能力の変更を行ってもよい。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、ＰＷＭ周期の１周期におけるＯＮ側駆動能力とＯＦＦ側駆動能力とが同一となるように駆動能力の変更を行っていたが、１周期におけるＯＮ側駆動能力とＯＦＦ側駆動能力とが異なるように駆動能力の変更を行ってもよい。
駆動能力の変更は１周期毎に行わなくともよく、例えば複数周期毎に行ってもよい。ただし、その場合、損失の変動が明確に現れない程度の周期毎に駆動能力の変更を行うとよい。
駆動能力の変更パターンは、３種類に限らずともよく、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。
駆動能力の変更パターンは、３種類に限らずともよく、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。
第６実施形態において、台形波出力の立ち上がり期間中における駆動能力の変更は、ミラー比の切り替えにより実施していたが、これに限らずともよく、上記各実施形態で説明した各種の変更方法のいずれかを用いて実施してもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
３、５１、６２、７４、８２…駆動回路、４、７５、７６、８３〜８８…駆動部、５、６４、７７、８９…駆動能力変更部、６…オン側駆動部、７…オフ側駆動部、８、９…電流生成回路、１１、１２、４１…カレントミラー回路、Ｔ１、Ｔ７１、Ｔ７２、Ｔ８１〜Ｔ８６…トランジスタ。
Claims (9)
- 出力トランジスタ（Ｔ１、Ｔ７１、Ｔ７２、Ｔ８１〜Ｔ８６）の駆動を制御することにより、前記出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力する信号出力回路（３、５１、６２、７４、８２）であって、
前記出力トランジスタを定電流駆動する駆動部（４、７５、７６、８３〜８８）と、
前記駆動部の駆動能力を周期的に変更する駆動能力変更部（５、６４、７７、８９）と、
を備え、
前記駆動能力変更部は、前記駆動能力の変更前における前記出力信号のスルーレートと、前記駆動能力の変更後における前記出力信号のスルーレートとの差が、所定の閾値より小さくなるように前記駆動能力を変更し、
前記閾値は、前記駆動能力の変更前における前記出力信号のスルーレートで決定される周波数と、前記駆動能力の変更後における前記出力信号のスルーレートで決定される周波数と、の最小公倍数が所定の周波数以上になるように設定される信号出力回路。 - 出力トランジスタ（Ｔ１、Ｔ７１、Ｔ７２、Ｔ８１〜Ｔ８６）の駆動を制御することにより、前記出力トランジスタの主端子から台形波の出力信号を出力する信号出力回路（３、５１、６２、７４、８２）であって、
前記出力トランジスタを定電流駆動する駆動部（４、７５、７６、８３〜８８）と、
前記駆動部の駆動能力を周期的に変更する駆動能力変更部（５、６４、７７、８９）と、
を備え、
前記駆動部は、
前記出力トランジスタをオン駆動するオン側駆動部（６）および前記出力トランジスタをオフ駆動するオフ側駆動部（７）を備え、
前記駆動能力変更部は、
前記オン側駆動部によるオン駆動の開始をトリガとして前記オフ側駆動部の駆動能力を変更し、
前記オフ側駆動部によるオフ駆動の開始をトリガとして前記オン側駆動部の駆動能力を変更する信号出力回路。 - 前記駆動部の駆動能力を変更する切替タイミングは、前記出力信号が変化しない期間に設定されている請求項１または２に記載の信号出力回路。
- 前記駆動能力変更部は、
前記出力信号の立ち上がり期間または立ち下がり期間の所定の途中切替タイミングで、前記駆動部の駆動能力を、その時点における駆動能力よりも小さく変更する請求項１に記載の信号出力回路。 - 前記駆動部は、前記出力トランジスタを駆動するための駆動電流を生成する電流生成回路（８、９）を備え、
前記駆動能力変更部は、前記電流生成回路により生成される駆動電流の大きさを変更することにより前記駆動能力を変更する請求項１から４のいずれか一項に記載の信号出力回路。 - 前記電流生成回路は、出力段にカレントミラー回路（１１、１２）を備えた構成であり、
前記駆動能力変更部は、前記カレントミラー回路の入力側の電流を変更することにより前記駆動電流の大きさを変更する請求項５に記載の信号出力回路。 - 前記電流生成回路は、出力段にカレントミラー回路（４１）を備えた構成であり、
前記駆動能力変更部は、前記カレントミラー回路のミラー比を変更することにより前記駆動電流の大きさを変更する請求項５に記載の信号出力回路。 - 前記駆動能力変更部は、前記出力信号の１周期毎に前記駆動能力を変更する請求項１から７のいずれか一項に記載の信号出力回路。
- 前記駆動能力変更部は、前記駆動能力を３種類以上に変更する請求項１から８のいずれか一項に記載の信号出力回路。
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