JP6594199B2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents
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Description
図1は、スイッチングレギュレータの全体構成例を示す図である。本構成例のスイッチングレギュレータ101は、昇降圧型スイッチングレギュレータであって、降圧用制御回路1と、MOSトランジスタQ1〜Q4と、インダクタL1と、出力コンデンサC1と、出力抵抗R0と、分圧抵抗R1及びR2と、電流検出回路2と、ANDゲート3と、固定デューティ回路4と、NOTゲート5と、を備える。
図2Aは、降圧用制御回路1の一構成例を示す図である。図2Aに示す例において降圧用制御回路1は、エラーアンプ11と、基準電圧源12と、抵抗R3と、コンデンサC2と、スロープ回路13と、コンパレータ14と、発振器15と、タイミング制御回路16とによって構成される。
図3は、電流検出回路2及びスロープ回路13の一構成例を示す図である。図3に示す例において電流検出回路2は、電圧電流変換回路2Aによって構成される。また図3に示す例においてスロープ回路13は、スイッチ13A〜13Dと、コンデンサ13E及び13Fと、定電流源13G及び13Hと、NMOSトランジスタ13Iによって構成される。NMOSトランジスタ13Iのゲート・ソース間電圧はコンデンサ13Eの両端電圧であり、NMOSトランジスタ13Iのドレインはスイッチ13B及びコンデンサ13Fによって構成される並列回路に接続される。なお、定電流源13D及び13Hから出力される各定電流の値はそれぞれ調整可能であることが望ましい。
動作モードの切り替え例として、ここではMOSトランジスタQ1のオンデューティが閾値TH以上であるときにモード指定信号S1をハイレベルとし、MOSトランジスタQ1のオンデューティが閾値TH未満であるときにモード指定信号S1をローレベルとする場合について説明する。
次に、先に説明したスイッチングレギュレータ101〜102の用途例について説明する。図17は、車載機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、バッテリ(不図示)と、バッテリから供給される直流電圧を入力するプライマリスイッチングレギュレータ(不図示)と、プライマリスイッチングレギュレータから出力される直流電圧を入力するセカンダリスイッチングレギュレータ(不図示)と、車載機器X11〜X17と、を搭載している。先に説明したスイッチングレギュレータ101〜102はプライマリスイッチングレギュレータに適用することができる。
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
2、6 電流検出回路
2A 電圧電流変換回路
2B 電流源
3 ANDゲート
4 固定デューティ回路
5 NOTゲート
11 エラーアンプ
12 基準電圧源
13 スロープ回路
13A〜13C スイッチ
13D 定電流源
14 コンパレータ
15 発振器
16 タイミング制御回路
101、102 スイッチングレギュレータ
C1 出力コンデンサ
C2、13E コンデンサ
L1 インダクタ
Q1〜Q4、2C、2D、2G、2H MOSトランジスタ
R0 出力抵抗
R1、R2 分圧抵抗
R3、2E、2F 抵抗
X 車両
X11〜X17 車載機器
Claims (12)
- 入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、
第1端が前記入力電圧の印加される第1印加端に接続された第1スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い所定電圧の印加される第2印加端に接続された第2スイッチと、
前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、
第1端が前記第1スイッチと前記第2スイッチの接続ノードに接続されたインダクタと、
第1端が前記インダクタの第2端に接続されて第2端が前記所定電圧の印加される第3印加端に接続された第3スイッチと、
第1端が前記インダクタと前記第3スイッチの接続ノードに接続されて第2端が前記出力電圧の印加される第4印加端に接続された第4スイッチと、
前記出力電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを相補的にオン/オフさせるための降圧用制御信号を生成する第1制御回路と、
昇降圧モード時に前記第3スイッチのオンデューティD(0≦D≦1)を固定値D’(0<D’<1)に固定して前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを相補的にオン/オフさせるための昇圧用制御信号を生成する第2制御回路と、
を有し、
前記第1制御回路は、スロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部を有し、前記スロープ電圧に応じて前記降圧用制御信号を生成し、
前記スロープ電圧生成部は、
前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に第1ランプ電圧を合成して前記スロープ電圧を生成する第1の動作と、
前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に前記第1ランプ電圧に加えて又は前記第1ランプ電圧に代えて前記第1ランプ電圧よりも傾きの小さい第2ランプ電圧を合成して前記スロープ電圧を生成する第2の動作と、を切り替えることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記第1制御回路は、
前記スイッチングレギュレータの出力電圧に応じた電圧と基準電圧との差分に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、
前記スロープ電圧と前記誤差信号を比較して比較信号であるリセット信号を生成するコンパレータと、
所定周波数のクロック信号であるセット信号を生成するオシレータと、
前記セット信号と前記リセット信号に応じて前記降圧用制御信号を生成するタイミング制御回路と、
を有する請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記セット信号がハイレベルからローレベルに切り替わる時に、前記降圧用制御信号によって前記第1スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わり、
前記セット信号がローレベルからハイレベルに切り替わる時の前記降圧用制御信号の状態に応じて、前記スロープ電圧生成部が前記第1の動作及び前記第2の動作のいずれかを選択する請求項2に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記電流検出部は、前記第2スイッチを流れる電流に応じた電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、
前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力電流を充電する第1コンデンサを有する請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スロープ電圧生成部は、前記電圧電流変換回路の出力端から前記第1コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する第1スイッチをさらに有する請求項4に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スロープ電圧生成部は、前記第1コンデンサを放電させて前記第1コンデンサの充電電圧をリセットする第1リセット部を有する請求項4または請求項5に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スロープ電圧生成部は、
第1定電流源と、
前記第1定電流源の出力電流を充電する第2コンデンサと、を有する請求項4〜請求項6のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スロープ電圧生成部は、前記第2コンデンサを放電させて前記第2コンデンサの充電電圧をリセットする第2リセット部を有する請求項7に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スロープ電圧生成部は、
前記第1コンデンサの充電電圧によってオン抵抗が制御される可変抵抗部を有し、
前記第2コンデンサに前記可変抵抗部が直列接続される請求項7又は請求項8に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スロープ電圧生成部は、
第2定電流源と、
前記第2定電流源の出力端から前記第1コンデンサに至る電流経路を導通/遮断する第2スイッチと、を有し、
前記第2定電流源の出力電流は前記第1定電流源の出力電流より小さい請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。 - 入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、
第1端が前記入力電圧の印加される第1印加端に接続された第1スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記入力電圧よりも低い所定電圧の印加される第2印加端に接続された第2スイッチと、
前記第2スイッチを流れる電流を検出する電流検出部と、
第1端が前記第1スイッチと前記第2スイッチの接続ノードに接続されたインダクタと、
第1端が前記インダクタの第2端に接続されて第2端が前記所定電圧の印加される第3印加端に接続された第3スイッチと、
第1端が前記インダクタと前記第3スイッチの接続ノードに接続されて第2端が前記出力電圧の印加される第4印加端に接続された第4スイッチと、
前記出力電圧に応じて前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを相補的にオン/オフさせるための降圧用制御信号を生成する第1制御回路と、
昇降圧モード時に前記第3スイッチのオンデューティを前記出力電圧及び前記入力電圧それぞれと独立して設定して前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを相補的にオン/オフさせるための昇圧用制御信号を生成する第2制御回路と、
を有し、
前記第1制御回路は、スロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部を有し、前記スロープ電圧に応じて前記降圧用制御信号を生成し、
前記スロープ電圧生成部は、
前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に第1ランプ電圧を合成して前記スロープ電圧を生成する第1の動作と、
前記電流検出部によって検出された電流の情報を蓄積して、蓄積された電流の情報に前記第1ランプ電圧に加えて又は前記第1ランプ電圧に代えて前記第1ランプ電圧よりも傾きの小さい第2ランプ電圧を合成して前記スロープ電圧を生成する第2の動作と、を切り替えることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータに電力を供給するバッテリと、
を備えることを特徴とする車両。
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