JPH04255460A - Switching regulator - Google Patents
Switching regulatorInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は入力電圧および出力電流
の変動に対応してデューティ比を変化させることにより
、出力電圧を一定に維持するようにしたパルス幅制御方
式のスイッチングレギュレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width control type switching regulator that maintains a constant output voltage by changing the duty ratio in response to fluctuations in input voltage and output current.
【0002】0002
【従来の技術】従来よりこの種のパルス幅制御方式のス
イッチングレギュレータは入力電圧や出力電流の変動に
対してオン・デューティ(1周期のうち出力トランジス
タがオンする期間)を変化させることにより出力電圧を
一定に保っている。[Prior Art] Conventionally, this type of pulse width control type switching regulator changes the output voltage by changing the on-duty (the period during which the output transistor is on in one cycle) in response to fluctuations in the input voltage and output current. is kept constant.
【0003】図5はこの種のスイッチングレギュレータ
の一般的特性を示すもので、図5(A)はそのデューテ
ィーVI (入力電圧)特性を、また図5(B)はその
デューティーIO (出力電流)特性を示している。該
図に示されるように入力電圧VI が低下するとデュー
ティ比を上げ、逆に入力電圧VI が上昇するとデュー
ティ比を下げる。一方、負荷抵抗の減少によって出力電
流が増加するとそれに応じてデューティ比を上げ、逆に
負荷抵抗の増加によって出力電流が減少するとデューテ
ィ比を下げ、このようにして該出力電圧が一定に維持さ
れる。FIG. 5 shows general characteristics of this type of switching regulator. FIG. 5(A) shows its duty VI (input voltage) characteristic, and FIG. 5(B) shows its duty IO (output current) characteristic. It shows the characteristics. As shown in the figure, when the input voltage VI decreases, the duty ratio is increased, and conversely, when the input voltage VI increases, the duty ratio is decreased. On the other hand, when the output current increases due to a decrease in load resistance, the duty ratio is increased accordingly, and conversely, when the output current decreases due to an increase in load resistance, the duty ratio is decreased, thus maintaining the output voltage constant. .
【0004】図2は従来技術としてのスイッチングレギ
ュレータの回路構成を例示するもので、T1 は出力ト
ランジスタ、DLおよびCはそれぞれ該出力トランジス
タT1 と負荷RL との間の回路に挿入されたダイオ
ード、インダクタンスおよび平滑用コンデンサを示す。FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of a switching regulator as a conventional technique, where T1 is an output transistor, DL and C are a diode and an inductance inserted in the circuit between the output transistor T1 and the load RL, respectively. and a smoothing capacitor.
【0005】そして該負荷RL に印加される出力電圧
VO は抵抗RA およびRB により抵抗分割されて
誤差増巾器(例えばオペアンプ)OPの一方側入力端子
(例えば−側入力端子)に入力され、またその他方側入
力端子(例えば+側入力端子)には所定の基準電圧Vr
ef が入力される。このようにして該誤差増巾器OP
により該出力電圧VO がモニタされ該基準電圧Vre
f と比較される。The output voltage VO applied to the load RL is resistance-divided by resistors RA and RB and input to one side input terminal (for example, the negative input terminal) of the error amplifier (for example, an operational amplifier) OP. A predetermined reference voltage Vr is applied to the other side input terminal (for example, + side input terminal).
ef is input. In this way, the error amplifier OP
The output voltage VO is monitored by the reference voltage Vre.
compared with f.
【0006】ここで該誤差増巾器OPの出力は、該負荷
側の出力電圧VO がVO =Vref (RA +R
B )/RB となっているとき該基準電圧Vref
となり、該出力電圧VO が上記Vref (RA +
RB)/RB より増加あるいは減少した場合には、該
誤差増巾器OPの出力電圧は該基準電圧Vref を基
準として逆に減少あるいは増加する。Here, the output of the error amplifier OP is such that the output voltage VO on the load side is VO = Vref (RA +R
B)/RB, the reference voltage Vref
Then, the output voltage VO is equal to the above Vref (RA +
RB)/RB, the output voltage of the error amplifier OP conversely decreases or increases with respect to the reference voltage Vref.
【0007】次いで該誤差増巾器OPの出力電圧はPW
MコンパレータCOMP1の一方側入力端子(この場合
は+側入力端子)に入力され、その他方側入力端子(−
側入力端子)に入力される発振器(三角波発振器)OS
の出力と比較される。その結果、該出力電圧VO が上
述したようにして増加あるいは減少するに従って、該P
WMコンパレータCOMP1の出力側がハイレベルとな
る期間は逆に減少あるいは増加する。Next, the output voltage of the error amplifier OP is PW
It is input to one side input terminal (+ side input terminal in this case) of M comparator COMP1, and the other side input terminal (-
Oscillator (triangular wave oscillator) OS input to side input terminal)
is compared with the output of As a result, as the output voltage VO increases or decreases as described above, the P
On the contrary, the period during which the output side of the WM comparator COMP1 is at a high level decreases or increases.
【0008】そして該PWMコンパレータCOMP1の
出力側はアンドゲートGの一方側入力端子に入力されて
いるので、該アンドゲートの他方側入力端子に入力され
る後述するDTCコンパレータCOMP2の出力側がハ
イレベルとなっている限り、該アンドゲートGの出力側
は該PWMコンパレータCOMP1の出力側のハイレベ
ル期間に応じてハイレベルとなり、該アンドゲートGの
ハイレベル期間に応じてスイッチングトランジスタT2
がオンとなる。そして該トランジスタT2 がオンと
なっている期間中、抵抗R1 を通して上記出力トラン
ジスタT1 のエミッタ・ベース間に所定の電圧が印加
され、該出力トランジスタT1 がオンとなる。Since the output side of the PWM comparator COMP1 is input to one side input terminal of the AND gate G, the output side of the DTC comparator COMP2 (to be described later) inputted to the other side input terminal of the AND gate is at a high level. As long as it is, the output side of the AND gate G becomes high level according to the high level period of the output side of the PWM comparator COMP1, and the switching transistor T2 becomes high level according to the high level period of the AND gate G.
turns on. During the period when the transistor T2 is on, a predetermined voltage is applied between the emitter and the base of the output transistor T1 through the resistor R1, and the output transistor T1 is turned on.
【0009】したがって該出力トランジスタT1 がオ
ンとなる期間(オン・デューティ)は、上記出力電圧V
O が上記Vref (RA +RB )/RB を基
準にしてそれより増加あるいは減少するに従って逆に減
少あるいは増加し、これによって該出力電圧VO は上
記Vref (RA +RB )/RB に維持される
。Therefore, the period during which the output transistor T1 is on (on duty) is equal to the output voltage V
As O increases or decreases from the Vref (RA + RB )/RB as a reference, the output voltage VO conversely decreases or increases, thereby maintaining the output voltage VO at the Vref (RA + RB )/RB.
【0010】また一般にスイッチングレギュレータにお
いては出力トランジスタ(上記トランジスタT1 に相
当)の過電流による破壊を防止するために電流制限がか
けられており、上記パルス幅制御方式のスイッチングレ
ギュレータにおいて電流制限をかける手段として、上記
オン・デューティを制限する方式(デッドタイムコント
ロール、通称DTC)が採用されている。Generally, in a switching regulator, a current limit is applied to prevent the output transistor (corresponding to the above-mentioned transistor T1) from being destroyed due to overcurrent. As a result, a method for limiting the on-duty (dead time control, commonly known as DTC) is adopted.
【0011】そのために上記図2の回路には、DTCコ
ンパレータCOMP2が設けられ、該DTCコンパレー
タCOMP2の一方側入力端子(この場合は+側入力端
子)がDTC端子とされ、該DTC端子に印加される電
圧が、該DTCコンパレータCOMP2の他方側入力端
子(この場合は−側入力端子)に入力される上記発振器
(三角波発振器)OSの出力と比較される。そして上記
PWMコンパレータCOMP1の出力レベルの如何に拘
らず、該出力トランジスタT1 の最大オン・デューテ
ィ(オン・・デューティの最大値)Dmax は、上記
DTCコンパレータCOMP2の出力状態(換言すれば
上記DTC端子に印加されるDTC端子電圧)により決
定される。To this end, the circuit shown in FIG. 2 is provided with a DTC comparator COMP2, one input terminal (+ side input terminal in this case) of the DTC comparator COMP2 is set as the DTC terminal, and the voltage applied to the DTC terminal is set as the DTC terminal. The voltage is compared with the output of the oscillator (triangular wave oscillator) OS input to the other side input terminal (in this case, the negative input terminal) of the DTC comparator COMP2. Regardless of the output level of the PWM comparator COMP1, the maximum on-duty (maximum value of on-duty) Dmax of the output transistor T1 is determined by the output state of the DTC comparator COMP2 (in other words, at the DTC terminal). (applied DTC terminal voltage).
【0012】すなわち図3において、該DTC端子に印
加されるDTC端子電圧をVDTC とし、該発振器O
Sの出力電圧最大値および出力電圧最小値をそれぞれV
H およびVL とすると、該DTCコンパレータCO
MP2の出力電圧がハイレベルおよびロウレベルとなる
期間はそれぞれTONおよびTOFF となる。そして
該TONの期間中、上記トランジスタT2 を介して上
記出力トランジスタT1 がオンとなるから、上記オン
・デューティの最大値Dmax は、
Dmax =TON/(TON+TOFF )=(VD
TC −VL )/(VH −VL )となる。That is, in FIG. 3, the DTC terminal voltage applied to the DTC terminal is VDTC, and the oscillator O
The maximum output voltage value and the minimum output voltage value of S are respectively V
H and VL, the DTC comparator CO
The periods during which the output voltage of MP2 is at high level and low level are TON and TOFF, respectively. During the period of TON, the output transistor T1 is turned on via the transistor T2, so the maximum value Dmax of the on-duty is as follows: Dmax = TON/(TON+TOFF) = (VD
TC −VL )/(VH −VL ).
【0013】そして従来は上記図2に示されるように、
該DTC端子電圧を定電圧(例えば基準電圧Vref
を抵抗R3 、R4 で抵抗分割した電圧)で固定し、
それにより上記Dmax を固定値とするのが一般的で
ある。[0013] Conventionally, as shown in FIG.
The DTC terminal voltage is set to a constant voltage (for example, reference voltage Vref
is fixed at a voltage divided by resistors R3 and R4,
Therefore, it is common to set the above-mentioned Dmax to a fixed value.
【0014】しかしながら、上記図5(A)で説明した
ように、入力電圧VI が変化するとデューティ比が変
化するため、上記オン・デューティの最大値Dmax
を上述したように所定の固定値に制限すると、図6に示
すように入力電圧VI によって電流制限のかかる出力
電流値がI1 ,I2 ,I3 などのように変化して
しまい、入力電圧範囲の広いシステムでは実用的でない
という問題点があった。However, as explained with reference to FIG. 5A, when the input voltage VI changes, the duty ratio changes, so the maximum value Dmax of the on-duty
If it is limited to a predetermined fixed value as described above, the output current value to which the current is limited changes as I1, I2, I3, etc. depending on the input voltage VI, as shown in Figure 6. The problem with this system was that it was not practical.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、入力電圧に応じて該D
TC端子電圧を変化させ、該オン・デューティの最大値
Dmax を制御することにより、該入力電圧が変化し
ても上記出力電流制限値が一定となるようにしたもので
ある。Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to
By changing the TC terminal voltage and controlling the maximum value Dmax of the on-duty, the output current limit value remains constant even if the input voltage changes.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明によれば、入力電圧および出力電流の変動に
対応してデューティ比を変化させることにより出力電圧
を一定に維持するようにしたスイッチングレギュレータ
であって、該デューティ比の最大値Dmax をそのと
きの入力電圧に逆比例して変化するように制御する手段
をそなえ、これにより該入力電圧の変動に拘らず、出力
電流制限値が一定となるようにしたことを特徴とするス
イッチングレギュレータが提供される。[Means for Solving the Problems] In order to solve the problems, according to the present invention, the output voltage is maintained constant by changing the duty ratio in response to fluctuations in the input voltage and output current. The switching regulator is provided with means for controlling the maximum value Dmax of the duty ratio to vary in inverse proportion to the input voltage at that time, so that the output current limit value is maintained regardless of fluctuations in the input voltage. Provided is a switching regulator characterized in that the switching regulator is constant.
【0017】[0017]
【作用】上記構成によれば、該デューティ比の最大値D
max をそのときの入力電圧VI に逆比例して変化
するように制御することによって、該入力電圧VI に
対する該Dmax の変化特性を所定の出力電流制限値
に対応するものとすることができ、その結果該入力電圧
の変動に拘らず該出力電流制限値を一定にすることがで
きる。[Operation] According to the above configuration, the maximum value D of the duty ratio
By controlling max so that it changes in inverse proportion to the input voltage VI at that time, the change characteristics of the Dmax with respect to the input voltage VI can be made to correspond to a predetermined output current limit value, and the As a result, the output current limit value can be kept constant regardless of fluctuations in the input voltage.
【0018】[0018]
【実施例】図1は本発明の1実施例としてのスイッチン
グレギュレータの回路構成を示すもので、該DTCコン
パレータCOMP2の一方側入力端子(この場合は+側
入力端子)である該DTC端子には、最大オン・デュー
ティ(Dmax ) 制御回路CNTが接続される。そ
して該最大オン・デューティ制御回路CNTは該スイッ
チングレギュレータの入力電圧VI を入力とし、該入
力電圧VI が変化しても上記出力電流制限値が一定と
なるようなDTC端子電圧を出力する。[Embodiment] FIG. 1 shows the circuit configuration of a switching regulator as an embodiment of the present invention. , maximum on-duty (Dmax) control circuit CNT is connected. The maximum on-duty control circuit CNT receives the input voltage VI of the switching regulator and outputs a DTC terminal voltage such that the output current limit value remains constant even if the input voltage VI changes.
【0019】ここで上記図5(A)に示したように、該
スイッチングレギュレータのデューティ比(Duty)
と入力電圧VI との間には、Duty∝1 /VI
の関係がある。
また図3に関連して説明したように、最大オン・デュー
ティ(Dmax )とDTC端子電圧VDTC との間
には、Dmax ∝VDTC の関係がある。Here, as shown in FIG. 5(A) above, the duty ratio (Duty) of the switching regulator is
and input voltage VI, Duty∝1/VI
There is a relationship between Further, as explained in relation to FIG. 3, there is a relationship between the maximum on-duty (Dmax) and the DTC terminal voltage VDTC as Dmax∝VDTC.
【0020】したがって該最大オン・デューティ制御回
路CNTとして除算回路を用い、該DTC端子電圧VD
TC を該入力電圧VI に逆比例するように変化させ
れば(すなわちVDTC ∝1 /VI となるように
すれば)、該最大オン・デューティ(Dmax )も入
力電圧VI に逆比例して変化するようになり(すなわ
ちDmax ∝1 /VI となり)、これによって該
入力電圧VI が変化しても上記出力電流制限値を一定
にすることができる。Therefore, by using a division circuit as the maximum on-duty control circuit CNT, the DTC terminal voltage VD
If TC is changed inversely proportional to the input voltage VI (that is, VDTC ∝1 /VI), the maximum on-duty (Dmax) also changes inversely proportional to the input voltage VI. (that is, Dmax∝1/VI), thereby making it possible to keep the output current limit value constant even if the input voltage VI changes.
【0021】図4は上記図1の装置によってえられるD
max −VI 特性を示すもので、該図4における実
線の曲線はスイッチングレギュレータの一般的特性とし
てのデューティ−VI 特性を示しており、例えば出力
電流 100mAに対するデューティ−VI 特性であ
る。これに対し点線の曲線は、上記図1に示される本発
明装置によってえられるDmax −VI 特性を示し
ており、所定の出力電流制限値(例えば1A)に対する
Dmax −VI 特性である。これにより該入力電圧
VI が変化しても該出力電流制限値が一定となるよう
に該Dmax が変化することが示されている。FIG. 4 shows D obtained by the apparatus shown in FIG.
The solid line curve in FIG. 4 shows the duty-VI characteristic as a general characteristic of a switching regulator, for example, the duty-VI characteristic for an output current of 100 mA. On the other hand, the dotted line curve shows the Dmax-VI characteristic obtained by the device of the present invention shown in FIG. 1, and is the Dmax-VI characteristic for a predetermined output current limit value (for example, 1 A). This shows that even if the input voltage VI changes, the Dmax changes so that the output current limit value remains constant.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、入力電圧が変化しても
出力電流制限値が一定となるスイッチングレギュレータ
をうることができる。According to the present invention, it is possible to obtain a switching regulator in which the output current limit value remains constant even if the input voltage changes.
【図1】本発明の1実施例としてのスイッチングレギュ
レータの回路構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a switching regulator as an embodiment of the present invention.
【図2】従来技術としてのスイッチングレギュレータの
回路構成を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of a switching regulator as a conventional technique.
【図3】デッドタイムコントロール(DTC)の機能を
説明する図である。FIG. 3 is a diagram explaining the function of dead time control (DTC).
【図4】図1の装置によってえられるDmax −VI
特性を示す図である。FIG. 4: Dmax-VI obtained by the apparatus of FIG. 1
FIG. 3 is a diagram showing characteristics.
【図5】スイッチングレギュレータの一般的特性を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing general characteristics of a switching regulator.
【図6】従来技術の問題点を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating problems in the prior art.
OP…誤差増巾器 OS…発振器 COMP1…PWMコンパレータ COMP2…DTCコンパレータ OP…Error amplification device OS…oscillator COMP1...PWM comparator COMP2...DTC comparator
Claims (1)
してデューティ比を変化させることにより出力電圧を一
定に維持するようにしたスイッチングレギュレータであ
って、該デューティ比の最大値をそのときの入力電圧に
逆比例して変化するように制御する手段をそなえ、これ
により該入力電圧の変動に拘らず出力電流制限値が一定
となるようにしたことを特徴とするスイッチングレギュ
レータ。1. A switching regulator that maintains an output voltage constant by changing a duty ratio in response to fluctuations in input voltage and output current, wherein the maximum value of the duty ratio is set to the current input voltage. 1. A switching regulator comprising means for controlling the output current to vary in inverse proportion to the voltage, so that the output current limit value remains constant regardless of fluctuations in the input voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1635991A JPH04255460A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1635991A JPH04255460A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Switching regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04255460A true JPH04255460A (en) | 1992-09-10 |
Family
ID=11914149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1635991A Pending JPH04255460A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Switching regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04255460A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990072684A (en) * | 1998-02-18 | 1999-09-27 | 이토 기요시 | Switching regulator control circuit of PWM system and switching regulator thereof |
WO2016051567A1 (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 三菱電機株式会社 | Chopper circuit control device |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP1635991A patent/JPH04255460A/en active Pending
Cited By (6)
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JPWO2016051567A1 (en) * | 2014-10-02 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | Chopper circuit controller |
CN107078632A (en) * | 2014-10-02 | 2017-08-18 | 三菱电机株式会社 | Chopper circuit control device |
US10033274B2 (en) | 2014-10-02 | 2018-07-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Chopper circuit control device for controlling a duty cycle of a chopper circuit in accordance with limits of an operation value range |
CN107078632B (en) * | 2014-10-02 | 2019-07-19 | 三菱电机株式会社 | Chopper circuit control device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010327 |