JPH11235023A - スイッチング・レギュレーター - Google Patents
スイッチング・レギュレーターInfo
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Abstract
電圧の時の、リップル電圧を抑えること。 【解決手段】 PFM方式のSWレギュレータのPFM
−DUTY比に、電源電圧依存性をつけ、高い電源電圧の時
にはPFM−DUTY比を小さくした。
Description
レギュレータ(以下SWレギュレータと記載する)の入
力電源電圧の値に応じて、低入力電源電圧時でも負荷に
大電流を供給することが可能で、かつ高入力電源電圧時
でも、リップル電圧の小さい、PFM(Pulse Frequenc
y Modulation)方式のSWレギュレータ制御回路、及
び、SWレギュレータに関する。
路としては、図5の回路図に示されるようなSWレギュ
レータの制御回路が知られていた。即ち、第一の基準電
圧回路10の基準電圧値Vrefと、SWレギュレータの出
力端子5の出力電圧Voutを分圧するブリーダ抵抗11、
12の接続点の電圧とを比較するコンパレータ13があ
る。コンパレータ13の出力Vcompは、基準電圧回路1
0の出力電圧をVref、ブリーダ抵抗11、12の接続点
の電圧をVaとすれば、Vref>Vaならば、出力Vcompはハイ
・レベルになり、逆にVref<Vaならば、出力Vcompはロー
・レベルになる。コンパレータ13の出力Vcompは、AND
ゲート17の一つの入力端子に入り、ANDゲート17の
他の入力端子には、コンパレータ16の出力Voscが入力
される。コンパレータ16の出力Voscは、発振回路14
からの出力である三角波Vosと、第二の基準電圧回路1
5の基準電圧値Vref2を比較して、あるデューティー比
(以下、DUTY比と記載する)の矩形波を作り出す。この
発振周期に対する、SWレギュレータで用いられるスイ
ッチ素子がONする割合がPFM−DUTY比である。すなわ
ち、出力電圧が規定の電圧よりも、低いときは、コンパ
レータ13の出力Vcompがハイ・レベルとなり、コンパレ
ータ16の出力VoscとANDゲート17の出力Vandが等し
くなり、出力VoscでSWレギュレータで用いられるスイ
ッチ素子をON/OFFし、逆に、出力電圧が規定の電圧より
も、高いときは、コンパレータ13の出力がロー・レベ
ルとなり、ANDゲート17の出力Vandは必ずロー・レベ
ルとなり、SWレギュレータで用いられるスイッチ素子
をOFF状態に保つ。
部の電圧波形を横軸を時間として示す。図4に本発明の
昇圧型のSWレギュレータの構成図を示す。入力電源2
0には、コイル21とSWレギュレータ制御回路30が
接続されている。SWレギュレータ制御回路30は前述
のように、スイッチ素子22のONとOFFをコントロ
ールして出力電圧を一定値に保つように制御する。コイ
ル21と出力容量24の間には、整流素子23が接続さ
れている。負荷25は出力の容量と並列に接続される。
ONにする時間が長い方が、負荷に電力を供給する能力が
高くなる。従って、ある程度重い負荷であっても、十分
にエネルギーを供給できるようにPFM方式のSWレギ
ュレータの場合、PFM−DUTY比としては、50%〜90%程
度のある値に設定される。このPFM−DUTY比は、電源
電圧によらず常に一定の値をとる。
方式のSWレギュレータでは、PFM−DUTY比が電源電
圧によらず一定であるため、PFM−DUTY比を小さく設
定すると電源電圧の低い時、スイッチングによるコイル
のエネルギーが小さく、大きな負荷電流を供給できず、
また、PFM−DUTYを大きくすると、電源電圧の高いと
きに、スイッチングによるコイルのエネルギーが大きい
ため、出力電圧に大きなリップル電圧が発生するという
問題点があった。
な問題点を解決するために、PFM方式のSWレギュレ
ータのPFM−DUTY比に、電源電圧依存性をもたせ、電
源電圧が低いときはPFM−DUTY比を大きくし、電源電
圧の高い時はPFM−DUTY比を小さくすることで、低い
電源電圧でも、負荷に十分にエネルギーを供給すること
ができ、かつ、電源電圧の高いときには、リップル電圧
を抑えることを目的としている。
めに、この発明ではPFM方式のSWレギュレータの制
御回路において、PFM−DUTY比に電源電圧依存性をつ
けることで、電源電圧の高い時のリップル電圧を抑える
ことが可能となった。
をつけ、高い電源電圧の時にはPFM−DUTY比を小さく
することで、電源電圧の高い時のリップル電圧を抑え
る。
図1は本発明の実施例を示すSWレギュレータの制御回
路図である。基準電圧回路10、ブリーダ抵抗11、1
2、コンパレータ13、16、発振回路14及び、AND
ゲート17は従来と同様である。コンパレータ16のプ
ラス入力端子には、基準電圧としての一定電圧ではな
く、電圧発生回路100の出力電圧値Vref100が入力さ
れている。
には、電源電圧依存性があり、電源電圧が高くなると低
下し、逆に電源電圧が低くなると高くなる。コンパレー
タ16の出力VcompのDUTY比は、前述のように、コンパ
レータ16のマイナス入力の発振回路14の出力である
三角波Vosとプラス入力のVref100のレベルによって決定
されるので、Vref100の電圧が高くなれば、DUTY比は、
大きくなり、Vref100の電圧が低くなれば、DUTY比は小
さくなる。
ータ16の出力VcompのDUTY比が小さくなり、電源電圧
の低い時はDUTY比が大きくなる。これを図2に示す。実
線aはコンパレータ16の出力VcompのDUTY比を示し、
実線bは、電圧発生回路100の出力電圧値Vref100を
示す。図2の横軸は電源電圧であり、電源電圧が高くな
ると、電圧発生回路100の出力電圧値であるVref100
の値が下がり、コンパレータ16の出力VcompのDUTY比
が小さくなる。
DUTY比は、電源電圧によらず50〜90%程度の間のある一
定値であるが、本発明の場合、電源電圧の低い時は80〜
90%の大きなDUTY比となるが、電源電圧の高い時は60%以
下のDUTY比となる。このようにすることで、電源電圧の
低い時には、負荷に十分にエネルギーを与えられ、電源
電圧の高いときには、小さいDUTY比でリップル電圧を小
さく抑えることが可能である。
電圧の電源電圧依存性を、従来の場合と、本発明あわせ
て図3に示す。横軸は電源電圧、縦軸はリップル電圧を
示している。実線cは、従来のSWレギュレータのリッ
プル電圧の特性を示し、実線dは、本発明のSWレギュ
レータのリップル電圧の特性を示す。従来の場合、DUTY
比が電源電圧に対して一定であったので、電源電圧を高
くすると、一回のスイッチングによるエネルギーが高く
なり、リップル電圧が増大したが、本発明の場合それを
抑えることが可能である。
00の具体的構成については割愛したが、オペレーショ
ナル・アンプリファイア等を用いて簡単に構成できるこ
とは明白である。図4に本発明の昇圧型のSWレギュレ
ータの構成図を示す。入力電源20には、コイル21と
図1に示す本発明のSWレギュレータ制御回路30が接
続されている。コイル21と出力容量24の間には、整
流素子23が接続されている。負荷25は出力の容量と
並列に接続される。
のPFM−DUTY比は、電源電圧(入力電源20の電圧
値)によって、変化する。
回路は、DUTY比に電源電圧依存性をつけることで、低電
源電圧時の負荷へのエネルギー供給能力を高く、かつ、
高い電源電圧時はリップル電圧を抑えることができると
いう効果がある。
路の説明図である。
回路の動作説明図である。
のPFM方式のSWレギュレータのリップル電圧の電源
電圧依存性の説明図である。
図である。
の説明図である。
の動作説明図である。
の電圧波形を横軸を時間として示す。
ータ16の出力VcompのDUTY比が小さくなり、
電源電圧の低いときはDUTY比が大きくなる。これを
図2に示す。実線aはコンパレータ16の出力Vosc
のDUTY比を示し、実線bは電圧発生回路100の出
力電圧値Vref100を示す。図2の横軸は電源電圧
であり、電源電圧が高くなると、電圧発生回路100の
出力電圧値であるVref100の値が下がり、コンパ
レータ16の出力VoscのDUTY比が小さくなる。
の具体的構成については割愛したが、オペレーショナル
・アンプリファイア等を用いて簡単に構成できることは
明白である。図4に本発明の昇圧型SWレギュレータの
構成図を示す。入力電源20には、コイル21と、図1
に示すSWレギュレータ制御回路30が接続されてい
る。コイル21と出力容量24の間には、整流素子23
が接続されている。負荷25は出力の容量と並列に接続
される。
比に電源電圧依存性をつけることで、低電源電圧時の負
荷へのエネルギー供給能力を高く、かつ、高い電源電圧
時はリップル電圧を抑えることができるという効果があ
る。
路の説明図である。
回路の動作説明図である。
のPFM方式のSWレギュレータのリップル電圧の電源
電圧依存性の説明図である。
図である。
の説明図である。
の動作説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 PFM方式のスイッチング・レギュレー
タ制御回路において、PFMのデューティー比に電源電
圧依存性を設けることを特徴とするPFM方式のスイッ
チング・レギュレータ制御回路。 - 【請求項2】請求項1に示す、PFM方式のスイッチン
グ・レギュレータ制御回路を用いたスイッチング・レギ
ュレータ。
Priority Applications (4)
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