JPH1169781A - パルス幅変調回路及びそれに用いるコンパレータ - Google Patents

パルス幅変調回路及びそれに用いるコンパレータ

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JPH1169781A
JPH1169781A JP23210997A JP23210997A JPH1169781A JP H1169781 A JPH1169781 A JP H1169781A JP 23210997 A JP23210997 A JP 23210997A JP 23210997 A JP23210997 A JP 23210997A JP H1169781 A JPH1169781 A JP H1169781A
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JP
Japan
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output
circuit
signal
comparator
width modulation
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Application number
JP23210997A
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English (en)
Inventor
Masahiro Iwamura
將弘 岩村
Masamitsu Inaba
政光 稲葉
Keiichi Sukegawa
圭一 助川
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Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パルス幅変調回路を用いる装置の小型化,低消
費電力化を図る。 【解決手段】誤差増幅器の出力とのこぎり波発生器の出
力とを比較して論理レベルの信号を出力するコンパレー
タを備える。 【効果】パルス幅変調回路を構成する素子数を低減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパルス幅変調回路に
関し、特にスイッチング電源装置などの制御回路に適用
して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6に従来のパルス幅変調回路の一例を
示し、図7に出力禁止信号604(INH)が高レベル
の時の動作タイムチヤートを示す。図6において、61
0は誤差増幅器であり、制御電圧601(Vf)と基準
電圧602(Vr)を入力しその差の増幅信号615を
出力する。620はのこぎり波発生回路であり、所定周
期のクロック信号603(CLK)を入力し、のこぎり
波625を出力する。ここで、制御電圧は例えばスイッ
チング電源装置の出力電圧を検出した信号であり、基準
電圧は出力電圧を所望の電圧にするための設定電圧であ
る。630はコンパレータであり、非反転入力には誤差
増幅器の出力615が、反転入力にはのこぎり波発生回
路の出力625が接続され、両者の比較結果を論理レベ
ルの信号635として出力する。640はS/R(セッ
ト,リセット)フリップフロップであり、セット入力に
は微分回路660の出力665が、リセット入力にはコ
ンパレータ630の出力635が接続されている。微分
回路660は図7の665に示すようにクロック信号60
3の立上りエッジに短い幅の立下りパルスを出力する。
650はNAND回路であり、フリップフロップの出力
645と出力禁止信号604を入力し、パルス幅変調さ
れたパルス信号655を出力する。この信号はドライバ
回路(図示しない)に与えられMOSFETなどのスイッチン
グデバイスを駆動する。なお、出力禁止信号604は必
要に応じて設けられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のパ
ルス幅変調回路は制御電圧と基準電圧に応じた幅のパル
ス信号を生成するためにフリップフロップを用いるのが
一般的である。また、この場合、フリップフロップのセ
ット信号を生成するための微分回路も同時に必要にな
る。このため、回路素子数が多くなり、電子装置の小型
化を追及する上での障害になる。さらに、回路数が増え
ることにより、当然のことながら消費電力が増加すると
いう問題もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】制御電圧基準電圧を入力
しその差を増幅して出力する誤差増幅器と、クロック信
号に応答してのこぎり波を発生するのこぎり波発生回路
と、前記誤差増幅器の出力とのこぎり波発生回路の出力
を比較して論理レベルの信号を出力するコンパレータ
と、少なくともクロック信号と前記コンパレータの出力
とを入力してその論理積結果をパルス幅変調信号として
出力する論理回路とでパルス幅変調回路を構成する。
【0005】上記した構成ではフリップフロップとそれ
に付随する微分回路が不要なため、従来より少ない素子
数,少ない消費電力のパルス幅変調回路を実現できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図1は本発明のパルス幅変調回路の第1の実施
例、図2は出力禁止信号104(INH)が高レベルの
t動作タイムチヤートである。図において、110は制
御電圧101(Vf)と基準電圧102(Vr)を入力し
て増幅する誤差増幅器であり、その出力115は例えば
図2の点線で示したようになる。120はクロック信号
103(CLK)を入力してのこぎり波125を発生する
のこぎり波発生回路である。130は誤差増幅器の出力
115を非反転入力端子に、のこぎり波発生回路の出力
125を反転入力端子に入力し、論理信号135を出力
するコンパレータである。140はクロック信号103
とコンパレータの出力135と出力禁止信号104とを
入力するNAND回路であり、その出力145からパル
ス幅変調されたパルス信号が得られる。この信号はドラ
イバ回路(図示しない)を介してMOSFETなどのスイッチ
ングデバイスをオン/オフさせる信号となる。
【0007】このパルス幅変調回路は図2の動作波形か
ら明らかなように、誤差増幅器の出力115がより高い
電圧のときはNAND回路の出力145のパルス幅(低
レベルの期間)がより広くなり、誤差増幅器の出力11
5がより低い電圧のときはNAND回路の出力145の
パルス幅(低レベルの期間)がより狭くなるようにパルス
幅が変調される。なお、NAND回路140ではコンパ
レータの出力135とクロック信号135との論理積が
とられるためその出力の立下り点は常にクロック信号1
03の立上りに同期しており、立上り点がパルス幅の大
小によって変化する。NAND回路140の出力の最大
パルスデューティは略50%であり、クロック信号10
3の高レベルの期間で制限するようにしている。なお、
出力禁止信号104は必要に応じて設けられるが、この
信号が低レベルの時、NAND回路の出力145は無条
件に高レベルになり、パルス幅変調回路の出力を出さな
いように制御される。
【0008】図3は本発明のパルス幅変調回路の第2の
実施例である。図において、310は制御電圧301
(Vf)と基準電圧302(Vr)を入力して増幅する
誤差増幅器であり、その出力315は図2の115のよ
うなものである。320はクロック信号303(CL
K)を入力してのこぎり波325を発生するのこぎり波
発生回路であり、その出力325は図2の125のよう
なものである。330は、誤差増幅器の出力315との
こぎり波発生回路の出力325とを入力するに加えて、
デジタル信号である出力禁止信号304(INH)とク
ロック信号303を入力してパルス幅変調信号335を
出力するアナログ入力、デジタル入力混在が可能なコン
パレータである。本実施例によると図1の実施例で示し
たパルス幅変調回路からさらにNAND回路が不要にな
り、小型化,低消費電力化の効果がさらに大きくなる。
【0009】図4は図3に示したコンパレータ330の
回路例である。図において、405〜407は定電流
源、411〜414および431,432はPNPトラ
ンジスタ、421,422はNPNトランジスタ、42
3は抵抗である。この回路で、PNP413のベースにのこぎ
り波信号425(OSC)が入力され、エミッタがPNP4
11のベースに接続されている。PNP414のベースには誤差
増幅器の出力信号415(EA)が入力され、エミッタ
がPNP412のベースに接続されている。PNP411,412と
定電流源405は差動増幅器を構成しており、その出力
はPNP412のコレクタ電流として取り出される。なお、定
電流源406と407はそれぞれPNP413と414のエミ
ッタバイアス用である。NPN421,422と抵抗423は電
流−電圧変換回路を構成しており、NPN422のコレクタか
らパルス幅変調した電圧パルス信号が出力される。この
電流−電圧変換回路形式は多くの回路が周知であり、他
の形式の回路を適用してもよい。431と432は新た
に付加されたPNPであり、PNP431のベースにはクロッ
ク信号403(CLK)が入力され、エミッタがPNP411
のベースに接続されている。PNP432のベースには出力禁
止信号404(INH)が入力され、エミッタがPNP411
のベースに接続されている。
【0010】PNP431のベースが高レベルの時、PNP431は
オフであり、アナログ比較の動作に影響を与えない。一
方、PNP431のベースが低レベルの時、PNP431はオンにな
り、差動回路のPNP411がオン、412がオフになる。こ
の結果NPN421,422もオフになりパルス幅変調出力4
24は高レベルになる。
【0011】同様に、PNP432のベースが高レベルの時、
PNP432はオフであり、アナログ比較の動作に影響を与え
ない。一方、PNP432のベースが低レベルの時、PNP432は
オンになり、差動回路のPNP411がオン、412がオフに
なる。この結果NPN421,422もオフになりパルス幅変調
出力424は高レベルになる。すなわち、PNP431または
PNP432のベースの一方又は両方が低レベルの時はアナロ
グ信号の比較結果に無関係に出力を高レベルにすること
ができる。
【0012】図5は本発明によるスイッチング電源装置
の実施例を示している。図において、500はスイッチ
ング電源用の制御回路であり、パルス幅変調方式により
スイッチング電源装置の出力が所定の電圧になるように
制御する。510は、図1または図3に示したパルス幅
変調回路である。520はスイッチング用のNMOSで
あり、ソースは−48Vに、ゲートはパルス幅変調回路
510の出力に接続されている。また、ドレインはトラ
ンス530の一次巻線の一端に接続され、一次巻線の他
端は接地電位に接続されている。540はトランスの二
次巻線に現われる交流電圧をDC電圧に変換する整流ダ
イオード、コイル585とコンデンサ560,570は
整流出力のリップルを除去するためのフィルタである。
580は出力電圧検出回路であり、その出力はスイッチ
ング電源制御回路500に帰還されている。なお、59
0は負荷である。本発明実施例のパルス幅変調回路を用
いることにより、スイッチング電源装置において、その
電源制御回路部分500をより小型,低消費電力にでき
るという効果がある。
【0013】
【発明の効果】本発明によるとより少ない素子数でパル
ス幅変調回路を構成できるため、装置の小型化,低コス
ト化に効果がある。また、回路の消費電力もより少なく
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図。
【図2】第1の実施例の動作タイムチヤート。
【図3】本発明の第2の実施例を示す図。
【図4】アナログ入力,デジタル入力混在が可能なコン
パレータの回路例。
【図5】本発明によるスイッチング電源装置の実施例。
【図6】従来のパルス幅変調回路。
【図7】従来の動作タイムチヤート。
【符号の説明】 110…誤差増幅器、120…のこぎり波発生器、13
0…コンパレータ、140…NAND回路、330…ア
ナログ・デジタル混在入力コンパレータ、405,40
6,407…定電流源、411,412,413,41
4…PNPトランジスタ、431,432…PNPトラ
ンジスタ、421,422…NPNトランジスタ、42
3…抵抗、500…電源制御回路、510…パルス幅変
調回路、520…NMOS、530…トランス、540
…ダイオード、560,570…コンデンサ、580…出
力電圧検出回路、585…コイル、590…負荷、64
0…フリップフロップ、660…微分回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 助川 圭一 茨城県日立市弁天町三丁目10番2号 日立 原町電子工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御電圧と基準電圧を入力しその差を増幅
    して出力する誤差増幅器と、クロック信号に応答しての
    こぎり波を発生するのこぎり波発生器と、前記誤差増幅
    器の出力と前記のこぎり波発生器の出力を比較して論理
    レベルの信号を出力するコンパレーと、少なくとも前記
    クロック信号と前記コンパレータの出力を入力して論理
    積演算結果をパルス幅変調出力信号として出力する論理
    回路と、を備えることを特徴とするパルス幅変調回路。
  2. 【請求項2】制御電圧と基準電圧を入力しその差を増幅
    して出力する誤差増幅器と、クロック信号に応答しての
    こぎり波を発生するのこぎり波発生器と、前記誤差増幅
    器の出力と前記のこぎり波発生器の出力と少なくともク
    ロック信号とを入力して前記誤差増幅器の出力とのこぎ
    り波発生回路の出力の比較結果を論理レベルのパルス幅
    変調出力信号として出力するアナログ入力,デジタル入
    力混在のコンパレータと、を備えることを特徴とするパ
    ルス幅変調回路。
  3. 【請求項3】第1のアナログ入力信号と第2のアナログ
    入力信号とを差動型入力回路で受けて比較し、その結果
    をデジタル信号に変換して出力するコンパレータにおい
    て、上記差動対入力回路の一方にデジタル信号入力機能
    を設けたことを特徴とするアナログ入力,デジタル入力
    混在のコンパレータ。
  4. 【請求項4】請求項3のコンパレータにおいて、差動型
    入力回路の入力回路は2つのアナログ信号と1つ以上の
    デジタル信号はともにバイポーラトランジスタのベース
    に入力されることを特徴とするコンパレータ。
  5. 【請求項5】請求項4のコンパレータにおいて、差動型
    入力回路を構成するバイポーラトランジスタはPNPト
    ランジスタであることを特徴とするコンパレータ。
  6. 【請求項6】出力を所望の値に制御するための制御回路
    と、直流電圧を断続して交流に変換する一次側スイッチ
    ング素子と、一次側の電力を二次側に伝達するトランス
    と、二次側に設けられた整流器と、フィルタ回路と、電
    圧検出回路とを含むスイッチング電源装置において、前
    記制御回路が請求項1または2のパルス幅変調回路を備
    えることを特徴とするスイッチング電源装置。
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