KR100451890B1 - 스위칭레귤레이터 - Google Patents

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KR100451890B1
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요코사와고지
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엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

변환효율이 높고 리플이 작은 고효율ㆍ고성능의 스위칭레귤레이터가 제공된다. 입력전압을 제어신호에 의해 스위칭하는 스위칭소자(9, 10), 스위칭소자(9, 10)의 출력을 평활화하여 출력단자로부터 출력전압으로서 출력하는 평활회로(5, 4), 상기 출력전압을 귀환시켜 피비교전압과 기준전압을 비교하여 상기 제어신호를 출력하는 비교기(12), 및 상기 스위칭소자에 소정 스위칭클럭을 공급하는 발진기(12)를 포함하고, 상기 비교기의 입력단자들 중의 한쪽 입력단자에 저항ㆍ콘덴서의 시정수(CR)로 충방전하는 리플을 주는 리플회로를 구비하여, 상기 비교기의 출력을 이용하여 상기 스위칭클럭의 펄스폭을 가변한다.

Description

스위칭레귤레이터{Switching regulator}
본 발명은 스위칭레귤레이터에 관한 것으로, 특히, 휴대전화나 노트북컴퓨터와 같은 휴대기기에 적합한 스위칭레귤레이터에 관한 것이다.
휴대전화나 노트북컴퓨터, MD와 같은 분야에서는, 전지를 사용한 휴대기기의 소형ㆍ경량화로의 요구가 높아지고 있다. 이러한 소형ㆍ경량화를 위하여, 탑재되는 전지들의 수를 줄여 전원회로를 구성하는 경우, 승압형 스위칭레귤레이터가 흔히 사용된다. 또, 통상 직렬 레귤레이터를 사용한 전원회로의 효율을 중시하여 강압형 스위칭레귤레이터를 사용하는 경우도 많아지고 있다.
도 6은 종래예의 스위칭레귤레이터의 회로도이고, 도 7은 도 6의 종래예의 동작파형도를 보여준다. 도 6에 보인 방식은 PWM(Pulse Width Modulation)이라 불리는 방식으로, 기준전위와 피비교전위를 단순히 비교하는 것은 아니고, 어떤 주파수로 반복되는 삼각파발생기(18)의 출력전압(h점 전위)과, 기준전위 및 피비교전위의 차전위를 오차증폭기(19)로 증폭한 전위(j점 전위)를 비교기(12)에서 비교하여 스위칭트랜지스터들인 P채널 트랜지스터(10) 및 N채널 트랜지스터(9)를 온/오프시키고 있다.
이 회로는, 출력용 스위칭트랜지스터(10, 9)의 접속점(k)에서부터 코일(5)을통하여 평활콘덴서(4)에 접속되고, 부하(3)에 접속된 출력단자(2)에 출력한다. 이 출력신호는, 저항들(7, 8)에 의해 분할되어 분할점(d)의 신호가 기준전압원(14)의 전압(접속점 f)과 함께 오차증폭기(19)에서 증폭되고, 비교기(12)에서 삼각파발생기(18)의 출력전압과 비교된다.
즉, 삼각파발생회로(18)의 출력전압(h점 전위)과 오차증폭기(19)의 출력전압(j점 전위)을 비교기(12)에서 비교하여 출력점(g)의 출력파형의 듀티비를 가변함으로써, 미세한 제어가 가능하여 출력단자(2)에서 리플(ripple)이 작은 전압출력이 얻어질 수 있다.
또, 이 외의 종래예로서, 도 8의 승압형 스위칭레귤레이터의 PWM방식이나 도 9의 승압형 스위칭레귤레이터의 PFM(Pulse Frequency Modulation)방식의 회로도들에 보여지는 것들도 있다. 도 8은 출력스위칭트랜지스터로서 하나의 N채널 트랜지스터(9)를 이용하고, 입력단자(1)로부터 코일(5)을 통하여 N채널 트랜지스터(9)와 접속점(k)에 접속하고, 이 접속점(k)으로부터 다이오드(6)를 통하여, 부하(3)와 접속되는 출력단자(2)에 접속된다. 그래서, 삼각파발생기(18)의 출력전압과 오차증폭기(19)의 출력전압이 비교기(12)에서 비교되어 N채널 트랜지스터(9)의 게이트에 공급된다.
도 9는 PFM방식에 따른 승압형 스위칭레귤레이터이므로, 회로가 간단화되어 있다. 이 회로는, 도 8의 회로와 마찬가지로 출력스위칭트랜지스터로서 하나의 N채널 트랜지스터(9)와 코일(5)의 접속점(k)으로부터 다이오드(6)를 통하여 출력되나, 도 8의 오차증폭기(19)를 제거하고, AND회로(11)가 추가되고 삼각파발생기(18)를대신하는 발진기(13)가 이용되어, 발진기(13)의 출력과 비교기(12)의 출력을 입력받아 그 출력펄스수를 제어하여 출력전압을 제어한다.
그러나, 도 6의 PWM방식에서는, 삼각파발생기(18)나 오차증폭기(19)가 필요하고, 게다가 h점 전위와 g점 전위가 비교범위 외에 있을 때의 보호회로 등이 필요하기 때문에, 출력전압의 리플이 작으(약 1㎷)나, 회로규모가 크고 복잡하게 되며, 또, 소비전류도 크게되므로, 전원회로로서의 변환효율도 나빠진다는 결점이 있었다. 또, 도 8의 회로에서도 마찬가지의 문제가 있다.
그리고, 도 9의 PFM방식에서는, 펄스수로 제어되므로, 회로가 간단하여 비교적 효율도 양호하지만, 출력전압의 제어가 PWM방식에 비하여 엉성하고, 출력전압의 리플이 많게 된다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, PWM방식과 동등한 리플로 PFM방식과 동등한 전력변환효율을 가지는, 변환효율이 높고 출력전압의 리플이 작은 고효율ㆍ고성능의 스위칭레귤레이터를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 회로도,
도 2는 도 1 회로의 동작을 설명하는 동작파형도,
도 3은 본 발명의 제2실시예의 회로도,
도 4는 본 발명의 제3실시예의 회로도,
도 5는 도 4의 동작을 설명하는 동작파형도,
도 6은 종래예의 제1스위칭레귤레이터의 회로도,
도 7은 도 6의 동작을 설명하는 동작파형도,
도 8은 종래예의 제2스위칭레귤레이터의 회로도,
도 9는 종래예의 제3스위칭레귤레이터의 회로도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 입력단자 2 : 출력단자
3 : 부하 4 : 평활콘덴서
5 : 코일 6 : 다이오드
7, 8, 15 : 저항 9 : n채널 트랜지스터
10 : p채널 트랜지스터 11 : AND회로
12 : 비교기 13 : 발진기
14 : 기준전압원 15, 17 : 콘덴서
18 : 삼각파발생회로 19 : 오차증폭기
본 발명의 구성은, 입력전압을 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭소자, 이 스위칭소자의 출력을 평활화하여 출력단자에서 출력전압으로서 출력하는 평활회로, 상기 출력전압을 귀환시켜 피비교전압과 기준전압을 비교하여 상기 제어신호를 출력하는 비교기, 및 상기 스위칭소자에 소정 스위칭클럭을 공급하는 발진기를 포함한 스위칭레귤레이터에 있어서, 상기 비교기의 입력단자들 중의 한쪽 입력단자에저항ㆍ콘덴서의 시정수(CR)로 충방전하는 리플을 주는 리플공급회로를 구비하고, 상기 비교기의 출력을 이용하여 상기 스위칭클럭의 펄스폭을 가변하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 리플공급회로는, 임의의 클럭신호와 기준전압입력 또는 피비교전압입력 간에 제1용량을 접속하여, 용량결합에 의해 상기 리플이 주어지는 것이 가능하고, 이 리플공급회로는 소정 주파수의 발진기, 이 발진기의 출력을 제1용량을 통하여 출력하는 회로를 가지고, 또 소정 주파수의 발진기, 이 발진기의 출력과 상기 비교기의 출력을 논리곱하는 제1회로, 및 이 제1회로의 출력을 제1용량을 통하여 상기 비교기의 입력에 접속하는 회로를 가지는 것이 가능하다.
또, 리플공급회로의 리플의 진폭은, 주로 상기 제1용량과 기준전압입력 또는 피비교전압입력 및 전원 또는 접지 사이에 접속되는 제2용량의 용량비로 결정된다. 또, 상기 비교기로의 상기 리플의 진폭은, 수㎷∼수십㎷이고, 상기 제1용량과 상기 제2용량의 공통접속점에는, 저항부하, 트랜지스터부하, 정전류원 또는 그 복수개의 조합으로 된 충방전수단을 가지는 것도 가능하고, 게다가 이 충방전수단은, 상기 임의의 클럭신호의 주파수(f)의 역수(1/f)의 0.1∼수배의 시정수를 갖는 것도 가능하다.
본 발명의 구성에 의하면, 용이한 회로구성으로 의사적으로 PWM방식과 동등한 동작이 얻어져, 출력전압의 리플이 작아질 수 있고, 또, 종래예와 같은 삼각파발생회로나 오차증폭기 등을 사용하지 않으므로, PFM방식과 거의 동일한 규모의 회로구성으로 실현할 수 있어, 가벼운 부하 시에도 고효율이라고 하는 특징도 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태의 회로도이고, 도 2는 도 1의 동작을 설명하는 파형도이다. 본 실시형태에서는, PFM방식에 가까운 회로구성으로, 종래예의 삼각파발생기(18)나 오차증폭기(19)를 필요로 하지 않아, 통상의 발진기(13)와, 콘덴서들(16, 17)로 이루어진 리플공급회로에 의해, 도 6의 PWM방식과 마찬가지로 펄스폭을 변경하여, 변경효율이 높고 출력단자에 리플이 작은 전압출력이 얻어질 수 있는 회로로 되어 있다.
도 1의 스위칭레귤레이터는, 한쪽 입력단자에 기준전압원(14)의 기준전압을 접속점(f)으로부터 인가받고 다른쪽 입력단자에 피비교전압을 접속점(p)으로부터 입력받는 비교기(12), 비교기(12)의 입력들 중의 어느 한쪽에 CR로 충방전하는 리플을 주는 회로 및 비교기(12)의 출력을 이용하여, 스위칭소자들인 p채널 트랜지스터(10) 및 n채널 트랜지스터(9)를 온/오프하고, 이 스위칭소자들(9, 10)에 접속된 코일(5)과 평활콘덴서(4)를 통하여 부하(3)와 접속되는 출력단자(2)에 출력하고 있다.
입력단자(1)는 전지와 같이 외부에 주어지는 전원에 접속되고, 입력단자(1)와 접지(GND) 사이에 스위칭소자로서 p채널형 전계효과트랜지스터(10) 및 n채널형 전계효과트랜지스터(9)가 세로로 접속되고, p채널형 전계효과트랜지스터(10) 및 n채널형 전계효과트랜지스터(9)의 드레인들(k점)에 에너지축적용 코일(5)의 한쪽 단자가 접속된다. 이 코일(5)의 다른쪽 단자에 평활콘덴서(4) 및 출력단자(2)가 접속되고, 출력단자(2)와 GND 사이에는 부하(3)와 피비교전압생성용 분할저항들(7, 8)이 세로로 접속된다. 분할저항들(7, 8)의 공통접속점(d점)에서부터 저항(15)을 통하여 접속점(p)이 접속된다.
이 저항(15)의 접속점(p)은, 콘덴서들(16, 17)의 한쪽 단자들과 접속되고, 비교기(12)의 한쪽 입력단자에 접속된다. 콘덴서(17)의 다른쪽 단자는 GND에 접속되고, 콘덴서(16)의 다른쪽 단자는 발진기(13)의 출력(m점)에 접속된다. 또한, 비교기(12)의 다른쪽 입력단자는 기준전압원(14)에 접속되고, 비교기(12)의 출력(a점)과 p채널형 전계효과트랜지스터(10) 및 n채널형 전계효과트랜지스터(9)의 게이트들이 접속된다.
통상, 스위칭레귤레이터로는, 승압형과 강압형이 있으나, 도 1은 강압형의 예를 보여준다. 도 1의 스위칭레귤레이터의 동작은, 비교기(12)의 입력인 f점의 기준전위와 p점의 피비교전위(d점 전위)를 비교하고, 비교기(12)의 출력을 이용하여 스위칭트랜지스터들인 p채널 트랜지스터(10) 및 n채널 트랜지스터(9)를 온/오프시켜, 인덕턴스소자인 에너지축적용 코일(5)에 가해지는 입력전압을 단속 제어하여, 코일(5)에 축적된 에너지를 평활용 콘덴서(4)에서 안정화시켜 직류출력전압으로서 출력단자(2)에 공급한다.
다음으로, 도 1 회로의 동작을, 도 2의 동작파형에 맞추어 설명한다. 도 1의 스위칭레귤레이터는 강압형이고, 출력단자(2)에서 기대되는 출력전압(=V1로 함)은 입력단자(1)에 입력되는 전원전압 보다 낮은 전압이 된다. 따라서, 출력전압(VOUT)이 기대되는 출력전압(V1)보다도 낮은 전압인 경우, a점의 전위가 로우(low)레벨로 되어, p채널 트랜지스터(10)가 온 되고, 코일(5)을 통하여 출력단자(2)의전압(VOUT)을 상승시켜, 기대되는 출력전압(V1)에 가까워지게 된다. 역으로, 출력전압(VOUT)이 기대되는 출력전압(V1) 보다 높은 전압인 경우, a점의 전위가 하이(high)레벨로 되고 n채널 트랜지스터(9)가 온 되어, 코일(5)을 통해 출력단자(2)의 전압(VOUT)을 하강시켜 기대되는 출력전압(V1)에 가까워지게 되어, 출력단자(2)의 출력전압(VOUT)은 기대되는 출력전압(V1)에 가까워지게 된다.
다음에, 출력단자(2)의 출력전압(VOUT)이 V1이 되는 때의 동작을 설명한다.
도 1의 발진기(13)의 출력인 m점은 임의의 발진주파수(예로는 100㎑)로 출력되는 클럭이다. 다음에, 콘덴서(16)와 콘덴서(17)의 용량비를 충분히 크게 하고(예로는 콘덴서(16)를 0.2㎊, 콘덴서(17)를 10㎊으로 함), 이 m점의 클럭 변화점에서 p점의 변동이 수∼수십㎷로 되게 하는 용량비를 선택함과 동시에, 저항들(15, 7, 8)과 콘덴서들(16, 17)의 시정수가 발진기(13)의 발진주파수(f)의 역수(1/f)의 0.1∼수배 정도가 되게 하는 값으로 설정한다.
전술한 것 같이 주파수ㆍ콘덴서 및 저항값을 선택함에 따라, 수십㎷ 정도(예로는 40㎷)의 진폭과 충방전곡선을 사용하여, 도 2에 보인 p점 전위와 같은 파형이 얻어진다. 이 경우의 진폭은, 비교기(12)가 충분히 반응하여, 출력전압의 입상(입하)이 어긋나지 않도록 한 진폭이다.
이 때, 출력단자(2)의 출력전압(VOUT)은 기대되는 출력전압(V1)에 가깝고, 즉, 기준전압의 f점 전위와 p점 전위가 거의 동일한 전위 부근에서 동작하기 때문에, 충방전곡선을 사용하여 p점 전위와 기준전압인 f점 전위가 교차하여 비교기(12)의 출력이 반전한다. 도 2로부터도 알 수 있는 것처럼, 비교기(12)의 a점 출력은, p점 전위가 충방전곡선을 사용하여 f점 전위와 교차하도록 듀티비가 변조되고, 도 6의 종래예의 삼각파에서 듀티비를 변조하는 것과 동일한 효과가 얻어지는 것이 이해될 수 있다.
전술한 것처럼, 출력단자(2)의 출력전압(VOUT)이 V1이 되는 때의 동작은, 도 1에 보인 발진기(13)의 임의의 발진주파수로 출력되는 클럭과, 임의로 설정한 콘덴서(16), 콘덴서(17) 및 저항들(15, 7, 8)의 값들에 따라, 클럭변화 시의 p점의 변동이 수∼수십㎷로, 또 거기서부터 충방전곡선을 그리는 파형이 얻어지고, 이 충방전곡선을 이용하여 p점 전위와 기준전압인 f점 전위가 교차하고, 그 점에서 비교기(12)의 출력이 반전하여 스위칭트랜지스터들인 p채널 트랜지스터(10) 및 n채널 트랜지스터(9)를 온/오프시켜, 인덕턴스소자인 에너지축적용 코일(5)에 가해지는 입력전압을 단속 제어하여, 코일(5)에 축적된 에너지를 평활용 콘덴서(4)로 안정된 직류 출력전압으로서 출력단자(2)에 공급한다.
이 때, 도 2로부터 알 수 있는 것처럼, 비교기(12)의 a점 출력파형은, p점 전위가 충방전곡선을 이용하여 f점 전위와 교차하도록 듀티비가 변조되어, 종래예의 삼각파로 듀티비를 변조하는 것과 동일한 효과가 얻어진다.
또, 출력단자(2)의 출력전압(VOUT)은 V1이 되고 콘덴서(16)와 콘덴서(17)의 용량비에 따라 p점 전위의 변화도 충분히 작게 설정함으로써, 거의 기본적인 동작에는 영향을 주는 일이 없고, PFM방식과 거의 동등한 회로규모 및 소비전류로, PWM방식과 동등한 1㎷ 정도의 낮은 리플전압의 출력전압이 얻어진다.
게다가, 여기서 저항(15)과 콘덴서들(16, 17)을 이용하지 않으며 피비교전위로서 d점 전위를 직접 비교기(12)의 한쪽 입력단자에 접속하고 비교기출력으로 스위칭소자를 온/오프하여도, 출력단자에서 전압출력이 얻어지지만, 온/오프의 단속 제어가 엉성하고 큰 리플이 되어 출력되고 결국 실용적인 출력전압은 얻어지지 않는다. 이와 같은 결점을 보완하기 위하여, 종래에는 도면에 보여진 스위칭레귤레이터를 이용하였다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태의 회로도이다. 이 회로는, 도 1의 실시형태와 거의 동등한 작용을 하지만, 다른 점은 비교기(12)의 입력단자들 중의 한쪽에 의도적으로 주어지는 리플을, 도 1에서는 피비교전압 입력측에 제공하던 것을, 여기서는 기준전압 입력측에 제공하고 있다는 것이다. 즉, 발진기(13)의 출력점(m)의 출력이, 콘덴서들(16, 17)의 용량비로 분할되어, 기준전압원(14)의 출력점(f)으로부터의 출력을 저항(15)을 통하여 입력받는 비교기(12)의 입력단(e)에 접속되고, 출력신호의 저항들(7, 6)로 분할한 신호와 비교된다.
도 1 및 도 3은 강압형 스위칭레귤레이터이지만, 도 4는 본 발명의 제3실시형태의 승압형 스위칭레귤레이터를 보여주는 회로도이고, 도 5는 도 4의 동작파형도를 보여준다. 회로로서는, 도 9의 회로에 대하여 AND회로(11)의 출력점(a)으로부터의 귀환신호를 콘덴서들(16, 17)로 분압하여 비교기(12)의 입력단(e)에 입력하고 있다. 이 회로는, 도 3의 강압형 스위칭레귤레이터와 마찬가지로, 비교기(12)의 어느 한쪽 입력단자에 의도적으로 CR로 충방전하는 리플을 주어, 비교기(12)의 출력을 이용하여 스위칭클럭의 펄스폭을 가변하고 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 비교기의 출력파형은, 그 귀환점의 전위가 충방전곡선을 이용하여 기준전위와 교차하도록 듀티비가 변조되어, 종래예의 삼각파로 듀티비를 변조하는 것과 동일한 효과가 얻어지고, 또 출력단자의 출력전압(VOUT)이 기대되는 출력(V1)이 되고 콘덴서의 용량비에 따라 귀환점의 전위의 변동도 충분히 작게 설정함으로써, 거의 기본적인 동작에는 영향을 주는 일이 없고, PFM방식과 거의 동등한 회로규모 및 소비전류로, PWM방식과 동등한 낮은 리플전압의 출력전압이 얻어지는 효과가 있다. 즉, 간단한 회로구성으로 의사적으로 PWM방식과 동등한 동작이 얻어지고, 출력전압의 리플이 작게되는 효과가 있고, 또, 삼각파발생회로나 오차증폭기 등을 사용하지 않고 PFM방식과 거의 동일한 규모의 회로구성으로 실현할 수 있기 때문에, 가벼운 부하 시에도 고효율이라고 하는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 입력전압의 출력단자로의 전송을 스위칭하기 위한 스위칭회로;
    제어펄스신호를 상기 스위칭회로에 보내기 위해 상기 스위칭회로에 연결되어 상기 스위칭회로가 상기 제어펄스신호에 기초하여 상기 입력전압의 상기 전송을 절환하게 하는 제어회로로서, 기준전압을 입력받는 제1입력단자와 상기 기준전압과의 비교를 위한 비교전압을 수신하는 제2입력단자를 갖는 비교기를 구비한 제어회로; 및
    상기 제어회로에 연결되어 상기 제어회로로부터의 상기 제어펄스신호의 펄스폭을 가변하는 펄스폭가변수단으로서, 상기 제어회로로부터의 상기 제어펄스신호의 상기 펄스폭을 가변하기 위하여 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중의 하나에 연결되어 미분회로의 출력파형에 유사한 펄스파형을 갖는 리플을 상기 제어회로에 공급하는 리플공급회로를 구비한 펄스폭가변수단을 포함하며,
    상기 리플공급회로는 상기 리플을 발생하는 RC-충방전을 일으키는 RC-회로구성을 구비하는 스위칭레귤레이터.
  2. 삭제
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 리플공급회로에 연결되어 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 클럭펄스들을 보내는 펄스발진기를 갖는 스위칭레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리플공급회로는, 상기 기준전압을 공급하기 위해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나와 상기 기준전압공급회로 사이에 연결되어 상기 기준전압이 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기에 공급되도록 하는 스위칭레귤레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 리플공급회로는, 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결되도록 상기 펄스발진기 및 접지선 사이에 직렬접속된 제1 및 제2커패시터들, 및
    상기 기준전압공급회로와 상기 제1 및 제2커패시터들의 상기 중간점 사이에 연결된 저항을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  6. 제3항에 있어서, 상기 리플공급회로는, 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나와 상기 출력단자에 연결된 분압회로의 출력점 사이에 연결되어, 상기 출력단자에서 나타나는 출력신호가 상기 리플공급회로를 통하여 상기 비교기에 피드백되게 하는 스위칭레귤레이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 리플공급회로는,
    상기 펄스발진기 및 접지선 사이에 직렬접속되어 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결되도록 하는 제1 및 제2커패시터들; 및
    상기 분압회로의 상기 출력점과 상기 제1 및 제2커패시터들의 상기 중간점 사이에 연결된 저항을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  8. 제3항에 있어서, 상기 RC-회로구성을 갖는 상기 리플공급회로는, 상기 펄스발생기로부터의 상기 클럭펄스들의 주파수의 역수의 0.1 내지 3배의 범위에 있는 시정수를 가지는 스위칭레귤레이터.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제어회로는,
    클럭펄스들을 발생하기 위한 펄스발진기; 및
    상기 펄스발진기에 연결된 제1입력단자, 상기 비교기의 출력에 연결된 제2입력단자 및 상기 스위칭회로에 연결된 단일출력단자를 가져, 상기 제어펄스신호를 상기 스위칭회로에 보내고, 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결된 논리게이트를 포함하는 스위칭레귤레이터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 리플공급회로는,
    상기 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결되도록, 상기 논리게이트의 상기 출력단자와 접지선 사이에 직렬접속된 제1 및 제2커패시터들; 및
    상기 기준전압을 공급하기 위한 기준전압공급회로와 상기 제1 및 제2커패시터들의 상기 중간점 사이에 연결된 저항을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 논리게이트는 AND게이트를 포함하는 스위칭레귤레이터.
  12. 제9항에 있어서, 상기 RC-회로구성을 갖는 상기 리플공급회로는, 상기 펄스발진기로부터의 상기 클럭펄스들의 주파수의 역수의 0.1 내지 3배의 범위내에 있는 시정수를 가지는 스위칭레귤레이터.
  13. 삭제
  14. 입력전압의 출력단자로의 전송을 스위칭하기 위한 스위칭회로;
    제어펄스신호를 상기 스위칭회로에 보내기 위해 상기 스위칭회로에 연결되어, 상기 스위칭회로가 상기 제어펄스신호에 기초하여 상기 입력전압의 상기 전송을 스위칭하도록 하는 제어회로로서, 기준전압을 수신하는 제1입력단자와 비교전압을 수신하기 위한 제2입력단자를 가져 상기 기준전압 및 상기 비교전압을 비교하는 비교기를 가지는 제어회로;
    상기 제어회로에 연결되어 상기 제어회로로부터의 상기 제어펄스신호의 펄스폭을 가변하는 펄스폭가변수단으로서, 펄스폭가변수단은, 상기 제어회로로부터의 상기 제어펄스신호의 상기 펄스폭을 가변하기 위하여 상기 비교기의 제1 및 제2입력단자들 중 하나에 연결되어 미분회로의 출력파형에 유사한 펄스파형을 갖는 리플을 상기 제어회로에 공급하는 리플공급회로를 구비하고, 상기 리플공급회로는 상기 리플을 발생하는 RC-충방전동작들을 일으키는 RC-회로구성을 가지는 펄스폭가변수단; 및
    상기 스위칭회로 및 상기 출력단자 사이에 연결되어 상기 스위칭회로로부터의 출력을 평활화하여 평활화된 출력을 상기 출력단자에 보내는 평활화회로를 포함하는 스위칭레귤레이터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 리플공급회로에 연결되어 클럭펄스들을 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 보내는 펄스발진기를 갖는 스위칭레귤레이터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 리플공급회로는, 상기 기준전압을 공급하기 위해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나와 상기 기준전압공급회로 사이에 연결되어, 상기 기준전압이 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기에 공급되도록 하는 스위칭레귤레이터.
  17. 제16항에 있어서, 상기 리플공급회로는,
    상기 펄스발진기 및 접지선 사이에 직렬접속된 제1 및 제2커패시터들로서, 상기 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결된 제1 및 제2커패시터들; 및
    상기 기준전압공급회로와 상기 제1 및 제2커패시터들의 상기 중간점 사이에 연결된 저항을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  18. 제15항에 있어서, 상기 리플공급회로는, 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나와 상기 출력단자에 연결된 분압회로의 출력점 사이에 연결되어, 상기 출력단자에서 나타나는 출력신호가 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기에 피드백되도록 하는 스위칭레귤레이터.
  19. 제18항에 있어서, 상기 리플공급회로는,
    상기 펄스발진기 및 접지선 사이에 직렬접속된 제1 및 제2커패시터들로서, 상기 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결되는 제1 및 제2커패시터들; 및
    상기 분압회로의 상기 출력점과 상기 제1 및 제2커패시터들의 상기 중간점 사이에 연결된 저항을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  20. 제15항에 있어서, 상기 RC-구성을 갖는 상기 리플공급회로는, 상기 펄스발진기로부터의 상기 클럭펄스의 주파수의 역수의 0.1 내지 3배의 범위에 있는 시정수를 갖는 스위칭레귤레이터.
  21. 제14항에 있어서, 상기 제어회로는,
    클럭펄스들을 발생하기 위한 펄스발진기; 및
    상기 펄스발진기에 연결된 제1입력단자, 상기 비교기의 출력에 연결된 제2입력단자 및 상기 스위칭회로에 연결된 단일출력단자를 가져 상기 제어펄스신호를 상기 스위칭회로에 보내고, 상기 리플공급회로를 통해 상기 비교기의 상기 제1 및 제2입력단자들 중 상기 하나에 연결된 논리게이트를 구비한 스위칭레귤레이터.
  22. 제21항에 있어서, 상기 리플공급회로는,
    상기 논리게이트의 상기 출력단자와 접지선 사이에 직렬접속된 제1 및 제2커패시터들로서, 상기 제1 및 제2커패시터들의 중간점이 상기 비교기의 상기 제1 및 2입력단자들 중 상기 하나에 연결되게 하는 제1 및 제2커패시터들을 포함하는 스위칭레귤레이터.
  23. 제22항에 있어서, 상기 논리게이트는 AND게이트인 스위칭레귤레이터.
  24. 제21항에 있어서, 상기 RC-회로구성을 갖는 상기 리플공급회로는, 상기 펄스발진기의 상기 클럭펄스들의 주파수의 역수의 0.1 내지 3배의 범위에 있는 시정수를 갖는 스위칭레귤레이터.
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4559643B2 (ja) * 2000-02-29 2010-10-13 セイコーインスツル株式会社 ボルテージ・レギュレータ、スイッチング・レギュレータ、及びチャージ・ポンプ回路
US6472856B2 (en) * 2001-03-09 2002-10-29 Semtech Corporation Bounded power supply voltage positioning
DE10125334A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-05 Infineon Technologies Ag Gleichspannungswandler mit Schaltregler
US6791306B2 (en) * 2002-01-29 2004-09-14 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator
JP3614156B2 (ja) 2002-07-24 2005-01-26 セイコーエプソン株式会社 電源回路
JP3637904B2 (ja) 2002-07-24 2005-04-13 セイコーエプソン株式会社 電源回路
US6922044B2 (en) 2002-09-06 2005-07-26 Intersil Americas Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
US7019502B2 (en) 2002-09-06 2006-03-28 Intersil America's Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
US7132820B2 (en) 2002-09-06 2006-11-07 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator
JP4064785B2 (ja) * 2002-10-30 2008-03-19 セイコーインスツル株式会社 スイッチングレギュレータ
JP4387170B2 (ja) * 2003-11-27 2009-12-16 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
JP4352937B2 (ja) * 2004-03-03 2009-10-28 セイコーエプソン株式会社 電源回路、電気光学装置および電子機器
JP4578198B2 (ja) * 2004-09-30 2010-11-10 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
JP4611040B2 (ja) * 2005-01-26 2011-01-12 セイコーインスツル株式会社 スイッチングレギュレータ制御回路およびスイッチングレギュレータ。
DE102005063054A1 (de) * 2005-12-29 2007-07-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Schaltungsanordnung zur Versorgung eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik
ATE489375T1 (de) 2006-03-24 2010-12-15 Postech Foundation Stationäre phase und säule unter verwendung von cucurbiturilgebundenem kieselgel, und verfahren zur abtrennung von taxol unter verwendung der säule
CN101162868B (zh) * 2006-10-13 2011-10-26 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种输出连续可调的变换器
US7342389B1 (en) * 2007-01-09 2008-03-11 Diodes, Inc. High efficiency charge pump DC to DC converter circuits and methods
JP4855343B2 (ja) * 2007-06-14 2012-01-18 ローム株式会社 可動子の駆動装置、その制御回路およびタッチパネル装置
US8427113B2 (en) 2007-08-01 2013-04-23 Intersil Americas LLC Voltage converter with combined buck converter and capacitive voltage divider
US8018212B1 (en) 2007-08-24 2011-09-13 Intersil Americas Inc. Buck-boost regulator
JP4971086B2 (ja) * 2007-09-13 2012-07-11 株式会社リコー スイッチングレギュレータ及びそのパルス幅制限値調整方法
CN101471603B (zh) * 2007-12-27 2010-10-20 英业达股份有限公司 直流到直流降压转换器及纹波改善电路
US7804345B2 (en) * 2008-01-15 2010-09-28 Omnivision Technologies, Inc. Hybrid on-chip regulator for limited output high voltage
US8148967B2 (en) 2008-08-05 2012-04-03 Intersil Americas Inc. PWM clock generation system and method to improve transient response of a voltage regulator
CN101728942B (zh) * 2008-10-29 2012-03-21 盈正豫顺电子(苏州)有限公司 具纹波抑制的直流/直流电能转换器的控制方法及装置
US8786270B2 (en) 2010-11-08 2014-07-22 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator with frequency control
JP5768475B2 (ja) * 2011-04-28 2015-08-26 ミツミ電機株式会社 スイッチング電源装置
JP6009742B2 (ja) * 2011-08-08 2016-10-19 ローム株式会社 スイッチング電源装置
KR101978509B1 (ko) * 2011-12-07 2019-05-15 매그나칩 반도체 유한회사 Led 구동장치
CN103296885B (zh) * 2013-06-19 2015-07-01 山东大学 Pwm功率变换器模拟仿真电路及仿真方法
US9680375B2 (en) 2014-02-26 2017-06-13 Texas Instruments Incorporated Switching mode power supply with adaptively randomized spread spectrum
US9831765B2 (en) * 2014-09-30 2017-11-28 Skyworks Solutions, Inc. Frequency modulation and pulse skipping mode voltage controller

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117165A (ja) * 1990-09-06 1992-04-17 Seiko Instr Inc スイッチングレギュレータ
JPH0739148A (ja) * 1993-07-20 1995-02-07 Toyota Autom Loom Works Ltd スイッチングレギュレータ
US5399958A (en) * 1993-05-31 1995-03-21 Nec Corporation Switching power supply circuit having a reduced ripple voltage
US5770940A (en) * 1995-08-09 1998-06-23 Switch Power, Inc. Switching regulator
JPH10323026A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Fujitsu Ltd 放電制御回路及びシリーズレギュレータ
EP0883051A1 (fr) * 1997-06-04 1998-12-09 STMicroelectronics S.A. Système de fourniture d'une tension régulée

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL57186A (en) * 1979-04-30 1982-03-31 Mg Electronics Ltd Dc/dc converter power supply
US4521726A (en) * 1981-11-17 1985-06-04 Motorola, Inc. Control circuitry for a pulse-width-modulated switching power supply
JPH0655030B2 (ja) * 1982-12-08 1994-07-20 富士電機株式会社 負荷電流の瞬時値制御方法
FR2610149B1 (fr) * 1987-01-22 1989-04-07 Telecommunications Sa Convertisseur continu-continu a rendement eleve a faible charge
US4943902A (en) * 1987-11-23 1990-07-24 Viteq Corporation AC to DC power converter and method with integrated line current control for improving power factor
JPH0488870A (ja) * 1990-07-30 1992-03-23 Nec Corp スイッチングレギュレータ回路
DE4206478A1 (de) * 1992-03-02 1993-09-09 Thomson Brandt Gmbh Schaltung zum erzeugen einer stabilisierten betriebsspannung mit einer integrierten schaltung
US5966003A (en) * 1997-05-15 1999-10-12 Fujitsu Limited DC-DC converter control circuit
US6160388A (en) * 1997-12-30 2000-12-12 Texas Instruments Incorporated Sensing of current in a synchronous-buck power stage
US5982160A (en) * 1998-12-24 1999-11-09 Harris Corporation DC-to-DC converter with inductor current sensing and related methods
US6127815A (en) * 1999-03-01 2000-10-03 Linear Technology Corp. Circuit and method for reducing quiescent current in a switching regulator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117165A (ja) * 1990-09-06 1992-04-17 Seiko Instr Inc スイッチングレギュレータ
US5399958A (en) * 1993-05-31 1995-03-21 Nec Corporation Switching power supply circuit having a reduced ripple voltage
JPH0739148A (ja) * 1993-07-20 1995-02-07 Toyota Autom Loom Works Ltd スイッチングレギュレータ
US5770940A (en) * 1995-08-09 1998-06-23 Switch Power, Inc. Switching regulator
JPH10323026A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Fujitsu Ltd 放電制御回路及びシリーズレギュレータ
EP0883051A1 (fr) * 1997-06-04 1998-12-09 STMicroelectronics S.A. Système de fourniture d'une tension régulée

Also Published As

Publication number Publication date
JP3425900B2 (ja) 2003-07-14
JP2001037213A (ja) 2001-02-09
US6278265B1 (en) 2001-08-21
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EP1073187A3 (en) 2003-03-05
KR20010039756A (ko) 2001-05-15
CN1282137A (zh) 2001-01-31
CN1135680C (zh) 2004-01-21

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