KR20080030524A - 동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 동작 제어 방법 - Google Patents

동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 동작 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과전류 검출 레벨을 필요 이상으로 크게 하지 않고, 과전류가 발생하여도 출력 전압을 상승시킬 수 있는 승압/강압형 동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법을 제공한다.
과전류가 검출된 경우에, 판정 회로(8)의 출력 신호(VOLV)에 따라 강압 동작 시에는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 각각 오프 시키는 동시에 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 각각 온 시키고, 승압 동작 시에는 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 각각 오프 시키는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 각각 온 시키도록 한다.
Figure P1020070098084
 스위칭 레귤레이터, 제어 회로, 오차 증폭 회로, PWM 콤퍼레이터, 과전류 검출 회로

Description

동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법{SYNCHRONOUS RECTIFICATION SWITCHING REGULATOR, CONTROL CIRCUIT FOR SYNCHRONOUS RECTIFICATION SWITCHING REGULATOR, AND CONTROL METHOD FOR SAME }
본 발명은 과전류 보호 회로를 구비하는 승압/강압형 동기 정류형 스위칭 레귤레이터에 관한 것이고, 특히, 휴대 전화 등에 사용되는 송신 앰프의 출력에 따라 출력 전압을 가변하는 승압/강압형 동기 정류형 스위칭 레귤레이터에 관한 것이다.
근래, 휴대 전화에 대표되는 바와 같이 소형 휴대 기기가 널리 보급되어 있다. 이와 같은 휴대 기기의 전원에는 통상 소형의 2차 전지가 사용되고 있고, 소형 전지로 사용 시간을 가능한 한 길게 하기 위하여, 전지의 고성능화와 기기의 전력 절약화가 도모되고 있다. 또, 전지의 체적을 작게 하여 보다 장시간 사용할 수 있도록 하기 위해서는, 정상적으로 사용할 수 있는 전지 전압 범위를 넓게 하는 것이 바람직하고, 이 때문에 입력 전압 범위가 넓은 승압/강압형 스위칭 레귤레이터가 사용되게 되었다. 또, 승압/강압형 스위칭 레귤레이터는 입력 전압 범위가 넓기 때 문에, 전지나 AC 어댑터 등과 같은 각종 입력 전원에 대응할 수 있다는 장점도 구비한다.
또, 승압/강압형 스위칭 레귤레이터는 입력 전압보다 작은 전압으로부터 큰 전압까지 출력할 수 있다는 특성을 구비하고 있으므로, 출력 전압의 동적 범위(dynamic range)가 넓은 송신 앰프 등의 전원에 사용하면 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 예컨대, 휴대 전화에 사용되는 송신 앰프인 경우, 기지국에 가까우면 송신 앰프로의 전원 전압값을 작게 하고, 기지국으로부터 멀면 송신 앰프로의 전원 전압값을 크게 하는 바와 같이, 기지국과의 거리에 따라 송신 앰프에 공급하는 전원 전압의 전압값을 변경시키고 있었다. 또, 인덕터를 사용한 승압/강압형 스위칭 레귤레이터는 회로 구성이 간단하고 고효율이기 때문에 전지를 전원으로 하는 기기에 널리 사용되고 있다.
이와 같은 승압/강압형 스위칭 레귤레이터의 과전류 보호 회로로서는 도 1과 같은 것이 있었다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 2004-248424호 참조).
  도 1의 스위칭 레귤레이터에서는 IN 단자에 입력된 전압을 승압 또는 강압하여 OUT 단자로부터 출력한다.
  도 1에 있어서, M101은 강압용 스위칭 트랜지스터를 이루고, M102는 강압용 동기 정류 트랜지스터를 이루며, M103은 승압용 스위칭 트랜지스터를 이루고, M104는 승압용 동기 정류 트랜지스터를 이룬다.
저항(R131 및 R132)은 전류 검출용의 저항이고, 각 저항(R131, R132)의 각각의 양단 전압은 대응하는 전압 센서(134 및 135)로 각각 검출된다. 전압 센 서(134 및 135)의 각 출력 신호는 과전류 검출 회로(133)에 각각 입력되고, 과전류가 검출되면 과전류 검출 회로(133)로부터 스위칭 제어 회로(132)로 신호가 출력되어 강압용 스위칭 트랜지스터(M101), 강압용 동기 정류 트랜지스터(M102), 승압용 스위칭 트랜지스터(M103) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M104)를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하고 있었다.
그러나, 휴대 전화 등에 사용되고 있는 송신 앰프는 출력의 동적 범위가 넓기 때문에, 상기 송신 앰프를 효율적으로 구동시키기 위해서는, 상기 송신 앰프의 출력 레벨에 따라 송신 앰프로의 전원 전압을 변경시키고 있었다. 이와 같은 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압은 저전압으로부터 고전압, 또는 고전압으로부터 저전압으로 빈번하게 변동한다. 도 1과 같은 스위칭 레귤레이터에서는 전원 투입 시나, 출력 전압이 저전압으로부터 갑자기 고전압으로 변화할 때면, 출력 단자(OUT)에 접속되어 있는 콘덴서(도시하지 않음) 등을 급속히 충전하기 위하여 대전류가 흘러 과전류 제어가 동작함으로써 강압형 스위칭 트랜지스터(M101), 강압용 동기 정류 트랜지스터(M102), 승압용 스위칭 트랜지스터(M103) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M104)를 각각 오프 시키게 되면, 출력 전압이 상승하지 않게 된다는 문제가 있었다. 이로부터, 종래에는 전원 투입 시는 과전류 보호 회로의 동작을 금지하거나 과전류의 검출 레벨을 필요 이상으로 크게 하고 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 과전류 검출 레벨을 필요 이상으로 크게 하지 않고, 과전류가 발생하여도 출력 전압을 상승시킬 수 있는 승압/강압형 동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 동기 정류형 스위칭 레귤레이터는 입력 단자로부터 입력된 입력 전압을 인덕터를 이용하여 승압/강압함으로써 미리 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터에 있어서,
  강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
  강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터와,
  상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고, 상기 검출 결과를 출력하는 과전류 검출 회로부와,
  상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 상기 정전압으로 되도록 강압용 스위칭 트랜지스터, 강압용 동기 정류 트랜지스터, 승압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터에 대한 동작 제어를 실행하는 제어 회로부
를 구비하고,
  상기 제어 회로부는 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하는 것이다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면 상기 과전류를 검출하였다고 판정하도록 한다.
구체적으로는, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터의 일단 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하도록 한다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 과전류가 발생하였다고 판정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하도록 한다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강 압 동작 시보다 크게 하도록 한다.
또, 상기 제어 회로부는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 설정되도록 한다.
또, 본 발명에 따른 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로는 강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하고, 입력 단자로부터 입력된 입력 전압에 의한 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
  강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터의 각 트랜지스터의 동작 제어를 실행하고, 상기 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 승압/강압함으로써 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로에 있어서,
  상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고, 상기 검출 결과를 출력하는 과전류 검출 회로부와,
  상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 상기 정전압으로 되도록 강압용 스위칭 트랜지스터, 강압용 동기 정류 트랜지스터, 승압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터에 대한 동작 제어를 실행하는 제어 회로부
를 구비하고,
  상기 제어 회로부는 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하는 것이다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면 상기 과전류를 검출하였다고 판정하도록 한다.
구체적으로는, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터 일단의 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하도록 한다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 과전류가 발생하였다고 판정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하도록 하였다.
또, 상기 과전류 검출 회로부는 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강압 동작 시보다 크게 하도록 한다.
또, 상기 제어 회로부는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 설정되도록 하였다.
또, 본 발명에 따른 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법은 강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 입력 단자에 입력된 입력 전압에 의한 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
  강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
  승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터의 각 트랜지스터의 동작 제어를 실행하고, 상기 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 승압/강압함으로써 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법에 있어서,
  상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고,
상기 입력 전압보다 상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
  상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하도록 한다.
또, 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면 상기 과전류를 검출하였다고 판정하도록 한다.
또, 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강압 동작 시보다 크게 하도록 한다.
또, 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터 일단의 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하도록 한다.
또, 상기 과전류가 발생하였다고 판정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하도록 한다.
또, 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 가변 설정되도록 한다.
본 발명의 동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법에 의하면, 상기 입력 전압보다 상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 작을 때에 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고, 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하도록 하였다. 이로부터, 과전류 검출 레벨을 필요 이상으로 크게 하지 않고 과전류가 발생하여도 출력 전압을 상승시킬 수 있어 외부 신호에 따라 출력 전압을 고속으로 상승 또는 저하시키는 경우에도 확실하게 목표로 하는 출력 전압을 출력할 수 있다.
또, 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때의 과전류 검출 레벨을 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때의 과전류 검출 레벨보다 크도록 함으로써, 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때와 동일한 출력 전류로 과전류 보호 동작을 실행할 수 있다.
  또, 강압용 스위칭 트랜지스터 또는 승압용 동기 정류 트랜지스터의 전압 강하를 검출하여 과전류의 검출을 실행하도록 함으로써, 전류 검출 저항이 불필요하게 되어 효율을 향상시킬 수 있고, 나아가 과전류를 검출하기 위한 검출 지점을 한 곳으로 할 수 있어 회로 규모를 축소시킬 수 있다.
또한, 승압 동작 중에 출력 단자가 단락한 경우에도, 출력 전압이 입력 전압보다 저하한 시점에서 과전류를 검출하면, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 모두 오프 시킴으로써, 입력 단자로부터의 입력 전류를 차단할 수 있어 단락 전류의 발생을 방지할 수 있다.
다음에, 도면에 나타내는 실시예에 근거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
제1 실시예.
  도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 승압/강압형 스위칭 레귤레이터의 회로예를 나타낸 도면이다.
  도 2에 있어서, 스위칭 레귤레이터(1)는 입력 단자(IN)에 입력된 입력 전압(Vin)을 자동적으로 승압 또는 강압하여 미리 설정된 정전압으로 변환하여 출력 전압(Vout)으로서 출력 단자(OUT)로부터 출력하는 승압/강압형 동기 정류형 스위칭 레귤레이터(이하, 스위칭 레귤레이터라 함)이다.
스위칭 레귤레이터(1)는 강압 동작 시에 입력 전압(Vin)의 출력 제어를 수행하기 위한 스위칭 동작을 실행하는 PMOS 트랜지스터로 이루어지는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와, 강압 동작 시에 동기 정류용 트랜지스터를 이루는 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와, 승압 동작 시에 입력 전압(Vin)의 출력 제어를 수행하기 위한 스위칭 동작을 실행하는 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와, 승압 동작 시에 동기 정류용 트랜지스터를 이루는 PMOS 트랜지스터로 이루어지는 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 구비한다.
또한, 스위칭 레귤레이터(1)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1), 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2), 승압용 스위칭 트랜지스터(M3) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 동작 제어를 실행하는 제어 회로(2)와, 발진 회로(3)와, 오차 증폭 회로(4)와, 승압용의 PWM 콤퍼레이터(5)와, 강압용의 PWM 콤퍼레이터(6)와, 과전류 검출 회로(7)와, 강압 동작과 승압 동작의 전환을 판정하는 판정 회로(8)와, 인버 터(9)와, 인덕터(L1)와, 콘덴서(C1)와, 외부(T1)로부터 입력된 제어 신호(PABIAS)에 따른 전압의 가변 기준 전압(Vr1)을 생성하여 출력하는 기준 전압 발생 회로(10)와, 출력 전압(Vout)을 분압한 분압 전압(Vfb)을 생성하는 출력 전압 검출용의 저항(R1, R2)을 구비한다. 발진 회로(3)는 승압 제어용의 미리 설정된 삼각파 신호(TW1), 강압 제어용의 미리 설정된 삼각파 신호(TW2) 및 미리 설정된 구형파 신호인 클록 신호(CLK)를 각각 생성하여 출력한다. 삼각파 신호(TW1, TW2) 및 클록 신호(CLK)는 각각 주파수가 동일하여 동기하며, 삼각파 신호(TW1)와 삼각파 신호(TW2)는 진폭도 동일하지만, 삼각파 신호(TW1)가 삼각파 신호(TW2)보다 전압이 크다.
또한, 과전류 검출 회로(7) 및 인버터(9)는 과전류 검출 회로부(C)를 이루고, 판정 회로(8)는 판정 회로부(B)를 이루며, 제어 회로(2), 발진 회로(3), 오차 증폭 회로(4), PWM 콤퍼레이터(5, 6) 및 기준 전압 발생 회로(10)는 제어 회로부(A)를 이룬다.
  또, 도 2의 스위칭 레귤레이터(1)에 있어서, 인덕터(L1) 및 콘덴서(C1)를 제외한 각 회로를 하나의 IC에 집적하도록 하여도 좋고, 경우에 따라서는, 각 트랜지스터(M1~M4) 중 적어도 하나, 인덕터(L1) 및 콘덴서(C1)를 제외한 각 회로를 하나의 IC에 집적하도록 하여도 좋다. 또, 도 2의 스위칭 레귤레이터(1)는 다른 회로와 함께 하나의 IC에 집적되도록 하여도 좋고, 이 경우, 제어 신호(PABIAS)는 상기 IC 내의 회로에서 생성되도록 하여도 좋다.
입력 전압(Vin)과 접지 전압의 사이에는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1) 및 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)가 직렬로 접속되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 접속부(N1)와 출력 단자(OUT)의 사이에는 인덕터(L1)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)가 직렬로 접속된다. 인덕터(L1)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 접속부(N2)와 접지 전압의 사이에는 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)가 접속된다. 또, 출력 단자(OUT)와 접지 전압의 사이에는 콘덴서(C1)가 접속되는 동시에, 저항(R1 및 R2)이 직렬로 접속되고, 저항(R1)과 저항(R2)의 접속부(N3)로부터 분압 전압(Vfb)이 출력된다.
오차 증폭 회로(4)에 있어서, 반전 입력단에는 분압 전압(Vfb)이 입력되고, 비반전 입력단에는 가변 기준 전압(Vr1)이 입력된다. 오차 증폭 회로(4)의 출력단은 PWM 콤퍼레이터(5 및 6)의 각 비반전 입력단에 각각 접속된다. PWM 콤퍼레이터(5)의 반전 입력단에는 발진 회로(3)로부터의 승압 제어용 삼각파 신호(TW1)가 입력되고, PWM 콤퍼레이터(6)의 반전 입력단에는 발진 회로(3)로부터의 강압 제어용 삼각파 신호(TW2)가 입력된다. PWM 콤퍼레이터(5)는 오차 증폭 회로(4)의 출력 신호(EAo)와 삼각파 신호(TW1)로부터 승압 동작 시에 PWM 제어를 수행하기 위한 펄스 신호(SP1)를 생성하여 제어 회로(2)에 출력한다. 또, PWM 콤퍼레이터(6)는 오차 증폭 회로(4)의 출력 신호(EAo)와 삼각파 신호(TW2)로부터 강압 동작 시에 PWM 제어를 수행하기 위한 펄스 신호(SP2)를 생성하여 제어 회로(2)에 출력한다.
한편, 판정 회로(8)에는 입력 전압(Vin) 및 출력 전압(Vout)이 각각 입력되고, 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)의 전압 비교를 실행하여 예컨대, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 크다고 판정하면 고레벨의 신호(VOLV)를 출력하고, 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)보다 크다고 판정하면 저레벨의 신호(VOLV)를 출력한다. 신호(VOLV)는 제어 회로(2) 및 과전류 검출 회로(7)에 각각 출력된다.
제어 회로(2)는 PWM 콤퍼레이터(6)로부터의 펄스 신호(SP2)에 근거하여 강압용 스위칭 트랜지스터(M1) 및 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)에 대하여 상보적으로 온/오프 동작을 실행하도록 스위칭 제어를 실행하는 동시에, PWM 콤퍼레이터(5)로부터의 펄스 신호(SP1)에 근거하여 승압용 스위칭 트랜지스터(M3) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)에 대하여 상보적으로 온/오프 동작을 실행하도록 스위칭 제어를 실행한다. 출력 전압(Vout)은 가변 기준 전압(Vr1)의 전압에 따라 변화한다.
과전류 검출 회로(7)에는 발진 회로(3)로부터의 클록 신호(CLK), 판정 회로(8)로부터의 신호(VOLV), 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 접속부(N1)의 신호(BULX), 및 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트에 입력되는 제어 신호를 인버터(9)로 신호 레벨을 반전시킨 신호(BUPHSb)가 각각 입력된다. 과전류 검출 회로(7)는 신호(BULX)로부터 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 전압 강하를 검출함으로써 입력 단자(IN)로부터 입력되는 입력 전류의 전류값이 미리 설정된 값 이상으로 되었는지 여부를 검출하고, 출력 단자(OUT)로부터 출력되는 출력 전류(iout)의 과전류 검출을 실행한다. 과전류 검출 회로(7)는 상기 과전류를 검출하면, 예컨대 출력 신호(LIMb)를 고레벨로부터 저레벨로 하강시킨다.
도 3은 도 2의 과전류 검출 회로(7)의 회로예를 나타낸 도면이다.
  도 3에 있어서, 과전류 검출 회로(7)는 콤퍼레이터(21), 인버터(22~24), NOR 회로(25, 26), D 플립 플롭(27), AND 회로(28), 지연 회로(29), 정전류원(30), PMOS 트랜지스터(M21, M22) 및 저항(R21, R22)으로 구성된다.
  입력 전압(Vin)과 접지 전압의 사이에는 저항(R21, R22) 및 정전류원(30)이 직렬로 접속되고, 저항(R22)과 정전류원(30)의 접속부(N21)는 콤퍼레이터(21)의 반전 입력단에 접속된다. 또, 저항(R21)에 병렬로 PMOS 트랜지스터(M22)가 접속되고, PMOS 트랜지스터(M22)의 게이트에는 인버터(24)를 통하여 판정 회로(8)로부터의 신호(VOLV)가 입력된다.
콤퍼레이터(21)의 비반전 입력단에는 신호(BULX)가 입력되고, 콤퍼레이터(21)의 출력단은 인버터(22)를 통하여 NOR 회로(25)의 한 쪽 입력단에 접속된다.
또, 입력 전압(Vin)과 콤퍼레이터(21)의 출력단의 사이에는 PMOS 트랜지스터(M21)가 접속되고, PMOS 트랜지스터(M21)의 게이트에는 AND 회로(28)의 출력단이 접속된다. AND 회로(28)의 한 쪽 입력단에는 신호(BUPHSb)가 입력되고, 신호(BUPHSb)는 콤퍼레이터(21)의 제어 신호 입력단에도 입력된다. AND 회로(28)의 다른 쪽 입력단에는 지연 회로(29)로 신호(BUPHSb)를 지연시킨 신호가 입력된다.
한편, D 플립 플롭(27)에 있어서, 입력단(D)에는 입력 전압(Vin)이 입력되고, 클록 입력단(C)에는 발진 회로(3)로부터의 클록 신호(CLK)가 입력되고, 출력단(Q)은 NOR 회로(26)의 한 쪽 입력단에 접속된다. NOR 회로(25 및 26)는 RS 플립 플롭을 형성하고, NOR 회로(25)의 출력단은 과전류 검출 회로(7)의 출력단을 이루며, NOR 회로(26)의 다른 쪽 입력단에 접속되는 동시에, 인버터(23)를 통하여 D 플립 플롭(27)의 리세트 입력단(RB)에 접속된다. 또, NOR 회로(26)의 출력단은 NOR 회로(25)의 다른 쪽 입력단에 접속된다.
입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 작을 때에는, 판정 회로(8)로부터 고레벨의 신호(VOLV)가 출력되므로, PMOS 트랜지스터(M22)가 온 하여 도통 상태로 되고, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)가 클 때에는, 판정 회로(8)로부터 저레벨의 신호(VOLV)가 출력되므로, PMOS 트랜지스터(M2?2)가 오프 하여 차단 상태로 된다. 이 때문에, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 클 때에는, 콤퍼레이터(21)의 반전 입력단에는 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 작을 때에 비하여 작은 전압이 입력되므로, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 클 때에 과전류 검출의 판단 기준으로 되는 전류 레벨이 커진다. 이것은 정상 상태에 있어서, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 클 때에는 통상 승압 동작을 수행하고, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 작을 때에는 강압 동작을 수행하므로, 동일한 출력 전류(iout)이어도, 입력 단자(IN)로부터는 보다 큰 전류가 입력되기 때문에, 승압 동작 시에도 강압 동작 시와 동일한 출력 전류값으로 과전류 보호 동작을 실행하도록 하기 위해서이다.
또, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프 되어 있을 때에는 신호(BUPHSb)가 저레벨이기 때문에, AND 회로(28)의 출력단은 저레벨로 되어 PMOS 트랜지스터(M21)는 온 하고, 콤퍼레이터(21)의 출력단을 고레벨로 고정한다. 반대로, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)가 온 되어 있을 때에는, PMOS 트랜지스터(M21)는 오프 되어 콤퍼레이터(21)의 전압 비교 결과를 나타내는 신호가 인버터(22)를 통하여 NOR 회로(25)의 대응하는 입력단에 입력된다. 즉, 과전류 검출 회로(7)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)가 온 되어 있을 때에만 동작한다. 또한, 신호(BUPHSb)가 고레벨로 되면 콤퍼레이터(21)는 동작하지만, 콤퍼레이터(21)가 동작을 개시하고 나서 동작이 안정될 때까지의 동안, 지연 회로(29)에 의해 PMOS 트랜지스터(M21)가 오프 되어 차단 상태로 되는 것을 지연시킨다.
과전류가 발생하였다고 판단할 때까지 신호(BULX)의 전압이 저하되면, 콤퍼레이터(21)의 출력단은 저레벨로 되고, RS 플립 플롭의 리세트단을 이루는 NOR 회로(25)의 입력단이 고레벨이 되므로, NOR 회로(25)의 출력단으로부터 저레벨의 신호(LIMb)가 출력된다. 한편, D 플립 플롭(27)에 있어서, 입력단(D)에 입력 전압(Vin)이 입력되므로, 클록 신호(CLK)가 저레벨로부터 고레벨로 상승하였을 때 출력단(Q)이 고레벨로 된다. 이 때문에, 리세트단(RB)에 저레벨의 신호가 입력될 때까지, 즉 신호(LIMb)가 고레벨로 될 때까지 출력단(Q)은 고레벨이다.
강압용 스위칭 트랜지스터(M1)를 흐르는 전류가 감소되어 신호(BULX)의 전압이 상승하면, 콤퍼레이터(21)의 출력단은 고레벨로 되어 신호(LIMb)는 고레벨로 된다. 신호(LIMb)가 고레벨인 동안 D 플립 플롭(27)은 리세트 상태로 되고, 출력단(Q)은 저레벨로 된다. 이와 같이, 과전류를 검출한 후, 상기 과전류가 검출되지 않게 되어 콤퍼레이터(21)의 출력 신호가 고레벨로 되면, 클록 신호(CLK)에 동기하여 신호(LIMb)는 저레벨로부터 고레벨로 상승한다.
다음에, 도 4는 도 2의 판정 회로(8)의 회로예를 나타낸 도면이다.
  도 4에 있어서, 판정 회로(8)는 콤퍼레이터(31), NMOS 트랜지스터(M31) 및 저항(R31~R35)으로 구성된다. 출력 전압(Vout)과 접지 전압의 사이에는 저 항(R33~R35)이 직렬로 접속되고, 저항(R35)에 병렬로 NMOS 트랜지스터(M31)가 접속된다. 저항(R33)과 저항(R34)의 접속부(N32)는 콤퍼레이터(31)의 반전 입력단에 접속되고, 콤퍼레이터(31)의 출력단은 판정 회로(8)의 출력단을 이루는 동시에, NMOS 트랜지스터(M31)의 게이트에 접속된다. 또, 입력 전압(Vin)과 접지 전압의 사이에는 저항(R31)과 저항(R32)이 직렬로 접속되고, 저항(R31)과 저항(R32)의 접속부(N31)가 콤퍼레이터(31)의 비반전 입력단에 접속된다.
콤퍼레이터(31)의 비반전 입력단에는 입력 전압(Vin)을 저항(R31)과 저항(R32)으로 분압한 전압이 입력되고, 콤퍼레이터(31)의 반전 입력단에는 출력 전압(Vout)을 저항(R33)과 저항(R34 및 R35)의 직렬 회로로 분압한 전압이 입력된다. NMOS 트랜지스터(M31)는 콤퍼레이터(31)의 출력 신호인 신호(VOLV)가 고레벨로 되면 온 하여 도통 상태로 되고, 콤퍼레이터(31)의 반전 입력단의 전압을 하강시켜 히스테리시스 전압을 생성한다.
  강압용 스위칭 트랜지스터(M1), 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2), 승압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4) 등에 의한 낭비가 없는 경우, 강압 동작 시에는 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)보다 작으므로, 콤퍼레이터(31)는 고레벨의 신호(VOLV)를 출력한다. 또, 승압 동작 시에는 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)보다 크므로, 콤퍼레이터(31)는 저레벨의 신호(VOLV)를 출력한다.
제어 회로(2)는 PWM 콤퍼레이터(6)로부터의 펄스 신호(SP2)에 근거하여 강압용 스위칭 트랜지스터(M1) 및 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)에 대하여 상보적 으로 온/오프 동작을 실행하도록 스위칭 제어를 실행하는 동시에, PWM 콤퍼레이터(5)로부터의 펄스 신호(SP1)에 근거하여 승압용 스위칭 트랜지스터(M3) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)에 대하여 상보적으로 온/오프 동작을 실행하도록 스위칭 제어를 실행한다.
이와 같은 구성에 있어서, 과전류 검출 시의 동작에 대하여 설명한다.
  출력 전류(iout)가 증가하면, 과전류 검출 회로(7)의 출력 신호(LIMb)가 저레벨로 된다. 제어 회로(2)는 과전류 검출 회로(7)의 출력 신호(LIMb)가 저레벨로 되면 과전류 보호 동작을 실행한다. 이 때, 판정 회로(8)의 출력 신호(VOLV)가 고레벨이면, 제어 회로(2)는 상기 한 바와 같이 강압 동작을 실행하고 있으므로, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)를 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)를 온 시켜 도통 상태로 하고, 또한 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 온 시켜 도통 상태로 한다. 반대로, 판정 회로(8)의 출력 신호(VOLV)가 저레벨이면, 제어 회로(2)는 승압 동작을 실행하고 있으므로, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)를 온 시키는 동시에 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)를 오프시키고, 나아가 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 오프 시키는 동시에 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 온 시킨다.
입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 작을 때에 과전류를 검출한 경우, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 모두 오프 시킴으로써, 입력 단자(IN)로부터의 입력 전류를 차단할 수 있다. 또, 강압용 동기 정 류 트랜지스터(M2)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 모두 온 시킴으로써, 인덕터(L1)에 축적된 전하를 신속하게 출력 전압(Vout)으로 방전할 수 있기 때문에, 출력 전압(Vout)의 급속한 저하를 방지할 수 있다.
또, 입력 전압(Vin)보다 출력 전압(Vout)이 클 때에 과전류를 검출한 경우, 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 각각 오프 시키는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 각각 온 시킴으로써, 인덕터(L1)에 축적된 전하를 신속하게 출력 전압(Vout)으로 방전할 수 있기 때문에, 강압 동작 시와 마찬가지로 출력 전압(Vout)의 급속한 저하를 방지할 수 있다. 이로부터, 전원 투입 시나, 출력 전압(Vout)이 저전압으로부터 갑자기 고전압으로 변화하는 경우에 과전류 보호 기능이 동작하여도, 미리 설정된 주파수별로 과전류 보호 기능을 해제함으로써 출력 전압(Vout)이 상승하지 않는다는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 승압 동작 중에 출력 단자(OUT)가 접지 전압에 단락하여 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin) 이하까지 저하된 경우에는, 판정 회로(8)로부터의 신호(VOLV)가 반전하여 고레벨로 되고, 제어 회로(2)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 모두 오프 시키므로, 입력 단자(IN)로부터의 입력 전류를 차단할 수 있어 단락 전류의 발생을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 제1 실시예에 따른 스위칭 레귤레이터는 과전류가 검출된 경우에, 판정 회로(8)의 출력 신호(VOLV)에 따라 각 트랜지스터(M1~M4)의 온/오프를 적절히 제어하도록 하므로, 외부 신호(PABIAS)에 따라 출력 전압(Vout)을 상승 또 는 하강하여도 확실하게 목표 출력 전압을 출력할 수 있어 출력의 동적 범위가 넓은 송신 앰프 등의 전원으로서 사용할 수 있다.
  또한, 본 제1 실시예에서는 과전류를 검출하기 위하여 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 전압 강하를 검출하도록 한 경우를 예로 하여 설명하였지만, 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 전압 강하를 검출하도록 하여도 좋다. 또, 종래예와 마찬가지로 과전류를 검출하기 위하여 저항을 사용하여도 되지만, 이 경우에는 전류 검출용의 저항으로 소비하는 전력만큼 효율이 저하된다.
도 1은 승압/강압형 스위칭 레귤레이터의 종래예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 승압/강압형 스위칭 레귤레이터의 회로예를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 과전류 검출 회로(7)의 회로예를 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 판정 회로(8)의 회로예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
 1  스위칭 레귤레이터
 2  제어 회로
 3  발진 회로
 4  오차 증폭 회로
 5, 6  PWM 콤퍼레이터
 7  과전류 검출 회로
 8  판정 회로
 9  인버터
 10  기준 전압 발생 회로
 M1  강압용 스위칭 트랜지스터
 M2  강압용 동기 정류 트랜지스터
 M3  승압용 스위칭 트랜지스터
 M4  승압용 동기 정류 트랜지스터
 L1  인덕터
 R1, R2  저항
 C1  콘덴서

Claims (18)

  1.   입력 단자로부터 입력된 입력 전압을 인덕터를 이용하여 승압/강압함으로써 미리 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터에 있어서,
      강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
      강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터와,
      상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고, 상기 검출 결과를 출력하는 과전류 검출 회로부와,
    상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 상기 정전압으로 되도록 강압용 스위칭 트랜지스터, 강압용 동기 정류 트랜지스터, 승압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터에 대한 동작 제어를 실행하는 제어 회로부
    를 구비하고,
      상기 제어 회로부는 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
    상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  2.   제1항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면, 상기 과전류를 검출하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  3.   제2항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터 일단의 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  4.   제2항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 과전류가 발생하였다고 판 정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  5.   제2항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강압 동작 시보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  6.   제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터.
  7.   강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 입력 단자로부터 입력된 입력 전압에 의한 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
      강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터의 각 트랜지스터의 동작을 제어하고, 상기 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 승압/강압함으로써 미리 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로에 있어서,
      상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고, 상기 검출 결과를 출력하는 과전류 검출 회로부와,
      상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 상기 정전압으로 되도록 강압용 스위칭 트랜지스터, 강압용 동기 정류 트랜지스터, 승압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터에 대한 동작 제어를 실행하는 제어 회로부
    를 구비하고,
      상기 제어 회로부는 상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
    상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류 검출 회로부가 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  8.   제7항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면 상기 과전류를 검출하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  9.   제8항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터 일단의 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  10.   제8항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 상기 과전류가 발생하였다고 판정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  11.   제9항에 있어서, 상기 과전류 검출 회로부는 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강압 동작 시보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  12.   제7항에 있어서, 상기 제어 회로부는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 제어 회로.
  13.   강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 입력 단자에 입력된 입력 전압에 의한 인덕터로의 충전을 실행하는 강압용 스위칭 트랜지스터와,
      강압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 강압용 동기 정류 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 입력 전압에 의한 상기 인덕터로의 충전을 실행하는 승압용 스위칭 트랜지스터와,
      승압 동작을 위하여 스위칭을 실행하여 상기 인덕터의 방전을 실행하는 승압용 동기 정류 트랜지스터의 각 트랜지스터의 동작 제어를 실행하고, 상기 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 승압/강압함으로써 미리 설정된 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법에 있어서,
      상기 출력 단자로부터 출력되는 전류가 미리 설정된 전류값 이상으로 되는 과전류의 검출을 실행하고,
      상기 입력 전압보다 상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압이 작을 때에 상기 과전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하고,
      상기 입력 전압보다 상기 출력 전압이 클 때에 상기 과전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 트랜지스터 및 승압용 스위칭 트랜지스터를 각각 오프 시켜 차단 상태로 하는 동시에, 상기 강압용 스위칭 트랜지스터 및 승압용 동기 정류 트 랜지스터를 각각 온 시켜 도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법.
  14.   제13항에 있어서, 상기 입력 단자로부터 입력된 전류가 미리 설정된 값 이상으로 되면 상기 과전류를 검출하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법.
  15.   제14항에 있어서, 승압 동작 시의 상기 미리 설정된 값을 강압 동작 시보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법.
  16.   제14항에 있어서, 상기 입력 단자로부터의 전류가 입력되는 상기 인덕터 일단의 전압 검출을 실행하고, 상기 검출한 전압으로부터 상기 과전류의 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법.
  17.   제16항에 있어서, 상기 과전류가 발생하였다고 판정한 후, 미리 설정된 주파수의 펄스 신호에 동기하여 상기 판정을 해제하고 과전류 검출을 실행하는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제어 방법.
  18.   제13항에 있어서, 외부로부터 입력되는 신호에 따라 생성되는 상기 정전압 값이 가변 설정되는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 동작 제 어 방법.
KR1020070098084A 2006-09-28 2007-09-28 동기 정류형 스위칭 레귤레이터, 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 제어 회로 및 동기 정류형 스위칭레귤레이터의 동작 제어 방법 KR100899208B1 (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101055016B1 (ko) * 2009-10-30 2011-08-05 엘지이노텍 주식회사 보호 회로
KR20170038632A (ko) * 2015-09-30 2017-04-07 리치테크 테크놀로지 코포레이션 스위칭 레귤레이터와 그 제어 회로 및 제어 방법

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200525869A (en) * 2004-01-28 2005-08-01 Renesas Tech Corp Switching power supply and semiconductor IC
JP5145763B2 (ja) * 2007-05-11 2013-02-20 株式会社リコー 同期整流型スイッチングレギュレータ
JP5209273B2 (ja) * 2007-11-07 2013-06-12 ローム株式会社 電源装置及びこれを備えた電子機器
US9246390B2 (en) * 2008-04-16 2016-01-26 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US8686698B2 (en) * 2008-04-16 2014-04-01 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US8692532B2 (en) * 2008-04-16 2014-04-08 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US7679342B2 (en) * 2008-04-16 2010-03-16 Enpirion, Inc. Power converter with power switch operable in controlled current mode
US8541991B2 (en) 2008-04-16 2013-09-24 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
JP5185752B2 (ja) * 2008-05-19 2013-04-17 本田技研工業株式会社 電力変換器
JP5493296B2 (ja) * 2008-06-10 2014-05-14 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
JP5211959B2 (ja) 2008-09-12 2013-06-12 株式会社リコー Dc−dcコンバータ
JP4725641B2 (ja) * 2008-12-17 2011-07-13 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 昇降圧型スイッチングレギュレータ
US9548714B2 (en) 2008-12-29 2017-01-17 Altera Corporation Power converter with a dynamically configurable controller and output filter
US8698463B2 (en) 2008-12-29 2014-04-15 Enpirion, Inc. Power converter with a dynamically configurable controller based on a power conversion mode
JP5667761B2 (ja) * 2009-12-28 2015-02-12 株式会社東芝 スイッチング電源
JP5456495B2 (ja) * 2010-01-19 2014-03-26 スパンション エルエルシー 昇降圧型のスイッチング電源の制御回路、昇降圧型のスイッチング電源、及び昇降圧型のスイッチング電源の制御方法
US8410763B2 (en) * 2010-01-26 2013-04-02 Freescale Semiconductor, Inc. Controller for buck and boost converter
TWI405396B (zh) * 2010-02-03 2013-08-11 Beyond Innovation Tech Co Ltd 升壓型電源轉換裝置
CN102403900B (zh) * 2010-09-14 2014-10-08 登丰微电子股份有限公司 转换控制器
US8867295B2 (en) 2010-12-17 2014-10-21 Enpirion, Inc. Power converter for a memory module
KR101802832B1 (ko) 2011-03-23 2017-11-29 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 전력 저하시 가능한 스위치
KR101749325B1 (ko) * 2011-08-02 2017-06-21 한국전자통신연구원 토폴로지 설정이 가능한 dc-dc 컨버터 장치
EP2731246A1 (de) * 2012-11-08 2014-05-14 Delphi Technologies, Inc. Schaltregler
JP6196048B2 (ja) * 2013-03-07 2017-09-13 株式会社小糸製作所 昇降圧dc−dcコンバータ型点灯回路および車両用灯具
JP6166619B2 (ja) 2013-08-23 2017-07-19 リコー電子デバイス株式会社 スイッチングレギュレータの制御回路及びスイッチングレギュレータ
JP2015053833A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 ローム株式会社 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、ならびに電子機器
US9419431B2 (en) * 2014-05-14 2016-08-16 Texas Instruments Deutschland Gmbh Short-circuit protection system for power converters
JP6304015B2 (ja) * 2014-12-15 2018-04-04 株式会社デンソー Dc−dcコンバータ
US9509217B2 (en) 2015-04-20 2016-11-29 Altera Corporation Asymmetric power flow controller for a power converter and method of operating the same
CN106817020B (zh) * 2015-12-01 2019-02-12 台达电子工业股份有限公司 驱动电路
EP3384588B1 (en) 2015-12-11 2020-02-05 Chaoyang Semiconductor Jiangyin Technology Co., Ltd. Boost dc-dc converter having digital control and reference pwm generators
JP6306073B2 (ja) * 2016-03-17 2018-04-04 ローム株式会社 比較回路、電源制御ic、スイッチング電源装置
KR102637488B1 (ko) * 2016-05-18 2024-02-20 삼성디스플레이 주식회사 전원 공급 장치 및 이를 갖는 표시장치
US10447027B1 (en) * 2016-12-23 2019-10-15 Intersil Americas LLC Method and apparatus for reverse over current protection
CN107947578B (zh) * 2017-12-04 2020-09-15 成都芯源系统有限公司 一种应用于升降压电路的电流采样电路及其控制方法
JP6919628B2 (ja) * 2018-06-25 2021-08-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 電流検出回路および電源装置
US20240088788A1 (en) * 2022-09-08 2024-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Switching regulator and power management integrated circuit including the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5912552A (en) 1997-02-12 1999-06-15 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho DC to DC converter with high efficiency for light loads
JP3501226B2 (ja) * 2001-08-29 2004-03-02 トヨタ自動車株式会社 Dc−dcコンバータ
JP4292812B2 (ja) 2003-01-27 2009-07-08 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP4178981B2 (ja) * 2003-02-12 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 スイッチ制御回路
JP4281374B2 (ja) 2003-02-14 2009-06-17 トヨタ自動車株式会社 スイッチ制御回路
JP4054714B2 (ja) * 2003-04-28 2008-03-05 株式会社リコー 昇降圧型dc−dcコンバータ
JP4425015B2 (ja) 2004-02-13 2010-03-03 株式会社リコー スロープ補償回路とスイッチングレギュレータおよび電子機器ならびにスロープ補償回路における電流制御方法
JP4692154B2 (ja) * 2005-08-25 2011-06-01 サンケン電気株式会社 Dc/dcコンバータ
US7391190B1 (en) * 2006-04-03 2008-06-24 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for three-phase buck-boost regulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101055016B1 (ko) * 2009-10-30 2011-08-05 엘지이노텍 주식회사 보호 회로
KR20170038632A (ko) * 2015-09-30 2017-04-07 리치테크 테크놀로지 코포레이션 스위칭 레귤레이터와 그 제어 회로 및 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP4890182B2 (ja) 2012-03-07
KR100899208B1 (ko) 2009-05-27
US20080079405A1 (en) 2008-04-03
US7522432B2 (en) 2009-04-21
JP2008086143A (ja) 2008-04-10

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