KR20120112032A - Voltage generation circuit - Google Patents

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노리히로 카와기시
노부아키 추지
토시오 마에지마
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야마하 가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A voltage generation circuit is provided to prevent noise from being provided to an audible band by a supply ripple. CONSTITUTION: A first switching element(TR1) and a second switching element(TR2) are serially connected between high potential power and low potential power. An error signal generation circuit(30) generates an error signal(Err) according to an output voltage(VOUT) generating in the output terminal. The error signal generation circuit comprises a resistance device(322), a resistance device(324), a voltage source(34), and an amplifier(36). A triangle wave signal generating circuit(40) generates a triangle wave signal(Vramp) in which a level is changed according to a reset signal cycle. A comparison circuit(50) includes an operational amplifier including an inverting input terminal and a non-inverting input terminal. [Reference numerals] (69) Wave shaping circuit; (71) Pulse generation circuit

Description

전압 생성 회로{VOLTAGE GENERATION CIRCUIT}Voltage Generation Circuitry {VOLTAGE GENERATION CIRCUIT}

본 발명은 소정의 전압을 생성하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for generating a predetermined voltage.

직류 전원에 접속된 트랜지스터의 제어로 소정의 전압을 생성해서 구동 부하에 공급하는 기술(DC-DC 컨버터)이 종래부터 제안되어 왔다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 트랜지스터의 도통/비도통을 제어하는 주기를 저부하시와 고부하시로 변화시키는 기술이 제안되어 있다. 구체적으로는 소정의 주파수의 기준 클럭 신호와 부하에 따른 가변의 주파수의 제어 클럭 신호의 2계통을 병렬로 생성하고, 고부하시에는 기준 클럭 신호에 따라 트랜지스터를 제어하는 한편, 저부하시에는 제어 클럭 신호에 따라 트랜지스터를 제어한다. 이상의 구성에 의하면 저부하시에 소비 전력을 저감하는 것이 가능하다.Background Art A technique for generating a predetermined voltage and supplying it to a driving load under control of a transistor connected to a direct current power source (DC-DC converter) has been conventionally proposed. For example, Patent Literature 1 proposes a technique for changing a period for controlling conduction / non-conduction of a transistor to low load and high load. Specifically, two systems of a reference clock signal of a predetermined frequency and a control clock signal of a variable frequency according to a load are generated in parallel, and at high loads, the transistor is controlled according to the reference clock signal, and at low loads, the control clock signal is loaded. To control the transistor. According to the above structure, it is possible to reduce power consumption at low load.

일본 특허 공개 제2008-236822호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2008-236822

그러나, 특허문헌 1의 기술에서는 저부하시에는 부하가 가벼워질수록 제어 클럭 신호의 주파수가 저하되므로 트랜지스터의 동작 주파수가 가청대역에 들어가는 일이 있다. DC-DC 컨버터에서 발생한 전압을 전원 전압으로서 사용할 경우 이 전원 전압에는 트랜지스터의 동작 주파수에 동기한 리플 성분이 중첩된다. 종래의 DC-DC 컨버터를 가청대역의 신호를 처리하는 회로의 전원 전압으로서 사용하면 노이즈가 신호에 중첩되는 문제가 있었다.However, in the technique of Patent Literature 1, under low load, as the load decreases, the frequency of the control clock signal decreases, so that the operating frequency of the transistor may enter the audible band. When the voltage generated by the DC-DC converter is used as the power supply voltage, the ripple component synchronized with the operating frequency of the transistor is superimposed on this power supply voltage. When the conventional DC-DC converter is used as a power supply voltage of a circuit for processing an audible band signal, there is a problem that noise is superimposed on the signal.

이상의 사정을 고려하여, 본 발명은 부하가 가벼워져도 전원 노이즈를 발생시키지 않는 것을 해결 과제로 한다.In view of the above circumstances, the present invention is to solve the problem of not generating power supply noise even if the load is light.

이상의 과제를 해결하기 위해서 본 발명이 채용하는 수단을 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 이하의 설명에서는 본 발명의 요소와 후술하는 실시형태의 요소의 대응을 괄호로 부기하지만 본 발명의 범위를 실시형태의 예시에 한정하는 취지는 아니다. 또한 이하의 설명은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the above subject, the means employ | adopted by this invention is demonstrated. In addition, in order to make understanding of this invention easy, in the following description, although correspondence of the element of this invention and the element of embodiment mentioned later is added in parentheses, it is not the meaning which limits the scope of the present invention to the illustration of embodiment. In addition, the following description does not limit this invention.

본 발명의 전압 생성 회로는 고전위 전원과 저전위 전원 사이에 직렬로 접속된 제 1 스위칭 소자(TR1), 출력 노드(N) 및 제 2 스위칭 소자(TR2)와, 상기 출력 노드의 전압에 따른 검출 전압(V1)과 기준 전압(V2)의 차분인 오차 신호(Err)를 생성하는 오차 신호 생성부(30)와, 상기 오차 신호의 크기에 따른 기간만큼 액티브가 되는 제어 신호(CTL)를 생성하는 제어 신호 생성부(50)와, 상기 제어 신호의 액티브 기간이 기준 시간(Tref)보다 길 경우에는 상기 액티브 기간의 개시로부터 상기 기준 시간이 경과할 때까지의 제 1 기간에 상기 제 1 스위칭 소자를 온시키고 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 상기 액티브 기간에 상기 제 1 스위칭 소자를 온시키는 제 1 구동부(81)와, 상기 제 2 스위칭 소자를 온 또는 오프로 제어하는 제 2 구동부(82∼84)와, 상기 제어 신호의 주파수를 하한 주파수(fmin)로부터 상한 주파수(fmax)까지의 범위에서 제어하고 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 상기 제어 신호의 주파수를 상기 하한 주파수로 하고 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 길 경우에는 상기 액티브 기간과 상기 기준 시간의 차의 시간이 길어질수록 상기 제어 신호의 주파수가 높아지도록 제어하는 주파수 제어부(60)를 구비한다.The voltage generation circuit of the present invention includes a first switching element TR1, an output node N and a second switching element TR2 connected in series between a high potential power supply and a low potential power supply, and the voltage of the output node. An error signal generator 30 for generating an error signal Err that is a difference between the detection voltage V1 and the reference voltage V2, and a control signal CTL that is active for a period corresponding to the magnitude of the error signal. The first switching element in the first period from the start of the active period until the reference time elapses, when the control signal generation unit 50 and the active period of the control signal are longer than the reference time Tref. Is turned on, and when the active period of the control signal is shorter than the reference time, the first driver 81 to turn on the first switching element in the active period and the second to turn on or off the second switching element. 2 drive parts (82 84) and when the frequency of the control signal is controlled in the range from the lower limit frequency fmin to the upper limit frequency fmax, and the active period of the control signal is shorter than the reference time, the frequency of the control signal is set to the lower limit. When the frequency is set and the active period of the control signal is longer than the reference time, the frequency control unit 60 controls the frequency of the control signal to increase as the time difference between the active period and the reference time becomes longer.

본 발명에 의하면, 제어 신호에 동기해서 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 동작하므로 제어 신호의 주파수가 하한 주파수보다 저하되는 일은 없다. 따라서, 출력 노드로부터 출력되는 전압은 하한 주파수보다 낮은 주파수 성분을 포함하지 않는다. 따라서, 출력 노드의 전압을 평활화해서 전원으로서 사용할 경우에 후단 회로의 전원 리플의 주파수 성분을 하한 주파수 이상으로 할 수 있다.According to the present invention, since the first switching element and the second switching element operate in synchronization with the control signal, the frequency of the control signal does not lower than the lower limit frequency. Therefore, the voltage output from the output node does not include a frequency component lower than the lower limit frequency. Therefore, when the voltage of the output node is smoothed and used as a power supply, the frequency component of the power supply ripple of the rear end circuit can be made higher than the lower limit frequency.

보다 구체적으로는, 상기 하한 주파수는 가청대역보다 높은 주파수인 것이 바람직하다. 이 경우에는 후단의 회로가 가청대역 내의 신호를 처리하는 것이여도 전원 리플에 의해 노이즈가 가청대역에 들어가는 것을 방지할 수 있다.More specifically, it is preferable that the said lower limit frequency is higher than an audible band. In this case, it is possible to prevent noise from entering the audible band due to power supply ripple, even if a circuit in a later stage processes a signal in the audible band.

상술한 전압 생성 회로에 있어서 상기 제 2 구동부는 상기 제 1 스위칭 소자가 온으로부터 오프로 스위칭되면 상기 제 2 스위칭 소자를 온시키고, 상기 제 1 스위칭 소자가 온이 되고 나서 상기 기준 시간이 경과하는 기준 시점보다 전에 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회했을 경우에는 상기 제 2 스위칭 소자를 상기 기준 시점에서 오프시키고, 상기 기준 시점 이후에 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회했을 경우에는 상기 제 2 스위칭 소자를 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회한 시점에서 오프시킨다.In the above-described voltage generation circuit, the second driving unit turns on the second switching element when the first switching element is switched from on to off, and the reference time elapses after the first switching element is turned on. When the potential of the output node is lower than the low potential power before a time point, the second switching element is turned off at the reference time point, and when the potential of the output node is lower than the low potential power after the reference time point. The second switching element is turned off when the potential of the output node is lower than the low potential power supply.

본 발명에 의하면, 제 2 스위칭 소자는 제 1 스위칭 소자가 오프가 되면 온되고, 출력 노드의 전위가 저전위 전원을 하회하면 오프된다. 다만, 기준 시점보다 전에 출력 노드의 전위가 저전위 전원을 하회하는 경우에는 출력 노드의 전위가 저전위 전원을 하회해도 제 2 스위칭 소자의 온을 유지하고, 기준 시점에 있어서 제 2 스위칭 소자를 오프시킨다. 따라서, 부하가 어느 정도 가벼워져도 제 2 스위칭 소자와 제 1 스위칭 소자를 반드시 기준 시간만큼은 동작시킨다. 따라서, 출력 노드의 전압에 중첩되는 리플 성분의 하한 주파수를 설정할 수 있다.According to the present invention, the second switching element is turned on when the first switching element is turned off, and turned off when the potential of the output node is lower than the low potential power supply. However, if the potential of the output node is lower than the low potential power before the reference time point, the second switching element is kept on even if the potential of the output node is lower than the low potential power, and the second switching element is turned off at the reference time point. Let's do it. Therefore, even if the load is light to some extent, the second switching element and the first switching element are always operated for a reference time. Therefore, the lower limit frequency of the ripple component which overlaps with the voltage of an output node can be set.

또한, 출력 노드의 전위가 저전위 전원을 하회하는 경우에 제 2 스위칭 소자를 동작시키면 소비 전력이 증가하지만 부하가 무거워짐에 따라서 무효 전력의 소비가 감소한다. 따라서, 블리더 저항을 이용하여 트랜지스터의 동작 주파수에 하한 주파수를 설정하는 경우와 비교해서 소비 전력을 삭감할 수 있다.Further, when the second switching element is operated when the potential of the output node is lower than the low potential power supply, the power consumption increases, but as the load becomes heavy, the consumption of reactive power decreases. Therefore, the power consumption can be reduced as compared with the case where the lower limit frequency is set for the operating frequency of the transistor using the bleeder resistor.

상술한 전압 생성 회로에 있어서 상기 주파수 제어부는 용량 소자(65)와, 상기 용량 소자의 전압과 소정 전압을 비교하는 비교부(68)와, 상기 용량 소자에 전류를 공급하는 공급부(61, 62 및 64)와, 상기 용량 소자에 충전된 전하를 방전시키는 방전부(63)를 구비하고, 상기 공급부는 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 소정 값의 전류를 상기 용량 소자에 공급하고, 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 길 경우에는 상기 액티브 기간과 상기 기준 시간의 차의 시간은 상기 소정 값보다도 큰 전류를 상기 용량 소자에 공급하고, 그 밖의 시간은 상기 소정 값의 전류를 상기 용량 소자에 공급하고, 상기 비교부로부터의 제 1 출력 신호에 의거하여 상기 방전부를 제어하는 리셋 신호(RES)를 생성하고, 이 리셋 신호를 상기 제어 신호 생성부에 공급하고, 상기 제어 신호 생성부는 상기 리셋 신호와 동기해서 상기 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다.In the above-described voltage generation circuit, the frequency controller includes a capacitor 65, a comparator 68 for comparing the voltage of the capacitor with a predetermined voltage, a supply 61, 62 for supplying current to the capacitor, and 64), and a discharge section 63 for discharging the charge charged in the capacitor, wherein the supply section supplies a current of a predetermined value to the capacitor when the control period is shorter than the reference time. When the active period of the control signal is longer than the reference time, a time difference between the active period and the reference time supplies a current larger than the predetermined value to the capacitor, and the other time is equal to the predetermined value. Supply a current to the capacitor, generate a reset signal RES for controlling the discharge unit based on the first output signal from the comparison unit, and generate the reset signal. Group control signal supplied to the generator, and generates the control signal portion preferably generates the control signal in synchronization with the reset signal.

본 발명에 의하면, 용량 소자의 전압이 소정 전압에 도달하면 리셋 신호가 생성되고, 이 리셋 신호에 의해 용량 소자에 충전된 전하가 방전되므로 주파수 제어부는 발진 회로로서 기능한다. 그리고, 용량 소자로의 충전 전류는 제어 신호의 액티브 기간이 기준 시간보다 길 경우에 액티브 기간과 기준 시간의 차의 시간만큼 커지도록 제어되므로 리셋 신호의 주기가 짧아진다. 즉, 부하가 어느 정도 이상 커지면 부하의 크기에 따라 제어 신호의 주파수가 높아지도록 제어할 수 있다.According to the present invention, when the voltage of the capacitor reaches a predetermined voltage, a reset signal is generated, and the charge charged in the capacitor is discharged by the reset signal, so that the frequency controller functions as an oscillator circuit. In addition, since the charging current to the capacitor is controlled to be as large as the difference between the active period and the reference time when the active period of the control signal is longer than the reference time, the period of the reset signal is shortened. That is, when the load increases to some extent, the frequency of the control signal may be increased according to the size of the load.

상술한 전압 생성 회로에 있어서 상기 제어 신호의 액티브 기간의 개시로부터 상기 기준 시간이 경과될 때까지의 기간에 액티브가 되는 신호를 반전한 기준 신호(72a)를 생성하는 기준 신호 생성부(70)와, 상기 제 2 구동부는 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원의 전위를 하회하는 기간을 검출해서 검출 신호(82a)를 생성하는 검출 신호 생성부(82)와, 상기 검출 신호와 상기 기준 신호의 논리곱을 연산하는 논리 회로(83)와, 상기 제 1 스위칭 소자의 온·오프를 제어하는 신호가 세트 단자에 공급되고, 상기 논리 회로로부터의 제 2 출력 신호(83a)가 리셋 단자에 공급되며, 제 3 출력 신호(DR2)를 상기 제 2 스위칭 소자의 게이트에 공급하는 SR 플립플롭(84)을 구비하는 것이 바람직하다.A reference signal generator 70 for generating the reference signal 72a inverting the signal that becomes active in the period from the start of the active period of the control signal until the reference time has elapsed in the voltage generation circuit described above; And the second driving section detects a period during which the potential of the output node is less than the potential of the low potential power source, and generates a detection signal 82a, and the detection signal and the reference signal. A logic circuit 83 for calculating the logical product and a signal for controlling on / off of the first switching element are supplied to a set terminal, and a second output signal 83a from the logic circuit is supplied to a reset terminal, It is preferable to include an SR flip-flop 84 for supplying a third output signal DR2 to the gate of the second switching element.

본 발명에 의하면, 논리 회로에 의해 검출 신호의 상승이 기준 신호에 의해 마스크되므로 제 1 스위칭 소자가 온되고 나서 기준 시간이 경과될 때까지 검출 신호의 상승이 발생해도 이것을 마스크 하여 제 2 스위칭 소자의 온을 계속하고, 제 1 스위칭 소자가 온되고 나서 기준 시간이 경과된 시점에서 제 2 스위칭 소자를 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 제 2 스위칭 소자와 제 1 스위칭 소자를 반드시 기준 시간 만큼은 동작시킨다. 따라서, 출력 노드의 전압에 중첩되는 리플 성분의 하한 주파수를 설정할 수 있다.According to the present invention, since the rise of the detection signal is masked by the reference signal by the logic circuit, even if the rise of the detection signal occurs until the reference time has elapsed since the first switching element is turned on, the detection of the second switching element is performed by masking it. On may be continued and the second switching device may be turned off at a time point when the reference time has elapsed since the first switching device is turned on. Accordingly, the second switching element and the first switching element are always operated for a reference time. Therefore, the lower limit frequency of the ripple component which overlaps with the voltage of an output node can be set.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 전압 생성 회로의 블록도이다.
도 2는 각 신호의 타이밍 차트이다.
도 3은 리셋 신호의 주파수와 부하의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 제 1 영역에 있어서의 노드의 전압과 각종 신호의 관계를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 제 1 영역에 있어서의 노드의 전압과 P채널 트랜지스터 및 N채널 트랜지스터의 온 시간의 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
1 is a block diagram of a voltage generation circuit according to an embodiment of the present invention.
2 is a timing chart of each signal.
3 is a graph showing the relationship between the frequency of the reset signal and the load.
4 is a timing chart showing the relationship between the voltage of the node and various signals in the first region.
5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the voltage of a node in the first region and the on time of the P-channel transistor and the N-channel transistor.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 전압 생성 회로(100)의 블록도이며, 도 2는 그 타이밍 차트이다. 전압 생성 회로(100)는 직류 전원이 발생하는 입력 전압(VIN)에 따른 출력 전압(VOUT)을 생성해서 출력 단자(14)에 공급하는 전원 회로(DC-DC 컨버터)이다. 출력 단자(14)에는 구동 부하(도시 생략)가 접속된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전압 생성 회로(100)는 P채널 트랜지스터(TR1)와 N채널 트랜지스터(TR2)와 초크 코일(L)과 평활용량(C)을 포함한다.1 is a block diagram of a voltage generation circuit 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing chart thereof. The voltage generation circuit 100 is a power supply circuit (DC-DC converter) that generates an output voltage VOUT corresponding to the input voltage VIN generated by the DC power supply and supplies it to the output terminal 14. A drive load (not shown) is connected to the output terminal 14. As shown in FIG. 1, the voltage generation circuit 100 includes a P-channel transistor TR1, an N-channel transistor TR2, a choke coil L, and a smoothing capacitance C. As shown in FIG.

트랜지스터(TR1)(스위칭소자)와 트랜지스터(TR2)(스위칭소자)는 전원간에 직렬로 접속된다. 구체적으로는 트랜지스터(TR1)의 드레인과 트랜지스터(TR2)의 드레인이 출력 노드(N)에서 서로 접속되고, 트랜지스터(TR1)의 소스에는 입력 전압(VIN)이 공급됨과 아울러 트랜지스터(TR2)의 소스는 접지된다. 초크 코일(L)은 트랜지스터(TR1) 및 트랜지스터(TR2)의 접속점(N)과 출력 단자(14)(구동 부하)의 사이에 개재된다. 평활용량(C)은 출력 단자(14)에 접속되어서 출력 전압(VOUT)을 평활화한다.Transistor TR1 (switching element) and transistor TR2 (switching element) are connected in series between the power supply. Specifically, the drain of the transistor TR1 and the drain of the transistor TR2 are connected to each other at the output node N, the input voltage VIN is supplied to the source of the transistor TR1, and the source of the transistor TR2 is Grounded. The choke coil L is interposed between the connection point N of the transistors TR1 and TR2 and the output terminal 14 (driving load). The smoothing capacitance C is connected to the output terminal 14 to smooth the output voltage VOUT.

오차 신호 생성 회로(30)는 출력 단자(14)에 발생하는 출력 전압(VOUT)에 따른 오차 신호(Err)를 생성한다. 오차 신호 생성 회로(30)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 저항 소자(322)와 저항 소자(324)와 전압원(34)과 증폭기(오차 증폭기)(36)를 포함해서 구성된다. 저항 소자(322) 및 저항 소자(324)는 출력 단자(14)로부터 귀환되는 출력 전압(VOUT)의 분압으로 귀환 전압(V1)을 생성한다. 전압원(34)은 소정의 비교 전압(V2)을 생성하는 직류 전원이다. 귀환 전압(V1)은 증폭기(36)의 비반전 입력 단자에 공급되고, 비교 전압(V2)은 증폭기(36)의 반전 입력 단자에 공급된다. 증폭기(36)는 귀환 전압(V1)과 비교 전압(V2)의 차전압을 증폭해서 오차 신호(Err)를 생성한다. 구체적으로는 출력 전압(VOUT)이 비교 전압(V2)에 대하여 높을수록 오차 신호(Err)는 상승하고, 출력 전압(VOUT)이 비교 전압(V2)에 대하여 낮을수록 오차 신호(Err)는 저하된다.The error signal generation circuit 30 generates an error signal Err corresponding to the output voltage VOUT generated at the output terminal 14. As shown in FIG. 1, the error signal generation circuit 30 includes a resistance element 322, a resistance element 324, a voltage source 34, and an amplifier (error amplifier) 36. The resistive element 322 and the resistive element 324 generate the feedback voltage V1 by the divided voltage of the output voltage VOUT returned from the output terminal 14. The voltage source 34 is a direct current power source that generates a predetermined comparison voltage V2. The feedback voltage V1 is supplied to the noninverting input terminal of the amplifier 36, and the comparison voltage V2 is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 36. The amplifier 36 generates an error signal Err by amplifying the difference voltage between the feedback voltage V1 and the comparison voltage V2. Specifically, the higher the output voltage VOUT with respect to the comparison voltage V2, the higher the error signal Err, and the lower the output voltage VOUT with respect to the comparison voltage V2, the lower the error signal Err. .

도 1의 삼각파 신호 생성 회로(40)는 리셋 신호(RES)의 주기로 레벨이 변화되는 삼각파 신호(Vramp)를 생성한다(도 2 참조). 삼각파 신호 생성 회로(40)는 전류원(42)과 트랜지스터(44)와 용량 소자(46)를 구비한다. 용량 소자(46)의 양단간의 전압이 삼각파 신호(Vramp)로서 비교 회로(50)에 공급된다. 전류원(42)은 소정의 전류를 생성해서 용량 소자(46)에 공급하는 정전류원이다. 트랜지스터(44)는 용량 소자(46)의 양단간에 개재되는 스위치이다. 트랜지스터(44)가 오프 상태인 기간은 용량 소자(46)가 정전류로 충전되므로 노드(45)의 전위는 직선적으로 상승한다. 한편, 트랜지스터(44)의 게이트에는 펄스 형태의 리셋 신호(RES)가 공급된다. 리셋 신호(RES)의 액티브 기간에 트랜지스터(44)는 온상태가 되고, 용량 소자(46)에 충전된 전하가 방전된다. 이에 따라, 삼각파 신호(Vramp)가 얻어진다.The triangular wave signal generation circuit 40 of FIG. 1 generates a triangular wave signal Vramp whose level is changed by a period of the reset signal RES (see FIG. 2). The triangular wave signal generation circuit 40 includes a current source 42, a transistor 44, and a capacitor 46. The voltage between both ends of the capacitor 46 is supplied to the comparison circuit 50 as a triangular wave signal Vramp. The current source 42 is a constant current source that generates a predetermined current and supplies it to the capacitor 46. The transistor 44 is a switch interposed between the both ends of the capacitor 46. In the period where the transistor 44 is in the off state, the potential of the node 45 rises linearly because the capacitor 46 is charged with a constant current. On the other hand, the reset signal RES in the form of a pulse is supplied to the gate of the transistor 44. In the active period of the reset signal RES, the transistor 44 is turned on, and the charge charged in the capacitor 46 is discharged. Thus, a triangular wave signal Vramp is obtained.

도 1의 비교 회로(50)는 반전 입력 단자와 비반전 입력 단자를 포함하는 연산 증폭기로 구성된다. 오차 신호 생성 회로(30)가 생성한 오차 신호(Err)가 비교 회로(50)의 비반전 입력 단자에 공급되고, 삼각파 신호(Vramp)가 비교 회로(50)의 반전 입력 단자에 공급된다. 비교 회로(50)는 오차 신호(Err)와 삼각파 신호(Vramp)를 비교해서 비교의 결과에 따른 제어 신호(CTL)를 생성한다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 오차 신호(Err)가 삼각파 신호(Vramp)를 상회할 경우에는 제어 신호(CTL)가 고레벨로 설정되고, 오차 신호(Err)가 삼각파 신호(Vramp)을 하회할 경우에는 제어 신호(CTL)가 저레벨로 설정된다.The comparison circuit 50 of FIG. 1 is composed of an operational amplifier including an inverting input terminal and a non-inverting input terminal. The error signal Err generated by the error signal generation circuit 30 is supplied to the non-inverting input terminal of the comparison circuit 50, and the triangular wave signal Vramp is supplied to the inverting input terminal of the comparison circuit 50. The comparison circuit 50 compares the error signal Err and the triangular wave signal Vramp to generate a control signal CTL according to the result of the comparison. Specifically, as shown in FIG. 2, when the error signal Err exceeds the triangular wave signal Vramp, the control signal CTL is set to a high level, and the error signal Err converts the triangular wave signal Vramp. In the case of lowering, the control signal CTL is set to a low level.

상기한 바와 같이 경부하시일수록 오차 신호(Err)의 레벨은 저하되므로 부하가 무거워짐에 따라 각 제어 펄스(PX)의 펄스폭(WX)은 길어진다[저부하시일수록 펄스폭(WX)은 짧아진다]. 이상의 설명으로부터 이해되듯이, 비교 회로(50)는 오차 신호(Err)[출력 전압(VOUT)]에 따른 펄스폭(WX)의 펄스(PX)가 배치된 제어 신호(CTL)를 생성하는 펄스폭 변조 회로로서 기능한다.As described above, at light loads, the level of the error signal Err is lowered, and as the load becomes heavier, the pulse width WX of each control pulse PX becomes longer (the lower the load, the shorter the pulse width WX). ]. As understood from the above description, the comparison circuit 50 generates a pulse width for generating a control signal CTL in which a pulse PX of the pulse width WX is disposed in accordance with an error signal Err (output voltage VOUT). It functions as a modulation circuit.

도 1의 리셋 신호 생성 회로(60)는 제어 신호(CTL)의 액티브 기간(고레벨)이 미리 정해진 기준 시간(Tref)보다 짧을 경우에 일정 주기의 리셋 신호(RES)를 생성하고, 제어 신호(CTL)의 액티브 기간이 기준 시간(Tref)보다 길 경우에 기준 시간(Tref)과 액티브 기간의 차의 시간이 길어질수록 주기가 짧아지는 리셋 신호(RES)를 생성한다.The reset signal generation circuit 60 of FIG. 1 generates the reset signal RES of a predetermined period when the active period (high level) of the control signal CTL is shorter than the predetermined reference time Tref, and the control signal CTL. In the case where the active period of?) Is longer than the reference time Tref, a reset signal RES is generated in which the period becomes shorter as the time difference between the reference time Tref and the active period becomes longer.

노드(66)는 트랜지스터(63 및 64)와, 용량 소자(65)와, 제 1 전류원(61)과, 콤퍼레이터(68)를 접속한다. 리셋 신호 생성 회로(60)는 제 1 전류(i1)를 출력하는 제 1 전류원(61) 및 제 2 전류(i2)를 출력하는 제 2 전류원(62)과, 트랜지스터(63, 64)와, 용량 소자(65)를 구비한다. 차분 시간 신호(Z)가 비액티브(고레벨)인 경우에 트랜지스터(64)는 오프되고, 용량 소자(65)는 제 1 전류(i1)에 의해 충전되지만, 차분 시간 신호(Z)가 액티브(저레벨)인 경우에는 트랜지스터(64)가 온되고, 용량 소자(65)는 제 1 전류(i1) 및 제 2 전류(i2)에 의해 충전된다.The node 66 connects the transistors 63 and 64, the capacitor 65, the first current source 61, and the comparator 68. The reset signal generation circuit 60 includes a first current source 61 for outputting a first current i1 and a second current source 62 for outputting a second current i2, transistors 63 and 64, and a capacitance. An element 65 is provided. When the difference time signal Z is inactive (high level), the transistor 64 is turned off and the capacitor 65 is charged by the first current i1, but the difference time signal Z is active (low level). ), The transistor 64 is turned on, and the capacitor 65 is charged by the first current i1 and the second current i2.

콤퍼레이터(68)의 비반전 입력 단자는 노드(66)와 접속되는 한편, 그 반전 입력 단자에는 전압원(67)으로부터 비교 전압(V3)이 공급된다. 콤퍼레이터(68)의 출력 신호는 노드(66)의 전압이 비교 전압(V3)을 상회하면 고레벨이 된다. 파형 정형 회로(69)는 콤퍼레이터(68)의 출력 신호의 상승 에지에 동기해서, 소정 기간 만큼 고레벨이 되는 리셋 신호(RES)를 생성한다. 리셋 신호(RES)는 트랜지스터(63)의 게이트에 공급된다. 리셋 신호(RES)가 고레벨이 되면 트랜지스터(63)가 온상태가 되고 용량 소자(65)에 축적된 전하가 방전된다. 즉, 리셋 신호(RES)의 주기는 용량 소자(65)의 방전에 의해 노드(66)의 전압이 접지가 되고 나서 전압원(67)의 전압(V3)이 될 때까지의 시간이 된다. 용량 소자(65)에 유입되는 전류는 트랜지스터(64)가 온상태가 되는 쪽이 크다. 이 때문에, 차분 시간 신호(Z)의 액티브 기간이 길수록 리셋 신호(RES)의 주기는 짧아진다. 리셋 신호(RES)가 트랜지스터(63)의 게이트로 귀환되므로 리셋 신호 생성 회로(60)는 발진 회로로서 기능한다. 또한, 본 실시형태는 제 1 전류(i1)와 제 2 전류(i2)의 크기는 동일한 것으로 한다. 또한, 리셋 신호(RES)는 삼각파 신호 생성 회로(40)와 차분 시간 신호 생성 회로(70)에 공급된다. 삼각파 신호 생성 회로(40)와 차분 시간 신호 생성 회로(70)는 리셋 신호(RES)에 동기해서 동작한다. 이 때문에, 도 2에 나타낸 바와 같이 삼각파 신호(Vramp), 제어 신호(CTL), 및 MaxPon 신호(71a)는 리셋 신호(RES)와 동기한다. 따라서, 리셋 신호 생성 회로(60)는 제어 신호(CTL)의 주파수를 제어하는 주파수 제어부로서 기능한다.The non-inverting input terminal of the comparator 68 is connected to the node 66, while the inverting input terminal is supplied with the comparison voltage V3 from the voltage source 67. The output signal of the comparator 68 becomes a high level when the voltage of the node 66 exceeds the comparison voltage V3. The waveform shaping circuit 69 generates the reset signal RES which becomes high level for a predetermined period in synchronization with the rising edge of the output signal of the comparator 68. The reset signal RES is supplied to the gate of the transistor 63. When the reset signal RES is at a high level, the transistor 63 is turned on and the charge accumulated in the capacitor 65 is discharged. That is, the period of the reset signal RES is a time from the voltage of the node 66 to the ground after the discharge of the capacitor 65 becomes the voltage V3 of the voltage source 67. The current flowing into the capacitor 65 is larger in that the transistor 64 is turned on. Therefore, the longer the active period of the difference time signal Z, the shorter the period of the reset signal RES. Since the reset signal RES is fed back to the gate of the transistor 63, the reset signal generation circuit 60 functions as an oscillation circuit. In this embodiment, the magnitudes of the first current i1 and the second current i2 are the same. In addition, the reset signal RES is supplied to the triangle wave signal generation circuit 40 and the differential time signal generation circuit 70. The triangle wave signal generation circuit 40 and the differential time signal generation circuit 70 operate in synchronization with the reset signal RES. For this reason, as shown in FIG. 2, the triangular wave signal Vramp, the control signal CTL, and the MaxPon signal 71a are synchronized with the reset signal RES. Thus, the reset signal generation circuit 60 functions as a frequency control section for controlling the frequency of the control signal CTL.

차분 시간 신호 생성 회로(70)는 리셋 신호(RES)가 액티브가 되고 나서 기준 시간(Tref)만큼 고레벨이 되는 MaxPon 신호(71a)를 생성하는 펄스 생성 회로(71)와, 인버터(72)와, 낸드 회로(73)를 구비한다. MaxPon 신호(71a)의 고레벨 기간은 P채널 트랜지스터(TR1)가 온상태가 되는 최대 시간을 나타내고 있다. 즉, P채널 트랜지스터(TR1)는 기준 시간(Tref)을 초과해서 온상태가 될 일은 없다.The differential time signal generation circuit 70 includes a pulse generation circuit 71 for generating a MaxPon signal 71a that becomes high as the reference time Tref after the reset signal RES becomes active, the inverter 72, A NAND circuit 73 is provided. The high level period of the MaxPon signal 71a represents the maximum time for which the P-channel transistor TR1 is turned on. In other words, the P-channel transistor TR1 does not turn on after the reference time Tref.

또한, MaxPon 신호(71a)는 인버터(72)에서 반전되고, 반전된 MaxPon 신호(71a)와 제어 신호(CTL)의 논리곱의 반전이 낸드 회로(73)에서 연산된다. 이 결과, 차분 시간 신호(Z)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어 신호(CTL)의 고레벨 기간이 기준 시간(Tref)보다도 길어졌을 경우에 액티브(저레벨)가 된다. 상술한 바와 같이 차분 시간 신호(Z)가 액티브가 되면 트랜지스터(64)가 온되므로 도 2에 나타내는 바와 같이 노드(66)의 전압(Y)의 경사는 차분 시간 신호(Z)가 액티브가 되는 기간(Tx)에 급준하게 된다.In addition, the MaxPon signal 71a is inverted in the inverter 72, and the inversion of the logical product of the inverted MaxPon signal 71a and the control signal CTL is calculated in the NAND circuit 73. As a result, the differential time signal Z becomes active (low level) when the high level period of the control signal CTL is longer than the reference time Tref, as shown in FIG. As described above, when the difference time signal Z is active, the transistor 64 is turned on. As shown in FIG. 2, the slope of the voltage Y of the node 66 is a period during which the difference time signal Z is active. It becomes steep at (Tx).

도 1의 구동부(80)는 제어 신호(CTL)와 MaxPon 신호(71a)의 논리곱의 반전을 연산해서 얻은 구동 신호(DR1)를 P채널 트랜지스터(TR1)에 공급하는 낸드 회로(81)(제 1 구동부)를 구비한다. 트랜지스터(TR1)는 구동 신호(DR1)가 저레벨의 기간 온상태가 된다. MaxPon 신호(71a)는 트랜지스터(TR1)가 온하는 최대 시간을 규정한다. 또한, 구동부(80)는 콤퍼레이터(82), 앤드 회로(83), 및 SR 플립플롭(84)을 구비한다. 이들 구성은 N채널형의 트랜지스터(TR2)의 온·오프를 제어하는 구동 신호(DR2)를 생성하는 제 2 구동부로서 기능한다.The driving unit 80 of FIG. 1 supplies a driving signal DR1 obtained by calculating the logical product inversion of the control signal CTL and the MaxPon signal 71a to the P-channel transistor TR1. 1 drive unit). In the transistor TR1, the driving signal DR1 is turned on during a low level period. The MaxPon signal 71a defines the maximum time that the transistor TR1 is on. In addition, the drive unit 80 includes a comparator 82, an end circuit 83, and an SR flip-flop 84. These structures function as a second driver for generating a drive signal DR2 for controlling the on / off of the N-channel transistor TR2.

SR 플립플롭(84)의 출력 신호가 구동 신호(DR2)가 된다. SR 플립플롭(84)의 세트 단자에는 구동 신호(DR1)가 공급된다. 따라서, 구동 신호(DR1)가 저레벨로부터 고레벨로 천이해서 트랜지스터(TR1)가 온으로부터 오프로 스위칭되면 구동 신호(DR2)가 저레벨로부터 고레벨로 천이한다.The output signal of the SR flip-flop 84 becomes the drive signal DR2. The drive signal DR1 is supplied to the set terminal of the SR flip-flop 84. Therefore, when the drive signal DR1 transitions from low level to high level and the transistor TR1 switches from on to off, the drive signal DR2 transitions from low level to high level.

구동 신호(DR2)가 고레벨로부터 저레벨로 천이하는 타이밍은 세트 단자에 공급되는 앤드 회로(83)의 출력 신호(83a)에 의해 정해진다. 앤드 회로(83)는 MaxPon 신호(71a)를 반전한 신호(72a)와 콤퍼레이터(82)의 출력 신호(82a)의 논리곱을 연산해서 신호(83a)를 출력한다.The timing at which the drive signal DR2 transitions from the high level to the low level is determined by the output signal 83a of the AND circuit 83 supplied to the set terminal. The AND circuit 83 calculates the logical product of the signal 72a inverting the MaxPon signal 71a and the output signal 82a of the comparator 82 and outputs the signal 83a.

콤퍼레이터(82)의 반전 입력 단자에는 노드(N)[트랜지스터(TR2)의 드레인]의 전압이 공급되는 한편, 그 비반전 입력 단자에는 트랜지스터(TR2)의 소스의 전압이 공급된다. 따라서, 트랜지스터(TR2)의 소스의 전압(접지 전압)이 트랜지스터(TR2)의 드레인의 전압보다도 높을 경우에 콤퍼레이터(82)의 출력 신호(82a)는 고레벨이 된다.The voltage of the node N (drain of the transistor TR2) is supplied to the inverting input terminal of the comparator 82, while the voltage of the source of the transistor TR2 is supplied to the non-inverting input terminal. Therefore, when the voltage (ground voltage) of the source of the transistor TR2 is higher than the voltage of the drain of the transistor TR2, the output signal 82a of the comparator 82 becomes a high level.

P채널 트랜지스터(TR1)가 온이 되는 시간은 구동 신호(DR1)가 액티브(저레벨)가 되는 시간이며, 부하가 무거워지면 점차로 길어지고, 기준 시간(Tref)에 도달하면 일정해진다. 한편, N채널 트랜지스터(TR2)가 온이 되는 시간은 구동 신호(DR2)가 액티브(고레벨)가 되는 시간이다. SR 플립플롭의 세트 단자에는 구동 신호(DR1)가 공급되므로 P채널 트랜지스터(TR1)가 온으로부터 오프로 스위칭되면, N채널 트랜지스터(TR2)는 온이 된다.The time when the P-channel transistor TR1 is turned on is the time when the driving signal DR1 becomes active (low level), and gradually increases when the load becomes heavy, and becomes constant when the reference time Tref is reached. On the other hand, the time when the N-channel transistor TR2 is turned on is the time when the drive signal DR2 becomes active (high level). Since the drive signal DR1 is supplied to the set terminal of the SR flip-flop, when the P-channel transistor TR1 is switched from on to off, the N-channel transistor TR2 is turned on.

이어서, N채널 트랜지스터(TR2)가 온으로부터 오프로 스위칭되는 타이밍은 리셋 단자에 공급되는 신호(83a)에 의해 규정된다. 출력 신호(83a)를 생성하는 앤드 회로(83)는 MaxPon 신호(71a)를 반전한 신호(72a)를 이용하여 콤퍼레이터(82)의 출력 신호(82a)를 마스크하는 마스크 수단으로서 기능한다. 즉, 구동 신호(DR1)가 액티브가 되고 나서 기준 시간(Tref)이 경과할 때까지의 동안에 발생한 출력 신호(83a)의 상승은 신호(72a)에 의해 마스크된다. 이 결과, N채널 트랜지스터(TR2)가 온으로부터 오프로 스위칭되는 타이밍은 구동 신호(DR1)가 액티브가 되고 나서 기준 시간(Tref)이 경과되는 시점이 된다. 한편, 구동 신호(DR1)가 액티브가 되고 나서 기준 시간(Tref)이 경과하는 시점보다 뒤에 콤퍼레이터(82)의 출력 신호(82a)의 상승이 발생했을 경우에는 이 시점에서 N채널 트랜지스터(TR2)가 온으로부터 오프로 스위칭된다.The timing at which the N-channel transistor TR2 is switched from on to off is then defined by the signal 83a supplied to the reset terminal. The AND circuit 83 generating the output signal 83a functions as mask means for masking the output signal 82a of the comparator 82 using the signal 72a inverting the MaxPon signal 71a. That is, the rise of the output signal 83a that occurs from the time when the drive signal DR1 becomes active until the reference time Tref elapses is masked by the signal 72a. As a result, the timing at which the N-channel transistor TR2 is switched from on to off is a time point when the reference time Tref elapses after the drive signal DR1 becomes active. On the other hand, when the rise of the output signal 82a of the comparator 82 occurs after the drive time DR1 becomes active after the reference time Tref has elapsed, the N-channel transistor TR2 is at this point. Switch from on to off.

이렇게, N채널 트랜지스터(TR2)가 온으로부터 오프로 스위칭되는 타이밍을 제어함으로써 P채널 트랜지스터(TR1)와 N채널 트랜지스터(TR2)가 동작하는 시간이 기준 시간(Tref)보다 짧아지지 않도록 제어할 수 있다.In this way, by controlling the timing at which the N-channel transistor TR2 is switched from on to off, it is possible to control the operation time of the P-channel transistor TR1 and the N-channel transistor TR2 so as not to be shorter than the reference time Tref. .

이상의 구성에 있어서 리셋 신호(RES)의 주파수는 도 3에 나타내는 바와 같이 변화된다. 이 중 경부하에 대응하는 제 1 영역(X1) 및 중부하에 대응하는 제 2 영역(X2)에서는 PFM 제어가 실행되고, 중부하에 대응하는 제 3 영역(X3)에서는 상한 주파수(fmax)에서 동작하는 PWM 제어가 실행된다.In the above configuration, the frequency of the reset signal RES is changed as shown in FIG. Among these, PFM control is performed in the first region X1 corresponding to the light load and the second region X2 corresponding to the heavy load, and the PWM operates at the upper limit frequency fmax in the third region X3 corresponding to the heavy load. Control is executed.

우선, 경부하에 대응하는 제 1 영역(X1)은 부하의 크기가 R1 미만이다. 이것은 제어 신호(CTL)의 액티브 기간이 기준 시간(Tr)보다 짧을 경우이다. 이 경우에는 차분 시간 신호(Z)가 비액티브가 되므로 트랜지스터(64)가 오프되어 있다. 이 때문에, 제 2 전류(i2)가 노드(66)에 유입되는 일은 없다. 따라서, 리셋 신호(RES)의 주파수는 제 1 전류(i1)에 의해서만 정해지므로 이 주파수가 일정한 하한 주파수(fmin)가 된다.First, the magnitude of the load in the first region X1 corresponding to the light load is less than R1. This is the case where the active period of the control signal CTL is shorter than the reference time Tr. In this case, since the difference time signal Z becomes inactive, the transistor 64 is turned off. For this reason, the second current i2 does not flow into the node 66. Therefore, since the frequency of the reset signal RES is determined only by the first current i1, this frequency becomes a constant lower limit frequency fmin.

그런데, 본 실시형태의 전압 생성 회로(100)는 가청대역의 신호를 처리하는 회로의 전원으로서 사용된다. 노드(N)로부터 출력되는 신호는 코일(L)이나 평활용량(C)에 의해 적분되어서 출력 전압(VOUT)이 되지만 노드(N)의 전압 변화를 완전히 제거할 수는 없다. 출력 전압(VOUT)에 중첩되는 리플 성분이 가청대역에 들어가면 후단의 회로에 있어서 전원 리플이 신호 노이즈가 된다. 그래서, 본 실시형태에서는 하한 주파수(fmin)를 가청대역보다 높은 주파수로 설정하고 있다.By the way, the voltage generation circuit 100 of this embodiment is used as a power supply of the circuit which processes audible band signal. The signal output from the node N is integrated by the coil L or the smoothing capacity C to become the output voltage VOUT, but the voltage change of the node N cannot be completely removed. When the ripple component that overlaps the output voltage VOUT enters the audible band, the power supply ripple becomes signal noise in the circuit of the subsequent stage. Therefore, in this embodiment, the lower limit frequency fmin is set to a frequency higher than the audible band.

도 4에 제 1 영역(X1)에 있어서의 노드(N)의 전압(VN)을 나타낸다. 제 1 영역(X1)에서는 제어 신호(CTL)의 액티브 기간에 있어서 구동 신호(DR1)가 액티브가 되어 P채널 트랜지스터(TR1)가 온된다. P채널 트랜지스터(TR1)의 온 기간에서는 출력 전류(IL)가 노드(N)으로부터 방전되어 전압(VN)이 증가한다.4 shows the voltage VN of the node N in the first region X1. In the first region X1, the driving signal DR1 is activated in the active period of the control signal CTL, and the P-channel transistor TR1 is turned on. In the on period of the P-channel transistor TR1, the output current IL is discharged from the node N, and the voltage VN increases.

이어서, 제어 신호(CTL)의 비액티브 기간의 개시로부터 MaxPon 신호(71a)의 액티브 기간의 종료까지 구동 신호(DR2)가 액티브가 되고, N채널 트랜지스터(TR2)가 온된다. N채널 트랜지스터(TR2)의 온 기간에서는 출력 전류(IL)가 노드(N)에 흡입되어 전압(VN)이 감소한다.Subsequently, the drive signal DR2 becomes active from the start of the inactive period of the control signal CTL to the end of the active period of the MaxPon signal 71a, and the N-channel transistor TR2 is turned on. In the on period of the N-channel transistor TR2, the output current IL is sucked into the node N and the voltage VN decreases.

제 1 영역(X1)에서는 전압(VN)이 음의 값이 되어도 N채널 트랜지스터(TR2)의 온 기간이 계속된다. 부하에 공급되는 실질적인 전력은 양의 전압(VN)의 면적(S1)으로부터 음의 전압(VN)의 면적(S2)을 감산한 것이 된다. 즉, 음의 전압(VN)의 부분은 부하에 공급되지 않는 무효가 되는 전력이 되어 버린다. 그러나, 부하가 가벼워진 경우에도 P채널 트랜지스터(TR1)와 N채널 트랜지스터(TR2)를 동작시킴으로써 PFM 제어에 있어서의 하한 주파수(fmin)를 규정하는 것이 가능해진다.In the first region X1, even if the voltage VN becomes a negative value, the on-period of the N-channel transistor TR2 continues. Substantial power supplied to the load is obtained by subtracting the area S2 of the negative voltage VN from the area S1 of the positive voltage VN. In other words, the portion of the negative voltage VN becomes invalid power that is not supplied to the load. However, even when the load is light, the lower limit frequency fmin in the PFM control can be defined by operating the P-channel transistor TR1 and the N-channel transistor TR2.

이어서, 도 5를 참조하여 제 1 영역(X1)에 있어서의 노드(N)의 전압(VN)과 P채널 트랜지스터 및 N채널 트랜지스터의 온 시간의 관계를 설명한다. 동 도 5(A)가 오차 신호(Err)가 제로인 경우이다. 이 경우는 면적(S1)과 면적(S2)이 같아진다. 이 결과, 부하에는 전력이 공급되지 않고, 면적(S2)에 해당하는 전력이 필요없어진다. 이 상태로부터 부하가 조금 커지면 동 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 S1-S2>0이 된다. 이 경우에는 면적(S1)과 면적(S2)의 차분에 해당하는 전력이 부하에 공급된다. 또한, 부하가 커지면 이윽고 동 도 5(C)에 나타낸 바와 같이 S2=0이 된다. 이 경우에는 노드(N)의 전압(VN)이 음이 안되고, 전력이 낭비가 안된다.Next, with reference to FIG. 5, the relationship between the voltage VN of the node N in the 1st area | region X1, and the ON time of a P-channel transistor and an N-channel transistor is demonstrated. 5A illustrates the case where the error signal Err is zero. In this case, the area S1 is equal to the area S2. As a result, no power is supplied to the load, and the power corresponding to the area S2 is not necessary. When the load is slightly increased from this state, as shown in Fig. 5B, it becomes S1-S2> 0. In this case, electric power corresponding to the difference between the area S1 and the area S2 is supplied to the load. As the load increases, S2 = 0 as shown in Fig. 5C. In this case, the voltage VN of the node N is not negative and power is not wasted.

이와 같이, 본 실시형태에서는 부하에서 전력을 소비하지 않을 경우에도 전력을 소비하지만, 무효 전력은 부하가 무거워짐에 따라 감소한다. 종래의 PFM 제어를 사용한 DC-DC 컨버터에 있어서 하한의 주파수를 설정할 경우에는 부하와 병렬로 블리더 저항을 설치하는 것이 고려된다. 블리더 저항에서 항상 전력을 소비함으로써 동작 주파수가 하한의 주파수를 하회하지 않도록 하기 위해서이다. 이 경우에는 부하가 무거워져도 항상 블리더 저항에 의해 전력이 소비되어버린다. 이에 대하여 본 실시형태에서는 부하가 무거워지면 무효 전력이 감소하므로 효율을 개선할 수 있다.As described above, although power is consumed even when no power is consumed at the load, reactive power decreases as the load becomes heavy. In the case of setting the lower limit frequency in the DC-DC converter using the conventional PFM control, it is considered to install a bleeder resistor in parallel with the load. The power is always consumed by the bleeder resistor so that the operating frequency does not fall below the lower limit. In this case, even if the load becomes heavy, power is always consumed by the bleeder resistor. In contrast, in the present embodiment, when the load becomes heavy, the reactive power decreases, so that the efficiency can be improved.

또한, 상술한 실시형태에서 설명한 전압 생성 회로를, 예를 들면 디지털 앰프에 적용해도 좋다. 또한, 상술한 실시형태에서 설명한 전압 생성 회로를, 예를 들면 LSI(Large-Scale integrated Circuit)에 넣거나 해서 Codec과 같은 디바이스에 적용해도 좋다. 이러한 디지털 앰프 등은, 예를 들면 스마트 폰과 같은 휴대전화에도 적용이 가능하다.In addition, you may apply the voltage generation circuit demonstrated in embodiment mentioned above to a digital amplifier, for example. In addition, the voltage generation circuit described in the above-described embodiments may be applied to a device such as Codec, for example, by being placed in a large-scale integrated circuit (LSI). Such a digital amplifier can be applied to, for example, a mobile phone such as a smart phone.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 예로서 입력 전압(VIN)이 2.5∼4.5V의 범위에 있어도 되고, 또한 예를 들면 4.2V이여도 된다. 또한, 출력 전압(VOUT)은 예를 들면 1.8V이여도 된다. 또한, 기준 시간(Tref)은 예를 들면 100ns이여도 된다. 또한, 가청대역의 주파수는 일반적으로 알려진 것이지만, 예를 들면 20∼20000Hz의 범위를 상정해도 좋다.In addition, in the said embodiment, the input voltage VIN may be in the range of 2.5-4.5V as an example, and 4.2V may be sufficient, for example. In addition, the output voltage VOUT may be, for example, 1.8V. The reference time Tref may be 100 ns, for example. In addition, although the frequency of an audio band is generally known, you may assume the range of 20-20000 Hz, for example.

또한, 상술한 실시형태의 fmin에 대해서는 필요에 따라 가청음보다 높은 값이어도 된다.In addition, about fmin of embodiment mentioned above, a value higher than an audible sound may be sufficient as needed.

100 : 전압 생성 회로 14 : 출력 단자
TR1,TR2 : 트랜지스터 L : 초크 코일
C : 평활용량 30 : 오차 신호 생성 회로
40 : 삼각파 신호 생성 회로 50 : 비교 회로
60 : 리셋 신호 생성 회로 Z : 차분 시간 신호
61 : 제 1 전류원 62 : 제 2 전류원
65 : 용량 소자 70 : 차분 시간 신호 생성 회로
71 : 펄스 생성 회로 80 : 구동부
82 : 콤퍼레이터 81 : 낸드 회로
83 : 앤드 회로 84 : SR 플립플롭
DR1,DR2 : 구동 신호 Err : 오차 신호
RES : 리셋 신호 Vramp : 삼각파 신호
CTL : 제어 신호 71a : MaxPon 신호.
100: voltage generating circuit 14: output terminal
TR1, TR2: Transistor L: Choke Coil
C: smoothing capacity 30: error signal generation circuit
40: triangle wave signal generation circuit 50: comparison circuit
60: reset signal generation circuit Z: differential time signal
61: first current source 62: second current source
65: capacitive element 70: differential time signal generation circuit
71: pulse generation circuit 80: drive unit
82: comparator 81: NAND circuit
83: end circuit 84: SR flip-flop
DR1, DR2: Drive signal Err: Error signal
RES: reset signal Vramp: triangle wave signal
CTL: control signal 71a: MaxPon signal.

Claims (7)

고전위 전원과 저전위 전원 사이에 직렬로 접속된 제 1 스위칭 소자, 출력 노드 및 제 2 스위칭 소자와,
상기 출력 노드의 전압에 따른 검출 전압과 기준 전압의 차분인 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부와,
상기 오차 신호의 크기에 따른 기간만큼 액티브가 되는 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부와,
상기 제어 신호의 액티브 기간이 기준 시간보다 길 경우에는 상기 액티브 기간의 개시로부터 상기 기준 시간이 경과될 때까지의 제 1 기간에 상기 제 1 스위칭 소자를 온시키고, 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 상기 액티브 기간에 상기 제 1 스위칭 소자를 온시키는 제 1 구동부와,
상기 제 2 스위칭 소자를 온 또는 오프로 제어하는 제 2 구동부와,
상기 제어 신호의 주파수를 하한 주파수로부터 상한 주파수까지의 범위에서 제어하고, 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 상기 제어 신호의 주파수를 상기 하한 주파수로 하고, 상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 길 경우에는 상기 액티브 기간과 상기 기준 시간의 차의 시간이 길어질수록 상기 제어 신호의 주파수가 높아지도록 제어하는 주파수 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
A first switching element, an output node and a second switching element connected in series between a high potential power supply and a low potential power supply;
An error signal generator for generating an error signal that is a difference between a detection voltage and a reference voltage according to the voltage of the output node;
A control signal generator for generating a control signal that becomes active for a period corresponding to the magnitude of the error signal;
If the active period of the control signal is longer than the reference time, the first switching element is turned on in the first period from the start of the active period until the reference time elapses, and the active period of the control signal is the reference time. A first driving unit which turns on the first switching element in the active period when it is shorter than the time;
A second driver for controlling the second switching element on or off;
The frequency of the control signal is controlled in a range from a lower limit frequency to an upper limit frequency. When the active period of the control signal is shorter than the reference time, the frequency of the control signal is set as the lower limit frequency, and the active period of the control signal. And a frequency controller for controlling the frequency of the control signal to increase as the time between the active period and the reference time becomes longer when the reference time is longer than the reference time.
제 1 항에 있어서,
상기 하한 주파수는 가청대역보다 높은 주파수인 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
The method of claim 1,
And the lower limit frequency is higher than an audible band.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 구동부는,
상기 제 1 스위칭 소자가 온으로부터 오프로 스위칭되면 상기 제 2 스위칭 소자를 온시키고,
상기 제 1 스위칭 소자가 온이 되고 나서 상기 기준 시간이 경과하는 기준 시점보다 전에 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회한 경우에는 상기 제 2 스위칭 소자를 상기 기준 시점에서 오프시키고,
상기 기준 시점 이후에 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회한 경우에는 상기 제 2 스위칭 소자를 상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원을 하회한 시점에서 오프시키는 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the second driver comprises:
When the first switching device is switched from on to off, the second switching device is turned on,
The second switching element is turned off at the reference time point when the potential of the output node is lower than the low potential power before the reference time point after the first switching element is turned on,
The voltage generating circuit is turned off when the potential of the output node is lower than the low potential power after the reference time point, when the potential of the output node is lower than the low potential power. .
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 주파수 제어부는,
용량 소자와,
상기 용량 소자의 전압과 소정 전압을 비교하는 비교부와,
상기 용량 소자에 전류를 공급하는 공급부와,
상기 용량 소자에 충전된 전하를 방전시키는 방전부를 구비하고,
상기 공급부는,
상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 소정 값의 전류를 상기 용량 소자에 공급하고,
상기 제어 신호의 액티브 기간이 상기 기준 시간보다 길 경우에는 상기 액티브 기간과 상기 기준 시간의 차의 시간은 상기 소정 값보다도 큰 전류를 상기 용량 소자에 공급하고, 그 밖의 시간은 상기 소정 값의 전류를 상기 용량 소자에 공급하고,
상기 비교부로부터 제 1 출력 신호에 의거하여 상기 방전부를 제어하는 리셋 신호를 생성하고, 이 리셋 신호를 상기 제어 신호 생성부에 공급하고,
상기 제어 신호 생성부는 상기 리셋 신호와 동기해서 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
The method according to claim 1 or 2,
The frequency control unit,
A capacitive element,
A comparison unit for comparing the voltage of the capacitor with a predetermined voltage;
A supply unit for supplying current to the capacitor;
A discharge unit for discharging electric charges charged in the capacitor;
Wherein the supply unit includes:
When the active period of the control signal is shorter than the reference time, a current having a predetermined value is supplied to the capacitor,
When the active period of the control signal is longer than the reference time, the difference between the active period and the reference time supplies a current larger than the predetermined value to the capacitive element, and the other time provides a current of the predetermined value. Supplied to the capacitor,
Generating a reset signal for controlling the discharge unit based on a first output signal from the comparison unit, and supplying the reset signal to the control signal generation unit,
And the control signal generator generates the control signal in synchronization with the reset signal.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어 신호의 액티브 기간의 개시로부터 상기 기준 시간이 경과될때 까지의 기간에 액티브가 되는 신호를 반전한 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와,
상기 제 2 구동부는,
상기 출력 노드의 전위가 상기 저전위 전원의 전위를 하회하는 기간을 검출해서 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성부와,
상기 검출 신호와 상기 기준 신호의 논리곱을 연산하는 논리 회로와,
상기 제 1 스위칭 소자의 온·오프를 제어하는 신호가 세트 단자에 공급되고, 상기 논리 회로로부터의 제 2 출력 신호가 리셋 단자에 공급되며, 제 3 출력 신호를 생성해서 상기 제 2 스위칭 소자의 게이트에 공급하는 SR 플립플롭을 구비한 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
The method according to claim 1 or 2,
A reference signal generator for generating a reference signal inverting a signal that becomes active in the period from the start of the active period of the control signal until the reference time elapses;
Wherein the second driver comprises:
A detection signal generator that detects a period during which the potential of the output node is less than the potential of the low potential power supply and generates a detection signal;
A logic circuit for calculating the logical product of the detection signal and the reference signal;
A signal for controlling the on / off of the first switching element is supplied to a set terminal, a second output signal from the logic circuit is supplied to a reset terminal, and a third output signal is generated to generate a gate of the second switching element. And an SR flip-flop for supplying to the voltage generation circuit.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭소자는 P채널 트랜지스터이며, 상기 제 2 스위칭 소자는 N채널 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전압 생성 회로.
The method of claim 1,
And the first switching element is a P-channel transistor, and the second switching element is an N-channel transistor.
제 1 항에 기재된 전압 생성 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 앰프.A digital amplifier comprising the voltage generation circuit according to claim 1.
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