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JP2001136738A - Control circuit for switching DC-DC converter - Google Patents

Control circuit for switching DC-DC converter

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JP2001136738A
JP2001136738A JP31383899A JP31383899A JP2001136738A JP 2001136738 A JP2001136738 A JP 2001136738A JP 31383899 A JP31383899 A JP 31383899A JP 31383899 A JP31383899 A JP 31383899A JP 2001136738 A JP2001136738 A JP 2001136738A
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period
switching
switch element
converter
voltage
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Satoshi Sugawara
聡 菅原
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチングDC−DCコンバータの出力直流
電圧Vout を一定とするように出力直流電圧の設定値V
ref と抵抗R1,R2を介して得た検出値との偏差をO
Pアンプ1を介し増幅した電圧Vopと、三角波発生器2
からの三角波Vosc とを比較器3を介して比較し、ゲー
トドライバ4を介しゲートドライブ信号Vgを得て、入
力直流電圧を断続する図外の半導体スイッチ素子Q0を
オン/オフ駆動する制御回路010にて、高周波では遅
延時間により発振が不安定となる三角波発生器2の周波
数を高めずにスイッチング周波数を高め、磁気素子を小
型化する。 【解決手段】パルス発生器5は三角波Vosc の周波数よ
り高いスイッチング周波数のHi/Lo比の異なる2つ
のパルス信号Vp1,Vp2を発生し、論理回路6は比較器
3の出力Vcmp のHi/Loに応じVp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与え、電流増幅させてゲートドラ
イブ信号Vgとする。
(57) [Summary] A set value V of an output DC voltage so that an output DC voltage Vout of a switching DC-DC converter is kept constant.
The difference between ref and the detection value obtained through the resistors R1 and R2 is represented by O
The voltage Vop amplified via the P amplifier 1 and the triangular wave generator 2
The control circuit 010 compares the triangular wave Vosc via the comparator 3 to obtain a gate drive signal Vg via the gate driver 4 and turns on / off the semiconductor switch element Q0 (not shown) which interrupts the input DC voltage. Therefore, the switching frequency is increased without increasing the frequency of the triangular wave generator 2 in which the oscillation becomes unstable due to the delay time at a high frequency, and the magnetic element is downsized. A pulse generator (5) generates two pulse signals (Vp1, Vp2) having different Hi / Lo ratios at a switching frequency higher than the frequency of a triangular wave (Vosc). In response, Vp1 and Vp2 are switched and applied to the gate driver 4 to amplify the current to obtain a gate drive signal Vg.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチングDC
−DCコンバータ(スイッチング電源とも略記する)の
出力直流電圧を一定とするように出力直流電圧の設定値
と検出値との偏差を増幅した電圧と三角波との比較を行
い、入力直流電圧を断続する半導体スイッチ素子のオン
/オフを制御するスイッチング電源用の制御回路であっ
て、特に安定に三角波を発振させると共に三角波発生回
路の損失を低減し、且つ半導体スイッチ素子をオン/オ
フするスイッチング周波数を高めて磁気素子を小型化で
きるようにし、さらに半導体スイッチ素子のスイッチン
グ損失を低減するためにスイッチング電源を電圧共振型
または電流共振型とする場合にも、スイッチング電源の
制御可能な出力直流電圧の可変範囲を狭めることなく、
確実にスイッチング損失を低減できるようにしたスイッ
チングDC−DCコンバータ用制御回路に関する。なお
以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部分を
示す。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching DC
-A voltage obtained by amplifying a deviation between a set value and a detection value of the output DC voltage and a triangular wave are compared so that an output DC voltage of a DC converter (abbreviated as a switching power supply) is constant, and the input DC voltage is intermittently switched. A control circuit for a switching power supply for controlling on / off of a semiconductor switching element, in particular, stably oscillating a triangular wave, reducing a loss of a triangular wave generating circuit, and increasing a switching frequency for turning on / off the semiconductor switching element. Even when the switching power supply is of the voltage resonance type or current resonance type in order to reduce the size of the magnetic element and to further reduce the switching loss of the semiconductor switching element, the variable range of the output DC voltage which can be controlled by the switching power supply. Without narrowing
The present invention relates to a switching DC-DC converter control circuit capable of reliably reducing switching loss. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9はスイッチングDC−DCコンバー
タの一例である降圧型DC−DCコンバータ101の主
回路構成を示す。一般にスイッチングDC−DCコンバ
ータは、入力直流電圧Vinを所定の周波数で断続するス
イッチ素子である半導体トランジスタQ0(本例ではP
チャネルMOSFET、以下では主スイッチ素子とい
う)、主スイッチ素子Q0のオン時にエネルギを蓄積す
る磁気素子(本例ではチョークコイル)L0、出力平滑
用コンデンサCout 、出力直流電圧Vout を一定にする
ように主スイッチ素子Q0をオン/オフ駆動する制御回
路01等から構成され、入力直流電圧Vinとして取り込
んだ、電池等が出力する電圧をその変動に関わりなく、
電子機器等の負荷の駆動に必要な一定の直流電圧に変換
し、出力直流電圧Vout として出力する装置である。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a main circuit configuration of a step-down DC-DC converter 101 which is an example of a switching DC-DC converter. In general, a switching DC-DC converter is a semiconductor transistor Q0 (P in this example) which is a switch element that switches an input DC voltage Vin at a predetermined frequency.
A channel MOSFET (hereinafter, referred to as a main switch element), a magnetic element (in this example, a choke coil) L0 for storing energy when the main switch element Q0 is turned on, an output smoothing capacitor Cout, and an output DC voltage Vout are set to be constant. A control circuit 01 for turning on / off the switch element Q0 and the like. The voltage output from a battery or the like, which is taken in as the input DC voltage Vin,
This is a device that converts a constant DC voltage required for driving a load of an electronic device or the like and outputs it as an output DC voltage Vout.

【0003】なお、図9において、Cinは入力直流電圧
Vinの平滑を保つ入力コンデンサ、D0は主スイッチ素
子Q0のオフ時に負荷電流の転流路となるフライホイー
ルダイオードである。制御回路01が出力直流電圧Vou
t を一定とするために主スイッチ素子Q0をオン/オフ
駆動する制御方式には、通常、PWM(パルス幅変調)
制御方式が用いられている。
In FIG. 9, Cin is an input capacitor for keeping the input DC voltage Vin smooth, and D0 is a flywheel diode that becomes a flow path of a load current when the main switch element Q0 is turned off. The control circuit 01 outputs the output DC voltage Vou
A control method for driving the main switch element Q0 on / off in order to make t constant is usually PWM (pulse width modulation).
A control method is used.

【0004】図10は従来の制御回路01の構成例とし
てPWM制御ICの回路を示す。また図11は図10内
のOPアンプ1の出力Vop,三角波発生器2の出力とし
ての三角波Vosc ,比較器3の出力Vcmp およびゲート
ドライバ4の出力としてのゲートドライブ信号Vgの各
電圧波形を示す。図11を参照しつつ図10を説明する
と、出力直流電圧Vout を抵抗R1,R2を介して分圧
した出力直流電圧Vout の帰還電圧(検出電圧)と基準
電圧Vref との差電圧(偏差電圧)がOPアンプ1によ
って増幅され、OPアンプ1の出力Vopと三角波発生器
2の出力Vosc が比較器3により比較され、比較器3か
らコンバータ出力電圧Vout の変動に応じた幅の矩形波
Vcmp が出力される。
FIG. 10 shows a circuit of a PWM control IC as a configuration example of a conventional control circuit 01. 11 shows respective voltage waveforms of the output Vop of the OP amplifier 1, the triangular wave Vosc as the output of the triangular wave generator 2, the output Vcmp of the comparator 3, and the gate drive signal Vg as the output of the gate driver 4 in FIG. . FIG. 10 will be described with reference to FIG. 11. The difference voltage (deviation voltage) between the feedback voltage (detection voltage) of the output DC voltage Vout obtained by dividing the output DC voltage Vout via the resistors R1 and R2 and the reference voltage Vref. Is amplified by the OP amplifier 1, the output Vop of the OP amplifier 1 is compared with the output Vosc of the triangular wave generator 2 by the comparator 3, and the comparator 3 outputs a rectangular wave Vcmp having a width corresponding to the fluctuation of the converter output voltage Vout. Is done.

【0005】即ち、本例ではコンバータ出力電圧Vout
が設定値に対して過大になろうとすると、出力電圧Vou
t の帰還電圧がOPアンプ1の(−)入力端子に、基準
電圧Vref がOPアンプ1の(+)入力端子にそれぞれ
入力されていることから、OPアンプ出力Vopが低下す
る。OPアンプ出力Vopは比較器3の(−)入力端子
に、三角波Vosc は比較器3の(+)入力端子にそれぞ
れ入力されていることから、OPアンプ出力Vopが低下
すると三角波Vosc がOPアンプ出力Vopを上回る期間
としての比較器出力Vcmp のHiの期間(本例では、主
スイッチ素子Q0をオフする期間)が増加、三角波Vos
c がOPアンプ出力Vopを下回る期間としての比較器出
力Vcmp のLoの期間(本例では、主スイッチ素子Q0
をオンする期間)が減少し、出力電圧Vout を下げて正
常値に戻すように動作する。
That is, in this embodiment, the converter output voltage Vout
Becomes too large with respect to the set value, the output voltage Vou
Since the feedback voltage of t is input to the (-) input terminal of the OP amplifier 1 and the reference voltage Vref is input to the (+) input terminal of the OP amplifier 1, the output Vop of the OP amplifier decreases. Since the OP amplifier output Vop is input to the (-) input terminal of the comparator 3 and the triangular wave Vosc is input to the (+) input terminal of the comparator 3, when the OP amplifier output Vop decreases, the triangular wave Vosc is output to the OP amplifier output. The period of Hi of the comparator output Vcmp as a period exceeding Vop (the period in which the main switch element Q0 is turned off in this example) increases, and the triangular wave Vos
The period during which the comparator output Vcmp is Lo during the period when c is lower than the OP amplifier output Vop (in this example, the main switching element Q0
(The period during which the power supply is turned on) is reduced, and the output voltage Vout is lowered to return to a normal value.

【0006】逆にコンバータ出力電圧Vout が設定値に
対して過小になろうとすると、OPアンプ出力Vopが上
昇し、比較器出力Vcmp のHiの期間(主スイッチ素子
のオフ期間)が減少、Loの期間(主スイッチ素子のオ
ン期間)が増加し、出力電圧Vout を上げて正常値に戻
すように動作する。ゲートドライバ4は、このLo/H
iの比較器出力Vcmp を電流増幅した信号としてのゲー
トドライブ信号Vgを主スイッチ素子Q0のゲートへ出
力し、主スイッチ素子Q0(本例ではPチャネルMOS
FET)を、それぞれオン/オフに駆動する。
Conversely, if the converter output voltage Vout attempts to become too small with respect to the set value, the OP amplifier output Vop rises, the Hi period of the comparator output Vcmp (the OFF period of the main switch element) decreases, and Lo The period (the ON period of the main switch element) increases, and the output voltage Vout is increased to return to a normal value. The gate driver 4 uses this Lo / H
A gate drive signal Vg as a signal obtained by current-amplifying the comparator output Vcmp of i is output to the gate of the main switch element Q0, and the main switch element Q0 (in this example, a P-channel MOS
FET) is turned on / off, respectively.

【0007】図11から分かるように、三角波Vosc の
周波数と主スイッチ素子Q0のオン/オフのスイッチン
グ周波数が等しく、OPアンプ出力Vopに応じてゲート
ドライブ信号Vgのパルス幅、つまり主スイッチ素子Q
0のオン時間(またはオフ時間)が変化し、従ってオン
時間比率〔=(オン時間)/(スイッチング周期)〕
〔またはオフ時間比率=(オフ時間)/(スイッチング
周期)〕が変化している。
As can be seen from FIG. 11, the frequency of the triangular wave Vosc is equal to the on / off switching frequency of the main switch element Q0, and the pulse width of the gate drive signal Vg, that is, the main switch element Q0, depends on the OP amplifier output Vop.
The on-time (or off-time) of 0 changes, so the on-time ratio [= (on-time) / (switching cycle)]
[Or off-time ratio = (off-time) / (switching cycle)] has changed.

【0008】図12は一般に用いられている三角波発生
器2の概略の構成を示す。同図において、Vddは三角波
発生器2の電源電圧、Vref は基準電圧、VHおよびV
Lは基準電圧Vref を抵抗R11〜R13を用いて分圧
した電圧値、21および22はそれぞれコンデンサCos
c の両端電圧と分圧電圧VHおよびVLとを比較する比
較器である。また、IS1,IS2はそれぞれMOSF
ETなどから構成され、互いに等しい電流を流す定電流
源、SW1,SW2はそれぞれMOSFETなどから構
成されたスイッチである。
FIG. 12 shows a schematic configuration of a generally used triangular wave generator 2. In the figure, Vdd is the power supply voltage of the triangular wave generator 2, Vref is the reference voltage, VH and V
L is a voltage value obtained by dividing the reference voltage Vref using resistors R11 to R13, and 21 and 22 are capacitors Cos, respectively.
This is a comparator for comparing the voltage across c with the divided voltages VH and VL. IS1 and IS2 are MOSF
The constant current sources SW1 and SW2 are configured by ET and the like, and flow the same current. SW1 and SW2 are switches configured by MOSFETs and the like, respectively.

【0009】図12の動作を述べると、いまスイッチS
W1がオンで定電流源IS1を介しコンデンサCosc が
充電され、その両端電圧が増加しているとする。コンデ
ンサCosc の両端電圧がVHを超えると比較器21の出
力がLoとなり、比較器22の出力はHiであることか
ら、RSフリップフロツプ23の出力QはHiとなり、
スイッチSW1はオフされ、スイッチSW2はインバー
タ24を介してオンされる。よって定電流源IS2を介
しコンデンサCosc の放電が始まり、その両端電圧が低
下する。
The operation of FIG. 12 will now be described.
It is assumed that the capacitor Cosc is charged through the constant current source IS1 when W1 is turned on, and the voltage between both ends is increasing. When the voltage across the capacitor Cosc exceeds VH, the output of the comparator 21 becomes Lo and the output of the comparator 22 becomes Hi, so that the output Q of the RS flip-flop 23 becomes Hi,
The switch SW1 is turned off, and the switch SW2 is turned on via the inverter 24. Therefore, the discharge of the capacitor Cosc starts via the constant current source IS2, and the voltage between both ends decreases.

【0010】次に、コンデンサCosc の両端電圧がVL
より低くなると、比較器22の出力がLoとなり、比較
器21の出力はHiであることから、RSフリップフロ
ツプ23の出力QはLoとなり、スイッチSW1はオン
され、スイッチSW2はインバータ24を介してオフさ
れる。よって定電流源IS1を介しコンデンサCoscの
充電が始まり、その両端電圧が増加する。このようにし
てコンデンサCosc の両端電圧は最大値をVHとし、最
小値をVLとする三角波Vosc となる。
Next, when the voltage between both ends of the capacitor Cosc is VL
When the voltage becomes lower, the output of the comparator 22 becomes Lo and the output of the comparator 21 becomes Hi. Therefore, the output Q of the RS flip-flop 23 becomes Lo, the switch SW1 is turned on, and the switch SW2 is turned off via the inverter 24. Is done. Therefore, charging of the capacitor Cosc starts via the constant current source IS1, and the voltage between both ends increases. In this way, the voltage between both ends of the capacitor Cosc becomes a triangular wave Vosc whose maximum value is VH and whose minimum value is VL.

【0011】次に、図9の主スイッチ素子Q0のスイッ
チング損失を低減するために、共振スイッチ回路を用い
るようにした共振型のスイッチングDC−DCコンバー
タについて説明する。図14は代表的な共振スイッチ回
路の一例である半波電圧共振スイッチ回路02を用いた
共振型コンバータとしての電圧共振・降庄型スイッチン
グDC−DCコンバータ102の主回路構成例を示す。
Next, a description will be given of a resonance type switching DC-DC converter in which a resonance switch circuit is used to reduce the switching loss of the main switch element Q0 of FIG. FIG. 14 shows an example of a main circuit configuration of a voltage-resonant / fall-down switching DC-DC converter 102 as a resonant converter using a half-wave voltage resonant switch circuit 02 which is an example of a typical resonant switch circuit.

【0012】ここで、電圧共振型コンバータ102は図
9の通常のコンバータ101に対して、主スイッチ素子
Q0と直列に順方向にダイオードD1が、主スイッチ素
子Q0とダイオードD1との直列回路に並列に共振用コ
ンデンサCrが、フライホイールダイオードD0と直列
に共振用インダクタンスLrがそれぞれ付加されて構成
されている。
Here, the voltage resonance type converter 102 is different from the normal converter 101 shown in FIG. 9 in that a diode D1 is connected in series with the main switch element Q0 in the forward direction, and is connected in parallel with a series circuit of the main switch element Q0 and the diode D1. , A resonance capacitor Cr and a resonance inductance Lr are added in series with the flywheel diode D0.

【0013】そして半波電圧共振スイッチ回路02は主
スイッチ素子Q0,ダイオードD1,共振用コンデンサ
Cr,フライホイールダイオードD0,共振用インダク
タンスLrからなる。この電圧共振型コンバータ102
は主スイッチ素子Q0がオフの期間に、主スイッチ素子
Q0の両端電圧を正弦波状にし、その電圧が0Vに達し
た後に主スイッチ素子Q0をオンすることによりスイッ
チング損失を低減する。
The half-wave voltage resonance switch circuit 02 comprises a main switch element Q0, a diode D1, a resonance capacitor Cr, a flywheel diode D0, and a resonance inductance Lr. This voltage resonance type converter 102
During the period in which the main switch element Q0 is off, the voltage across the main switch element Q0 is made sinusoidal, and after the voltage reaches 0 V, the main switch element Q0 is turned on to reduce switching loss.

【0014】図15は図14の主スイッチ素子Q0のゲ
ートを駆動するゲートドライブ信号Vgと、同素子Q0
の両端電圧(ドレイン・ソース間電圧)Vdsおよび電流
(ドレイン電流)Id の各波形を示す。次に図14,図
15を用いて半波電圧共振スイッチ回路02の動作を説
明する。ここでは、主スイッチ素子Q0にPチャネルM
OSFETを用いた場合を示す。従ってゲートドライブ
信号VgがHiの時、主スイッチ素子Q0はオフし、ゲ
ートドライブ信号VgがLoの時、主スイッチ素子Q0
はオンする。そして主スイッチ素子Q0のオフ期間に共
振用コンデンサ(容量とも略記する)Crと共振用イン
ダクタンス(コイルとも略記する)Lrとの共振により
素子Q0の両端電圧Vdsは正弦波状になる。
FIG. 15 shows a gate drive signal Vg for driving the gate of the main switch element Q0 of FIG.
The waveforms of the voltage (drain-source voltage) Vds and the current (drain current) Id between the two terminals are shown. Next, the operation of the half-wave voltage resonance switch circuit 02 will be described with reference to FIGS. Here, the P channel M is connected to the main switch element Q0.
The case where an OSFET is used is shown. Therefore, when the gate drive signal Vg is Hi, the main switch element Q0 is turned off. When the gate drive signal Vg is Lo, the main switch element Q0 is turned off.
Turns on. During the off-period of the main switch element Q0, the voltage Vds across the element Q0 becomes sinusoidal due to the resonance between the resonance capacitor (abbreviated as capacitance) Cr and the resonance inductance (abbreviated as coil) Lr.

【0015】即ち、主スイッチ素子Q0がオフされると
チョークコイルL0がそれまでの電流(この場合、図1
5のドレイン電流Id に等しい)を維持しようとするこ
とから、容量Crが先ずこの電流を供給するため、先ず
容量Crの両端電圧が主スイッチ素子Q0の順方向(正
方向とする)に増大し、この容量Crの電圧が入力電圧
Vin以上になるとダイオードD0も導通してコイルLr
の電流も0から増加を開始する。このようにしてCrと
Lrによる共振が始まり容量Crの電圧はほぼ水平軸が
入力電圧Vin分、正方向(図15の上方向)に移動した
正弦波状の波形で推移する。
That is, when the main switch element Q0 is turned off, the choke coil L0 causes the current up to that point (in this case, FIG.
5 (equal to the drain current Id), the capacitor Cr first supplies this current, so that the voltage across the capacitor Cr first increases in the forward direction (positive direction) of the main switch element Q0. When the voltage of the capacitor Cr becomes equal to or higher than the input voltage Vin, the diode D0 also conducts and the coil Lr
Also starts increasing from zero. In this way, the resonance due to Cr and Lr starts, and the voltage of the capacitor Cr changes in a sine-wave shape in which the horizontal axis moves in the positive direction (upward in FIG. 15) by the input voltage Vin.

【0016】図15にはこの容量Crの正弦波状電圧の
正側の期間がt1、負側の期間がt2で示される。な
お、期間(t1+t2)=Tres はこのLC共振の周期
となる。ここで、期間t1における容量Crの正側の電
圧は主スイッチ素子Q0に印加され、そのドレイン・ソ
ース間電圧Vdsとなるが、期間t2における負側の電圧
はダイオードD1に阻止されるため主スイッチ素子Q0
には印加されず、図15のドレイン・ソース間電圧Vds
の波形は破線で示されている。
FIG. 15 shows a period on the positive side of the sine-wave voltage of the capacitor Cr as t1, and a period on the negative side as t2. The period (t1 + t2) = Tres is the cycle of this LC resonance. Here, the voltage on the positive side of the capacitor Cr in the period t1 is applied to the main switch element Q0 and becomes the drain-source voltage Vds, but the voltage on the negative side in the period t2 is blocked by the diode D1. Element Q0
, And the drain-source voltage Vds in FIG.
Are shown by broken lines.

【0017】主スイッチ素子Q0が次にオンする時点が
期間t2内に納まれば、素子Q0がオンする時にすでに
素子電圧Vds=0Vであるため、主スイッチ素子Q0の
ターンオン時のスイッチング損失が0Wとなる。図17
は半波電流共振スイッチ回路03を用いた電流共振・降
庄型スイッチングDC−DCコンバータ103の主回路
構成例を示す。ここで、電流共振型コンバータ103は
図9のコンバータ101に対して、主スイッチ素子Q0
と直列に順方向のダイオードD1と共振用インダクタン
スLrが付加され、さらにフライホイールダイオードD
0と並列に共振用コンデンサCrが付加されて構成され
ている。
If the time when the main switch element Q0 is turned on next falls within the period t2, the element voltage Vds is already 0 V when the element Q0 is turned on. Therefore, the switching loss when the main switch element Q0 is turned on is 0 W. Becomes FIG.
2 shows an example of the main circuit configuration of the current resonance / down-conversion type switching DC-DC converter 103 using the half-wave current resonance switch circuit 03. Here, the current resonance type converter 103 is different from the converter 101 of FIG.
A forward diode D1 and a resonance inductance Lr are added in series with the flywheel diode D1.
A resonance capacitor Cr is added in parallel with 0.

【0018】そして半波電流共振スイッチ回路03は主
スイッチ素子Q0,ダイオードD1,共振用インダクタ
ンス(コイル)Lr,フライホイールダイオードD0,
共振用コンデンサ(容量)Crからなる。この電流共振
型コンバータ103は主スイッチ素子Q0がオンの期間
に、主スイッチ素子Q0の電流を正弦波状にし、その電
流が0Aに達した後に主スイッチ素子Q0をオフするこ
とによりスイッチング損失を低減する。
The half-wave current resonance switch circuit 03 includes a main switch element Q0, a diode D1, a resonance inductance (coil) Lr, a flywheel diode D0,
It consists of a resonance capacitor (capacitance) Cr. This current resonance type converter 103 reduces the switching loss by making the current of the main switching element Q0 a sine wave while the main switching element Q0 is on, and turning off the main switching element Q0 after the current reaches 0A. .

【0019】図18は図17の主スイッチ素子Q0のゲ
ートを駆動するゲートドライブ信号Vgと、同素子Q0
の電流(ドレイン電流)Id および両端電圧(ドレイン
・ソース間電圧)Vdsの各波形を示す。次に図17,図
18を用いて半波電流共振スイッチ回路03の動作を説
明する。ここでも、主スイッチ素子Q0にPチャネルM
OSFETを用いた場合を示す。従ってゲートドライブ
信号VgがHiの時、主スイッチ素子Q0はオフし、ゲ
ートドライブ信号VgがLoの時、主スイッチ素子Q0
はオンする。そして主スイッチ素子Q0のオン期間に容
量CrとコイルLrの共振により素子Q0の電流Id が
正弦波状になる。
FIG. 18 shows a gate drive signal Vg for driving the gate of the main switch element Q0 of FIG.
(Drain current) Id and voltage (drain-source voltage) Vds at both ends. Next, the operation of the half-wave current resonance switch circuit 03 will be described with reference to FIGS. Again, P-channel M is connected to main switch element Q0.
The case where an OSFET is used is shown. Therefore, when the gate drive signal Vg is Hi, the main switch element Q0 is turned off. When the gate drive signal Vg is Lo, the main switch element Q0 is turned off.
Turns on. Then, during the ON period of the main switch element Q0, the current Id of the element Q0 becomes sinusoidal due to resonance between the capacitor Cr and the coil Lr.

【0020】即ち、主スイッチ素子Q0がオンされる以
前はフライホイールダイオードD0が導通しチョークコ
イルL0は負荷側へ供給する電流を維持している。ここ
で主スイッチ素子Q0がオンされるとコイルLrの電流
(つまり素子Q0の電流Id)が先ず0から立上がって
行き、このコイルLrの電流がチョークコイルL0の維
持電流以上になるとダイオードD0が不導通となり容量
Crの充電が始まることから、以後CrとLrによる共
振が始まる。
That is, before the main switch element Q0 is turned on, the flywheel diode D0 conducts, and the choke coil L0 maintains the current supplied to the load side. Here, when the main switch element Q0 is turned on, the current of the coil Lr (that is, the current Id of the element Q0) first rises from 0, and when the current of the coil Lr exceeds the sustain current of the choke coil L0, the diode D0 is turned on. Since the capacitor Cr is disconnected and charging of the capacitor Cr starts, resonance by Cr and Lr starts thereafter.

【0021】その結果、コイルLrの電流(つまり素子
Q0のドレイン電流Id )はほぼ水平軸がチョークコイ
ルL0の維持電流分、正方向(図18の上方向)に移動
した正弦波状の波形で推移し、t1で示される期間は正
方向に流れるが、直列のダイオードD1の存在のため負
方向には流れず、t2で示される期間は0のままにな
る。
As a result, the current of the coil Lr (that is, the drain current Id of the element Q0) changes as a sinusoidal waveform in which the horizontal axis moves in the positive direction (upward in FIG. 18) by the sustaining current of the choke coil L0. Then, the current flows in the positive direction during the period indicated by t1, but does not flow in the negative direction due to the presence of the diode D1 in series, and remains at 0 during the period indicated by t2.

【0022】この期間t2は期間t1の終端の時点から
容量CrがチョークコイルL0の維持電流を供給しつつ
放電し、容量Crの電圧が入力電圧Vinに等しくなる迄
の期間として定まる。しかし図18には、期間t2は便
宜上、図15に対応する形で上記正方向の正弦波状電流
に続く仮想の負方向の電流(破線)の期間として示され
ている。なお、ここで期間(t1+t2)を共振周期T
res とする。
The period t2 is determined as a period from the end of the period t1 until the capacitor Cr discharges while supplying the sustain current of the choke coil L0, and the voltage of the capacitor Cr becomes equal to the input voltage Vin. However, in FIG. 18, for the sake of convenience, the period t2 is shown as a period of a virtual negative current (broken line) following the positive sinusoidal current in a form corresponding to FIG. Here, the period (t1 + t2) is set to the resonance cycle T
res

【0023】このようにして図18は、図15に対し素
子Q0のドレイン・ソース間電圧Vdsとドレイン電流I
dの波形が入れ代わり、且つ主スイッチ素子Q0のオン
期間に正弦波状ドレイン電流Idが流れる図となってい
る。図18においても、主スイッチ素子Q0がオフする
時点が期間t2内に納まれば、主スイッチ素子Q0がオ
フする時にすでにスイッチ素子電流Id=0Aであるた
め、主スイッチ素子Q0のターンオフ時のスイッチング
損失が0Wとなる。
Thus, FIG. 18 is different from FIG. 15 in that the drain-source voltage Vds and the drain current I
The waveform of d is replaced, and the sine wave drain current Id flows during the ON period of the main switch element Q0. In FIG. 18 as well, if the time when the main switch element Q0 turns off falls within the period t2, the switching element current Id = 0 A when the main switch element Q0 turns off. The loss is 0W.

【0024】なお、実際上は期間t1に若干の余裕時間
を加えた、回路定数等によって定まる一定の時間(従っ
てこの時間は共振周期Tres =(t1+t2)に対応し
た所定時間とすることができる)を主スイッチ素子Q0
のオフ時間(電圧共振型スイッチ回路の場合)またはオ
ン時間(電流共振型スイッチ回路の場合)とすること
で、それぞれ主スイッチ素子のターンオン時またはター
ンオフ時のスイッチング損失を0とすることができる。
Actually, a fixed time determined by a circuit constant or the like obtained by adding a slight margin time to the period t1 (this time can be a predetermined time corresponding to the resonance period Tres = (t1 + t2)). Is the main switching element Q0
(In the case of the voltage resonance type switch circuit) or the ON time (in the case of the current resonance type switch circuit), the switching loss at the time of turning on or turning off the main switching element can be reduced to zero.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】(課題1)ところで、
図10に示した従来の制御回路01の回路方式では、ス
イッチングDC−DCコンバータを小型化するためにス
イッチング周波数を高周波化したい場合、三角波Vosc
も高周波化することが必要である。しかし三角波を高周
波化すると、特にMHz帯以上では、図12に示した比
較器21,22の遅延時間によるコンデンサCosc の充
放電の切替わりのタイミングの遅れが顕著となる。
(Problem 1) By the way,
In the circuit system of the conventional control circuit 01 shown in FIG. 10, when it is desired to increase the switching frequency in order to reduce the size of the switching DC-DC converter, a triangular wave Vosc is used.
It is also necessary to increase the frequency. However, when the frequency of the triangular wave is increased, especially in the MHz band or higher, the delay in the switching timing of the charging and discharging of the capacitor Cosc due to the delay time of the comparators 21 and 22 shown in FIG.

【0026】このため図13に示すように、三角波の周
波数(横軸)の増加に伴い三角波Vosc の最大電圧Vma
x がVHよりも増加すると共に最小電圧Vmin がVLよ
りも減少して、三角波Vosc の振幅Vp-p が増加する。
これにより、MHz帯でのスイッチングでは、DC−D
Cコンバータの動作の安定性が損なわれるという問題が
ある。
Therefore, as shown in FIG. 13, the maximum voltage Vma of the triangular wave Vosc increases as the frequency (horizontal axis) of the triangular wave increases.
As x increases above VH, the minimum voltage Vmin decreases below VL, and the amplitude Vp-p of the triangular wave Vosc increases.
Thus, in switching in the MHz band, DC-D
There is a problem that the stability of the operation of the C converter is impaired.

【0027】この問題を回避するには、スイッチング周
波数が数MHzの場合、比較器21,22の遅延時間を
1ns程度まで高速化すればよいが、その場合には新た
に比較器21,22の消費電流が増加するという問題が
生ずる。例えば、2μmルールのCMOSプロセスで製
作した比較器では、遅延時間が10nsの場合に消費電
流が30μA程度であるのに対し、遅延時間が1nsの
場合には消費電流は約300μAになる。
In order to avoid this problem, when the switching frequency is several MHz, the delay time of the comparators 21 and 22 may be increased to about 1 ns. There is a problem that current consumption increases. For example, in the comparator manufactured by the CMOS process of the 2 μm rule, the current consumption is about 30 μA when the delay time is 10 ns, whereas the current consumption is about 300 μA when the delay time is 1 ns.

【0028】(課題2)次に図14および図17に示し
た共振スイッチ回路を用いる場合の問題を述べる。図1
4の電圧共振型コンバータの場合、PWM制御により主
スイッチ素子Q0のオフ時間比率が大きくなって、図1
5中の期間(t1+t2)で示される共振周期Tres が
素子Q0のオフ期間よりも短くなると、図16に示すよ
うに素子Q0のターンオン前に素子電圧Vdsは再び増加
し、ターンオン時にVds>0Vとなる。よって図16中
のTで示されるターンオン期間にスイッチング損失が発
生することになる。
(Problem 2) Next, a problem when the resonance switch circuit shown in FIGS. 14 and 17 is used will be described. FIG.
4, the off-time ratio of the main switch element Q0 is increased by the PWM control.
When the resonance period Tres indicated by the period (t1 + t2) in the period 5 becomes shorter than the off period of the element Q0, the element voltage Vds increases again before the element Q0 is turned on as shown in FIG. Become. Therefore, a switching loss occurs during the turn-on period indicated by T in FIG.

【0029】この現象を回避するには、主スイッチ素子
Q0のオフ時間比率の制限を設けるリミット回路を追加
する等の必要があり、またこのとき、素子Q0のオフ期
間の許容時間が制限されることになり、スイッチングD
C−DCコンバータ102の出力電圧Vout の制御可能
な可変範囲を減少させることになる。同様に、図17の
電流共振型コンバータの場合、PWM制御により主スイ
ッチ素子Q0のオン時間比率が大きくなり、図18中の
期間(t1+t2)で示される共振周期Tres が素子Q
0のオン期間よりも短くなると、図19に示すように素
子Q0のターンオフ前にスイッチ素子電流Idが再び増
加し、ターンオフ時にId>0Aとなる。よって図19
中のTで示されるターンオフ期間にスイッチング損失が
発生することになる。
In order to avoid this phenomenon, it is necessary to add a limit circuit for limiting the off-time ratio of the main switching element Q0. At this time, the allowable time of the off-period of the element Q0 is limited. That is, switching D
The controllable variable range of the output voltage Vout of the C-DC converter 102 is reduced. Similarly, in the case of the current resonance type converter of FIG. 17, the ON time ratio of the main switch element Q0 is increased by the PWM control, and the resonance cycle Tres indicated by the period (t1 + t2) in FIG.
When it is shorter than the ON period of 0, as shown in FIG. 19, the switching element current Id increases again before the element Q0 turns off, and Id> 0A at the time of turning off. Therefore, FIG.
Switching loss occurs during the turn-off period indicated by T in FIG.

【0030】この現象を回避するには、主スイッチ素子
Q0のオン時間比率の制限を設けるリミット回路を追加
する等の必要が有り、またこのとき、素子Q0のオン期
間の許容時間が制限されることになり、スイッチングD
C−DCコンバータ103の出力電圧Vout の制御可能
な可変範囲を減少させることになる。本発明の目的は、
三角波発生器内の比較器を高速化せず三角波を安定に発
生させ、比較器の消費電流増加を防ぐ一方、主スイッチ
素子の高速スイッチングを可能にして上記の課題1を解
決すると共に、スイッチングDC−DCコンバータを共
振型とした場合、コンバータ出力電圧の制御可能な可変
範囲を減少させることなく、電圧共振型コンバータの場
合には主スイッチ素子のオフ時間を一定にして主スイッ
チ素子のターンオン損失を0とし、電流共振型コンバー
タの場合には主スイッチ素子のオン時間を一定にして主
スイッチ素子のターンオフ損失を0とすることで上記の
課題2を解決することができる、スイッチングDC−D
Cコンバータ用制御回路を提供することにある。
In order to avoid this phenomenon, it is necessary to add a limit circuit for limiting the ON time ratio of the main switch element Q0, and at this time, the allowable time of the ON period of the element Q0 is limited. That is, switching D
The controllable variable range of the output voltage Vout of the C-DC converter 103 is reduced. The object of the present invention is
The comparator in the triangular wave generator stably generates a triangular wave without speeding up, and prevents an increase in current consumption of the comparator. -When the DC converter is of the resonance type, the turn-on loss of the main switch element is reduced by keeping the off time of the main switch element constant without reducing the controllable variable range of the converter output voltage. In the case of a current resonance type converter, the above problem 2 can be solved by making the ON time of the main switch element constant and making the turn-off loss of the main switch element zero.
An object of the present invention is to provide a control circuit for a C converter.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1のスイッチングDC−DCコンバータ用
制御回路は、入力直流電圧(Vin)を半導体スイッチ素
子(Q0)を介し所定の第1の周波数で断続して安定な
出力直流電圧(Vout )を生成出力するスイッチングD
C−DCコンバータ(101など)における前記半導体
スイッチ素子のオン/オフを制御する制御回路(01
0)であって、前記第1の周波数よりも低い所定の第2
の周波数で所定の最大値と所定の最小値を持つ三角波
(Vosc )を生成する三角波発生手段(三角波発生器
2)と、設定電圧(基準電圧Vref )に対する前記出力
直流電圧(分圧抵抗R1,R2による検出帰還電圧)の
偏差電圧を演算増幅する手段(OPアンプ1)と、該偏
差電圧の演算増幅値(Vop)と前記三角波とのレベルを
比較する比較手段(比較器3)と、前記第1の周波数
で、Hiの期間とLoの期間がそれぞれ前記半導体スイ
ッチ素子のオンとオフ、又はオフとオンのいずれか所定
の一方に対応するものであるような、少なくとも所定の
複数周期ごとの該Hiの期間とLoの期間の比が異なる
2つのパルス信号(Vp1とVp2、又はVpとその加工信
号)を生成し、前記出力直流電圧が前記設定電圧に対し
て過大(過小)になろうとするとき、前記比較手段から
出力される時系列のHi/Loの2値の期間のうち増加
側となる期間に、前記2つのパルス信号のうち、前記半
導体スイッチ素子のオフ(オン)期間の割合の大きいパ
ルス信号を選択し、前記時系列のHi/Loの2値の期
間のうち減少側となる期間に、前記2つのパルス信号の
うち、前記半導体スイッチ素子のオン(オフ)期間の割
合の大きいパルス信号を選択して(電流増幅し、ゲート
ドライブ信号Vgとして)前記半導体スイッチ素子をオ
ン/オフ駆動するドライブ信号生成手段(パルス発生器
5,論理回路6,ゲートドライバ4など)とを備えたも
のとする。
In order to solve the above-mentioned problems, a control circuit for a switching DC-DC converter according to a first aspect of the present invention provides an input direct-current voltage (Vin) via a semiconductor switching element (Q0). Switching D that generates and outputs a stable output DC voltage (Vout) intermittently at a frequency of 1
A control circuit (01) for controlling on / off of the semiconductor switch element in a C-DC converter (101 or the like)
0), wherein the predetermined second frequency is lower than the first frequency.
A triangular wave generating means (triangular wave generator 2) for generating a triangular wave (Vosc) having a predetermined maximum value and a predetermined minimum value at the frequency, and the output DC voltage (voltage dividing resistor R1, R2) with respect to a set voltage (reference voltage Vref). A means (OP amplifier 1) for calculating and amplifying a deviation voltage of the detection feedback voltage (R2 detected by R2), a comparing means (comparator 3) for comparing the level of the calculated amplification value (Vop) of the deviation voltage with the triangular wave, At a first frequency, at least for each of a plurality of predetermined periods, the period of Hi and the period of Lo correspond to one of ON and OFF or OFF and ON of the semiconductor switch element, respectively. Two pulse signals (Vp1 and Vp2, or Vp and its processed signal) having different ratios between the Hi period and the Lo period are generated, and the output DC voltage is likely to be excessive (under) for the set voltage. You When the ratio of the off (on) period of the semiconductor switch element to the two pulse signals is increased during a period on the increasing side in the time series Hi / Lo binary period output from the comparing means. A large pulse signal is selected, and the ratio of the ON (OFF) period of the semiconductor switch element to the two pulse signals is large during the period of decreasing time in the binary period of Hi / Lo in the time series. Drive signal generation means (pulse generator 5, logic circuit 6, gate driver 4, etc.) for selecting a pulse signal (amplifying the current and as a gate drive signal Vg) to drive the semiconductor switch element on / off. Shall be.

【0032】また請求項2のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項1に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、このスイッ
チングDC−DCコンバータを(半波電圧共振スイッチ
回路02を用いることにより)前記半導体スイッチ素子
のオフ期間に、該半導体スイッチ素子の両端に(共振イ
ンダクタンスLrと共振コンデンサCrによる)LC共
振に基づく正弦波状の共振電圧が加わる電圧共振型(コ
ンバータ102など)として構成し、前記2つのパルス
信号のHiまたはLoの期間のうち、前記半導体スイッ
チ素子のオフに対応する期間の終端が、この半導体スイ
ッチ素子に加わる共振電圧の無電圧となる期間に入るよ
うに、該オフに対応する期間を〔共振周期Tres =(t
1+t2)からなる〕前記LC共振の1または所定の複
数周期に対応した所定の1または複数の長さとし、該複
数の長さの期間は当該のパルス信号上に時系列に規則的
に配列されてなるようにする。
A control circuit for a switching DC-DC converter according to a second aspect of the present invention is the control circuit for a switching DC-DC converter according to the first aspect, wherein the switching DC-DC converter (the half-wave voltage resonance switch circuit 02 is connected to the switching circuit). A voltage resonance type (e.g., converter 102) in which a sine-wave-like resonance voltage based on LC resonance (by the resonance inductance Lr and the resonance capacitor Cr) is applied to both ends of the semiconductor switch element during the off-period of the semiconductor switch element. In such a configuration, in the Hi or Lo period of the two pulse signals, the end of the period corresponding to the turning-off of the semiconductor switch element enters a period in which the resonance voltage applied to the semiconductor switch element is zero. The period corresponding to the off state is defined as [resonance cycle Tres = (t
1 + t2)], one or a plurality of predetermined lengths corresponding to one or a plurality of predetermined periods of the LC resonance, and the periods of the plurality of lengths are regularly arranged on the pulse signal in a time-series manner. To be.

【0033】また請求項3のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項2に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、前記ドライ
ブ信号生成手段が、〔論理回路6(64 〜67 )などを
介し〕前記半導体スイッチ素子のオフに対応する期間が
前記所定の長さの何れかに維持されるように、前記2つ
のパルス信号を切り替えるようにする。
Further switching DC-DC converter control circuit according to claim 3 is the switching DC-DC converter control circuit according to claim 2, wherein the drive signal generating means, [logic circuit 6 (6 4-6 7 ) The two pulse signals are switched so that the period corresponding to the turning off of the semiconductor switch element is maintained at any of the predetermined lengths.

【0034】また請求項4のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項1に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、このスイッ
チングDC−DCコンバータを(半波電流共振スイッチ
回路03を用いることにより)前記半導体スイッチ素子
のオン期間に、該半導体スイッチ素子に(共振インダク
タンスLrと共振コンデンサCrによる)LC共振に基
づく正弦波状の共振電流が流れる電流共振型(コンバー
タ103など)として構成し、前記2つのパルス信号の
HiまたはLoの期間のうち、前記半導体スイッチ素子
のオンに対応する期間の終端が、この半導体スイッチ素
子に流れる共振電流の無電流となる期間に入るように、
該オンに対応する期間を〔共振周期Tres =(t1+t
2)からなる〕前記LC共振の1または所定の複数周期
に対応した所定の1または複数の長さとし、該複数の長
さの期間は当該のパルス信号上に時系列に規則的に配列
されてなるようする。
A control circuit for a switching DC-DC converter according to a fourth aspect of the present invention is the control circuit for a switching DC-DC converter according to the first aspect, wherein the switching DC-DC converter (the half-wave current resonance switch circuit 03 is connected to the switching DC-DC converter). During the ON period of the semiconductor switch element, the semiconductor switch element is configured as a current resonance type (such as the converter 103) in which a sinusoidal resonance current based on the LC resonance (by the resonance inductance Lr and the resonance capacitor Cr) flows. In the Hi or Lo period of the two pulse signals, the end of the period corresponding to the turning on of the semiconductor switching element enters a period in which the resonance current flowing through the semiconductor switching element is absent.
The period corresponding to the ON state is defined as [resonance cycle Tres = (t1 + t
2)] one or a plurality of predetermined lengths corresponding to one or a plurality of predetermined periods of the LC resonance, and the periods of the plurality of lengths are regularly arranged on the pulse signal in a time-series manner. To become.

【0035】また請求項5のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項4に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、前記ドライ
ブ信号生成手段が、〔論理回路6(64 〜67 )などを
介し〕前記半導体スイッチ素子のオンに対応する期間が
前記所定の長さの何れかに維持されるように、前記2つ
のパルス信号を切り替えるようにする。
Further switching DC-DC converter control circuit according to claim 5 is the switching DC-DC converter control circuit according to claim 4, wherein the drive signal generating means, [logic circuit 6 (6 4-6 7 ) The two pulse signals are switched so that the period corresponding to the turning on of the semiconductor switch element is maintained at any of the predetermined lengths.

【0036】また請求項6のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項1に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、(パルス信
号Vpのパルス発生器5と論理回路6(62 )を用いる
ことなどにより)前記2つのパルス信号の内の一方がH
i又はLoの固定信号であるようにする。
A control circuit for a switching DC-DC converter according to a sixth aspect of the present invention is the control circuit for a switching DC-DC converter according to the first aspect, wherein the pulse generator 5 for the pulse signal Vp and the logic circuit 6 (6 2 )), One of the two pulse signals is H
The signal is fixed at i or Lo.

【0037】また請求項7のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項1に記載のスイッチング
DC−DCコンバータ用制御回路において、(パルス信
号Vpのパルス発生器5と論理回路6(63 )を用いる
ことなどにより)前記2つのパルス信号の内の一方が他
方の反転信号であるようにする。また請求項8のスイッ
チングDC−DCコンバータ用制御回路は、請求項2ま
たは3に記載のスイッチングDC−DCコンバータ用制
御回路において、前記2つのパルス信号の内の一方が前
記半導体スイッチ素子のオンに対応するHi又はLoの
固定信号であるようにする。
The control circuit for a switching DC-DC converter according to a seventh aspect of the present invention is the control circuit for a switching DC-DC converter according to the first aspect, wherein the pulse generator 5 for the pulse signal Vp and the logic circuit 6 (6 3 ) So that one of the two pulse signals is an inverted signal of the other. The control circuit for a switching DC-DC converter according to claim 8 is the control circuit for a switching DC-DC converter according to claim 2 or 3, wherein one of the two pulse signals is turned on of the semiconductor switch element. A corresponding Hi or Lo fixed signal is used.

【0038】また請求項9のスイッチングDC−DCコ
ンバータ用制御回路は、請求項4または5に記載のスイ
ッチングDC−DCコンバータ用制御回路において、前
記2つのパルス信号の内の一方が前記半導体スイッチ素
子のオフに対応するHi又はLoの固定信号であるよう
にする。また請求項10のスイッチングDC−DCコン
バータ用制御回路は、請求項1ないし5のいずれかに記
載のスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路にお
いて、前記2つのパルス信号の内の一方が、他方のHi
またはLoの期間を所定間隔ごとにそれぞれLoまたは
Hiのままに維持してなるものであるようにする。
A control circuit for a switching DC-DC converter according to a ninth aspect is the control circuit for a switching DC-DC converter according to the fourth or fifth aspect, wherein one of the two pulse signals is the semiconductor switch element. Is a fixed signal of Hi or Lo corresponding to the turning off of. A switching DC-DC converter control circuit according to a tenth aspect of the present invention is the switching DC-DC converter control circuit according to any one of the first to fifth aspects, wherein one of the two pulse signals is the other Hi.
Alternatively, the Lo period is maintained at Lo or Hi at predetermined intervals, respectively.

【0039】また請求項11のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路は、請求項1ないし5のいずれか
に記載のスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路
において、前記2つのパルス信号の立上がりエッジまた
は立下がりが同期してなるようにする。
A switching DC-DC according to claim 11
A converter control circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein a rising edge or a falling edge of the two pulse signals is synchronized.

【0040】本発明の作用は次の如くである。即ち、主
として請求項1に関わる発明(第1発明という)におい
ては、従来、PWM制御のためにスイッチングDC−D
Cコンバータの出力電圧の設定値に対する偏差を増幅し
た電圧と比較する三角波の周波数を、コンバータの主ス
イッチ素子をオン/オフ駆動するスイッチング周波数よ
り低くし、主スイッチ素子をオン/オフ駆動するゲート
ドライブ信号の元信号となるパルス信号として周波数が
等しくHi/Lo比の異なる2つのパルス信号を生成
し、コンバータの出力電圧を一定に保つように前記偏差
を増幅した電圧と三角波との比較結果のHi/Loに応
じて、それぞれ2つのパルス信号の所定の一方と他方と
を切替え選択して電流増幅のうえゲートドライブ信号と
することで、三角波の低周波化により三角波発生器内の
比較器の遅延の影響なしに、且つ三角波発生器の消費電
流を低減しながら、主スイッチ素子の高速ドライブを可
能とし、磁気素子の小型化、従ってスイッチングDC−
DCコンバータの小型化を可能にする。
The operation of the present invention is as follows. That is, in the invention according to claim 1 (hereinafter referred to as the first invention), the switching DC-D is conventionally used for PWM control.
Gate drive for turning on / off the main switch element by lowering the frequency of the triangular wave, which is compared with a voltage obtained by amplifying the deviation of the output voltage of the C converter from the set value, from on / off driving of the main switch element of the converter Two pulse signals having the same frequency and different Hi / Lo ratios are generated as pulse signals serving as signal original signals, and a comparison result between a voltage obtained by amplifying the deviation and a triangular wave so as to keep the output voltage of the converter constant is obtained. In accordance with / Lo, a predetermined one of the two pulse signals and the other are switched and selected, and a current is amplified and then used as a gate drive signal, so that the frequency of the triangular wave is reduced, thereby delaying the comparator in the triangular wave generator. High-speed drive of the main switch element without affecting the triangular wave generator and reducing the current consumption of the magnetic element. Type conductivity, and therefore the switching DC-
The size of the DC converter can be reduced.

【0041】また、主として請求項2,3に関わる発明
(第2発明という)においては、スイッチングDC−D
Cコンバータを電圧共振型とし、主スイッチ素子のター
ンオンが電圧共振動作時における主スイッチ素子の無電
圧期間に行われるように、第1発明の制御回路におい
て、主スイッチ素子を駆動するゲートドライブ信号の元
信号となる2つのパルス信号における主スイッチ素子を
オフする期間を共振周期に対応する所定値に保つように
して、コンバータ出力電圧の制御可能な可変範囲を減少
させることなく、主スイッチ素子のターンオン時のスイ
ッチング損失を低減し、また、主として請求項4,5に
関わる発明(第3発明という)においては、スイッチン
グDC−DCコンバータを電流共振型とし、主スイッチ
素子のターンオフが電流共振動作時における主スイッチ
素子の無電流期間に行われるように、第1発明の制御回
路において、主スイッチ素子を駆動するゲートドライブ
信号の元信号となる2つのパルス信号における主スイッ
チ素子をオンする期間を共振周期に対応する所定値に保
つようにして、コンバータ出力電圧の制御可能な可変範
囲を減少させることなく、主スイッチ素子のターンオフ
時のスイッチング損失を低減する。
Further, in the invention mainly referred to as claims 2 and 3 (hereinafter referred to as a second invention), the switching DC-D
In the control circuit according to the first invention, a gate drive signal for driving the main switch element is provided so that the C converter is of a voltage resonance type, and the main switch element is turned on during a non-voltage period of the main switch element during the voltage resonance operation. The main switch element is turned off without reducing the controllable variable range of the converter output voltage by keeping the period during which the main switch element is turned off in the two pulse signals serving as the original signals at a predetermined value corresponding to the resonance cycle. In the invention according to claims 4 and 5 (hereinafter referred to as a third invention), the switching DC-DC converter is of a current resonance type, and the main switch element is turned off during current resonance operation. In the control circuit according to the first aspect of the present invention, the main switch is operated during the non-current period of the main switch element. The controllable variable range of the converter output voltage is reduced by keeping the period during which the main switch element is turned on in two pulse signals, which are the original signals of the gate drive signal for driving the switch element, at a predetermined value corresponding to the resonance cycle. Without switching, the switching loss at the time of turning off the main switching element is reduced.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】前述の課題1,2は先ず、図10
の三角波Vosc とOPアンプ1の出力(つまりコンバー
タ出力電圧Vout の設定値に対する偏差の増幅電圧)V
opとを比較する比較器3の出力Vcmp と、主スイッチ素
子Q0のゲートをドライブする信号Vgとの直接の繋が
りを切り離すことにより解決される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The above-mentioned problems 1 and 2 are described first with reference to FIG.
And the output of the OP amplifier 1 (that is, the amplified voltage of the deviation from the set value of the converter output voltage Vout) V
The problem is solved by disconnecting the direct connection between the output Vcmp of the comparator 3 for comparing op with the signal Vg for driving the gate of the main switch element Q0.

【0043】図1は第1〜第3発明を通じて適用される
制御回路010の概略構成を示す。同図においては図1
0の従来の制御回路01に対し比較器3とゲートドライ
バ4の間に新たに論理回路6が挿入され、さらに論理回
路6には比較器3の出力Vcmp の他に、新設のパルス発
生器5の出力Vp又はVp1,Vp2が入力されるようにな
っている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control circuit 010 applied through the first to third inventions. In FIG.
0, a new logic circuit 6 is inserted between the comparator 3 and the gate driver 4 in addition to the output Vcmp of the comparator 3 and a new pulse generator 5. Output Vp or Vp1, Vp2.

【0044】制御回路010の三角波発生器2は、図1
2に示した従来の回路方式を用いているが、その出力三
角波Vosc の周波数は、三角波発生器2内の比較器2
1,22の遅延時間の影響が現れない程度の低い周波
数、例えば1MHzとする。なお、三角波Vosc の最大
値Vmax 及び最小値Vmin は本例ではそれぞれ基準値V
H=1.5V及びVL=0.5Vとする。
The triangular wave generator 2 of the control circuit 010 has the configuration shown in FIG.
2 is used, the frequency of the output triangular wave Vosc is determined by the comparator 2 in the triangular wave generator 2.
The frequency is set to a low frequency at which the effects of the delay times 1 and 22 do not appear, for example, 1 MHz. In this example, the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the triangular wave Vosc are respectively the reference value V
Let H = 1.5V and VL = 0.5V.

【0045】また、パルス発生器5はマルチバイブレー
タ等を用いて、三角波Vosc よりも高い周波数の任意の
周波数、例えば5MHzのパルス波Vp又はVp1,Vp2
を出力する。論理回路6は、比較器3の出力Vcmp のH
i/Loに応じて、パルス発生器5からのHi/Loの
各期間の割合の異なる2種類のパルス信号Vp1,Vp2を
切替え選択して、又は1種類のパルス信号Vpから作っ
たHi/Loの各期間の割合の異なる2つの信号(例え
ば2つのパルス信号、あるいはパルス信号と固定値信
号)を切替え選択してゲートドライバ4に出力する。
The pulse generator 5 uses a multivibrator or the like to generate an arbitrary frequency higher than the triangular wave Vosc, for example, a 5 MHz pulse wave Vp or Vp1, Vp2.
Is output. The logic circuit 6 determines the output Vcmp of the comparator 3 as H
In accordance with i / Lo, two types of pulse signals Vp1 and Vp2 having different ratios of Hi / Lo periods from the pulse generator 5 are switched and selected, or Hi / Lo generated from one type of pulse signal Vp. And two signals (for example, two pulse signals or a pulse signal and a fixed value signal) having different ratios in each period are switched and selected and output to the gate driver 4.

【0046】即ち、主スイッチ素子Q0をPチャネルM
OSFETとする本例の場合、比較器出力Vcmp がHi
/Loの各期間は、従来は主スイッチ素子Q0を単にそ
れぞれオフ/オンする期間であったが、本発明では論理
回路6は、比較器出力VcmpがHiの期間には切替え対
象となる2信号のうち、主スイッチ素子Q0をオフする
期間の割合の大きい信号を選択し、比較器出力Vcmp が
Loの期間には切替え対象となる2信号のうち、主スイ
ッチ素子Q0をオンする期間の割合の大きい信号を選択
してゲートドライバ4に与える。なお、論理回路6は後
述のようにゲート回路によって構成され、無視できる遅
延時間で高速動作を行うことができる。
That is, the main switch element Q0 is connected to the P-channel M
In the case of this example using an OSFET, the comparator output Vcmp is Hi.
Conventionally, each period of / Lo is a period in which the main switch element Q0 is simply turned off / on. However, in the present invention, the logic circuit 6 switches the two signals to be switched during the period when the comparator output Vcmp is Hi. Of the two signals to be switched during the period when the comparator output Vcmp is Lo, a signal having a large ratio of the period during which the main switch element Q0 is turned off is selected. A large signal is selected and given to the gate driver 4. The logic circuit 6 is configured by a gate circuit as described later, and can perform high-speed operation with negligible delay time.

【0047】ゲートドライバ4は論理回路6から入力し
たパルス信号を電流増幅してゲートドライブ信号Vgと
し、主スイッチ素子Q0をオン/オフ駆動する。このよ
うにして、本例ではコンバータ出力電圧Vout が設定値
に対して過大になろうとし、OPアンプ出力Vopが低下
し、比較器出力Vcmp のHi期間が増加(Lo期間が減
少)したときは主スイッチ素子Q0のオフ期間が増加
(オン期間が減少)してコンバータ出力電圧Vout は下
がるように動作し、逆にコンバータ出力電圧Vout が設
定値に対して過小になろうとし、比較器出力Vcmp のH
i期間が減少(Lo期間が増加)したときは主スイッチ
素子Q0のオフ期間が減少(オン期間が増加)してコン
バータ出力電圧Vout は上がるように動作し、結果とし
て出力電圧Vout は設定値の近くに保たれる。
The gate driver 4 current-amplifies the pulse signal input from the logic circuit 6 to generate a gate drive signal Vg, and drives the main switch element Q0 on / off. In this way, in this example, when the converter output voltage Vout is going to be excessive with respect to the set value, the OP amplifier output Vop decreases, and the Hi period of the comparator output Vcmp increases (Lo period decreases). The off period of the main switch element Q0 increases (the on period decreases) and the converter output voltage Vout operates to decrease. Conversely, the converter output voltage Vout tends to be smaller than the set value, and the comparator output Vcmp H
When the i period decreases (Lo period increases), the off period of the main switch element Q0 decreases (the on period increases), and the converter output voltage Vout operates to increase. As a result, the output voltage Vout becomes the set value. Kept close.

【0048】制御回路010は図9,図14,図17の
いずれのスイッチングDC−DCコンバータ101〜1
03にも適用することができ、以下の各実施例では便宜
上、制御回路010をこれらのコンバータ101〜10
3に適用したものとして、従って主スイッチ素子Q0は
PチャネルMOSFETであるものとして説明する。な
お、以下の各実施例においてスイッチングDC−DCコ
ンバータ101〜103の入力電圧Vinは5V、出力電
圧Vout は2.5V、入力コンデンサCinは4.7μ
F、出力コンデンサCout は2μF、チョークコイルL
0は1μHとする。
The control circuit 010 is connected to any of the switching DC-DC converters 101 to 1 shown in FIGS.
In the following embodiments, the control circuit 010 is connected to the converters 101 to 101 for convenience.
3, the main switch element Q0 will be described as a P-channel MOSFET. In each of the following embodiments, the input voltage Vin of the switching DC-DC converters 101 to 103 is 5 V, the output voltage Vout is 2.5 V, and the input capacitor Cin is 4.7 μm.
F, output capacitor Cout is 2μF, choke coil L
0 is 1 μH.

【0049】なお、主スイッチ素子Q0をNチャネルM
OSFETとした場合には、主スイッチ素子をオン/オ
フするドライブ信号の極性をそれぞれHi/Loとする
必要がある。また、図1の制御回路010は、コンバー
タ出力電圧Vout が設定値に対して過大な場合にOPア
ンプ1の出力電圧Vopが低下し、設定値に対して過小な
場合にVopが上昇するようにOPアンプ1の入力が接続
され、さらに、三角波VoscがOPアンプ出力Vopより
も高い場合に比較器3の出力Vcmp がHiになり、三角
波Vosc がOPアンプ出力Vopよりも低い場合に比較器
出力Vcmp がLoになるように比較器3の入力が接続さ
れている。
The main switch element Q0 is connected to an N-channel M
When an OSFET is used, the polarity of the drive signal for turning on / off the main switch element needs to be Hi / Lo. Also, the control circuit 010 of FIG. 1 operates such that the output voltage Vop of the OP amplifier 1 decreases when the converter output voltage Vout is excessively large relative to the set value, and increases when the converter output voltage Vout is excessively small relative to the set value. When the input of the OP amplifier 1 is connected and the triangular wave Vosc is higher than the OP amplifier output Vop, the output Vcmp of the comparator 3 becomes Hi. When the triangular wave Vosc is lower than the OP amplifier output Vop, the comparator output Vcmp. Is connected to the input of the comparator 3 so as to be Lo.

【0050】しかしこの接続方法を替えた場合でも、そ
れに応じて論理回路6が、コンバータ出力電圧Vout が
設定値に対して過大となる場合には、切替え対象の2つ
の信号(例えばパルス信号Vp1とVp2)のうち、主スイ
ッチ素子をオフする期間の割合が大きい信号による主ス
イッチ素子の駆動期間が増加するように、コンバータ出
力電圧Vout が設定値に対して過小となる場合には、切
替え対象の2つの信号のうち主スイッチ素子をオンする
期間の割合が大きい信号による主スイッチ素子の駆動期
間が増加するように、切替え対象の信号を選択するよう
にすることにより、コンバータ出力電圧Vout を定電圧
制御することができる。
However, even when the connection method is changed, if the converter output voltage Vout becomes excessively large with respect to the set value, the logic circuit 6 correspondingly changes the two signals to be switched (for example, the pulse signal Vp1 and the pulse signal Vp1). Vp2), when the converter output voltage Vout becomes too small with respect to the set value so that the drive period of the main switch element by the signal in which the ratio of the period in which the main switch element is turned off is large is increased. By selecting a signal to be switched so that the drive period of the main switch element is increased by a signal having a large ratio of a period during which the main switch element is turned on of the two signals, the converter output voltage Vout is set to a constant voltage. Can be controlled.

【0051】このことは、スイッチングDC−DCコン
バータの回路方式が、降圧型,昇圧型および昇降圧型の
いずれの場合であっても当てはまる。 〔実施の形態1〕先ず、制御回路010を通常のスイッ
チングDC−DCコンバータ101に適用した第1発明
の実施例を「実施の形態1」として説明する。
This is true regardless of the circuit type of the switching DC-DC converter: step-down type, step-up type, and step-up / step-down type. [Embodiment 1] First, an embodiment of the first invention in which the control circuit 010 is applied to a normal switching DC-DC converter 101 will be described as "Embodiment 1".

【0052】図2,図3,図4は、実施の形態1におい
て制御回路010に用いられる論理回路6としての
1 ,62 ,63 の構成例を示す。この各図2〜4にお
いて、OG1はORゲート、AG1〜AG3はANDゲ
ートである。 (実施例1─1)図20の(a),(b)は、第1発明
の第1の実施例(実施例1−1とする)としての制御回
路010の各部の信号、即ちOPアンプ出力Vop、三角
波Vosc、比較器出力Vcmp 、パルス発生器出力Vp1,
Vp2およびゲートドライブ信号Vgの各波形を示す。こ
こでは制御回路010の論理回路6に図2の論理回路6
(61 )を用いる。
FIGS. 2, 3, and 4 show configuration examples of the logic circuits 6 1 , 6 2 , and 6 3 used in the control circuit 010 in the first embodiment. In FIGS. 2 to 4, OG1 is an OR gate, and AG1 to AG3 are AND gates. (Embodiment 1-1) FIGS. 20 (a) and 20 (b) show signals of respective parts of a control circuit 010 as a first embodiment (referred to as Embodiment 1-1) of the first invention, that is, OP amplifiers. Output Vop, triangular wave Vosc, comparator output Vcmp, pulse generator output Vp1,
The waveforms of Vp2 and the gate drive signal Vg are shown. Here, the logic circuit 6 of FIG.
(6 1) is used.

【0053】本実施例では制御回路010のパルス発生
器5は波形の異なる2種類のパルス信号Vp1とVp2を生
成するものとし、Vp1はVp2と比較して主スイッチ素子
Q0のオン期間が長いパルス信号とする。即ち図20の
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比(つまりHiの期間とLoの期間の比)の異なる
信号とし、(Vp1のLo期間)>(Vp2のLo期間)と
する。
In this embodiment, the pulse generator 5 of the control circuit 010 generates two kinds of pulse signals Vp1 and Vp2 having different waveforms, and Vp1 is a pulse in which the ON period of the main switch element Q0 is longer than Vp2. Signal. That is, in the example of FIG. 20, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
Signals having different Lo ratios (that is, a ratio between the Hi period and the Lo period) are set as (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2).

【0054】本実施例では論理回路6(61 )は、比較
器3の出力Vcmp がLoの時、パルス発生器5から入力
する2種類のパルス信号Vp1,Vp2の内、主スイッチ素
子Q0のオン期間が長い信号Vp1をANDゲートAG2
を介して選択し、ORゲートOG1を経てゲートドライ
バ4に与え、比較器出力Vcmp がHiの時、パルス信号
Vp1,Vp2の内、主スイッチ素子Q0のオフ期間が長い
パルス信号Vp2をANDゲートAG1を介して選択し、
ORゲートOG1を経てゲートドライバ4に与える。
In this embodiment, when the output Vcmp of the comparator 3 is Lo, the logic circuit 6 (6 1 ) selects the main switch element Q0 of the two types of pulse signals Vp1 and Vp2 input from the pulse generator 5. The signal Vp1 having a long ON period is supplied to the AND gate AG2.
, And applied to the gate driver 4 via the OR gate OG1. When the comparator output Vcmp is Hi, the pulse signal Vp2 of which the main switch element Q0 has a long OFF period among the pulse signals Vp1 and Vp2 is supplied to the AND gate AG1. Select through
The signal is supplied to the gate driver 4 via the OR gate OG1.

【0055】(実施例1−2)図21は、第1発明の第
2の実施例(実施例1−2とする)としての制御回路0
10の主要な信号、即ち比較器出力Vcmp 、パルス発生
器出力Vpおよびゲートドライブ信号Vgの各波形を示
す。ここでは制御回路010の論理回路6に図3の論理
回路6(62 )を用いる。
(Embodiment 1-2) FIG. 21 shows a control circuit 0 as a second embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1-2) of the first invention.
The ten main signals, ie, the waveforms of the comparator output Vcmp, the pulse generator output Vp, and the gate drive signal Vg are shown. Is used here logic circuit 6 in FIG. 3 to the logic circuit 6 of the control circuit 010 (6 2).

【0056】図21に示すように本実施例では、制御回
路010のパルス発生器5は1種類のパルス信号Vp を
生成するものとし、論理回路6(62 )はORゲートO
G1を介し、比較器出力Vcmp がLoの場合にはパルス
信号Vp をゲートドライバ4に与え、比較器出力Vcmp
がHiの場合にはパルス信号Vp に無関係にHiの出力
をゲートドライバ4に与えて主スイッチ素子Q0をオフ
状態に固定する。
As shown in FIG. 21, in this embodiment, the pulse generator 5 of the control circuit 010 generates one kind of pulse signal Vp, and the logic circuit 6 (6 2 ) has an OR gate O.
When the comparator output Vcmp is Lo via G1, a pulse signal Vp is supplied to the gate driver 4 and the comparator output Vcmp is output.
Is Hi, the output of Hi is given to the gate driver 4 irrespective of the pulse signal Vp to fix the main switch element Q0 in the off state.

【0057】また本実施例に代わり、同様な方法で制御
回路010のパルス発生器6により生成されるパルス信
号を1種類の信号Vp にし、且つ論理回路62 のORゲ
ートOG1をANDゲートに置換え、比較器出力Vcmp
がHiの場合には、置換わったANDゲートがパルス信
号Vp をゲートドライバ4に与え、比較器出力Vcmpが
Loの場合には、該ANDゲートがパルス信号Vp に無
関係にLoの出力をゲートドライバ4に与えて主スイッ
チ素子Q0をオン状態に固定する方法も考えられる。
[0057] Further alternatively in this embodiment, the pulse signal generated by the pulse generator 6 of the control circuit 010 in a similar manner to one type of signal Vp, and replace the OR gate OG1 logic circuit 6 2 to the AND gate , Comparator output Vcmp
Is high, the replaced AND gate supplies the pulse signal Vp to the gate driver 4, and if the comparator output Vcmp is Lo, the AND gate outputs the output of Lo regardless of the pulse signal Vp. 4 to fix the main switch element Q0 in the ON state.

【0058】(実施例1−3)図22は、第1発明の第
3の実施例(実施例1−3とする)としての制御回路0
10の主要な信号、即ち比較器出力Vcmp 、パルス発生
器出力Vpおよびゲートドライブ信号Vgの各波形を示
す。ここでは制御回路010の論理回路6に図4の論理
回路6(63 )を用いる。
(Embodiment 1-3) FIG. 22 shows a control circuit 0 as a third embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1-3) of the first invention.
The ten main signals, ie, the waveforms of the comparator output Vcmp, the pulse generator output Vp, and the gate drive signal Vg are shown. Is used here logic circuit 6 of FIG. 4 to the logic circuit 6 of the control circuit 010 (6 3).

【0059】図22に示すように本実施例では、パルス
発生器5により形成されるパルス信号を1種類の信号V
p にし、この信号Vp のHi/Lo比をl以外に設定
し、本例では、Lo期間>Hi期間とする。論理回路6
(63 )は、比較器出力Vcmp がLoの場合には、AN
DゲートAG2を介しパルス信号Vp をそのまま選択
し、ORゲートOG1を経てゲートドライバ4に与え
る。一方、比較器出力Vcmp がHiの場合には、AND
ゲートAG3を介しパルス信号Vp を反転して選択し
(この反転信号は本例では、Hi期間>Lo期間とな
る)、ORゲートOG1を経てゲートドライバ4に与え
る。
As shown in FIG. 22, in this embodiment, the pulse signal generated by the pulse
p, and the Hi / Lo ratio of the signal Vp is set to a value other than 1. In this example, Lo period> Hi period. Logic circuit 6
(6 3 ) indicates that when the comparator output Vcmp is Lo, AN
The pulse signal Vp is selected as it is via the D gate AG2, and applied to the gate driver 4 via the OR gate OG1. On the other hand, when the comparator output Vcmp is Hi, AND
The pulse signal Vp is inverted and selected via the gate AG3 (this inverted signal satisfies Hi period> Lo period in this example), and is supplied to the gate driver 4 via the OR gate OG1.

【0060】(実施例1−4)図23は、第1発明の第
4の実施例(実施例1−4とする)としての制御回路0
10の主要な信号、即ち比較器出力Vcmp 、パルス発生
器出力Vp1,Vp2およびゲートドライブ信号Vgの各波
形を示す。ここでは制御回路010の論理回路6に図2
の論理回路6(61 )を用いる。
(Embodiment 1-4) FIG. 23 shows a control circuit 0 as a fourth embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1-4) of the first invention.
The ten main signals, that is, the waveforms of the comparator output Vcmp, pulse generator outputs Vp1, Vp2, and gate drive signal Vg are shown. Here, the logic circuit 6 of the control circuit 010 is shown in FIG.
Of the logic circuit 6 (6 1 ).

【0061】本実施例では、パルス発生器5は先ず図2
3に示すパルス信号Vp1を生成し、次に図外のカウン
タ,ゲート素子等を介し、一定周期毎にパルス信号Vp1
のLoの期間をHiとしたパルス信号Vp2を生成する。
従ってパルス信号Vp1のLoの期間の割合はパルス信号
Vp2Loの期間の割合より大きくなる。論理回路6(6
1 )は、比較器出力Vcmp がLoの場合には、実施例1
−1と同様、パルス信号Vp1を選択してゲートドライバ
4に与え、比較器出力Vcmp がHiの場合にはパルス信
号Vp2を選択してゲートドライバ4に与える。
In the present embodiment, the pulse generator 5
The pulse signal Vp1 shown in FIG. 3 is generated, and then the pulse signal Vp1 is outputted at regular intervals through a counter, a gate element and the like (not shown).
The pulse signal Vp2 is generated with the Lo period of Hi being Hi.
Therefore, the ratio of the pulse signal Vp1 during the Lo period is larger than the ratio of the pulse signal Vp2Lo during the period. Logic circuit 6 (6
1 ) is the first embodiment when the comparator output Vcmp is Lo.
Similarly to -1, the pulse signal Vp1 is selected and supplied to the gate driver 4, and when the comparator output Vcmp is Hi, the pulse signal Vp2 is selected and supplied to the gate driver 4.

【0062】(実施例1−5)図24は、第1発明の第
5の実施例(実施例1−5とする)としての制御回路0
10の主要な信号、即ち比較器出力Vcmp 、パルス発生
器出力Vp1,Vp2およびゲートドライブ信号Vgの各波
形を示す。ここでは制御回路010の論理回路6に図2
の論理回路6(61 )を用いる。
(Embodiment 1-5) FIG. 24 shows a control circuit 0 as a fifth embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1-5) of the first invention.
The ten main signals, that is, the waveforms of the comparator output Vcmp, pulse generator outputs Vp1, Vp2, and gate drive signal Vg are shown. Here, the logic circuit 6 of the control circuit 010 is shown in FIG.
Of the logic circuit 6 (6 1 ).

【0063】本実施例では、パルス発生器5は先ず図2
4に示すパルス信号Vp2を生成し、次に図外のカウン
タ,ゲート素子等を介し、一定周期毎にパルス信号Vp2
のHiの期間をLoとしたパルス信号Vp1を生成する。
従ってパルス信号Vp1のLoの期間の割合はパルス信号
Vp2Loの期間の割合より大きくなる。論理回路6(6
1 )は比較器出力Vcmp がLoの場合には、実施例1−
1と同様、パルス信号Vp1を選択してゲートドライバ4
に与え、比較器出力Vcmp がHiの場合にはパルス信号
Vp2を選択してゲートドライバ4に与える。
In this embodiment, the pulse generator 5 first operates as shown in FIG.
4 is generated, and then the pulse signal Vp2 is generated at regular intervals through a counter, a gate element, and the like (not shown).
A pulse signal Vp1 in which the period of Hi is set to Lo is generated.
Therefore, the ratio of the pulse signal Vp1 during the Lo period is larger than the ratio of the pulse signal Vp2Lo during the period. Logic circuit 6 (6
1 ) In the first embodiment, when the comparator output Vcmp is Lo.
1, the pulse signal Vp1 is selected and the gate driver 4
When the comparator output Vcmp is Hi, the pulse signal Vp2 is selected and supplied to the gate driver 4.

【0064】次に、前述の課題2を解決するためのスイ
ッチングDC−DCコンバータを共振型コンバータとし
た場合の主スイッチ素子Q0のオフ期間の固定方式(電
圧共振型コンバータの場合、第2発明)、および主スイ
ッチ素子Q0のオン期間の固定方式(電流共振型コンバ
ータの場合、第3発明)について説明する。本課題2も
図1の構成の制御回路010を用い、パルス発生器5が
生成するパルス信号の波形と論理回路6の構成を工夫す
ることによって解決することができ、この制御回路01
0は半波電圧共振スイッチ回路02または半波電流共振
スイッチ回路03を用いた任意のスイッチングDC−D
Cコンバータに適用することができる。
Next, when the switching DC-DC converter for solving the above-mentioned problem 2 is a resonance type converter, the off period of the main switch element Q0 is fixed (in the case of a voltage resonance type converter, the second invention). And a method of fixing the ON period of the main switch element Q0 (in the case of a current resonance type converter, the third invention) will be described. The second problem can also be solved by using the control circuit 010 having the configuration shown in FIG. 1 and devising the waveform of the pulse signal generated by the pulse generator 5 and the configuration of the logic circuit 6.
0 is any switching DC-D using the half-wave voltage resonance switch circuit 02 or the half-wave current resonance switch circuit 03
It can be applied to a C converter.

【0065】図5,図6,図7,図8はそれぞれ第2,
第3発明の制御回路010に使用される論理回路6(6
4 ,65 ,66 ,67 )の構成例を示す。この各図5〜
8において、OG1〜OG3はORゲート、AG1〜A
G6はNANDゲートも総括したANDゲート、FF1
は反転入力型のRSフリップフロップである。この場
合、ゲートドライブ信号Vgにはパルス発生器5により
生成される2種類のパルス信号Vp1とVp2を用いる。こ
こでも、パルス信号Vp1はパルス信号Vp2と比較して主
スイッチ素子Q0のオン期間の割合が大きいパルス信号
とする。
FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG.
Logic circuit 6 (6) used in control circuit 010 of the third invention.
4, 6 5, 6 6, showing a configuration example of a 6 7). Each of these figures 5
8, OG1 to OG3 are OR gates, AG1 to A
G6 is an AND gate that summarizes NAND gates, FF1
Is an inverting input type RS flip-flop. In this case, two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by the pulse generator 5 are used as the gate drive signal Vg. Here, too, the pulse signal Vp1 is a pulse signal in which the ratio of the ON period of the main switch element Q0 is larger than that of the pulse signal Vp2.

【0066】パルス信号Vp1,Vp2のオン期間およびオ
フ期間は設定した共振時間Tres に応じて調節して固定
することが可能であり、またそのパルス信号を用いて主
スイッチ素子を駆動するため、主スイッチ素子の無電圧
でのターンオン(電圧共振型コンバータの場合)や無電
流でのターンオフ(電流共振型コンバータの場合)が可
能になる。
The on-period and off-period of the pulse signals Vp1 and Vp2 can be adjusted and fixed in accordance with the set resonance time Tres. Since the pulse signal is used to drive the main switch element, The switch element can be turned on without voltage (in the case of a voltage resonance type converter) or turned off without a current (in the case of a current resonance type converter).

【0067】ここで予め、各論理回路6(64 ,65
6 ,67 )の機能を説明する。先ず図5の論理回路6
(64 )は、図2の論理回路6(61 )の前段にフリッ
プフロップFF1とORゲートOG2が付加された構成
である。この論理回路6(64 )では、比較器出力Vcm
p がLoの場合には、フリップフロップFF1の反転入
力端子R,Sが共にパルス信号Vp2の値となるので、V
p2が一旦Loとなった時点からはFF1の出力QはHi
のままとなり、パルス信号Vp1がANDゲートAG1,
ORゲートOG1を介してゲートドライバ4に出力され
る。
Here, each of the logic circuits 6 (6 4 , 6 5 ,
6 6, explaining the function of the 6 7). First, the logic circuit 6 in FIG.
(6 4 ) has a configuration in which a flip-flop FF1 and an OR gate OG2 are added to the previous stage of the logic circuit 6 (6 1 ) in FIG. In the logic circuit 6 (6 4), the comparator output Vcm
When p is Lo, the inverting input terminals R and S of the flip-flop FF1 both have the value of the pulse signal Vp2.
From the time when p2 once becomes Lo, the output Q of FF1 becomes Hi.
And the pulse signal Vp1 changes to the AND gate AG1,
The signal is output to the gate driver 4 via the OR gate OG1.

【0068】一方、比較器出力Vcmp がHiの場合に
は、フリップフロップFF1の反転入力端子SはORゲ
ートOG2を介しHiに保たれ、FF1の反転入力端子
Rがパルス信号Vp2の値となるので、Vp2が一旦Loと
なった時点からはFF1の出力QはLoのままとなり、
パルス信号Vp2がANDゲートAG2,ORゲートOG
1を介してゲートドライバ4に出力される。
On the other hand, when the comparator output Vcmp is Hi, the inverting input terminal S of the flip-flop FF1 is kept Hi via the OR gate OG2, and the inverting input terminal R of the FF1 has the value of the pulse signal Vp2. , Vp2 once becomes Lo, the output Q of FF1 remains Lo,
The pulse signal Vp2 is supplied to the AND gate AG2 and the OR gate OG.
1 to the gate driver 4.

【0069】従って論理回路6(64 )は、比較器出力
Vcmp がHiからLoに切替わった直後のパルス信号V
p2=Loとなった時点からパルス信号Vp1を選択して出
力し、比較器出力Vcmp がLoからHiに切替わった直
後のパルス信号Vp2=Loとなった時点からパルス信号
Vp2を選択して出力する。論理回路6(65 ,66 ,6
7 )も、6(64 )と同じく定常的には比較器出力Vcm
p がLoの場合にパルス信号Vp1を選択出力し、比較器
出力Vcmp がHiの場合にパルス信号Vp2を選択出力す
る点では共通であるが、パルス信号Vp1,Vp2を切り換
えるタイミングにそれぞれ次のように相違がある。
Accordingly, the logic circuit 6 (6 4 ) outputs the pulse signal V immediately after the comparator output Vcmp switches from Hi to Lo.
The pulse signal Vp1 is selected and output from the time when p2 = Lo, and the pulse signal Vp2 is selected and output from the time when the pulse signal Vp2 = Lo immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi. I do. Logic circuit 6 (6 5, 6 6, 6
7 ) is also the same as 6 (6 4 ), but the output of the comparator is normally Vcm.
The pulse signal Vp1 is selected and output when p is Lo, and the pulse signal Vp2 is selected and output when the comparator output Vcmp is Hi. The timings at which the pulse signals Vp1 and Vp2 are switched are as follows. There are differences.

【0070】図6の論理回路6(65 )は論理回路6
(64 )の前段にANDゲートAG4が追加され、パル
ス信号Vp2に代わりAG4の出力がORゲートOG2に
入力されるように構成されている。ここで、ANDゲー
トAG4の出力はパルス信号Vp1,Vp2が共にLoまた
はHiのときLoとなる。従って論理回路6(65
は、比較器出力Vcmp がHiからLoに切替わった直後
のパルス信号Vp1,Vp2が共にLoまたはHiとなった
時点からパルス信号Vp1を出力し、比較器出力Vcmp が
LoからHiに切替わった直後のパルス信号Vp1,Vp2
が共にLoまたはHiとなった時点からパルス信号Vp2
を出力する。
The logic circuit 6 (6 5 ) of FIG.
An AND gate AG4 is added before (6 4 ), and the output of AG4 is input to the OR gate OG2 instead of the pulse signal Vp2. Here, the output of the AND gate AG4 becomes Lo when both the pulse signals Vp1 and Vp2 are Lo or Hi. Thus the logic circuit 6 (6 5)
Output the pulse signal Vp1 immediately after the comparator output Vcmp has switched from Hi to Lo, and both the pulse signals Vp1 and Vp2 have become Lo or Hi, and the comparator output Vcmp has switched from Lo to Hi. Immediately after pulse signals Vp1, Vp2
From the point when both become Lo or Hi, the pulse signal Vp2
Is output.

【0071】図7の論理回路6(66 )は論理回路6
(65 )のANDゲートAG4がORゲートOG3に置
き代わった構成である。ここで、ORゲートOG3の出
力はパルス信号Vp1,Vp2が共にLoのときLoとな
る。従って論理回路6(66 )は、比較器出力Vcmp が
HiからLoに切替わった直後のパルス信号Vp1,Vp2
が共にLoとなった時点からパルス信号Vp1を出力し、
比較器出力Vcmp がLoからHiに切替わった直後のパ
ルス信号Vp1,Vp2が共にLoとなった時点からパルス
信号Vp2を出力する。
[0071] logic circuit 6 (6 6) of FIG. 7 is a logic circuit 6
AND gate AG4 (6 5) is configured have been replaced in the OR gate OG3. Here, the output of the OR gate OG3 becomes Lo when the pulse signals Vp1 and Vp2 are both Lo. Thus the logic circuit 6 (6 6), the pulse signal immediately after the comparator output Vcmp is switched to Lo from Hi Vp1, Vp2
Outputs a pulse signal Vp1 from the time when both become Lo,
Immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi, the pulse signal Vp2 is output from the time when both the pulse signals Vp1 and Vp2 become Lo.

【0072】図8の論理回路6(67 )は論理回路6
(66 )のORゲートOG2がANDゲート(NAND
ゲート)AG5に、ORゲートOG3がANDゲート
(NANDゲート)AG6にそれぞれ置き代わってい
る。ここで、ANDゲートAG5の論理機能はORゲー
トOG2と同等であり、ANDゲートAG6の出力はパ
ルス信号Vp1,Vp2が共にHiのときLoとなる。
The logic circuit 6 (6 7 ) of FIG.
OR gate OG2 the AND gate of the (6 6) (NAND
(Gate) AG5, and an OR gate OG3 is replaced with an AND gate (NAND gate) AG6. Here, the logical function of the AND gate AG5 is equivalent to that of the OR gate OG2, and the output of the AND gate AG6 becomes Lo when the pulse signals Vp1 and Vp2 are both Hi.

【0073】従って論理回路6(67 )は、比較器出力
Vcmp がHiからLoに切替わった直後のパルス信号V
p1,Vp2が共にHiとなった時点からパルス信号Vp1を
出力し、比較器出力Vcmp がLoからHiに切替わった
直後のパルス信号Vp1,Vp2が共にHiとなった時点か
らパルス信号Vp2を出力する。 〔実施の形態2〕次に、制御回路010を電圧共振型ス
イッチングDC−DCコンバータ102に適用した第2
発明の実施例を「実施の形態2」として説明する。
Accordingly, the logic circuit 6 (6 7 ) outputs the pulse signal V immediately after the comparator output Vcmp switches from Hi to Lo.
The pulse signal Vp1 is output from the time when both p1 and Vp2 become Hi, and the pulse signal Vp2 is output from the time when both the pulse signals Vp1 and Vp2 become Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi. I do. [Embodiment 2] Next, a second embodiment in which the control circuit 010 is applied to a voltage resonance type switching DC-DC converter 102 will be described.
An example of the invention will be described as “Embodiment 2”.

【0074】(実施例2−1)図25は第2発明の第1
の実施例(実施例2−1とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の両
端電圧Vdsの波形を示す。この制御回路010の論理回
路6には前述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを
用いることができる。
(Embodiment 2-1) FIG. 25 shows a first embodiment of the second invention.
Control circuit 01 as an example (hereinafter referred to as Example 2-1)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the voltage Vds across the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. This is the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the aforementioned logic circuit 6 (6 4-6 7).

【0075】本実施例では、パルス発生器5は先ずパル
ス信号Vp2を生成し、さらに図外のカウンタ及びゲート
回路等を用いてパルス信号Vp2のHiの期間を一定周期
毎にLoとしたパルス信号Vp1を生成して、パルス信号
Vp1,Vp2を当該の論理回路6に与える。図25
(a),(b)の主スイッチ素子両端電圧Vdsの波形に
示すように、パルス信号Vp1およびVp2のHi期間が一
定であるため、この時間をTHiとすると、図15で述べ
た時間t1およびt2を、t1<THi<Tres 、〔但し
Tres :共振周期=(t1+t2)〕に設定することが
容易となり、主スイッチ素子Q0の無電圧期間にターン
オンを行うことでターンオン時のスイッチング損失を防
ぐことができる。
In the present embodiment, the pulse generator 5 first generates the pulse signal Vp2, and further sets the pulse signal Vp2 to Hi at a predetermined period using a counter and a gate circuit (not shown). Vp1 is generated, and pulse signals Vp1 and Vp2 are given to the logic circuit 6 concerned. FIG.
As shown in the waveforms of the voltage Vds across the main switch element in (a) and (b), since the Hi period of the pulse signals Vp1 and Vp2 is constant, if this time is THi, the time t1 and the time t1 described in FIG. It is easy to set t2 to t1 <THi <Tres, where Tres: resonance cycle = (t1 + t2), and to prevent switching loss at turn-on by performing turn-on during the no-voltage period of the main switch element Q0. Can be.

【0076】図25(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからL
oに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号Vp1
とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内の期
間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信号内
のHiの期間が設定期間からずれを生じる。
FIG. 25C shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to L.
o, the pulse signal Vp1
And Vp2, the Hi period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg '.

【0077】しかしこの問題は、論理回路6(64 〜6
7 )のいずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(64 ,65 ,66 )を用いた場合は、前述のように比
較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLo
に切替わった直後のパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Lo
となった時点tc1,tc2で、論理回路6(67 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のHiの
期間のずれを防ぐことができる。
[0077] However, this problem is, the logic circuit 6 (6 4-6
7 ) Can be avoided by using either of them. That is, the logic circuit 6
When (6 4 , 6 5 , 6 6 ) is used, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to Lo, as described above.
Pulse signal Vp1 = Lo, Vp2 = Lo immediately after switching to
Once tc1, tc2 became, in the case of using the logic circuit 6 (6 7), likewise a pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = time becomes Hi tc1 ', tc2' since the Vp1 and Vp2 switching at The shift of the Hi period in the gate drive signal can be prevented like the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′.

【0078】なお、本実施例の極限の場合として、パル
ス信号Vp1をLoの固定信号にすることも考えられる。
この場合には、論理回路6には64 ,65 ,66 のいず
れかを用いる必要がある。 (実施例2−2)図26は第2発明の第2の実施例(実
施例2−2とする)としての制御回路010の各部の主
要な信号を示す波形図である。ここで同図の(a)と
(b)はそれぞれパルス発生器5により生成される2種
類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パルス信号を論
理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主スイッチ素
子Q0を駆動した場合における、パルス信号Vp1とVp2
それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の両端電圧Vds
の波形を示す。この制御回路010の論理回路6にも前
述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを用いること
ができる。
As an extreme case of the present embodiment, the pulse signal Vp1 may be a fixed Lo signal.
In this case, any one of 6 4 , 6 5 , and 6 6 must be used for the logic circuit 6. (Embodiment 2-2) FIG. 26 is a waveform diagram showing main signals of respective parts of a control circuit 010 according to a second embodiment (referred to as Embodiment 2-2) of the second invention. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. Pulse signals Vp1 and Vp2 when driving element Q0
The voltage Vds between both ends of the corresponding main switch element Q0
3 shows the waveforms of FIG. To the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0079】本実施例では、パルス発生器5は先ずパル
ス信号Vp1を生成し、さらに図外のカウンタおよびゲー
ト回路等を用いてパルス信号Vp1のLoの期間を一定周
期毎にHiとしたパルス信号Vp2を生成して、パルス信
号Vp1,Vp2を当該の論理回路6に与える。図26
(a),(b)の主スイッチ素子両端電圧Vdsの波形に
示すように、パルス信号Vp1のHiの期間をTHi、Lo
の期間をTLoとすると、図15中の時間t1およびt2
を、t1<THi<Tres 、(2t1+t2)<(2THi
+TLo)<2Tres 、〔但しTres :共振周期=(t1
+t2)〕となるように設定することにより、パルス信
号Vp1,Vp2上の時間幅THiのHi期間内には正弦波状
の共振電圧波形が1山分入り、パルス信号Vp2上の時間
幅(2THi+TLo)のHi期間内には正弦波状の共振電
圧波形が共振を継続するかたちで2山分入ることとなる
が、いづれのパルス信号Vp1,Vp2で主スイッチ素子を
ドライブしても、主スイッチ素子Q0の無電圧期間にタ
ーンオンを行うことができる。
In the present embodiment, the pulse generator 5 first generates the pulse signal Vp1, and further sets the pulse signal Vp1 to a high level at regular intervals using a counter and a gate circuit (not shown). Vp2 is generated, and pulse signals Vp1 and Vp2 are given to the logic circuit 6 concerned. FIG.
As shown in the waveforms of the voltage Vds across the main switch element in (a) and (b), the Hi period of the pulse signal Vp1 is represented by THi, Lo
Is defined as TLo, times t1 and t2 in FIG.
To t1 <THi <Tres, (2t1 + t2) <(2THi
+ TLo) <2Tres, where Tres: resonance period = (t1
+ T2)], a sinusoidal resonance voltage waveform for one peak is included in the Hi period of the time width THi on the pulse signals Vp1 and Vp2, and the time width on the pulse signal Vp2 (2Thi + TLo). In the Hi period, a sinusoidal resonance voltage waveform is included in two peaks in a manner of continuing the resonance. However, even if the main switch element is driven by any of the pulse signals Vp1 and Vp2, the main switch element Q0 Turn-on can be performed during a non-voltage period.

【0080】図26(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからL
oに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号Vp1
とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内の期
間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信号内
のHiの期間が設定期間からずれを生じる。
FIG. 26C shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to L.
o, the pulse signal Vp1
And Vp2, the Hi period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg '.

【0081】しかしこの問題は、論理回路6(64 〜6
7 )のいずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(65 ,67 )を用いた場合は、前述のように比較器出
力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLoに切替
わった直後のパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiとなっ
た時点tc1,tc2で、論理回路6(64 ,66 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Loと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のHiの
期間のずれを防ぐことができる。
[0081] However, this problem is, the logic circuit 6 (6 4-6
7 ) Can be avoided by using either of them. That is, the logic circuit 6
When (6 5 , 6 7 ) is used, the pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi or from Hi to Lo as described above. When the logic circuit 6 (6 4 , 6 6 ) is used at tc1 and tc2, Vp1 and Vp2 are switched at time tc1 ′ and tc2 ′ when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Lo. As in the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′, it is possible to prevent a shift in the Hi period in the gate drive signal.

【0082】(実施例2−3)図27は第2発明の第3
の実施例(実施例2−3とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の両
端電圧Vdsの波形を示す。この制御回路010の論理回
路6には前述の論理回路6(66 )を用いる。
(Embodiment 2-3) FIG. 27 shows a third embodiment of the second invention.
Control circuit 01 as an example (hereinafter referred to as Example 2-3)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the voltage Vds across the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. The above-described logic circuit 6 ( 66 ) is used as the logic circuit 6 of the control circuit 010.

【0083】図27(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比の異なる信号で、(Vp1のLo期間)>(Vp2の
Lo期間)としている。図27(a),(b)の主スイ
ッチ素子両端電圧Vdsの波形に示すように、パルス信号
Vp1のHiの期間をTHi1 とし、パルス信号Vp2のHi
の期間をTHi2としたとき、図15中の時間t1および
t2を、t1<THi1 <Tres 、t1<THi2 <Tres
、〔但しTres :共振周期=(t1+t2)〕に設定
することにより、パルス信号Vp1,Vp2のいずれの信号
で主スイッチ素子Q0をドライブしても、主スイッチ素
子Q0の無電圧期間にターンオンを行うことができる。
As shown in FIGS. 27A and 27B, in this embodiment, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
Signals with different Lo ratios, (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2). As shown in the waveforms of the voltage Vds across the main switch element in FIGS. 27A and 27B, the Hi period of the pulse signal Vp1 is THi1, and the Hi period of the pulse signal Vp2 is Hi.
Is defined as THi2, the times t1 and t2 in FIG. 15 are defined as t1 <THi1 <Tres and t1 <THi2 <Tres.
[Where Tres: resonance cycle = (t1 + t2)], the main switch element Q0 is turned on during the non-voltage period even if the main switch element Q0 is driven by any of the pulse signals Vp1 and Vp2. be able to.

【0084】図27(c1),(c2),(c3)は比
較器出力Vcmp のHi,Loの切換わり時点で、論理回
路6(66 )が同図(a),(b)に示したパルス信号
Vp1,Vp2を切替えてゲートドライバ4に与えるタイミ
ングの説明図である。即ち、パルス信号Vp1=Lo,V
p2=Hiの時点(図27(c1)参照)、またはVp1=
Hi,Vp2=Loの時点(図27(c2)参照)、また
は、Vp1=Hi,Vp2=Hiの時点(図27(c3)参
照)で比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHi
からLoに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信
号Vp1とVp2を切替えると、各図(c1),(c2),
(c3)のゲートドライブ信号Vg’内の期間taおよ
びtbの信号のようにゲートドライブ信号内のHiの期
間が設定期間からずれを生じる。
[0084] Figure 27 (c1), (c2) , (c3) is Hi comparator output Vcmp, in switched point of Lo, the logic circuit 6 (6 6) of the drawing (a), shown in (b) FIG. 7 is an explanatory diagram of timings at which the pulse signals Vp1 and Vp2 are switched and given to the gate driver 4. That is, the pulse signal Vp1 = Lo, V
When p2 = Hi (see FIG. 27 (c1)), or when Vp1 =
At the time when Hi, Vp2 = Lo (see FIG. 27 (c2)) or at the time when Vp1 = Hi, Vp2 = Hi (see FIG. 27 (c3)), the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or Hi.
When the pulse signals Vp1 and Vp2 are switched immediately at this point in time when the pulse signal is switched from Lo to Lo, each of the diagrams (c1), (c2),
The Hi period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg 'in (c3).

【0085】しかしこの問題は、論理回路6(66 )を
用いて回避できる。即ち、比較器出力Vcmp がLoから
Hiに、またはHiからLoに切替わった直後のパルス
信号Vp1=Lo,Vp2=Loの時点でVp1とVp2の切替
えを行うことにより、各図(c1),(c2),(c
3)のゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のHiの
期間がずれることを防ぐことができる。
However, this problem can be avoided by using the logic circuit 6 ( 66 ). That is, by switching between Vp1 and Vp2 at the time point of the pulse signal Vp1 = Lo and Vp2 = Lo immediately after the comparator output Vcmp is switched from Lo to Hi or from Hi to Lo, each of FIGS. (C2), (c
It is possible to prevent the Hi period in the gate drive signal from being shifted as in the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg 'in 3).

【0086】(実施例2−4)図28は第2発明の第4
の実施例(実施例2−4とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の両
端電圧Vdsの波形を示す。この制御回路010の論理回
路6にも前述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを
用いることができる。
(Embodiment 2-4) FIG. 28 shows a fourth embodiment of the second invention.
Control circuit 01 as an embodiment (hereinafter referred to as embodiment 2-4)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the voltage Vds across the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. To the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0087】図28(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比が異なり、さらに立ち上がりエッジを同期させた
信号である。そして(Vp1のLo期間)>(Vp2のLo
期間)としている。図28(a),(b)の主スイッチ
素子両端電圧Vdsの波形に示すように、パルス信号Vp1
のHiの期間をTHi1 とし、パルス信号Vp2のHiの期
間をTHi2としたとき、図15中の時間t1およびt2
を、t1<THi1 <Tres 、t1<THi2 <Tres 、
〔但しTres :共振周期=(t1+t2)〕に設定する
ことにより、パルス信号Vp1,Vp2のいずれの信号で主
スイッチ素子をドライブしても、主スイッチ素子Q0の
無電圧期間にターンオンを行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 28A and 28B, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
This is a signal having different Lo ratios and further synchronized with rising edges. Then (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2)
Period). As shown in the waveforms of the voltage Vds across the main switch element in FIGS. 28 (a) and (b), the pulse signal Vp1
15 is THi1 and the Hi period of the pulse signal Vp2 is THi2, the times t1 and t2 in FIG.
Where t1 <THi1 <Tres, t1 <THi2 <Tres,
By setting [Tres: resonance cycle = (t1 + t2)], even if the main switch element is driven by any one of the pulse signals Vp1 and Vp2, it is possible to turn on during the non-voltage period of the main switch element Q0. it can.

【0088】図28(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからL
oに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号Vp1
とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内の期
間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信号内
のHiの期間が設定期間からずれを生じる。
FIG. 28 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to L.
o, the pulse signal Vp1
And Vp2, the Hi period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg '.

【0089】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(64 ,65 ,66 )を用いた場合は、前述のように比
較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLo
に切替わった直後のパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Lo
となった時点tc1,tc2で、論理回路6(67 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のHiの
期間のずれを防ぐことができる。
[0089] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 4 , 6 5 , 6 6 ) is used, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to Lo, as described above.
Pulse signal Vp1 = Lo, Vp2 = Lo immediately after switching to
Once tc1, tc2 became, in the case of using the logic circuit 6 (6 7), likewise a pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = time becomes Hi tc1 ', tc2' since the Vp1 and Vp2 switching at The shift of the Hi period in the gate drive signal can be prevented like the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′.

【0090】(実施例2−5)図29は第2発明の第5
の実施例(実施例2−5とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の両
端電圧Vdsの波形を示す。この制御回路010の論理回
路6にも前述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを
用いることができる。
(Embodiment 2-5) FIG. 29 shows a fifth embodiment of the second invention.
Control circuit 01 as an example (hereinafter referred to as Example 2-5)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the voltage Vds across the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. To the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0091】図29(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比が異なり、さらに立ち下がりエッジを同期させた
信号である。そして(Vp1のLo期間)>(Vp2のLo
期間)としている。図29(a),(b)の主スイッチ
素子両端電圧Vdsの波形に示すように、パルス信号Vp1
のHiの期間をTHi1 とし、パルス信号Vp2のHiの期
間をTHi2としたとき、図15中の時間t1およびt2
を、t1<THi1 <Tres 、t1<THi2 <Tres 、
〔但しTres :共振周期=(t1+t2)〕に設定する
ことにより、パルス信号Vp1,Vp2のいづれの信号で主
スイッチ素子をドライブしても、主スイッチ素子Q0の
無電圧期間にターンオンを行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 29A and 29B, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
This is a signal having different Lo ratios and further synchronized with falling edges. Then (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2)
Period). As shown in the waveforms of the voltage Vds across the main switch element in FIGS. 29A and 29B, the pulse signal Vp1
15 is THi1 and the Hi period of the pulse signal Vp2 is THi2, the times t1 and t2 in FIG.
Where t1 <THi1 <Tres, t1 <THi2 <Tres,
By setting [Tres: resonance cycle = (t1 + t2)], even if the main switch element is driven by any of the pulse signals Vp1 and Vp2, it is possible to turn on the main switch element Q0 during the non-voltage period. it can.

【0092】図29(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからL
oに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号Vp1
とVp2のゲートドライバ4への入力を切替えると、ゲー
トドライブ信号Vg’内の期間taおよびtbの信号の
ようにゲートドライブ信号内のHiの期間が設定期間か
らずれを生じる。
FIG. 29 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to L.
o, the pulse signal Vp1
When the input of the gate drive signal Vp2 to the gate driver 4 is switched, the Hi period in the gate drive signal is shifted from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg '.

【0093】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(65 ,67 )を用いた場合は、前述のように比較器出
力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLoに切替
わった直後のパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiとなっ
た時点tc1,tc2で、論理回路6(64 ,66 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Loと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のHiの
期間のずれを防ぐことができる。
[0093] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 5 , 6 7 ) is used, the pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi or from Hi to Lo as described above. When the logic circuit 6 (6 4 , 6 6 ) is used at tc1 and tc2, Vp1 and Vp2 are switched at time tc1 ′ and tc2 ′ when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Lo. As in the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′, it is possible to prevent a shift in the Hi period in the gate drive signal.

【0094】〔実施の形態3〕次に、制御回路010を
電流共振型スイッチングDC−DCコンバータ103に
適用した第3発明の実施例を「実施の形態3」として説
明する。 (実施例3−1)図30は第3発明の第1の実施例(実
施例3−1とする)としての制御回路010の各部の主
要な信号を示す波形図である。ここで同図の(a)と
(b)はそれぞれパルス発生器5により生成される2種
類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パルス信号を論
理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主スイッチ素
子Q0を駆動した場合における、パルス信号Vp1とVp2
それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の電流Idの波
形を示す。この制御回路010の論理回路6にも前述の
論理回路6(64 〜67 )のいずれかを用いることがで
きる。
[Embodiment 3] Next, an embodiment of the third invention in which the control circuit 010 is applied to the current resonance type switching DC-DC converter 103 will be described as "Embodiment 3". (Embodiment 3-1) FIG. 30 is a waveform diagram showing main signals of respective parts of a control circuit 010 as a first embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 3-1) of the third invention. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. Pulse signals Vp1 and Vp2 when driving element Q0
The waveform of the current Id of the main switch element Q0 corresponding to each is shown. To the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0095】本実施例では、パルス発生器5は先ずパル
ス信号Vp1を生成し、さらに図外のカウンタおよびゲー
ト回路等を用いてパルス信号Vp1のLoの期間を一定周
期毎にHiとしたパルス信号Vp2を生成して、パルス信
号Vp1,Vp2を当該の論理回路6に与える。図30
(a),(b)の主スイッチ素子電流Idの波形に示す
ように、パルス信号Vp1およびVp2のLoの期間が一定
であるため、この期間をTLoとすると、図18で述べた
時間t1およびt2を、t1<TLo<Tres 、〔但しT
res :共振周期=(t1+t2)〕に設定することが容
易となり、主スイッチ素子Q0の無電流期間にターンオ
フを行うことでターンオフ時のスイッチング損失を防ぐ
ことができる。
In the present embodiment, the pulse generator 5 first generates the pulse signal Vp1, and further sets the pulse signal Vp1 to a high level at regular intervals using a counter and a gate circuit (not shown). Vp2 is generated, and pulse signals Vp1 and Vp2 are given to the logic circuit 6 concerned. FIG.
As shown in the waveforms of the main switch element current Id in FIGS. 18A and 18B, the Lo period of the pulse signals Vp1 and Vp2 is constant. If this period is TLo, the time t1 and the time t1 described in FIG. Let t2 be t1 <TLo <Tres, where T1
res: resonance cycle = (t1 + t2)], and the switching loss at the time of turn-off can be prevented by turning off the main switch element Q0 during the non-current period.

【0096】図30(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからL
oに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号Vp1
とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内の期
間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信号内
のLoの期間が設定期間からずれを生ずる。
FIG. 30 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to L.
o, the pulse signal Vp1
And Vp2, the Lo period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in periods ta and tb in the gate drive signal Vg '.

【0097】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(65 ,67 )を用いた場合は、前述のように比較器出
力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLoに切替
わった直後のパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiとなっ
た時点tc1,tc2で、論理回路6(64 ,66 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Loと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のLoの
期間のずれを防ぐことができる。
[0097] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 5 , 6 7 ) is used, the pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi or from Hi to Lo as described above. When the logic circuit 6 (6 4 , 6 6 ) is used at tc1 and tc2, Vp1 and Vp2 are switched at time tc1 ′ and tc2 ′ when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Lo. As in the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′, it is possible to prevent a shift in the period of Lo in the gate drive signal.

【0098】なお、本実施例の極限の場合として、パル
ス信号Vp2をHiの固定信号にすることも考えられる。
この場合には、論理回路6には65 ,67 のいずれかを
用いる必要がある。 (実施例3−2)図31は第3発明の第2の実施例(実
施例3−2とする)としての制御回路010の各部の主
要な信号を示す波形図である。ここで同図の(a)と
(b)はそれぞれパルス発生器5により生成される2種
類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パルス信号を論
理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主スイッチ素
子Q0を駆動した場合における、パルス信号Vp1とVp2
それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の電流Idの波
形を示す。この制御回路010の論理回路6にも前述の
論理回路6(64 〜67 )のいずれかを用いることがで
きる。
In the extreme case of the present embodiment, the pulse signal Vp2 may be a fixed Hi signal.
In this case, the logic circuit 6 6 5, 6 7 it is necessary to use either. (Embodiment 3-2) FIG. 31 is a waveform diagram showing main signals of respective parts of a control circuit 010 as a second embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 3-2) of the third invention. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. When the element Q0 is driven, the pulse signals Vp1 and Vp2
The waveform of the current Id of the main switch element Q0 corresponding to each is shown. To the logic circuit 6 of the control circuit 010 can use any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0099】本実施例では、パルス発生器5は先ずパル
ス信号Vp2を生成し、さらに図外のカウンタ及びゲート
回路等を用いてパルス信号Vp2のHiの期間を一定周期
毎にLoとしたパルス信号Vp1を生成して、パルス信号
Vp1,Vp2を当該の論理回路6に与える。図31
(a),(b)の主スイッチ素子電流Idの波形に示す
ように、パルス信号Vp2のHiの期間をTHi、Loの期
間をTLoとすると、図18中の時間t1およびt2を、
t1<TLo<Tres 、(2t1+t2)<(THi+2T
Lo)<2Tres 、〔但しTres :共振周期=(t1+t
2)〕となるように設定することにより、パルス信号V
p1,Vp2上の時間幅TLoのLo期間内には正弦波状の共
振電流波形が1山分入り、パルス信号Vp1上の時間幅
(THi+2TLo)のLo期間内には正弦波状の共振電流
波形が共振を継続するかたちで2山分入ることとなる
が、いづれのパルス信号Vp1,Vp2で主スイッチ素子を
ドライブしても、主スイッチ素子Q0の無電流期間にタ
ーンオフを行うことができる。
In this embodiment, the pulse generator 5 first generates the pulse signal Vp2, and further sets the pulse signal Vp2 to Hi at a predetermined period by using a counter and a gate circuit (not shown). Vp1 is generated, and pulse signals Vp1 and Vp2 are given to the logic circuit 6 concerned. FIG.
As shown in the waveforms of the main switch element current Id in FIGS. 18A and 18B, assuming that the Hi period of the pulse signal Vp2 is THi and the Lo period is TLo, the times t1 and t2 in FIG.
t1 <TLo <Tres, (2t1 + t2) <(THi + 2T
Lo) <2Tres, [where Tres: resonance period = (t1 + t)
2)], the pulse signal V
One sinusoidal resonance current waveform enters the Lo period of the time width TLo on p1 and Vp2, and a sinusoidal resonance current waveform resonates during the Lo period of the time width (Thi + 2TLo) on the pulse signal Vp1. , But the main switch element is driven by any of the pulse signals Vp1 and Vp2, so that the main switch element Q0 can be turned off during the non-current period.

【0100】図31(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器3の出力Vcmp がLoからHiに、またはHiか
らLoに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号
Vp1とVp2のゲートドライバ4への入力を切替えると、
ゲートドライブ信号Vg’内の期間taおよびtbの信
号のようにゲートドライブ信号内のLoの期間が設定期
間からずれを生じる。
FIG. 31 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the output Vcmp of the comparator 3 switches from Lo to Hi or from Hi to Lo at the time of the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, the pulse signal Vp1 and the gate driver 4 of Vp2 are immediately transmitted to the gate driver 4 at this time. Switching the input of
The Lo period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the gate drive signal Vg ′.

【0101】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(64 ,65 ,66 )を用いた場合は、前述のように比
較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLo
に切替わった直後のパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Lo
となった時点tc1,tc2で、論理回路6(67 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のLoの
期間のずれを防ぐことができる。
[0102] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 4 , 6 5 , 6 6 ) is used, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to Lo, as described above.
Pulse signal Vp1 = Lo, Vp2 = Lo immediately after switching to
Once tc1, tc2 became, in the case of using the logic circuit 6 (6 7), likewise a pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = time becomes Hi tc1 ', tc2' since the Vp1 and Vp2 switching at The shift of the period of Lo in the gate drive signal can be prevented like the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′.

【0102】(実施例3−3)図32は第3発明の第3
の実施例(実施例3−3とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の電
流Idの波形を示す。この制御回路010の論理回路6
には論理回路6(67 )を用いる。
(Embodiment 3-3) FIG. 32 shows a third embodiment of the third invention.
Control circuit 01 as an example (hereinafter referred to as Example 3-3)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the current Id of the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. The logic circuit 6 of the control circuit 010
Use the logic circuit 6 ( 67 ).

【0103】図32(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比の異なる信号で、(Vp1のLo期間)>(Vp2の
Lo期間)としている。図32(a),(b)の主スイ
ッチ素子電流Idの波形に示すように、パルス信号Vp1
のLoの期間をTLo1 とし、パルス信号Vp2のLoの期
間をTLo2 とすると、図18中の時間t1およびt2
を、t1<TLo1 <Tres 、t1<TLo2<Tres 、
〔但しTres :共振周期=(t1+t2)〕に設定する
ことにより、パルス信号Vp1,Vp2のいずれの信号で主
スイッチ素子Q0をドライブしても、主スイッチ素子Q
0の無電流期間にターンオフを行うことができる。
As shown in FIGS. 32A and 32B, in this embodiment, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
Signals with different Lo ratios, (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2). As shown in the waveforms of the main switch element current Id in FIGS. 32 (a) and (b), the pulse signal Vp1
If the Lo period of the pulse signal Vp2 is TLo2 and the Lo period of the pulse signal Vp2 is TLo2, the times t1 and t2 in FIG.
, T1 <TLo1 <Tres, t1 <TLo2 <Tres,
By setting [Tres: resonance cycle = (t1 + t2)], even if the main switch element Q0 is driven by either of the pulse signals Vp1 and Vp2, the main switch element Q0 is driven.
The turn-off can be performed during the zero currentless period.

【0104】図32(c1),(c2),(c3)は比
較器出力Vcmp のHi,Loの切換わり時点で、論理回
路6(67 )が同図(a),(b)に示したパルス信号
Vp1,Vp2を切替えてゲートドライバ4に与えるタイミ
ングの説明図である。即ち、パルス信号Vp1=Lo,V
p2=Hiの時点(図32(c1)参照)、またはVp1=
Hi,Vp2=Loの時点(図32(c2)参照)、また
は、Vp1=Lo,Vp2=Loの時点(図32(c3)参
照)で比較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHi
からLoに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信
号Vp1とVp2のゲートドライバ4への入力を切替える
と、各図(c1),(c2),(c3)のゲートドライ
ブ信号Vg’内の期間taおよびtbの信号のようにゲ
ートドライブ信号内のLoの期間が設定期間からずれを
生じる。
[0104] Figure 32 (c1), (c2) , (c3) is Hi comparator output Vcmp, in switched point of Lo, the logic circuit 6 (6 7) FIG. (A), shown in (b) FIG. 7 is an explanatory diagram of timings at which the pulse signals Vp1 and Vp2 are switched and given to the gate driver 4. That is, the pulse signal Vp1 = Lo, V
When p2 = Hi (see FIG. 32 (c1)), or when Vp1 =
When Hi, Vp2 = Lo (see FIG. 32 (c2)), or when Vp1 = Lo, Vp2 = Lo (see FIG. 32 (c3)), the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or Hi.
When the pulse signal Vp1 and the input of the pulse signal Vp2 to the gate driver 4 are immediately switched at this time, the period within the gate drive signal Vg 'in each of FIGS. (C1), (c2), and (c3) is changed. Like the signals ta and tb, the period of Lo in the gate drive signal is shifted from the set period.

【0105】しかしこの問題は論理回路6(67 )を用
いることにより回避できる。即ち、比較器出力Vcmp が
LoからHiに、またはHiからLoに切替わった直後
の、パルス信号Vp1=Hi,且つVp2=Hiの時点でV
p1とVp2の切替えを行うことにより、図32の各図(c
1),(c2),(c3)のゲートドライブ信号Vg’
の下側に示すゲートドライブ信号Vgのようにゲートド
ライブ信号内のLoの期間のずれを防ぐことができる。
However, this problem can be avoided by using the logic circuit 6 (6 7 ). That is, at the time when the pulse signal Vp1 = Hi and Vp2 = Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi or from Hi to Lo.
By switching between p1 and Vp2, each figure (c) in FIG.
1), (c2) and (c3) gate drive signals Vg ′
The shift of the period of Lo in the gate drive signal can be prevented like the gate drive signal Vg shown below.

【0106】(実施例3−4)図33は第3発明の第4
の実施例(実施例3−4とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の電
流Idの波形を示す。この制御回路010の論理回路6
にも前述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを用い
ることができる。
(Embodiment 3-4) FIG. 33 shows a fourth embodiment of the third invention.
Control circuit 01 as an embodiment (hereinafter referred to as embodiment 3-4)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the current Id of the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. The logic circuit 6 of the control circuit 010
It can be used any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0107】図33(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比が異なり、さらに立ち上がりエッジを同期させた
信号である。そして(Vp1のLo期間)>(Vp2のLo
期間)としている。図33(a),(b)の主スイッチ
素子電流Idの波形に示すように、パルス信号Vp1のL
oの期間をTLo1 とし、パルス信号Vp2のLoの期間を
TLo2 とすると、図18中の時間t1およびt2を、t
1<TLo1 <Tres 、t1<TLo2<Tres 、〔但しTr
es :共振周期=(t1+t2)〕に設定することによ
り、パルス信号Vp1,Vp2のいずれの信号で主スイッチ
素子Q0をドライブしても、主スイッチ素子Q0の無電
流期間にターンオフを行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 33A and 33B, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
This is a signal having different Lo ratios and further synchronized with rising edges. Then (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2)
Period). As shown in the waveforms of the main switch element current Id in FIGS. 33A and 33B, the L level of the pulse signal Vp1 is low.
Assuming that the period of o is TLo1 and the period of Lo of the pulse signal Vp2 is TLo2, the times t1 and t2 in FIG.
1 <TLo1 <Tres, t1 <TLo2 <Tres, where Tr
es: resonance period = (t1 + t2)], even if the main switch element Q0 is driven by any of the pulse signals Vp1 and Vp2, the main switch element Q0 can be turned off during the non-current period. .

【0108】図33(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器3の出力Vcmp がLoからHiに、またはHiか
らLoに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号
Vp1とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内
の期間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信
号内のLoの期間が設定期間からずれを生じる。
FIG. 33 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the output Vcmp of the comparator 3 switches from Lo to Hi or from Hi to Lo at the time of the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, if the pulse signals Vp1 and Vp2 are immediately switched at this time, the gate The Lo period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the drive signal Vg ′.

【0109】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(64 ,65 ,66 )を用いた場合は、前述のように比
較器出力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLo
に切替わった直後のパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Lo
となった時点tc1,tc2で、論理回路6(67 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のLoの
期間のずれを防ぐことができる。
[0109] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 4 , 6 5 , 6 6 ) is used, the comparator output Vcmp changes from Lo to Hi or from Hi to Lo, as described above.
Pulse signal Vp1 = Lo, Vp2 = Lo immediately after switching to
Once tc1, tc2 became, in the case of using the logic circuit 6 (6 7), likewise a pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = time becomes Hi tc1 ', tc2' since the Vp1 and Vp2 switching at The shift of the period of Lo in the gate drive signal can be prevented like the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′.

【0110】(実施例3−5)図34は第3発明の第5
の実施例(実施例3−5とする)としての制御回路01
0の各部の主要な信号を示す波形図である。ここで同図
の(a)と(b)はそれぞれパルス発生器5により生成
される2種類のパルス信号Vp1とVp2、及びこの各パル
ス信号を論理回路6を介しゲートドライバ4に与えて主
スイッチ素子Q0を駆動した場合における、パルス信号
Vp1とVp2それぞれに対応する主スイッチ素子Q0の電
流Idの波形を示す。この制御回路010の論理回路6
にも前述の論理回路6(64 〜67 )のいずれかを用い
ることができる。
(Embodiment 3-5) FIG. 34 shows a fifth embodiment of the third invention.
Control circuit 01 as an example (hereinafter referred to as Example 3-5)
It is a waveform diagram which shows the main signal of each part of 0. 2A and 2B show two types of pulse signals Vp1 and Vp2 generated by a pulse generator 5, and these pulse signals are supplied to a gate driver 4 via a logic circuit 6 to provide a main switch. The waveform of the current Id of the main switch element Q0 corresponding to each of the pulse signals Vp1 and Vp2 when the element Q0 is driven is shown. The logic circuit 6 of the control circuit 010
It can be used any of the logic circuit 6 above (6 4-6 7).

【0111】図34(a)と(b)に示すように本実施
例では、パルス信号Vp1とVp2は周波数が等しくHi/
Lo比が異なり、さらに立ち下がりエッジを同期させた
信号である。そして(Vp1のLo期間)>(Vp2のLo
期間)としている。図34(a),(b)の主スイッチ
素子電流Idの波形に示すように、パルス信号Vp1のL
oの期間をTLo1 とし、パルス信号Vp2のLoの期間を
TLo2 とすると、図18中の時間t1およびt2を、t
1<TLo1 <Tres 、t1<TLo2<Tres 、〔但しTr
es :共振周期=(t1+t2)〕に設定することによ
り、パルス信号Vp1,Vp2のいずれの信号で主スイッチ
素子をドライブしても、主スイッチ素子Q0の無電流期
間にターンオフを行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 34A and 34B, the pulse signals Vp1 and Vp2 have the same frequency Hi /
This is a signal having different Lo ratios and further synchronized with falling edges. Then (Lo period of Vp1)> (Lo period of Vp2)
Period). As shown in the waveforms of the main switch element current Id in FIGS. 34A and 34B, the L level of the pulse signal Vp1 is low.
Assuming that the period of o is TLo1 and the period of Lo of the pulse signal Vp2 is TLo2, the times t1 and t2 in FIG.
1 <TLo1 <Tres, t1 <TLo2 <Tres, where Tr
es: resonance cycle = (t1 + t2)], the main switch element can be turned off during the non-current period of the main switch element Q0, regardless of which of the pulse signals Vp1 and Vp2 drives the main switch element.

【0112】図34(c)は比較器出力Vcmp のHi,
Loの切換わり時点で、当該の論理回路6が同図
(a),(b)に示したパルス信号Vp1,Vp2を切替え
てゲートドライバ4に与えるタイミングの説明図であ
る。即ち、パルス信号Vp1=Lo,Vp2=Hiの時点で
比較器3の出力Vcmp がLoからHiに、またはHiか
らLoに切替わった場合、この時点で直ちにパルス信号
Vp1とVp2を切替えると、ゲートドライブ信号Vg’内
の期間taおよびtbの信号のようにゲートドライブ信
号内のLoの期間が設定期間からずれを生じる。
FIG. 34 (c) shows Hi, of the comparator output Vcmp.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the timing at which the logic circuit 6 switches the pulse signals Vp1 and Vp2 shown in FIGS. That is, when the output Vcmp of the comparator 3 switches from Lo to Hi or from Hi to Lo at the time of the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Hi, if the pulse signals Vp1 and Vp2 are immediately switched at this time, the gate The Lo period in the gate drive signal deviates from the set period like the signals in the periods ta and tb in the drive signal Vg ′.

【0113】この問題も、論理回路6(64 〜67 )の
いずれかを用いて回避できる。即ち、論理回路6
(65 ,67 )を用いた場合は、前述のように比較器出
力Vcmp がLoからHiに、またはHiからLoに切替
わった直後のパルス信号Vp1=Hi,Vp2=Hiとなっ
た時点tc1,tc2で、論理回路6(64 ,66 )を用い
た場合は、同じくパルス信号Vp1=Lo,Vp2=Loと
なった時点tc1’,tc2’でVp1とVp2の切替えを行う
ので、ゲートドライブ信号Vg’の下側に示すゲートド
ライブ信号Vgのようにゲートドライブ信号内のLoの
期間のずれを防ぐことができる。
[0113] Also this problem can be avoided using any of the logic circuit 6 (6 4-6 7). That is, the logic circuit 6
When (6 5 , 6 7 ) is used, the pulse signal Vp1 = Hi, Vp2 = Hi immediately after the comparator output Vcmp switches from Lo to Hi or from Hi to Lo as described above. When the logic circuit 6 (6 4 , 6 6 ) is used at tc1 and tc2, Vp1 and Vp2 are switched at time tc1 ′ and tc2 ′ when the pulse signals Vp1 = Lo and Vp2 = Lo. As in the gate drive signal Vg shown below the gate drive signal Vg ′, it is possible to prevent a shift in the period of Lo in the gate drive signal.

【0114】[0114]

【発明の効果】第1発明によれば、従来、PWM制御の
ためにスイッチングDC−DCコンバータ出力電圧の設
定値に対する偏差の増幅電圧と比較する三角波の周波数
を、コンバータの主スイッチ素子をオン/オフ駆動する
スイッチング周波数より低くし、主スイッチ素子をオン
/オフ駆動するゲートドライブ信号の元信号となるパル
ス信号として周波数が等しくHi/Lo比の異なる2つ
のパルス信号を生成し、コンバータの出力電圧を一定に
保つように前記偏差の増幅電圧と三角波との比較結果の
Hi/Loに応じて、それぞれ2つのパルス信号の所定
の一方と他方とを切替え選択して電流増幅し、ゲートド
ライブ信号とするようにしたので、三角波の低周波化に
より三角波発生器内の比較器の遅延の影響なしに主スイ
ッチ素子の高速ドライブが可能となり、三角波の安定性
を維持できると共に三角波発生器の消費電流を低減で
き、さらにスイッチングの高速化による磁気素子の小型
化、従ってスイッチングDC−DCコンバータの小型化
が可能になる。
According to the first aspect of the present invention, the frequency of the triangular wave, which is compared with the amplified voltage of the deviation from the set value of the output voltage of the switching DC-DC converter for PWM control, is turned on / off by turning the main switch element of the converter on / off. Two pulse signals having the same frequency and different Hi / Lo ratios are generated as pulse signals serving as original signals of a gate drive signal for turning on / off the main switch element by making the switching frequency lower than the switching frequency for off driving, and the output voltage of the converter. In accordance with Hi / Lo of the comparison result between the amplified voltage of the deviation and the triangular wave, a predetermined one of the two pulse signals and the other of the two pulse signals are switched and selected to amplify the current, and the gate drive signal and Therefore, the lower frequency of the triangular wave reduces the frequency of the triangular wave without affecting the delay of the comparator in the triangular wave generator. Eve becomes possible, current consumption can be reduced in the triangular wave generator with can maintain the stability of the triangular wave, further miniaturization of the magnetic element according to faster switching, thus enabling miniaturization of the switching DC-DC converter.

【0115】また、出力電圧を一定に維持するために出
力電圧を上昇側/下降側に切替える(つまり、2つのパ
ルス信号を切替え選択する)制御には、従来と同様に三
角波を用いているため、過度の外乱に対しても安定した
制御が可能であり、誤動作に対して従来の回路方式と同
程度の抑制能力を確保できる。例えば、スイッチング周
波数を5MHzとしたとき、三角波の周波数をスイッチ
ング周波数の1/5とすることにより、三角波発生器の
消費電流を従来の回路と比較して1/5とすることがで
き、制御回路の消費電流を全体の2mAに対し、350
μA低減することができた。
Further, in order to maintain the output voltage constant, the control of switching the output voltage between the rising side and the falling side (that is, switching and selecting two pulse signals) uses a triangular wave as in the conventional case. In addition, stable control can be performed even with excessive disturbance, and the same level of suppression capability against malfunction as in the conventional circuit system can be secured. For example, when the switching frequency is 5 MHz, the current consumption of the triangular wave generator can be reduced to 1/5 of that of the conventional circuit by setting the frequency of the triangular wave to 1/5 of the switching frequency. Consumption current of 350 mA for a total of 2 mA
μA could be reduced.

【0116】また第2発明によれば、スイッチングDC
−DCコンバータを電圧共振型とし、主スイッチ素子の
ターンオンが電圧共振動作時における主スイッチ素子の
無電圧期間に行われるように、第1発明における主スイ
ッチ素子を駆動するゲートドライブ信号の元信号となる
2つのパルス信号の主スイッチ素子をオフする期間を共
振周期に対応する所定値に保つようにしたので、主スイ
ッチ素子のターンオン時のスイッチング損失を確実に低
減することが可能となる。
According to the second invention, the switching DC
The DC converter is of a voltage resonance type, and the original signal of the gate drive signal for driving the main switch element in the first invention is so set that the turn-on of the main switch element is performed during the non-voltage period of the main switch element during the voltage resonance operation. Since the period during which the main switch element of the two pulse signals is turned off is kept at a predetermined value corresponding to the resonance cycle, it is possible to reliably reduce the switching loss when the main switch element is turned on.

【0117】また第3発明によれば、スイッチングDC
−DCコンバータを電流共振型とし、主スイッチ素子の
ターンオフが電流共振動作時における主スイッチ素子の
無電流期間に行われるように、第1発明における主スイ
ッチ素子を駆動するゲートドライブ信号の元信号となる
2つのパルス信号の主スイッチ素子をオンする期間を共
振周期に対応する所定値に保つようにしたので、主スイ
ッチ素子のターンオフ時のスイッチング損失を確実に低
減することが可能となる。
According to the third invention, the switching DC
The DC converter is of a current resonance type, and the original signal of the gate drive signal for driving the main switch element according to the first invention is such that the turn-off of the main switch element is performed during the non-current period of the main switch element during the current resonance operation. Since the period during which the main switch element of the two pulse signals is turned on is kept at a predetermined value corresponding to the resonance cycle, it is possible to reliably reduce the switching loss when the main switch element is turned off.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1〜第3発明の実施例としての制御回路の基
本構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a control circuit as an embodiment of the first to third inventions;

【図2】第1発明の制御回路に用いる論理回路の第1の
実施例を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a logic circuit used for the control circuit of the first invention;

【図3】第1発明の制御回路に用いる論理回路の第2の
実施例を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the logic circuit used in the control circuit of the first invention;

【図4】第1発明の制御回路に用いる論理回路の第3の
実施例を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the logic circuit used in the control circuit of the first invention;

【図5】第2,第3発明の制御回路に用いる論理回路の
第1の実施例を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a first embodiment of a logic circuit used in the control circuits of the second and third inventions;

【図6】第2,第3発明の制御回路に用いる論理回路の
第2の実施例を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the logic circuit used in the control circuits of the second and third inventions;

【図7】第2,第3発明の制御回路に用いる論理回路の
第3の実施例を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the logic circuit used for the control circuits of the second and third inventions;

【図8】第2,第3発明の制御回路に用いる論理回路の
第4の実施例を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the logic circuit used in the control circuits of the second and third inventions;

【図9】降圧型スイッチングDC−DCコンバータの主
回路構成例を示す図
FIG. 9 is a diagram showing an example of a main circuit configuration of a step-down switching DC-DC converter.

【図10】従来の制御回路の構成図FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional control circuit.

【図11】図10の動作説明用の波形図FIG. 11 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 10;

【図12】制御回路における三角波発生器の基本構成を
示す図
FIG. 12 is a diagram showing a basic configuration of a triangular wave generator in a control circuit.

【図13】三角波の周波数増加時の三角波出力電圧の変
化を示す特性図
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a change in a triangular wave output voltage when the frequency of the triangular wave increases.

【図14】電圧共振・降圧型スイッチングDC−DCコ
ンバータの主回路構成例を示す図
FIG. 14 is a diagram illustrating a main circuit configuration example of a voltage resonance / step-down switching DC-DC converter.

【図15】図14の主スイッチ素子の電圧,電流及びゲ
ートドライブ信号の望ましい波形の例を示す図
FIG. 15 is a diagram showing an example of desirable waveforms of a voltage, a current, and a gate drive signal of the main switch element of FIG. 14;

【図16】図14の主スイッチ素子の電圧,電流及びゲ
ートドライブ信号の望ましくない波形の例を示す図
FIG. 16 is a diagram showing examples of undesired waveforms of the voltage, current, and gate drive signal of the main switch element of FIG.

【図17】電流共振・降圧型スイッチングDC−DCコ
ンバータの主回路構成例を示す図
FIG. 17 is a diagram illustrating a main circuit configuration example of a current resonance / step-down switching DC-DC converter.

【図18】図17の主スイッチ素子の電圧,電流及びゲ
ートドライブ信号の望ましい波形の例を示す図
18 is a diagram showing an example of desirable waveforms of a voltage, a current, and a gate drive signal of the main switch element of FIG.

【図19】図17の主スイッチ素子の電圧,電流及びゲ
ートドライブ信号の望ましくない波形の例を示す図
FIG. 19 is a diagram showing an example of undesired waveforms of the voltage, current, and gate drive signal of the main switch element of FIG. 17;

【図20】第1発明の第1の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 20 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to the first embodiment of the first invention.

【図21】第1発明の第2の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 21 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a second embodiment of the first invention.

【図22】第1発明の第3の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 22 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a third embodiment of the first invention.

【図23】第1発明の第4の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 23 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fourth embodiment of the first invention.

【図24】第1発明の第5の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 24 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fifth embodiment of the first invention.

【図25】第2発明の第1の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 25 is a waveform chart for explaining a gate drive signal according to the first embodiment of the second invention.

【図26】第2発明の第2の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 26 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a second embodiment of the second invention.

【図27】第2発明の第3の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 27 is a waveform chart for explaining a gate drive signal according to a third embodiment of the second invention.

【図28】第2発明の第4の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 28 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fourth embodiment of the second invention.

【図29】第2発明の第5の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 29 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fifth embodiment of the second invention.

【図30】第3発明の第1の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 30 is a waveform chart for explaining a gate drive signal according to the first embodiment of the third invention.

【図31】第3発明の第2の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 31 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a second embodiment of the third invention.

【図32】第3発明の第3の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 32 is a waveform chart for explaining a gate drive signal according to a third embodiment of the third invention.

【図33】第3発明の第4の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 33 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fourth embodiment of the third invention.

【図34】第3発明の第5の実施例としてのゲートドラ
イブ信号を説明する波形図
FIG. 34 is a waveform chart illustrating a gate drive signal according to a fifth embodiment of the third invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

010 制御回路 02 半波電圧共振スイッチ
回路 03 半波電流共振スイッチ
回路 1 OPアンプ 2 三角波発生器 3 比較器 4 ゲートドライバ 5 パルス発生器 6(61 〜67 ) 論理回路 21,22 比較器 23 RSフリップフロップ 24 インバータ 101 降圧型スイッチングDC−DCコ
ンバータ 102 電圧共振・降圧型スイッチングD
C−DCコンバータ 103 電流共振・降圧型スイッチングD
C−DCコンバータ Cin 入力コンデンサ Cout 出力平滑コンデンサ Cosc 三角波生成用コンデン
サ Cr 共振用コンデンサ D0 フライホイールダイオ
ード D1 ダイオード IS1,IS2 定電流源 L0 チョークコイル Lr 共振用インダクタンス Q0 主スイッチ素子 R1,R2,R11〜R13 抵抗 SW1,SW2 スイッチ Tres =(t1+t2) 共振周期 Vcmp 比較器出力 Vg ゲートドライブ信号 Vin 入力直流電圧 Vop OPアンプ出力 Vosc 三角波 Vout 出力直流電圧 Vp,Vp1,Vp2 パルス信号 Vref 基準電圧
010 Control circuit 02 Half-wave voltage resonance switch circuit 03 Half-wave current resonance switch circuit 1 OP amplifier 2 Triangular wave generator 3 Comparator 4 Gate driver 5 Pulse generator 6 (6 1 to 6 7 ) Logic circuit 21, 22 Comparator 23 RS flip-flop 24 inverter 101 step-down switching DC-DC converter 102 voltage resonance / step-down switching D
C-DC converter 103 Current resonance / step-down switching D
C-DC converter Cin Input capacitor Cout Output smoothing capacitor Cosc Triangular wave generation capacitor Cr Resonance capacitor D0 Flywheel diode D1 Diode IS1, IS2 Constant current source L0 Choke coil Lr Resonance inductance Q0 Main switch elements R1, R2, R11 to R13 Resistance SW1, SW2 Switch Tres = (t1 + t2) Resonance period Vcmp Comparator output Vg Gate drive signal Vin Input DC voltage Vop OP amplifier output Vosc Triangular wave Vout Output DC voltage Vp, Vp1, Vp2 Pulse signal Vref Reference voltage

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力直流電圧を半導体スイッチ素子を介し
所定の第1の周波数で断続して安定な出力直流電圧を生
成出力するスイッチングDC−DCコンバータにおける
前記半導体スイッチ素子のオン/オフを制御する制御回
路であって、 前記第1の周波数よりも低い所定の第2の周波数で所定
の最大値と所定の最小値を持つ三角波を生成する三角波
発生手段と、 設定電圧に対する前記出力直流電圧の偏差電圧を演算増
幅する手段と、 該偏差電圧の演算増幅値と前記三角波とのレベルを比較
する比較手段と、 周波数が前記第1の周波数であり、Hiの期間とLoの
期間がそれぞれ前記半導体スイッチ素子のオンとオフ、
又はオフとオンのいずれか所定の一方に対応するもので
あるような、少なくとも所定の複数周期ごとの該Hiの
期間とLoの期間の比が異なる2つのパルス信号を生成
し、 前記出力直流電圧が前記設定電圧に対して過大(過小)
になろうとするとき、前記比較手段から出力される時系
列のHi/Loの2値の期間のうち増加側となる期間
に、前記2つのパルス信号のうち、前記半導体スイッチ
素子のオフ(オン)期間の割合の大きいパルス信号を選
択し、 前記時系列のHi/Loの2値の期間のうち減少側とな
る期間に、前記2つのパルス信号のうち、前記半導体ス
イッチ素子のオン(オフ)期間の割合の大きいパルス信
号を選択して前記半導体スイッチ素子をオン/オフ駆動
するドライブ信号生成手段とを備えたことを特徴とする
スイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
1. An on / off control of a semiconductor switching element in a switching DC-DC converter for generating and outputting a stable output DC voltage by intermittently inputting an input DC voltage via a semiconductor switching element at a predetermined first frequency. A control circuit, comprising: a triangular wave generating means for generating a triangular wave having a predetermined maximum value and a predetermined minimum value at a predetermined second frequency lower than the first frequency; and a deviation of the output DC voltage from a set voltage. Means for calculating and amplifying the voltage; comparing means for comparing the level of the calculated amplified value of the deviation voltage with the level of the triangular wave; and wherein the frequency is the first frequency, and the period of Hi and the period of Lo are the semiconductor switches, respectively. Element on and off,
Or two pulse signals having different ratios of the Hi period and the Lo period for at least a plurality of predetermined cycles, which correspond to one of the off and on states, and the output DC voltage Is too high (low) for the set voltage
In the time period which is on the increasing side of the time-series binary period of Hi / Lo outputted from the comparing means, the semiconductor switch element of the two pulse signals is turned off (on). A pulse signal having a large period ratio is selected, and an ON (OFF) period of the semiconductor switch element of the two pulse signals is selected during a period of decreasing time in the binary series of Hi / Lo in the time series. And a drive signal generating means for selecting a pulse signal having a large ratio of (1) and driving the semiconductor switch element on / off.
【請求項2】請求項1に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、 このスイッチングDC−DCコンバータを前記半導体ス
イッチ素子のオフ期間に、該半導体スイッチ素子の両端
にLC共振に基づく正弦波状の共振電圧が加わる電圧共
振型として構成し、 前記2つのパルス信号のHiまたはLoの期間のうち、
前記半導体スイッチ素子のオフに対応する期間の終端
が、この半導体スイッチ素子に加わる共振電圧の無電圧
となる期間に入るように、該オフに対応する期間を前記
LC共振の1または所定の複数周期に対応した所定の1
または複数の長さとし、該複数の長さの期間は当該のパ
ルス信号上に時系列に規則的に配列されてなるようにし
たことを特徴とするスイッチングDC−DCコンバータ
用制御回路。
2. The switching DC-DC according to claim 1,
In the converter control circuit, the switching DC-DC converter is configured as a voltage resonance type in which a sinusoidal resonance voltage based on LC resonance is applied to both ends of the semiconductor switch element during an off period of the semiconductor switch element. Of the Hi or Lo period of the pulse signal,
The period corresponding to the off-state is set to one or a plurality of predetermined periods of the LC resonance so that the end of the period corresponding to the off-state of the semiconductor switch element enters a period where no resonance voltage is applied to the semiconductor switch element. Predetermined one corresponding to
Alternatively, a control circuit for a switching DC-DC converter, wherein the control circuit has a plurality of lengths, and the plurality of length periods are regularly arranged in time series on the pulse signal.
【請求項3】請求項2に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、前記ドライブ信号生成
手段が、前記半導体スイッチ素子のオフに対応する期間
が前記所定の長さの何れかに維持されるように、前記2
つのパルス信号を切り替えるようにしたことを特徴とす
るスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
3. The switching DC-DC according to claim 2,
In the converter control circuit, the drive signal generation unit may be configured to maintain the period corresponding to the turning off of the semiconductor switch element at any one of the predetermined lengths.
A control circuit for a switching DC-DC converter, characterized by switching between two pulse signals.
【請求項4】請求項1に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、 このスイッチングDC−DCコンバータを前記半導体ス
イッチ素子のオン期間に、該半導体スイッチ素子にLC
共振に基づく正弦波状の共振電流が流れる電流共振型と
して構成し、 前記2つのパルス信号のHiまたはLoの期間のうち、
前記半導体スイッチ素子のオンに対応する期間の終端
が、この半導体スイッチ素子に流れる共振電流の無電流
となる期間に入るように、該オンに対応する期間を前記
LC共振の1または所定の複数周期に対応した所定の1
または複数の長さとし、該複数の長さの期間は当該のパ
ルス信号上に時系列に規則的に配列されてなるようにし
たことを特徴とするスイッチングDC−DCコンバータ
用制御回路。
4. The switching DC-DC according to claim 1,
In the converter control circuit, the switching DC-DC converter is connected to the semiconductor switch element during the ON period of the semiconductor switch element.
It is configured as a current resonance type in which a sinusoidal resonance current based on resonance flows, and in the Hi or Lo period of the two pulse signals,
The period corresponding to ON is set to one or a plurality of cycles of the LC resonance so that the end of the period corresponding to ON of the semiconductor switch element enters a period during which no resonance current flows through the semiconductor switch element. Predetermined one corresponding to
Alternatively, a control circuit for a switching DC-DC converter, wherein the control circuit has a plurality of lengths, and the plurality of length periods are regularly arranged in time series on the pulse signal.
【請求項5】請求項4に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、前記ドライブ信号生成
手段が、前記半導体スイッチ素子のオンに対応する期間
が前記所定の長さの何れかに維持されるように、前記2
つのパルス信号を切り替えるようにしたことを特徴とす
るスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
5. The switching DC-DC according to claim 4,
In the converter control circuit, the drive signal generation unit may be configured to maintain the period corresponding to the turning on of the semiconductor switch element at any one of the predetermined lengths.
A control circuit for a switching DC-DC converter, characterized by switching between two pulse signals.
【請求項6】請求項1に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、前記2つのパルス信号
の内の一方がHi又はLoの固定信号であることを特徴
とするスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
6. The switching DC-DC according to claim 1,
A control circuit for a switching DC-DC converter, wherein one of the two pulse signals is a fixed signal of Hi or Lo.
【請求項7】請求項1に記載のスイッチングDC−DC
コンバータ用制御回路において、前記2つのパルス信号
の内の一方が他方の反転信号であることを特徴とするス
イッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
7. The switching DC-DC according to claim 1,
A control circuit for a switching DC-DC converter, wherein one of the two pulse signals is an inverted signal of the other.
【請求項8】請求項2または3に記載のスイッチングD
C−DCコンバータ用制御回路において、前記2つのパ
ルス信号の内の一方が前記半導体スイッチ素子のオンに
対応するHi又はLoの固定信号であることを特徴とす
るスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
8. The switching D according to claim 2, wherein
A control circuit for a switching DC-DC converter, wherein one of the two pulse signals is a fixed signal of Hi or Lo corresponding to turning on of the semiconductor switch element.
【請求項9】請求項4または5に記載のスイッチングD
C−DCコンバータ用制御回路において、前記2つのパ
ルス信号の内の一方が前記半導体スイッチ素子のオフに
対応するHi又はLoの固定信号であることを特徴とす
るスイッチングDC−DCコンバータ用制御回路。
9. The switching D according to claim 4, wherein
A control circuit for a switching DC-DC converter, wherein one of the two pulse signals is a fixed signal of Hi or Lo corresponding to turning off of the semiconductor switch element.
【請求項10】請求項1ないし5のいずれかに記載のス
イッチングDC−DCコンバータ用制御回路において、 前記2つのパルス信号の内の一方が、他方のHiまたは
Loの期間を所定間隔ごとにそれぞれLoまたはHiの
ままに維持してなるものであることを特徴とするスイッ
チングDC−DCコンバータ用制御回路。
10. The control circuit for a switching DC-DC converter according to claim 1, wherein one of said two pulse signals has a Hi or Lo period of the other at predetermined intervals. A control circuit for a switching DC-DC converter, which is maintained at Lo or Hi.
【請求項11】請求項1ないし5のいずれかに記載のス
イッチングDC−DCコンバータ用制御回路において、 前記2つのパルス信号の立上がりエッジまたは立下がり
が同期してなることを特徴とするスイッチングDC−D
Cコンバータ用制御回路。
11. The switching DC-DC converter control circuit according to claim 1, wherein a rising edge or a falling edge of said two pulse signals is synchronized. D
Control circuit for C converter.
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JP2011055707A (en) * 2010-12-14 2011-03-17 Ricoh Co Ltd Step-up/down dc-dc converter
JP2014053840A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Renesas Electronics Corp Signal transmission circuit

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