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JP2008160905A - Switching regulator - Google Patents

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JP2008160905A
JP2008160905A JP2006343698A JP2006343698A JP2008160905A JP 2008160905 A JP2008160905 A JP 2008160905A JP 2006343698 A JP2006343698 A JP 2006343698A JP 2006343698 A JP2006343698 A JP 2006343698A JP 2008160905 A JP2008160905 A JP 2008160905A
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Japan
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voltage
switching regulator
signal
output
output transistor
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JP2006343698A
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Japanese (ja)
Inventor
Daiki Yagishima
大輝 柳島
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching regulator capable of stably and highly accurately generating a desired output voltage from an input voltage. <P>SOLUTION: This switching regulator has: a comparator 12 for generating a comparing signal Sa between a feedback voltage Vfb and a reference voltage Vref; an oscillator 14 for generating a clock signal Sb; a latch circuit 15 for generating a PWM signal Sc (gate signal Sd) on the basis of the comparing signal Sa and the clock signal Sb; an output transistor 11 to be controlled in switching on the basis of the PWM signal Sc (gate signal Sd) and allowing a switch voltage Vsw to be extracted from its one end. The switching regulator smoothes the switch voltage Vsw to generate a desired output voltage Vo from an input voltage Vi. The switching regulator has a slope adding circuit 17 for adding a negative slope to the reference voltage Vref at a timing of turning on the output transistor 11. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータに関するものである。   The present invention relates to a switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage.

図4は、スイッチングレギュレータの一従来例を示す回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a switching regulator.

本図に示す従来構成のスイッチングレギュレータは、所定の基準電圧Vrefと出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbとを比較し、その比較信号Saと所定のクロック信号Sbに基づいて、所望デューティのパルス幅変調信号Sc(以下では、PWM[Pulse Width Modulation]信号Scと呼ぶ)、延いては、出力トランジスタ101のゲート信号Sdを生成する構成とされている。   The conventional switching regulator shown in this figure compares a predetermined reference voltage Vref and a feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo, and based on the comparison signal Sa and a predetermined clock signal Sb, a pulse width of a desired duty is obtained. The modulation signal Sc (hereinafter referred to as a PWM [Pulse Width Modulation] signal Sc), that is, the gate signal Sd of the output transistor 101 is generated.

なお、本図に示す従来構成のスイッチングレギュレータにおいて、出力トランジスタ101は、クロック信号Sbの立上がりエッジでオンとされ、比較信号Saの立下がりエッジでオフとされる。   In the conventional switching regulator shown in this figure, the output transistor 101 is turned on at the rising edge of the clock signal Sb and turned off at the falling edge of the comparison signal Sa.

従って、ドレインに入力電圧Viが印加されている出力トランジスタ101のソースからは、そのオン/オフに応じた矩形波状のスイッチ電圧Vswが引き出される形となり、これを平滑化することで、所望の出力電圧Voが生成される。   Therefore, a rectangular wave switch voltage Vsw corresponding to the on / off state is drawn from the source of the output transistor 101 to which the input voltage Vi is applied to the drain. By smoothing this, the desired output is obtained. A voltage Vo is generated.

なお、上記に関連する従来技術の一例として、特許文献1、2を挙げることができる。   Note that Patent Documents 1 and 2 can be cited as examples of the related art related to the above.

特許文献1には、サブハーモニック発振を防ぐために、入力電圧と出力電圧との演算結果を用いて、適切な量のスロープ補償を行う電流モード制御型のスイッチングレギュレータが開示・提案されている。   Patent Document 1 discloses and proposes a current mode control type switching regulator that performs an appropriate amount of slope compensation using a calculation result of an input voltage and an output voltage in order to prevent subharmonic oscillation.

また、特許文献2には、サブハーモニック発振を防ぐために、入力電圧と出力電圧との電圧差を用いて、適切な量のスロープ補償を行う電流モード制御型のスイッチングレギュレータが開示・提案されている。
特開2006−33958号公報 特開2006−246626号公報
Patent Document 2 discloses and proposes a current mode control type switching regulator that performs an appropriate amount of slope compensation using a voltage difference between an input voltage and an output voltage in order to prevent subharmonic oscillation. .
JP 2006-33958 A JP 2006-246626 A

確かに、図4に示す従来構成のスイッチングレギュレータであれば、極めて簡易な構成により、入力電圧Viから所望の出力電圧Voを生成することが可能である。   Certainly, with the conventional switching regulator shown in FIG. 4, it is possible to generate the desired output voltage Vo from the input voltage Vi with a very simple configuration.

しかしながら、上記従来構成のスイッチングレギュレータでは、コンパレータ102、ラッチ回路105、並びに、プリドライバ106の各動作に生じる不可避的な遅延によって、出力動作が不安定となったり、所望の発振周波数が得られなくなるおそれがあった。特に、スイッチング周波数を高めようとしたときには、上記の遅延による影響が顕在化するため、上記の不具合を生じやすかった。   However, in the conventional switching regulator, the output operation becomes unstable or a desired oscillation frequency cannot be obtained due to inevitable delays occurring in the operations of the comparator 102, the latch circuit 105, and the pre-driver 106. There was a fear. In particular, when an attempt is made to increase the switching frequency, the above-described problems are likely to occur because the influence of the delay becomes obvious.

なお、上記の不具合を解消する手段として、従来より、スピードアップコンデンサC2などの外付けが行われていたが、このような対策では、外付け素子数の不要な増大や、これに伴うコストアップが招かれていた。   In addition, as a means for solving the above-mentioned problems, the speed-up capacitor C2 and the like have been conventionally externally attached. However, with such measures, an unnecessary increase in the number of external elements and the associated cost increase are provided. Was invited.

また、上記従来構成のスイッチングレギュレータでは、電流モード制御型のスイッチングレギュレータと同様、入力電圧Viと出力電圧Voとの電圧差が小さい場合(例えば、出力電圧Vo/入力電圧Vi≧1/2)など、出力トランジスタ101のオンデューティが50%を超えるときに、サブハーモニック発振を生じやすく、リップルが大きくなって出力精度が低下するという課題があった。   Further, in the switching regulator having the above-described conventional configuration, when the voltage difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo is small (for example, output voltage Vo / input voltage Vi ≧ 1/2) as in the current mode control type switching regulator. When the on-duty of the output transistor 101 exceeds 50%, there is a problem that subharmonic oscillation is likely to occur, the ripple becomes large, and the output accuracy decreases.

本発明は、上記の問題点に鑑み、安定にかつ高精度に、入力電圧から所望の出力電圧を生成することが可能なスイッチングレギュレータを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a switching regulator capable of generating a desired output voltage from an input voltage stably and with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチングレギュレータは、出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との比較信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記比較信号と前記クロック信号に基づいて所望デューティのパルス幅変調信号を生成するラッチ回路と、前記パルス幅変調信号に基づいてスイッチング制御され、その一端から矩形波状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、を有して成り、前記スイッチ電圧を平滑化することによって、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、前記出力トランジスタをオンとするタイミングで前記基準電圧に負のスロープを付加するスロープ付加回路を有して成る構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a switching regulator according to the present invention includes a comparator that generates a comparison signal between a feedback voltage corresponding to an output voltage and a predetermined reference voltage, an oscillator that generates a clock signal of a predetermined frequency, A latch circuit that generates a pulse width modulation signal having a desired duty based on the comparison signal and the clock signal, an output transistor that is switching-controlled based on the pulse width modulation signal, and that draws a rectangular wave switch voltage from one end thereof, A switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage by smoothing the switch voltage, and adds a negative slope to the reference voltage when the output transistor is turned on It is set as the structure (1st structure) which has a slope addition circuit to perform .

なお、上記第1の構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、 前記スロープ付加回路は、前記基準電圧の印加端と前記コンパレータの基準電圧入力端との間に挿入されたスイッチと、前記コンパレータの基準電圧入力端と接地端との間に挿入された容量と、前記容量の蓄積電荷を放電する放電手段と、を有して成り、前記スイッチは、前記パルス幅変調信号に基づいて前記出力トランジスタと相補的にスイッチング制御される構成(第2の構成)にするとよい。   In the switching regulator having the first configuration, the slope adding circuit includes a switch inserted between the reference voltage application terminal and the reference voltage input terminal of the comparator, and a reference voltage input terminal of the comparator. And a discharge means for discharging the charge accumulated in the capacitor, and the switch is complementary to the output transistor based on the pulse width modulation signal. It is preferable to adopt a configuration (second configuration) in which switching control is performed.

また、上記第1または第2の構成から成るスイッチングレギュレータにて、前記コンパレータは、前記帰還電圧が前記基準電圧より低いときに前記比較信号をハイレベルとし、高いときにローレベルとするものであり、前記ラッチ回路は、前記クロック信号の立上がりエッジで前記パルス幅変調信号をハイレベルとし、前記比較信号の立下がりエッジで前記パルス幅変調信号をローレベルとするものである構成(第3の構成)にするとよい。   In the switching regulator having the first or second configuration, the comparator sets the comparison signal to a high level when the feedback voltage is lower than the reference voltage, and sets the comparison signal to a low level when the feedback voltage is high. The latch circuit is configured to set the pulse width modulation signal to a high level at the rising edge of the clock signal and to set the pulse width modulation signal to a low level at the falling edge of the comparison signal (third configuration). ).

また、上記第1〜第3いずれかの構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記出力トランジスタは、一端が前記入力電圧の印加端に接続され、他端から前記スイッチ電圧が引き出されるものである構成(第4の構成)にするとよい。   Further, in the switching regulator having any one of the first to third configurations, the output transistor has one end connected to the input voltage application end and the switch voltage is drawn from the other end (first 4 configuration).

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記パルス幅変調信号の駆動能力を高めて前記出力トランジスタの制御信号を生成するプリドライバを有して成る構成(第5の構成)にするとよい。   The switching regulator having any one of the first to fourth configurations includes a pre-driver that increases the driving capability of the pulse width modulation signal and generates the control signal of the output transistor (fifth) Configuration).

なお、上記第5の構成から成るスイッチングレギュレータは、前記コンパレータ、前記発振器、前記ラッチ回路、前記プリドライバ、前記出力トランジスタ、並びに、前記位相補償回路を集積化して成る半導体装置と;前記半導体装置に外付けされ、前記スイッチ電圧を平滑化して所望の出力電圧を生成する平滑回路と;前記半導体装置に外付けされ、前記出力電圧を分圧して前記帰還電圧を生成する分圧回路と;を有して成る構成(第6の構成)にするとよい。   The switching regulator having the fifth configuration includes a semiconductor device in which the comparator, the oscillator, the latch circuit, the pre-driver, the output transistor, and the phase compensation circuit are integrated; and A smoothing circuit which is externally attached and smoothes the switch voltage to generate a desired output voltage; and a voltage dividing circuit which is externally attached to the semiconductor device and divides the output voltage to generate the feedback voltage. (6th configuration).

本発明に係るスイッチングレギュレータであれば、安定にかつ高精度に、入力電圧から所望の出力電圧を生成することが可能となる。   The switching regulator according to the present invention can generate a desired output voltage from an input voltage stably and with high accuracy.

図1は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching regulator according to the present invention.

本図に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータは、スイッチングレギュレータIC10と、これに外付けされるダイオード(ショットキーダイオード)D1、インダクタL1、容量C1、及び、抵抗R1〜R2を有して成る。   As shown in the figure, the switching regulator of the present embodiment includes a switching regulator IC 10, a diode (Schottky diode) D 1, an inductor L 1, a capacitor C 1, and resistors R 1 and R 2 externally attached thereto. Become.

スイッチングレギュレータIC10は、Nチャネル型電界効果トランジスタ(出力トランジスタ)11と、コンパレータ12と、直流電圧源13と、発振器14と、ラッチ回路(RSフリップフロップ)15と、プリドライバ16と、スロープ付加回路17と、を集積化して成る半導体装置である。   The switching regulator IC 10 includes an N-channel field effect transistor (output transistor) 11, a comparator 12, a DC voltage source 13, an oscillator 14, a latch circuit (RS flip-flop) 15, a pre-driver 16, and a slope adding circuit. 17 is an integrated semiconductor device.

出力トランジスタ11のドレインは、入力電圧Viの印加端に接続されている。出力トランジスタ11のソースは、ダイオードD1のカソードとインダクタL1の一端に各々接続されている。ダイオードD1のアノードは、接地端に接続されている。インダクタL1の他端は、出力電圧Voに引出端として負荷(図示せず)に接続される一方、容量C1を介する経路、並びに、抵抗R1〜R2を介する経路で、接地端にも接続されている。   The drain of the output transistor 11 is connected to the application terminal for the input voltage Vi. The source of the output transistor 11 is connected to the cathode of the diode D1 and one end of the inductor L1. The anode of the diode D1 is connected to the ground terminal. The other end of the inductor L1 is connected to a load (not shown) as an extraction terminal for the output voltage Vo, and is also connected to the ground terminal through a path via the capacitor C1 and a path via the resistors R1 and R2. Yes.

コンパレータ12の非反転入力端(+)は、スロープ負荷回路17を介して、直流電圧源13の正極端に接続されている。直流電圧源13の負極端は接地されている。コンパレータ12の反転入力端(−)は、出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbの印加端(抵抗R1と抵抗R2との接続ノード)に接続されている。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator 12 is connected to the positive terminal of the DC voltage source 13 via the slope load circuit 17. The negative terminal of the DC voltage source 13 is grounded. The inverting input terminal (−) of the comparator 12 is connected to an application terminal (a connection node between the resistor R1 and the resistor R2) of the feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo.

ラッチ回路15のリセット端(R)は、コンパレータ12の出力端に接続されている。ラッチ回路15のセット端(S)は、発振器14の出力端に接続されている。ラッチ回路15の出力端(Q)は、プリドライバ16を介して、出力トランジスタ11のゲートに接続されている。   The reset terminal (R) of the latch circuit 15 is connected to the output terminal of the comparator 12. The set end (S) of the latch circuit 15 is connected to the output end of the oscillator 14. The output terminal (Q) of the latch circuit 15 is connected to the gate of the output transistor 11 via the pre-driver 16.

スロープ付加回路17は、Nチャネル型電界効果トランジスタ(スイッチ)17aと、容量17bと、定電流源(放電手段)17cと、インバータ17dと、を有して成る。トランジスタ17aのドレインは、直流電圧源13の正極端に接続されている。トランジスタ17aのソースは、コンパレータ12の非反転入力端(+)に接続される一方、容量17bを介する経路、及び、定電流源17cを介する経路で、接地端にも接続されている。トランジスタ17aのゲートは、インバータ17dを介して、ラッチ回路15の出力端に接続されている。トランジスタ17aのバックゲートは、接地端に接続されている。   The slope adding circuit 17 includes an N-channel field effect transistor (switch) 17a, a capacitor 17b, a constant current source (discharge means) 17c, and an inverter 17d. The drain of the transistor 17 a is connected to the positive terminal of the DC voltage source 13. The source of the transistor 17a is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 12, and is also connected to the ground terminal through a path through the capacitor 17b and a path through the constant current source 17c. The gate of the transistor 17a is connected to the output terminal of the latch circuit 15 via the inverter 17d. The back gate of the transistor 17a is connected to the ground terminal.

上記構成から成るスイッチングレギュレータの基本動作(出力電圧Voの生成動作)について説明する。   A basic operation (generation operation of the output voltage Vo) of the switching regulator configured as described above will be described.

入力電圧Viから所望の出力電圧Voを生成するに際し、コンパレータ12では、出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbと所定の基準電圧Vrefとの比較信号Saが生成される。より具体的に述べると、コンパレータ12では、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefより低いときに比較信号Saがハイレベルとされ、高いときにローレベルとされる。   When the desired output voltage Vo is generated from the input voltage Vi, the comparator 12 generates a comparison signal Sa between the feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo and a predetermined reference voltage Vref. More specifically, in the comparator 12, the comparison signal Sa is set to the high level when the feedback voltage Vfb is lower than the reference voltage Vref, and is set to the low level when it is high.

一方、発振器14では、出力トランジスタ11のスイッチング周波数を定めるべく、所定周波数のクロック信号Sbが生成される。   On the other hand, the oscillator 14 generates a clock signal Sb having a predetermined frequency in order to determine the switching frequency of the output transistor 11.

ラッチ回路15では、上記の比較信号Saとクロック信号Sbに基づいて、所望デューティのPWM信号Scが生成される。より具体的に述べると、ラッチ回路15では、クロック信号Sbの立上がりエッジでPWM信号Scがハイレベルとされ、比較信号Saの立下がりエッジでPWM信号Scがローレベルとされる。すなわち、ラッチ回路15では、クロック信号Sbに応じてPWM信号Scがハイレベルに遷移されると、以後、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefに達するまで、PWM信号Scがハイレベルに維持され、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefに達したときに、PWM信号Scがローレベルに遷移される形となる。従って、出力電圧Voがその目標値よりも低いほど、出力トランジスタ11のオンデューティは高くなり、目標値に近付くに連れて、出力トランジスタ11のオンデューティは低くなる。   In the latch circuit 15, a PWM signal Sc having a desired duty is generated based on the comparison signal Sa and the clock signal Sb. More specifically, in the latch circuit 15, the PWM signal Sc is set to the high level at the rising edge of the clock signal Sb, and the PWM signal Sc is set to the low level at the falling edge of the comparison signal Sa. In other words, in the latch circuit 15, when the PWM signal Sc transitions to the high level according to the clock signal Sb, the PWM signal Sc is maintained at the high level until the feedback voltage Vfb reaches the reference voltage Vref. When Vfb reaches the reference voltage Vref, the PWM signal Sc transitions to a low level. Therefore, as the output voltage Vo is lower than the target value, the on-duty of the output transistor 11 increases, and as the target value is approached, the on-duty of the output transistor 11 decreases.

プリドライバ16では、上記のPWM信号Scの駆動能力が高められ、出力トランジスタ11のゲート信号Sdが生成される。   In the pre-driver 16, the drive capability of the PWM signal Sc is increased, and the gate signal Sd of the output transistor 11 is generated.

出力トランジスタ11は、上記のゲート信号Sdに基づいてスイッチング制御され、そのソースから矩形波状のスイッチ電圧Vswが引き出される。そして、このスイッチ電圧Vswは、ダイオードD1、インダクタL1、及び、容量C1から成る平滑回路によって平滑化され、所望の出力電圧Voが生成される。なお、出力電圧Voは、抵抗R1〜R2から成る分圧回路によって分圧され、先述の帰還電圧Vfbが生成される。   The output transistor 11 is switching-controlled based on the gate signal Sd, and a rectangular wave switch voltage Vsw is drawn from the source thereof. The switch voltage Vsw is smoothed by a smoothing circuit including a diode D1, an inductor L1, and a capacitor C1, and a desired output voltage Vo is generated. The output voltage Vo is divided by a voltage dividing circuit composed of resistors R1 and R2, and the feedback voltage Vfb described above is generated.

このようなフィードバック制御により、本実施形態のスイッチングレギュレータでは、極めて簡易な構成によって、入力電圧Viから所望の出力電圧Voが生成される。   With such feedback control, the switching regulator of this embodiment generates a desired output voltage Vo from the input voltage Vi with a very simple configuration.

次に、上記構成から成るスイッチングレギュレータにおける基準電圧Vrefのスロープ付加動作について、図2及び図3を参照しながら説明する。   Next, the slope adding operation of the reference voltage Vref in the switching regulator having the above configuration will be described with reference to FIGS.

図2は、スロープ付加回路17の動作を説明するための波形図であり、図3は、スロープ付加回路17の作用効果を説明するための波形図である。   FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the slope adding circuit 17, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the function and effect of the slope adding circuit 17.

なお、図2では、上段から順に、PWM信号Sc、出力電圧Vo、並びに、帰還電圧Vfbがそれぞれ実線で示されている。また、上記の帰還電圧Vfbと対比する形で、本実施形態の基準電圧Vref(一点鎖線)が示されている。   In FIG. 2, the PWM signal Sc, the output voltage Vo, and the feedback voltage Vfb are shown by solid lines in order from the top. Further, the reference voltage Vref (one-dot chain line) of the present embodiment is shown in contrast with the feedback voltage Vfb.

一方、図3では、上段から順に、本実施形態の比較信号Sa、ゲート信号Sd、出力電圧Vo、帰還電圧Vfb、並びに、クロック信号Sbがそれぞれ実線で示されており、これらと対比する形で、スロープ付加回路17を持たない場合の電圧挙動(コンパレータ12、ラッチ回路15、及び、プリドライバ16の各動作に生じる不可避的な遅延により、出力動作が不安定となって、出力電圧Voのリップルが大きくなってしまった場合)が破線で示されている。また、上記の帰還電圧Vfbと対比する形で、基準電圧Vref(一点鎖線)が示されている。なお、スロープ付加回路17の有無に応じた帰還電圧Vfbの電圧挙動を互いに重ね合わて描写すると、非常に見難くなるため、本図では、両者を上下に並列させて別々に描写している(上がスロープ付加なし、下がスロープ付加あり)。   On the other hand, in FIG. 3, the comparison signal Sa, the gate signal Sd, the output voltage Vo, the feedback voltage Vfb, and the clock signal Sb of the present embodiment are indicated by solid lines in order from the top, and are compared with these. The voltage behavior when the slope adding circuit 17 is not provided (the output operation becomes unstable due to inevitable delays occurring in the operations of the comparator 12, the latch circuit 15, and the pre-driver 16, and the ripple of the output voltage Vo) Is shown by a broken line). Further, a reference voltage Vref (one-dot chain line) is shown in contrast with the feedback voltage Vfb. Note that, if the voltage behaviors of the feedback voltage Vfb according to the presence or absence of the slope adding circuit 17 are superimposed on each other, it will be very difficult to see. (No slope added, bottom with slope added).

図2に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータでは、スロープ付加回路17によって、出力トランジスタ11をオンとするタイミングで、基準電圧Vrefに負のスロープが付加されている。   As shown in FIG. 2, in the switching regulator of this embodiment, a negative slope is added to the reference voltage Vref by the slope adding circuit 17 at the timing when the output transistor 11 is turned on.

より具体的に述べると、スロープ負荷回路17のトランジスタ17aは、インバータ17dを介して反転入力されるPWM信号Scに基づいて、出力トランジスタ11と相補的にスイッチング制御される。   More specifically, the transistor 17a of the slope load circuit 17 is subjected to switching control in a complementary manner to the output transistor 11 based on the PWM signal Sc that is inverted and input via the inverter 17d.

すなわち、出力トランジスタ11がオフとなるときには、トランジスタ17aがオンとされる。その結果、容量17bは、直流電圧源13によって充電されるので、基準電圧Vrefは、所定の電圧値(直流電圧源13の起電圧)まで上昇され、これに維持される。   That is, when the output transistor 11 is turned off, the transistor 17a is turned on. As a result, since the capacitor 17b is charged by the DC voltage source 13, the reference voltage Vref is raised to a predetermined voltage value (electromotive voltage of the DC voltage source 13) and maintained there.

一方、出力トランジスタ11がオンとなるときには、トランジスタ17aがオフとされる。その結果、容量17bの蓄積電荷は、定電流源17cを介して放電されるので、基準電圧Vrefには、負のスロープが付加される。なお、スロープの傾きは、定電流源17cの電流量に応じて、任意に調整することができる。   On the other hand, when the output transistor 11 is turned on, the transistor 17a is turned off. As a result, the accumulated charge in the capacitor 17b is discharged through the constant current source 17c, so that a negative slope is added to the reference voltage Vref. The slope of the slope can be arbitrarily adjusted according to the current amount of the constant current source 17c.

上記したように、基準電圧Vrefに負のスロープを付加する構成であれば、コンパレータ12の出力論理は、本来のタイミングよりも早く切り換わることになる。従って、コンパレータ12、ラッチ回路15、及び、プリドライバ16の各動作に生じる不可避的な遅延の影響を緩和或いは解消することができるので、図3に示したように、出力動作を安定化して、所望の発振周波数を得ることが可能となる。   As described above, if the negative voltage is added to the reference voltage Vref, the output logic of the comparator 12 is switched earlier than the original timing. Therefore, the influence of unavoidable delays occurring in the operations of the comparator 12, the latch circuit 15, and the pre-driver 16 can be reduced or eliminated, so that the output operation is stabilized as shown in FIG. A desired oscillation frequency can be obtained.

また、基準電圧Vrefに負のスロープを付加するということは、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefに達するまでの時間を短縮し、延いては、出力トランジスタ11のオンデューティを意図的に引き下げる形となる。従って、本実施形態のスイッチングレギュレータであれば、サブハーモニック発振を生じ難くすることができるので、リップルの発生を抑えて、出力精度を高めることが可能となる。   In addition, adding a negative slope to the reference voltage Vref shortens the time until the feedback voltage Vfb reaches the reference voltage Vref, and eventually reduces the on-duty of the output transistor 11 intentionally. . Therefore, the switching regulator of this embodiment can make subharmonic oscillation less likely to occur, so that the generation of ripples can be suppressed and the output accuracy can be increased.

なお、上記の実施形態では、降圧型のスイッチングレギュレータに本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、昇圧型のスイッチングレギュレータについても、広く適用することが可能である。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the step-down switching regulator has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the step-up switching is not limited thereto. The regulator can also be widely applied.

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、スロープ負荷回路17を構成する放電手段として、定電流源17cを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、定電流源17cを抵抗に置き換えても構わない。   For example, in the embodiment described above, the configuration using the constant current source 17c has been described as an example of the discharging unit that configures the slope load circuit 17, but the configuration of the present invention is not limited to this. The constant current source 17c may be replaced with a resistor.

本発明は、インクジェットプリンタなど、スイッチングレギュレータを使用する全てのアプリケーションにおいて、出力電圧の安定性及び精度を高める上で有用な技術である。   The present invention is a useful technique for improving the stability and accuracy of output voltage in all applications using a switching regulator such as an ink jet printer.

は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一構成例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show one structural example of the switching regulator which concerns on this invention. は、スロープ付加回路17の動作を説明するための波形図である。These are waveform diagrams for explaining the operation of the slope adding circuit 17. は、スロープ付加回路17の作用効果を説明するための波形図である。These are waveform diagrams for explaining the operation and effect of the slope adding circuit 17. は、スイッチングレギュレータの一従来例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show one prior art example of a switching regulator.

符号の説明Explanation of symbols

10 スイッチングレギュレータIC
11 Nチャネル型電界効果トランジスタ(出力トランジスタ)
12 コンパレータ
13 直流電圧源
14 発振器
15 ラッチ回路(RSフリップフロップ)
16 プリドライバ
17 スロープ付加回路
17a Nチャネル型電界効果トランジスタ(スイッチ)
17b 容量
17c 定電流源(放電手段)
17d インバータ
D1 ダイオード(ショットキーダイオード)
L1 インダクタ
C1 容量
R1、R2 抵抗
10 Switching regulator IC
11 N-channel field effect transistor (output transistor)
12 Comparator 13 DC Voltage Source 14 Oscillator 15 Latch Circuit (RS Flip-Flop)
16 Pre-driver 17 Slope addition circuit 17a N-channel field effect transistor (switch)
17b Capacity 17c Constant current source (discharge means)
17d Inverter D1 Diode (Schottky diode)
L1 Inductor C1 Capacitance R1, R2 Resistance

Claims (6)

出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との比較信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記比較信号と前記クロック信号に基づいて所望デューティのパルス幅変調信号を生成するラッチ回路と、前記パルス幅変調信号に基づいてスイッチング制御され、その一端から矩形波状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、を有して成り、前記スイッチ電圧を平滑化することによって、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、
前記出力トランジスタをオンとするタイミングで前記基準電圧に負のスロープを付加するスロープ付加回路を有して成ることを特徴とするスイッチングレギュレータ。
A comparator that generates a comparison signal between a feedback voltage corresponding to the output voltage and a predetermined reference voltage, an oscillator that generates a clock signal of a predetermined frequency, and a pulse width modulation signal having a desired duty based on the comparison signal and the clock signal And a latch circuit that is switching-controlled based on the pulse width modulation signal, and an output transistor from which a rectangular wave-shaped switch voltage is drawn from one end thereof, and smoothing the switch voltage, A switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage,
A switching regulator comprising a slope adding circuit for adding a negative slope to the reference voltage at a timing when the output transistor is turned on.
前記スロープ付加回路は、前記基準電圧の印加端と前記コンパレータの基準電圧入力端との間に挿入されたスイッチと、前記コンパレータの基準電圧入力端と接地端との間に挿入された容量と、前記容量の蓄積電荷を放電する放電手段と、を有して成り、
前記スイッチは、前記パルス幅変調信号に基づいて、前記出力トランジスタと相補的にスイッチング制御されることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
The slope adding circuit includes a switch inserted between an application terminal of the reference voltage and a reference voltage input terminal of the comparator, a capacitor inserted between a reference voltage input terminal of the comparator and a ground terminal, A discharge means for discharging the accumulated charge of the capacitor,
The switching regulator according to claim 1, wherein the switch is controlled to be complementarily switched with the output transistor based on the pulse width modulation signal.
前記コンパレータは、前記帰還電圧が前記基準電圧よりも低いときに前記比較信号をハイレベルとし、高いときにローレベルとするものであり、前記ラッチ回路は、前記クロック信号の立上がりエッジで前記パルス幅変調信号をハイレベルとし、前記比較信号の立下がりエッジで前記パルス幅変調信号をローレベルとするものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチングレギュレータ。   The comparator sets the comparison signal to a high level when the feedback voltage is lower than the reference voltage, and sets the comparison signal to a low level when the feedback voltage is high, and the latch circuit has the pulse width at a rising edge of the clock signal. 3. The switching regulator according to claim 1, wherein the modulation signal is set to a high level and the pulse width modulation signal is set to a low level at a falling edge of the comparison signal. 前記出力トランジスタは、一端が前記入力電圧の印加端に接続され、他端から前記スイッチ電圧が引き出されるものであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のスイッチングレギュレータ。   4. The switching regulator according to claim 1, wherein one end of the output transistor is connected to an input end of the input voltage, and the switch voltage is extracted from the other end. 5. 前記パルス幅変調信号の駆動能力を高めて前記出力トランジスタの制御信号を生成するプリドライバを有して成ることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のスイッチングレギュレータ。   5. The switching regulator according to claim 1, further comprising a pre-driver that increases a driving capability of the pulse width modulation signal to generate a control signal of the output transistor. 6. 前記コンパレータ、前記発振器、前記ラッチ回路、前記プリドライバ、前記出力トランジスタ、及び、前記位相補償回路を集積化して成る半導体装置と;前記半導体装置に外付けされ、前記スイッチ電圧を平滑化して所望の出力電圧を生成する平滑回路と;前記半導体装置に外付けされ、前記出力電圧を分圧して前記帰還電圧を生成する分圧回路と;を有して成ることを特徴とする請求項5に記載のスイッチングレギュレータ。   A semiconductor device in which the comparator, the oscillator, the latch circuit, the pre-driver, the output transistor, and the phase compensation circuit are integrated; and externally attached to the semiconductor device to smooth the switch voltage to obtain a desired value 6. A smoothing circuit that generates an output voltage; and a voltage dividing circuit that is externally attached to the semiconductor device and divides the output voltage to generate the feedback voltage. Switching regulator.
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