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JP6145038B2 - Dc−dcコンバータ、および、半導体集積回路 - Google Patents

Dc−dcコンバータ、および、半導体集積回路 Download PDF

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Description

DC−DCコンバータ、および、半導体集積回路に関する。
近年、携帯情報端末などが急速に進歩してきている。これにより、微細化された高集積CPUなどを駆動するために、DC−DCコンバータには、大電流、高効率、高速クロック動作、高速負荷変動応答が求められている。
しかし、従来のDC−DCコンバータの回路技術では、ピーク電流制御など非常に複雑な回路構成を用いても、クロック周波数が3〜4MHzが限界であり、高速負荷変動応答も市場の要求に答えられていいない。
このため、リップル注入型のヒステリシス制御DCDCコンバータなどが提案されている。
米国特許7202642号明細書
高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することが可能なDC−DCコンバータ、および、半導体集積回路を提供する。
実施形態に従ったDC−DCコンバータは、固定電位との間に外部負荷が接続され、出力電圧が出力される出力電圧端子を備える。DC−DCコンバータは、前記出力電圧端子と固定電位との間に接続されたコンデンサを備える。DC−DCコンバータは、一端が前記出力電圧端子に接続され、他端が制御ノードに接続されたインダクタを備える。DC−DCコンバータは、基準電圧を生成する基準電圧生成回路を備える。DC−DCコンバータは、変調用クロック信号を生成する変調用クロック信号生成回路を備える。DC−DCコンバータは、前記基準電圧に対して前記変調用クロック信号に同期した変調を掛けることにより得られた基準信号を出力する変調器を備える。DC−DCコンバータは、前記基準信号と、前記出力電圧に基づいた第1のフィードバック信号とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する第1のコンパレータを備える。DC−DCコンバータは、前記第1のコンパレータが出力する信号に基づいたPWM信号を波形整形して、前記制御ノードに出力するドライバと、を備える。
図1は、第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100の構成の一例を示す回路図である。 図2は、図1に示すDC−DCコンバータ100のドライバDRの回路構成の一例を示す回路図である。 図3は、図1に示すDC−DCコンバータ100における各信号の波形の一例を示す図である。 図4は、第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200の構成の一例を示す回路図である。 図5は、第3の実施形態に係るDC−DCコンバータ300の構成の一例を示す回路図である。 図6は、第4の実施形態に係るDC−DCコンバータ400の構成の一例を示す回路図である。 図7は、第5の実施形態に係るDC−DCコンバータ500の構成の一例を示す回路図である。 図8は、第6の実施形態に係るDC−DCコンバータ600の構成の一例を示す回路図である。
以下、実施形態について図面に基づいて説明する。
第1の実施形態
図1は、第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100の構成の一例を示す回路図である。また、図2は、図1に示すDC−DCコンバータ100のドライバDRの回路構成の一例を示す回路図である。
図1に示すように、DC−DCコンバータ100は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、第1のコンパレータCON1と、変調器Mと、ドライバDRと、を備える。
なお、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、およびドライバDRは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
ここで、図1に示すように、出力電圧端子TOUTは、固定電位(以下では、例えば、接地)との間に外部負荷LOが接続されている。この出力電圧端子TOUTは、出力電圧VOUTを外部負荷LOに出力する。
また、コンデンサCは、出力電圧端子TOUTと接地との間に接続されている。
平滑化用のインダクタLは、一端が出力電圧端子TOUTに接続され、他端が制御ノードNに接続されている。
基準電圧生成回路VCは、基準電圧Vrefを生成する。
変調用クロック信号生成回路G1は、変調用クロック信号CLK1を生成する。
変調器Mは、基準電圧Vrefに対して変調用クロック信号CLK1に同期した変調を掛けることにより得られた基準信号VMを出力する。なお、基準信号VMは、基準電圧Vrefを中心とする微少振幅の変調波(例えば、三角波、または、正弦波)である。
第1のコンパレータCON1は、基準信号VMと、出力電圧VOUTに基づいた第1のフィードバック信号V1とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する。
なお、この図1に示す例においては、第1のコンパレータCON1が出力する信号は、PWM信号SPWMである。さらに、図1に示す例においては、第1のフィードバック信号V1は、出力電圧VOUTである。
ドライバDRは、第1のコンパレータCON1が出力する信号に基づいたPWM(Pulse Width Modulation)信号SPWMを波形整形し、この波形整形したドライブ信号SDを制御ノードNに出力する。
このドライバDRは、例えば、図2に示すように、pMOSトランジスタM1と、nMOSトランジスタM2と、を有する。
pMOSトランジスタM1は、ソースが電源に接続され、ドレインが制御ノードNに接続されている。このpMOSトランジスタM1は、ゲートにPWM信号SPWMが入力される。
nMOSトランジスタM2は、ドレインが制御ノードNに接続され、ソースが接地に接続され、ゲートにPWM信号SPWMが入力される。
この図2に示すドライバDRは、PWM信号SPWMが“High”レベルの場合、電源電圧VDDを信号SDとして制御ノードNに出力する。
一方、ドライバDRは、PWM信号SPWMが“Low”レベルの場合、接地電圧VSSをドライブ信号SDとして制御ノードNに出力する。
次に、以上のような構成を有する本実施形態に係るDC−DCコンバータの動作特性について説明する。
図3は、図1に示すDC−DCコンバータ100における各信号の波形の一例を示す図である。
図3に示すように、基準電圧生成回路VCにより生成された基準電圧Vrefは一定の値になっている。
基準信号VMは、変調器Mにより、基準電圧Vrefに対して変調用クロック信号CLK1に同期した変調を掛けられている。なお、この図3では、基準信号VMが三角波である例を示している。
そして、既述のように、第1のコンパレータCON1は、基準信号VMと、出力電圧VOUTに基づいた第1のフィードバック信号V1とを比較し、この比較結果に基づいた信号(PWM信号SPWM)を出力する。
例えば、図3に示すように、第1のコンパレータCON1は、第1のフィードバック信号V1が基準信号VM未満である場合には、PWM信号SPWMを“Low”レベルにする。
一方、第1のコンパレータCON1は、第1のフィードバック信号V1が基準信号VM以上である場合には、PWM信号SPWMを“High”レベルにする。
そして、ドライバDRは、このPWM信号SPWMを波形整形し、この波形整形したドライブ信号SDを制御ノードNに出力する。このドライブ信号SDがインダクタLとコンデンサCにより平滑化されて、出力電圧VOUTとして出力端子TOUTに出力される。
このように、DC−DCコンバータ100は、非常に簡単な構成を有し、基準電圧Vrefを正弦波等で変調し、出力電圧VOUTからの帰還信号と比較することで、出力電圧VOUTに応じたパルス幅を持つPWM信号SPWMを得るものである。例えば、基準信号VMが三角波やのこぎり波等の場合は、出力電圧VOUTに比例したパルス幅を持つPWM信号SPWMを得ることができる。そして、このDC−DCコンバータ100は、回路規模の小型化が可能であり、コスト競争力に優れている。
本実施形態に係るDC−DCコンバータ100は、従来のヒステリシスコンバータとは異なり、スイッチング周波数が内部クロックで決定されるため、スイッチング周波数が積極的に決まらない、という欠点が克服されている。
更には、本実施形態に係るDC−DCコンバータ100は、従来のようにDCDCコンバータの制御ループにクロック周波数の上限を制限する要素が存在しないため、コンパレータの動作スピードが対応できる限り、スイッチング周波数をより高くすることが出来るという利点がある。
また、本実施形態に係るDC−DCコンバータ100は、スイッチング周波数が基準信号VMの周波数に同期するスピードは非常に高速であるため、外部の変動に対する応答性が非常に良好になる。
以上のように、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
第2の実施形態
図4は、第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200の構成の一例を示す回路図である。
図4に示すように、DC−DCコンバータ200は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、第1のコンパレータCON1と、変調器Mと、ドライバDRと、分圧回路Yと、を備える。
すなわち、第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200は、第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100と比較して、分圧回路Yをさらに備える。
なお、この分圧回路Y、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、およびドライバDRは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
ここで、図4に示すように、分圧回路Yは、出力電圧端子TOUTと接地との間に接続され、出力電圧VOUTを第1の分圧比で分圧した第1の分圧電圧を出力する。なお、図4の例では、第1のフィードバック信号V1は、この第1の分圧電圧に対応する。
そして、第1のコンパレータCON1は、基準信号VMと、出力電圧VOUTに基づいた第1の分圧電圧である第1のフィードバック信号V1とを比較し、この比較結果に基づいた信号(PWM信号SPWM)を出力する。
既述の第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100では、出力電圧VOUTは基準信号VMと、と同じになるように制御され、結果、出力電圧VOUTは基準電圧と等しくなる。
一方、本第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200では、抵抗で構成される分圧回路Yをさらに備えることにより、出力電圧VOUTは抵抗の分圧比(第1の分圧比)と基準信号VMとの積になるので、抵抗の分圧比を変えることで、出力電圧VOUTを調整することができる。
なお、この第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200のその他の構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、第1の実施形態と同様に、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
第3の実施形態
図5は、第3の実施形態に係るDC−DCコンバータ300の構成の一例を示す回路図である。
図5に示すように、DC−DCコンバータ300は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、第1のコンパレータCON1と、変調器Mと、ドライバDRと、制限回路LCと、を備える。
すなわち、第3の実施形態に係るDC−DCコンバータ300は、第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100と比較して、制限回路LCをさらに備える。
なお、この制限回路LC、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、およびドライバDRは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
ここで、図5に示すように、制限回路LCは、PWM信号SPWMのデューティを所定範囲内に制限する。これにより、出力電圧VOUTを所定の電圧範囲に制限することができる。
なお、この第3の実施形態に係るDC−DCコンバータ300のその他の構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、第1の実施形態と同様に、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
第4の実施形態
図6は、第4の実施形態に係るDC−DCコンバータ400の構成の一例を示す回路図である。
図6に示すように、DC−DCコンバータ400は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、第1のコンパレータCON1と、変調器Mと、ドライバDRと、制限回路LCと、遅延回路DCと、を備える。
すなわち、第4の実施形態に係るDC−DCコンバータ400は、第3の実施形態に係るDC−DCコンバータ300と比較して、遅延回路DCをさらに備える。
なお、この遅延回路DC、制限回路LC、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、およびドライバDRは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
ここで、図6に示すように、遅延回路DCは、出力電圧VOUTの変化に応じた第1のフィードバック信号V1の変化を、予め設定された遅延時間だけ遅延させる。なお、この遅延時間は、制限回路LC、ドライバDR、および、インダクタLおける信号の遅延量に基づいて設定される。
これにより、第1のフィードバック信号V1の位相が調整されて、出力電圧VOUTの発振を抑制することができる。
なお、この第4の実施形態に係るDC−DCコンバータ400のその他の構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、第1の実施形態と同様に、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
第5の実施形態
図7は、第5の実施形態に係るDC−DCコンバータ500の構成の一例を示す回路図である。
図7に示すように、DC−DCコンバータ500は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、第1のコンパレータCON1と、第2のコンパレータCON2と、変調器Mと、ドライバDRと、演算回路Zと、分圧回路Yと、を備える。
すなわち、第5の実施形態に係るDC−DCコンバータ500は、第1の実施形態に係るDC−DCコンバータ100と比較して、第2のコンパレータCON2と、演算回路Zと、分圧回路Yと、をさらに備える。
なお、この第2のコンパレータCON2、演算回路Z、分圧回路Y、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、およびドライバDRは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
ここで、この第5の実施形態においては、分圧回路Yは、出力電圧VOUTを第1の分圧比と異なる第2の分圧比で分圧した第2の分圧電圧を出力する。
この分圧回路Yは、例えば、図7に示すように、第1の分圧抵抗R1と、第2の分圧抵抗R2と、第3の分圧抵抗R3と、を有する。
第1の分圧抵抗R1は、一端が出力電圧端子TOUTに接続されている。
第2の分圧抵抗R2は、一端が第1の分圧抵抗R1の他端に接続されている。
第3の分圧抵抗R3は、一端が第2の分圧抵抗R2の他端に接続され、他端が接地に接続されている。
この分圧回路Yは、出力電圧VOUTを第1の分圧抵抗R1と、第2、第3の分圧抵抗R2、R3の合成抵抗とで分圧した電圧、すなわち、第1の分圧抵抗R1と第2の分圧抵抗R2との間の電圧を第1の分圧電圧(第1のフィードバック信号V1)として出力する。
さらに、分圧回路Yは、出力電圧VOUTを第1、第2の分圧抵抗R1、R2の合成抵抗と、第3の分圧抵抗R3とで分圧した電圧、すなわち、第2の分圧抵抗R2と第3の分圧抵抗R3との間の電圧を第2の分圧電圧V2(第2のフィードバック信号V2)として出力する。
第1のコンパレータCON1は、基準信号VMと、第1の分圧電圧(第1のフィードバック信号V1)とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する。
第2のコンパレータCON2は、基準信号VMと第2の分圧電圧(第2のフィードバック信号V2)とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する。
そして、演算回路Zは、第1のコンパレータCON1が出力した信号と第2のコンパレータCON2が出力した信号とを演算し、この演算結果に応じた信号をPWM信号SPWMとして出力する。
なお、演算回路Zは、図7の例では、AND回路Zaである。しかし、この演算回路Zは、OR回路等の論理回路であってもよい。
上記構成により、第1、第2のコンパレータCON1、CON2のうち、一方のコンパレータがノイズで誤動作しても、他方のコンパレータが誤動作しなければ、実動作に問題なく、ノイズ耐性が強くなるという効果がある。
なお、この第5の実施形態に係るDC−DCコンバータ500のその他の構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、第1の実施形態と同様に、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
第6の実施形態
図8は、第6の実施形態に係るDC−DCコンバータ600の構成の一例を示す回路図である。
図8に示すように、DC−DCコンバータ600は、出力電圧端子TOUTと、コンデンサCと、平滑化用のインダクタLと、基準電圧生成回路VCと、変調用クロック信号生成回路G1と、制御用クロック信号生成回路G2と、第1のコンパレータCON1と、変調器Mと、ドライバDRと、分圧回路Yと、フリップフロップFFと、を備える。
すなわち、第6の実施形態に係るDC−DCコンバータ600は、第2の実施形態に係るDC−DCコンバータ200と比較して、制御用クロック信号生成回路G2と、フリップフロップFFと、をさらに備える。
なお、このフリップフロップFF、制御用クロック信号生成回路G2、基準電圧生成回路VC、変調用クロック信号生成回路G1、第1のコンパレータCON1、変調器M、ドライバDR、および分圧回路Yは、半導体集積回路を構成する。しかし、この半導体集積回路には、インダクタLが含まれていてもよい。
制御用クロック信号生成回路G2は、制御用クロック信号CLK2を生成する。なお、制御用クロック信号CLK2は、変調用クロック信号CLK1と同じものであってもよい。この場合、変調用クロック信号生成回路G1と制御用クロック信号生成回路G2とを共通にすることができる。
フリップフロップFFは、セット端子Sに第1のコンパレータCON1が出力した信号が入力され、リセット端子Rに制御用クロック信号CLK2が入力され、出力端子QからPWM信号SPWMを出力する。
すなわち、PWM信号SPWMは、第1のコンパレータCON1の出力信号のエッジと制御用クロック信号CLK2のエッジとの差に応じた信号になる。
これにより、PWM信号SPWMとクロック信号との同期性を向上することができる。
なお、この第6の実施形態に係るDC−DCコンバータ600のその他の構成および機能は、第2の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係るDC−DCコンバータによれば、第2の実施形態と同様に、高効率化を図りつつ、高速クロック動作および高速負荷変動応答を実現することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100、200、300、400、500、600 DC−DCコンバータ
TOUT 出力電圧端子
C コンデンサ
L インダクタ
VC 基準電圧生成回路
G1 変調用クロック信号生成回路
CON1 第1のコンパレータ
M 変調器M
DR ドライバ
Y 分圧回路

Claims (5)

  1. 固定電位との間に外部負荷が接続され、出力電圧が出力される出力電圧端子と、
    前記出力電圧端子と前記固定電位との間に接続されたコンデンサと、
    一端が前記出力電圧端子に接続され、他端が制御ノードに接続されたインダクタと、
    基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
    変調用クロック信号を生成する変調用クロック信号生成回路と、
    前記基準電圧に対して前記変調用クロック信号に同期した変調を掛けることにより得られた基準信号を出力する変調器と、
    前記基準信号と、前記出力電圧に基づいた第1のフィードバック信号とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する第1のコンパレータと、
    前記第1のコンパレータが出力する信号に基づいたPWM信号を波形整形し、この波形整形したドライブ信号を前記制御ノードに出力するドライバと、
    前記出力電圧端子と前記固定電位との間に接続され、前記出力電圧を第1の分圧比で分圧した第1の分圧電圧を出力する分圧回路であって、前記第1のフィードバック信号は、前記第1の分圧電圧であり、前記出力電圧を前記第1の分圧比と異なる第2の分圧比で分圧した第2の分圧電圧として第2のフィードバック信号を出力する、分圧回路と、
    前記基準信号と前記第2のフィードバック信号とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する第2のコンパレータと、
    前記第1のコンパレータが出力した信号と前記第2のコンパレータが出力した信号とを演算し、この演算結果に応じた信号を前記PWM信号として出力する演算回路と、を備える
    ことを特徴とするDC−DCコンバータ。
  2. 前記PWM信号のデューティを所定範囲内に制限する制限回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコンバータ。
  3. 前記出力電圧の変化に応じた前記第1のフィードバック信号の変化を、予め設定された遅延時間だけ遅延させる遅延回路をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のDC−DCコンバータ。
  4. セット端子に前記第1のコンパレータが出力した信号が入力され、リセット端子に制御用クロック信号が入力され、出力端子から前記PWM信号を出力するフリップフロップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコンバータ。
  5. 固定電位との間に外部負荷が接続され、出力電圧が出力される出力電圧端子と、前記出力電圧端子と前記固定電位との間に接続されたコンデンサと、一端が前記出力電圧端子に接続され、他端が制御ノードに接続されたインダクタと、を備えたDC−DCコンバータに適用される半導体集積回路であって、
    基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
    変調用クロック信号を生成する変調用クロック信号生成回路と、
    前記基準電圧に対して前記変調用クロック信号に同期した変調を掛けることにより得られた基準信号を出力する変調器と、
    前記基準信号と、前記出力電圧に基づいた第1のフィードバック信号とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する第1のコンパレータと、
    前記第1のコンパレータが出力する信号に基づいたPWM信号を波形整形して、前記制御ノードに出力するドライバと、
    前記出力電圧端子と前記固定電位との間に接続され、前記出力電圧を第1の分圧比で分圧した第1の分圧電圧を出力する分圧回路であって、前記第1のフィードバック信号は、前記第1の分圧電圧であり、前記出力電圧を前記第1の分圧比と異なる第2の分圧比で分圧した第2の分圧電圧として第2のフィードバック信号を出力する、分圧回路と、
    前記基準信号と前記第2のフィードバック信号とを比較し、この比較結果に基づいた信号を出力する第2のコンパレータと、
    前記第1のコンパレータが出力した信号と前記第2のコンパレータが出力した信号とを演算し、この演算結果に応じた信号を前記PWM信号として出力する演算回路と、を備える
    ことを特徴とする半導体集積回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10097175B2 (en) 2016-12-28 2018-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and DC-DC converter
US11451146B2 (en) 2019-09-03 2022-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba DC-DC converter

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017055578A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社東芝 Dc−dcコンバータ
JP6794203B2 (ja) * 2016-09-23 2020-12-02 株式会社東芝 半導体装置及びdc−dcコンバータ
JP7426702B2 (ja) * 2020-02-13 2024-02-02 ザインエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US11411556B2 (en) * 2020-07-24 2022-08-09 Astec International Limited Duty cycle control for switching power converters

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4970129A (ja) * 1972-11-10 1974-07-06
JPH04255459A (ja) * 1991-02-07 1992-09-10 Fujitsu Ten Ltd スイッチングレギュレータ
JPH06225522A (ja) 1993-01-27 1994-08-12 Fuji Electric Co Ltd スイッチング電源回路
US6424130B1 (en) * 1999-04-27 2002-07-23 Seiko Instruments Inc. Output voltage detecting circuit
DE60006846T2 (de) * 1999-10-05 2004-08-19 Alcatel Schaltnetzteil für breitbandige eingangsspannungen
US6166528A (en) * 1999-11-02 2000-12-26 Fairchild Semiconductor Corporation Lossless current sensing in buck converters working with low duty cycles and high clock frequencies
JP4054714B2 (ja) * 2003-04-28 2008-03-05 株式会社リコー 昇降圧型dc−dcコンバータ
JP4305738B2 (ja) * 2003-06-19 2009-07-29 ローム株式会社 Dc/dcコンバータ
TW200605483A (en) * 2004-03-31 2006-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inductive load current control circuit and power supply apparatus
JP2007097361A (ja) 2005-09-30 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 昇降圧コンバータ
TWI313959B (en) 2006-03-22 2009-08-21 Anpec Electronics Corp Switching regulator capable of raising system stability by virtual ripple
JP5046564B2 (ja) * 2006-06-07 2012-10-10 ローム株式会社 電源装置およびそれを用いた電子機器
JP5146022B2 (ja) * 2008-03-10 2013-02-20 株式会社リコー Dc−dcコンバータ
JP5262260B2 (ja) * 2008-04-11 2013-08-14 株式会社リコー 電圧可変dc−dcコンバータ
US8135976B2 (en) * 2008-12-17 2012-03-13 Lsi Corporation Modulated clock, an IC including the modulated clock and a method of providing a modulated clock signal for power control
JP5405891B2 (ja) * 2009-05-08 2014-02-05 スパンション エルエルシー 電源装置、制御回路、電源装置の制御方法
JP5727189B2 (ja) * 2010-10-01 2015-06-03 Necエンジニアリング株式会社 同期整流型電源回路
US9362820B2 (en) 2010-10-07 2016-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. DCDC converter, semiconductor device, and power generation device
JP6009742B2 (ja) * 2011-08-08 2016-10-19 ローム株式会社 スイッチング電源装置
US8786269B2 (en) * 2011-08-10 2014-07-22 Eta Semiconductor Inc. Constant frequency synthetic ripple power converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10097175B2 (en) 2016-12-28 2018-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and DC-DC converter
US11451146B2 (en) 2019-09-03 2022-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba DC-DC converter

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