JP6181983B2 - Switching regulator - Google Patents
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Description
本願に開示の技術は、スイッチングレギュレータに関するものである。 The technology disclosed in the present application relates to a switching regulator.
スイッチングレギュレータは、供給される入力電圧から出力端子に接続される負荷回路に供給する出力電圧を生成する。スイッチングレギュレータには、負荷回路に出力する出力電圧と、出力端子の前段に接続されるセンス抵抗の端子間電圧とに応じてスイッチの駆動を制御するものがある(例えば、特許文献1,2など)。このスイッチングレギュレータは、出力電圧が所望の電位に維持されるようにスイッチを駆動制御する際、スイッチにおける損失を低減するために例えば電流容量の異なる複数のスイッチを備え、流れる電流の大きさに応じてスイッチを切り替える制御を行う。例えば、スイッチングレギュレータは、負荷回路の負荷が増大しセンス抵抗を流れる負荷電流が増大する重負荷の場合には、電流容量の大きなスイッチを駆動してスイッチにおける損失を低減させる。
The switching regulator generates an output voltage to be supplied to a load circuit connected to the output terminal from the supplied input voltage. Some switching regulators control driving of a switch according to an output voltage output to a load circuit and a voltage between terminals of a sense resistor connected to a preceding stage of an output terminal (for example,
上記したスイッチングレギュレータは、軽負荷から重負荷までの負荷の変動に対して増減する負荷電流によってセンス抵抗に生じる端子間電圧が、例えばコンパレータなどの検出回路により検出される。センス抵抗の抵抗値は、負荷が低減するのにともなって減少する負荷電流の変化を捉えて電流容量の異なるスイッチを切り替えるために、可能な限り大きい抵抗値が設定される。しかしながら、センス抵抗の抵抗値を大きくすると、重負荷となり負荷電流が増大するのにともなってセンス抵抗で生じる消費電力も増大することが問題となる。 In the switching regulator described above, a terminal voltage generated in the sense resistor due to a load current that increases or decreases with respect to a load change from a light load to a heavy load is detected by a detection circuit such as a comparator. The resistance value of the sense resistor is set as large as possible in order to switch a switch having a different current capacity by detecting a change in load current that decreases as the load decreases. However, when the resistance value of the sense resistor is increased, the power consumption generated by the sense resistor increases as the load becomes heavy and the load current increases.
本願に開示される技術は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、負荷の変動に拘わらずセンス抵抗で生じる消費電力の低減が図れる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。 The technology disclosed in the present application has been proposed in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a switching regulator capable of reducing power consumption generated by a sense resistor regardless of a load variation.
本願に開示される技術に係るスイッチングレギュレータは、出力端子に接続される外部負荷に流れる負荷電流を検出し、入力電圧に基づいて出力電圧が出力される出力端子に接続されるセンス抵抗と、センス抵抗に接続され、負荷電流に応じて変動するセンス抵抗の両端子の端子間電圧をクランプするクランプ回路と、を備える。 A switching regulator according to a technique disclosed in the present application detects a load current flowing in an external load connected to an output terminal and senses a sense resistor connected to an output terminal from which an output voltage is output based on the input voltage, and a sense A clamp circuit that is connected to the resistor and clamps a voltage between both terminals of the sense resistor that varies according to the load current.
本願に開示される技術に係るスイッチングレギュレータによれば、負荷の変動に応じて、センス抵抗の端子間電圧をクランプするので、軽負荷でのセンス抵抗におけるセンス能力を確保しながら、重負荷でのセンス抵抗での消費電力の低減が図れる。 According to the switching regulator according to the technology disclosed in the present application, the voltage between the terminals of the sense resistor is clamped according to the fluctuation of the load. Therefore, while ensuring the sensing ability in the sense resistor at the light load, The power consumption at the sense resistor can be reduced.
図1を参照し、本実施形態に係るスイッチングレギュレータ(以下、「レギュレータ」という)10の構成について説明する。
図1に示すレギュレータ10は、複数(本実施形態では2つ)のスイッチ11,12と、各スイッチ11,12を駆動する制御回路13と、出力端子OUTに接続されるセンス抵抗Rsと、センス抵抗Rsの両端に接続されるクランプ回路20とを含む。レギュレータ10は、降圧型のDC/DCコンバータであり、外部から供給される入力電圧Vinから出力端子OUTに接続される負荷回路(図示略)に供給する出力電圧Voutを生成する。スイッチ11,12の各々は、入力端子に直流の入力電圧Vinが接続されている。スイッチ11,12は、例えばpMOSトランジスタである。スイッチ12は、例えばスイッチ11に比べて電流容量が大きいpMOSトランジスタである。スイッチ11,12は、ゲート端子に制御回路13からゲート電圧が入力されスイッチング動作を行う。
A configuration of a switching regulator (hereinafter referred to as “regulator”) 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The
スイッチ11,12の出力側には、ダイオード15と、コイル16と、コンデンサ17とで構成されるフィルタ回路が接続されている。スイッチ11,12の各々の出力端子は、ダイオード15のカソード端子及びコイル16の入力側にそれぞれ接続されている。ダイオード15のアノード端子は、グランドGNDに接続されている。コイル16の出力側は、センス抵抗Rsの入力側に接続されるとともに、コンデンサ17を介してグランドGNDに接続されている。
A filter circuit including a
センス抵抗Rsは、レギュレータ10の出力端子OUTに接続される負荷回路に供給される負荷電流を検出するためのものであり、出力側が出力端子OUTに接続されている。制御回路13は、出力端子OUTの出力電圧Voutが入力される。また、制御回路13は、発振回路18に接続されており、発振回路18からレギュレータ10の回路動作の基準となる基準クロックCLKが入力される。制御回路13は、出力電圧Voutに基づいて、例えば、各スイッチ11,12をスイッチング制御して駆動する時間(デューティ比)を変更し出力電圧Voutを一定に維持する制御を行う。
The sense resistor Rs is for detecting a load current supplied to a load circuit connected to the output terminal OUT of the
また、センス抵抗Rsの両端には、コンパレータ19が接続されている。コンパレータ19の非反転入力端子には、センス抵抗Rsの入力側が接続されている。また、コンパレータ19の反転入力端子には、センス抵抗Rsの出力側の電位より基準電圧Vref1だけ高い電位の電圧が入力される。コンパレータ19は、センス抵抗Rsの端子間電圧Vrsと基準電圧Vref1とを比較した結果を出力電圧V1として制御回路13に出力する。制御回路13は、センス抵抗Rsに流れる負荷電流Ioutの増減を出力電圧V1により検出する。制御回路13は、出力電圧V1に基づいて駆動する各スイッチ11,12を切り替える。例えば、制御回路13は、負荷電流Ioutが小さい軽負荷の場合にはスイッチ11を駆動する。また、制御回路13は、負荷電流Ioutが大きい重負荷の場合にはスイッチ11,12の両方を駆動する。これにより、負荷電流Ioutに応じて電流容量の異なるスイッチ11,12を駆動することによって、スイッチ11,12における損失が低減できる。この場合、基準電圧Vref1の値は、スイッチ11を駆動する軽負荷の状態からスイッチ11,12の両方を駆動する重負荷の状態に移行する際のセンス抵抗Rsの端子間電圧Vrsの電位が設定される。なお、スイッチ11,12は、例えば、同一の電流容量のpMOSトランジスタでもよい。また、制御回路13は、軽負荷の場合にスイッチ11のみを、重負荷の場合にスイッチ12のみを駆動する設定としてもよい。
A
また、センス抵抗Rsの両端には、クランプ回路20が接続されている。クランプ回路20は、pMOSトランジスタM1と、増幅回路22とを有する。センス抵抗Rsの入力端側は、pMOSトランジスタM1のソース端子と、増幅回路22の反転入力端子とのそれぞれに接続されている。pMOSトランジスタM1のドレイン端子は、センス抵抗Rsの出力側に接続され、pMOSトランジスタM1がセンス抵抗Rsに並列接続されている。また、増幅回路22の非反転入力端子には、センス抵抗Rsの出力側の電位より基準電位Vclmpだけ高い電位の電圧が入力される。pMOSトランジスタM1のゲート端子には、増幅回路22の出力電圧Vgとして入力される。
A
増幅回路22は、センス抵抗Rsの出力側の電位から基準電位Vclmpだけ高い電位の電圧と、センス抵抗Rsの入力側の電圧との差を増幅する。すなわち、端子間電圧Vrsと基準電位Vclmpとの差を増幅して出力電圧VgとしてpMOSトランジスタM1のゲート端子に出力する。従って、センス抵抗Rsの端子間電圧Vrsの電位が基準電位Vclmpより高い場合にpMOSトランジスタM1が駆動される。pMOSトランジスタM1は、増幅回路22の出力電圧Vgに応じて導通する。これにより、端子間電圧Vrsは、基準電位Vclmpより高い電位となる変化が制限される。
The
次に、上記したレギュレータ10の動作について図2に示すタイミングチャートを用いて説明する。例えば、コンパレータ19の出力電圧V1は、負荷電流Ioutが10mAの場合に信号レベルが切り替わる設定とする。この場合の基準電圧Vref1を5mVとすると、センス抵抗Rsの抵抗値が0.5Ω(=5mV/10mA)となる。また、基準電位Vclmpを10mVとする。
Next, the operation of the
まず、時間T1において、制御回路13は、スイッチ11(図中ではSW11と表記)を駆動し出力電圧Voutが一定値に安定している状態から出力端子OUTに接続される負荷回路の負荷が増大しセンス抵抗Rsに流れる負荷電流Ioutが増大する。次に、時間T2において、負荷電流Ioutが10mA(端子間電圧Vrsが5mV)まで増大する。制御回路13は、コンパレータ19の出力電圧V1の信号レベルのハイレベルへの遷移を検出し負荷電流Ioutが10mAまで増大したことを検出する。制御回路13は、スイッチ11に加えてスイッチ12(図中ではSW12と表記)を駆動する。
First, at time T1, the
また、増幅回路22の出力電圧Vgは、端子間電圧Vrsの増加にともなって低減する。しかしながら、この時点では、未だpMOSトランジスタM1は非導通の状態に維持される。時間T3において、負荷電流Ioutが20mAを越えると、端子間電圧Vrsは、基準電位Vclmp(=10mV)を越える。これにより、増幅回路22の出力電圧Vgがさらに低下してpMOSトランジスタM1のオン抵抗を低減して導通状態とし、負荷電流Ioutの一部が分流する。これにより、センス抵抗Rsに流れる電流分が減少して端子間電圧Vrsが減少、その結果、出力電圧Vgが増大してpMOSトランジスタM1のオン抵抗が増大して流れる電流が絞られる。これで、再びセンス抵抗Rsに流れる電流分が増大して端子間電圧Vrsが増大、出力電圧Vgが低下してpMOSトランジスタM1が導通状態となり、負荷電流Ioutの一部が分流する。以後、このようなフィードバック制御が行われ、端子間電圧Vrsはクランプされる。端子間電圧Vrsが10mVにクランプされてセンス抵抗Rsに流れる電流分が制限される一方で、負荷電流Ioutの残余の電流分はpMOSトランジスタを介して流れる。負荷の増大にともなって増大する電流分はpMOSトランジスタを介して流れる。重負荷の場合にも、センス抵抗Rsの端子間電圧Vrsがクランプされながら負荷電流Ioutを流すことができる。例えば、負荷回路としてメモリをレギュレータ10に接続する場合には、メモリに対するアクセスが発生する時間、この場合時間T2から時間T4まで負荷電流Ioutが増大する。この間も、センス抵抗Rsの端子間電圧Vrsが10mVにクランプされる。
Further, the output voltage Vg of the
時間T4において、負荷電流Ioutは、10Aで最大値となり、その後減少する。ここで、例えばクランプ回路20が設けられていないレギュレータでは、負荷電流Ioutの増大にともなって端子間電圧Vrsが5V(=10A×0.5Ω)まで増大することとなる。従って、クランプ回路20が設けられていないレギュレータでは、時間T4におけるセンス抵抗Rsで生じる消費電力Prsが50W(=10A×5V)となる。その一方で、重負荷における消費電力Prsの増加を抑えるためにセンス抵抗Rsの抵抗値を小さくすると相対的に端子間電圧Vrsが小さくなり、軽負荷の場合に生じる負荷電流Ioutの微細な変化をコンパレータ19により検出することが困難となる。結果として、負荷の変動に対して電流容量の異なるスイッチ11,12を精度良く切り替えることが困難となり、スイッチ11,12における損失の低減が図れず変換効率の低下を招くこととなる。
At time T4, the load current Iout reaches its maximum value at 10A and then decreases. Here, for example, in a regulator not provided with the
また、他の方法として、重負荷において負荷電流Ioutが増大した場合にセンス抵抗Rsを短絡させる方法が考えられるが、このような構成では、一度短絡させると重負荷から軽負荷に負荷回路の状態が遷移し負荷電流Ioutが減少する変化を検出することが困難となる。結果として、重負荷から軽負荷の状態に戻るのに合わせてスイッチ11のみを駆動する状態に自動的に復帰させることが困難となる。
As another method, a method of short-circuiting the sense resistor Rs when the load current Iout increases in a heavy load is conceivable. However, in such a configuration, once the short-circuit is performed, the state of the load circuit is changed from a heavy load to a light load. Makes it difficult to detect a change in which the load current Iout decreases. As a result, it is difficult to automatically return to a state in which only the
これに対し、本実施形態のレギュレータ10では、クランプ回路20を備えることによって、図2に示すように、重負荷の場合には端子間電圧Vrsが10mVにクランプされる。従って、本実施形態のレギュレータ10では、時間T4におけるセンス抵抗Rsで生じる消費電力Prsが0.1W(=10A×10mV)に抑制される。これにより、重負荷におけるセンス抵抗Rsの消費電力Prsの増大が抑制されるとともに、負荷の変動に対してスイッチ11,12を適切に切り替えることができ変換効率の向上が図れる。
On the other hand, in the
また、時間T5において、負荷電流Ioutが20mAまで減少し、10mVにクランプされていた端子間電圧Vrsが減少を開始する。時間T6において、負荷電流Ioutが10mA(端子間電圧Vrsが5mV)まで減少する。制御回路13は、コンパレータ19の出力電圧V1の信号レベルのローレベル遷移を検出し、負荷電流Ioutが10mAまで減少したことを検出する。制御回路13は、スイッチ12の駆動を停止させる。これにより、重負荷から軽負荷へ状態の遷移に合わせて電流容量の小さいスイッチ11のみを駆動する状態に自動的に復帰させることができる。つまり、負荷の変動に対してスイッチ11,12を切り替えて変換効率が向上できる。
At time T5, the load current Iout decreases to 20 mA, and the terminal voltage Vrs that has been clamped to 10 mV starts to decrease. At time T6, the load current Iout decreases to 10 mA (terminal voltage Vrs is 5 mV). The
以上、記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
レギュレータ10は、入力電圧Vinに接続される2つのスイッチ11,12を有する。レギュレータ10は、出力端子OUTに接続される負荷回路の負荷電流Ioutを検出するセンス抵抗Rsを有し、制御回路13がセンス抵抗Rsの端子間電圧Vrsに応じて駆動するスイッチ11,12を変更する。センス抵抗Rsは、クランプ回路20が接続され、端子間電圧Vrsがクランプ回路20により基準電位Vclmpにクランプされる。これにより、重負荷の場合に増大する負荷電流Ioutによってセンス抵抗Rsで生じる消費電力Prsが抑制されるとともに、負荷の変動に対して負荷電流Ioutの変化を検出してスイッチ11,12を適切に切り替えることができ変換効率の向上が図れる。つまり、軽負荷でのセンス抵抗Rsにおけるセンス能力を確保しながら、重負荷でのセンス抵抗Rsでの消費電力Prsの低減が図れる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The
なお、本願に開示される技術は上記実施形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、制御回路13がセンス抵抗Rsの端子間電圧Vrsに基づいて駆動するスイッチ11,12を変更する構成としたが、これに限定されない。例えば、図3に示すように、制御回路13がクランプ回路20の出力電圧Vgに基づいて駆動するスイッチ11,12を変更する構成としてもよい。なお、図3に示すレギュレータ10Aでは、上記実施形態のレギュレータ10と同一の構成については、同一符号を付し説明を適宜省略する。
Needless to say, the technology disclosed in the present application is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the
図3に示すように、レギュレータ10Aは、コンパレータ19Aを有する。コンパレータ19Aの反転入力端子には、クランプ回路20の増幅回路22の出力電圧Vgが入力される。また、コンパレータ19Aの非反転入力端子には、基準電圧Vref2が入力される。増幅回路22は、電源電圧として出力電圧Voutが入力され、端子間電圧Vrsが基準電位Vclmpに比べて低い、即ちクランプ回路20が駆動しない間は出力電圧Vgが出力電圧Voutと同等の高い電圧レベルとなる。この場合、コンパレータ19Aに入力される基準電圧Vref2は、クランプ回路20(pMOSトランジスタM1)の駆動が検出可能な電位が設定される。例えば、pMOSトランジスタM1のゲート・ソース間の閾値電圧Vthを用いて、基準電圧Vref2=出力電圧Vout−閾値電圧Vthの関係式により設定される。この場合、センス抵抗Rsの端子間電圧Vrsは小さな電圧であることを前提とすれば、センス抵抗Rsの入力側の端子(pMOSトランジスタのソース端子)の電圧は略出力電圧Voutであるとすることができる。pMOSトランジスタM1は、ソース電圧から閾値電圧Vth低下した電圧がゲート端子に印加されると導通し始めるので、上記の関係式により設定される電圧を基準電圧Vref2とすれば、出力電圧Vgがこの電圧を下回る場合にpMOSトランジスタM1は導通することとなる。コンパレータ19Aは、出力電圧Vgと基準電圧Vref2とを比較した結果を出力電圧V2として制御回路13に出力する。
As shown in FIG. 3, the
次に、レギュレータ10Aの動作について図4に示すタイミングチャートを用いて説明する。例えば、コンパレータ19Aの出力電圧V2は、負荷電流Ioutが10mAの場合に信号レベルが切り替わる設定とする。また、センス抵抗Rsの抵抗値を0.5Ω、基準電位Vclmpを5mVとする。
Next, the operation of the
まず、時間T21において、制御回路13は、スイッチ11を駆動している状態から負荷電流Ioutが増大する。時間T22において、出力電圧Vgは、端子間電圧Vrsの増加にともなって出力電圧Voutに比べて電位が低下する。時間T23において負荷電流Ioutが10mA(端子間電圧Vrsが5mV)まで増大すると、増幅回路22の出力電圧Vgがさらに低下して、pMOSトランジスタM1を導通して端子間電圧Vrsをクランプ状態とする。pMOSトランジスタM1が導通するので、出力電圧Vgは基準電圧Vref2=出力電圧Vout−閾値電圧Vthを下回る。制御回路13は、コンパレータ19Aの出力電圧V2の信号レベルのハイレベル遷移を検出する。これにより、スイッチ11に加えてスイッチ12が駆動される。端子間電圧Vrsが5mVにクランプされる一方で、負荷電流Ioutは負荷の増大にともなって増大が継続される。負荷電流Ioutは、時間T24において電流値が10Aで最大値となる。従って、このような構成においても、センス抵抗Rsにおける消費電力Prsの増大が抑制されるとともに、負荷の変動に対してスイッチ11,12を適切に切り替えることができ変換効率の向上が図れる。
First, at time T21, the
また、時間T25において、負荷電流Ioutが10mA(端子間電圧Vrsが5mV)まで減少し、制御回路13は、出力電圧V2に基づいて出力電圧Vgが基準電圧Vref2まで上昇したことを検出してスイッチ12を停止させる。これにより、重負荷から軽負荷へ状態の遷移に合わせて電流容量の小さいスイッチ11のみを駆動することができる。
At time T25, the load current Iout decreases to 10 mA (inter-terminal voltage Vrs is 5 mV), and the
また、上記実施形態では、レギュレータ10が、2つのスイッチ11,12を有する構成としたが、これに限定されず、3個以上の複数のスイッチを有する構成に変更してもよい。例えば、図5に示すように、レギュレータ10Bは、3つのスイッチ11,12,12Aと、スイッチ12,12Aの各々を駆動するタイミングを検出する2つのコンパレータ19B,19Cとを有する。スイッチ12Aは、スイッチ11,12に対して並列に接続され、制御回路13から出力されるゲート電圧によりスイッチング動作が制御される。スイッチ12Aは、例えば、スイッチ11,12に比べて電流容量が大きいpMOSトランジスタである。
Moreover, in the said embodiment, although the
コンパレータ19Bは、反転入力端子にクランプ回路20の出力電圧Vgが入力され、非反転入力端子に基準電圧Vref3が入力される。クランプ回路20の増幅回路22は、電源電圧として出力電圧Voutが入力される。この場合、コンパレータ19Bに入力される基準電圧Vref3は、クランプ回路20(pMOSトランジスタM1)の駆動が検出可能な電位が設定される。例えば、pMOSトランジスタM1のゲート・ソース間の閾値電圧Vthを用いて、基準電圧Vref3=出力電圧Vout−閾値電圧Vthの関係式により設定される。コンパレータ19Bは、出力電圧Vgと基準電圧Vref3とを比較した結果を出力電圧V3として制御回路13に出力する。制御回路13は、例えば、出力電圧V3に基づいてスイッチ12を駆動する。
In the
また、コンパレータ19Cは、反転入力端子に出力電圧Vgが入力され、非反転入力端子に基準電圧Vref4が入力される。コンパレータ19Cは、スイッチ11,12の駆動後にさらに増加する負荷電流Ioutに対し、低下する出力電圧Vgを所定値で検出して3つ目のスイッチ12Aを駆動するタイミングを出力電圧V4として出力する。従って、基準電圧Vref4は、基準電圧Vref3に比べて低いレベルの電位が設定される。出力電圧Vout、基準電圧Vref3及び基準電圧Vref4の電圧レベルの関係は、Vout>Vref3>Vref4となる。例えば、基準電圧Vref4は、pMOSトランジスタM1のドレイン電流が100mAの場合のゲート・ソース電圧Vgsを用いて、基準電圧Vref4=出力電圧Vout−ゲート・ソース電圧Vgsの関係式により設定される。MOSトランジスタでは、一般的に、ドレイン電流が大きいほどゲート・ソース電圧Vgsを大きくすることが必要であり、基準電圧Vref4は基準電圧Vref3の場合より大きな負荷電流Ioutに対する基準電圧である。コンパレータ19Cは、出力電圧Vgと基準電圧Vref4とを比較した結果を出力電圧V4として制御回路13に出力する。制御回路13は出力電圧V4に基づいてスイッチ12Aを駆動する。
In the
次に、レギュレータ10Bの動作について図6に示すタイミングチャートを用いて説明する。例えば、コンパレータ19Bの出力電圧V3は、負荷電流Ioutが10mAの場合に信号レベルが切り替わる設定とする。また、コンパレータ19Cの出力電圧V4は、負荷電流Ioutが100mAの場合に信号レベルが切り替わる設定とする。また、センス抵抗Rsの抵抗値を0.5Ω、基準電位Vclmpを5mVとする。
Next, the operation of the
まず、時間T31において、制御回路13は、スイッチ11を駆動している状態から負荷電流Ioutが増大する。時間T32において、出力電圧Vgは、端子間電圧Vrsの増加にともなって出力電圧Voutに比べて電位が低下する。時間T33において負荷電流Ioutが10mA(端子間電圧Vrsが5mV)まで増大すると、増幅回路22の出力電圧Vgがさらに低下して、pMOSトランジスタM1を導通して端子間電圧Vrsをクランプ状態とする。pMOSトランジスタM1が導通するので、出力電圧Vgは基準電圧Vref3=出力電圧Vout−閾値電圧Vthを下回る。制御回路13は、コンパレータ19Bの出力電圧V3に基づいてスイッチ11に加えてスイッチ12を駆動する。端子間電圧Vrsが5mVにクランプされる一方で、負荷電流Ioutは増大が継続される。
First, at time T31, the
時間T34において、負荷電流Ioutは100mAまで増大する。端子間電圧Vrsは5mVにクランプされたままとなる。制御回路13は、コンパレータ19Cの出力電圧V4の信号レベルのハイレベル遷移を検出する。これにより、スイッチ11,12に加えてスイッチ12Aが駆動される。そして、負荷電流Ioutは、時間T35において電流値が10Aで最大値となる。従って、このような構成では、センス抵抗Rsにおける消費電力Prsの増大が抑制されるとともに、負荷の変動に対してスイッチ11,12に加えてさらに電流容量が大きいスイッチ12Aを適切なタイミングで駆動することで変換効率がより向上できる。また、スイッチ12,12Aは、負荷電流Ioutの減少に応じて適宜駆動が停止される。従って、重負荷から軽負荷へ状態の遷移に合わせて電流容量の小さいスイッチ11,12を駆動することができる。
At time T34, the load current Iout increases to 100 mA. The terminal voltage Vrs remains clamped at 5 mV. The
なお、上記したスイッチングレギュレータ10,10A,10Bは、スイッチングレギュレータの一例として、スイッチ11,12,12Aは、スイッチの一例として、制御回路13は、制御回路の一例として、コンパレータ19,19A〜19Cは、コンパレータの一例として、クランプ回路20は、クランプ回路の一例として、増幅回路22は、増幅器の一例として、出力端子OUTは、出力端子の一例として、出力電圧Voutは、出力電圧の一例として、負荷電流Ioutは、負荷電流の一例として、pMOSトランジスタM1は、pMOSトランジスタの一例として、端子間電圧Vrsは、端子間電圧の一例として、センス抵抗Rsは、センス抵抗の一例として、基準電圧Vref1は、第1基準電圧の一例として、出力電圧V1〜V4は、出力信号の一例として、出力電圧Vgは、出力電圧の一例として、基準電圧Vref2〜Vref4は、第2基準電圧の一例として挙げられる。
The switching
10,10A,10B スイッチングレギュレータ
11,12,12A スイッチ
13 制御回路
19,19A〜19C コンパレータ
20 クランプ回路
OUT 出力端子
Vout 出力電圧
Iout 負荷電流
M1 pMOSトランジスタ
Rs センス抵抗
Vrs 端子間電圧
Vref1〜Vref4 基準電圧
V1〜V4 出力電圧
Vg 出力電圧
10, 10A,
Claims (3)
前記センス抵抗に接続され、前記負荷電流に応じて変動する前記センス抵抗の両端子の端子間電圧をクランプするクランプ回路と、
を備えることを特徴とし、
前記クランプ回路は、
前記端子間電圧の差電圧を反転増幅する増幅器と、
前記センス抵抗に並列接続され、前記増幅器の出力電圧に応じて導通制御されるPMOSトランジスタとを備えるスイッチングレギュレータ。 A sense resistor connected to the output terminal for detecting a load current flowing in an external load connected to the output terminal and outputting an output voltage based on the input voltage;
A clamp circuit connected to the sense resistor and clamping a voltage between both terminals of the sense resistor that varies according to the load current;
Characterized by comprising,
The clamp circuit is
An amplifier for inverting and amplifying the voltage difference between the terminals;
A switching regulator comprising a PMOS transistor connected in parallel to the sense resistor and controlled in conduction according to the output voltage of the amplifier .
前記端子間電圧と第1基準電圧とを比較するコンパレータとを備え、
前記コンパレータの出力信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの少なくとも一つのスイッチをスイッチング制御す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。 A plurality of switches that are supplied with the input voltage and controlled to output the output voltage;
A comparator for comparing the voltage between the terminals and the first reference voltage;
The switching regulator of claim 1, wherein, based on the comparator output signal, characterized by switching control of at least one switch of the plurality of switches.
前記増幅器の出力電圧と第2基準電圧とを比較するコンパレータとを備え、
前記コンパレータの出力信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの少なくとも一つのスイッチをスイッチング制御す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。
A plurality of switches that are supplied with the input voltage and controlled to output the output voltage;
A comparator for comparing the output voltage of the amplifier and a second reference voltage;
The switching regulator of claim 1, wherein, based on the comparator output signal, characterized by switching control of at least one switch of the plurality of switches.
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