JP2009225642A - Power supply apparatus and semiconductor integrated circuit apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置の効率向上化の技術に関し、特に、DC−DCコンバータにおけるスイッチングロスによる損失発生の低減に有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving the efficiency of a power supply device, and more particularly to a technique effective for reducing loss caused by switching loss in a DC-DC converter.
電子装置には、安定化直流電源などとして、たとえば、PWM(Pulse Width Modulation)方式のDC−DCコンバータが用いられているものがある。 Some electronic devices use, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) type DC-DC converter as a stabilized DC power source.
この種のDC−DCコンバータには、出力電圧を安定化させるためにヒステリシスコンパレータを用いたものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 As this type of DC-DC converter, one using a hysteresis comparator in order to stabilize the output voltage is known (for example, see Patent Document 1).
この場合、DC−DCコンバータの出力電圧をモニタし、その出力電圧と基準電圧とをヒステリシスコンパレータによって比較し、モニタしている出力電圧が下限しきい値に達したら、出力電圧を生成するスイッチング素子をスイッチングさせ、該出力電圧が上限しきい値に達したら、該スイッチング素子のスイッチングを停止させる制御を行っている。
ところが、上記のようなDC−DCコンバータにおける出力電圧の制御技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。 However, the present inventors have found that the output voltage control technique in the DC-DC converter as described above has the following problems.
すなわち、ヒステリシスコンパレータを用いた出力電圧の制御では、該ヒステリシスコンパレータのヒステリシスの電圧精度に依存することになってしまい、出力電圧のリップルを小さくすることが困難であるという問題がある。 That is, the control of the output voltage using the hysteresis comparator depends on the voltage accuracy of the hysteresis of the hysteresis comparator, and there is a problem that it is difficult to reduce the ripple of the output voltage.
また、ヒステリシスコンパレータによる検出遅延も発生してしまうことになり、高精度な出力電圧の制御が難しいという問題がある。 In addition, a detection delay due to the hysteresis comparator also occurs, and there is a problem that it is difficult to control the output voltage with high accuracy.
本発明の目的は、軽負荷時のスイッチングロスを大幅に低減し、出力電圧の精度を向上させることのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of greatly reducing the switching loss at light load and improving the accuracy of the output voltage.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、直流の電源電圧を任意の直流電圧に変換する電源装置であって、駆動信号に基づいて、スイッチングを行うドライバ部と、電源装置の出力側からドライバ部側に流れる逆電流を検出し、検出信号として出力する逆電流検出部と、電源装置から出力される出力電圧をモニタし、そのモニタ信号に応じてドライバ部に供給するPWM信号を生成する第1の駆動信号生成部と、逆電流検出部が検出した検出信号に基づいて、ドライバ部に供給するPFM信号を生成する第2の駆動信号生成部と、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号、または第2の駆動信号生成部が生成したPFM信号のいずれかを選択してドライバ部に駆動信号として出力する信号制御部とを備え、該信号制御部は、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない期間は、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を駆動信号として出力し、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される期間は、PFM信号を駆動信号として出力し、PFM信号が出力されている期間において、第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となると、PFM信号の出力を停止するものである。 The present invention is a power supply device that converts a DC power supply voltage into an arbitrary DC voltage, and detects a driver unit that performs switching and a reverse current that flows from the output side of the power supply device to the driver unit side based on a drive signal. A reverse current detection unit that outputs as a detection signal, a first drive signal generation unit that monitors an output voltage output from the power supply device and generates a PWM signal to be supplied to the driver unit according to the monitor signal, Based on a detection signal detected by the reverse current detection unit, a second drive signal generation unit that generates a PFM signal to be supplied to the driver unit, a PWM signal generated by the first drive signal generation unit, or a second drive A signal control unit that selects any one of the PFM signals generated by the signal generation unit and outputs the selected PFM signal as a drive signal to the driver unit. The signal control unit outputs a PFM signal from the second drive signal generation unit. The PWM signal generated by the first drive signal generation unit is output as the drive signal during the period when the PFM signal is output from the second drive signal generation unit during the period when the PFM signal is output as the drive signal. When the PWM signal output from the first drive signal generation unit is stopped during the period in which the PFM signal is output, the output of the PFM signal is stopped.
また、本発明は、前記信号制御部が、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない場合に、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を出力し、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される際にPFM信号を出力する信号選択部と、第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となることを検出し、状態検出信号を出力する状態検出部と、該状態検出部が状態検出信号を出力した期間、PWM信号、およびPFM信号のいずれの駆動信号の出力も停止する出力制御部とを有したものである。 In the present invention, the signal control unit outputs the PWM signal generated by the first drive signal generation unit when the PFM signal is not output from the second drive signal generation unit, and the second drive signal generation unit outputs the PWM signal. When the PFM signal is output from the signal generation unit, the signal selection unit that outputs the PFM signal and the PWM signal output from the first drive signal generation unit are detected to be stopped, and a state detection signal is output. And an output control unit that stops the output of any drive signal of the PWM signal and the PFM signal during the period when the state detection unit outputs the state detection signal.
さらに、本発明は、電源装置が、DC−DCコンバータよりなるものである。 Furthermore, according to the present invention, the power supply device includes a DC-DC converter.
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。 Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.
本発明は、直流の電源電圧を任意の直流電圧に変換する電源装置に用いられる半導体集積回路装置であって、駆動信号に基づいて、スイッチングを行うドライバ部と、電源装置の出力側からドライバ部側に流れる逆電流を検出し、検出信号として出力する逆電流検出部と、電源装置から出力される出力電圧をモニタし、そのモニタ信号に応じてドライバ部に供給するPWM信号を生成する第1の駆動信号生成部と、逆電流検出部が検出した検出信号に基づいて、ドライバ部に供給するPFM信号を生成する第2の駆動信号生成部と、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号、または第2の駆動信号生成部が生成したPFM信号のいずれかを選択してドライバ部に駆動信号として出力する信号制御部とを備え、該信号制御部は、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない期間は、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を駆動信号として出力し、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される期間は、PFM信号を駆動信号として出力し、PFM信号が出力されている期間において、第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となると、PFM信号の出力を停止するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device used in a power supply device that converts a DC power supply voltage into an arbitrary DC voltage, a driver unit that performs switching based on a drive signal, and a driver unit from the output side of the power supply device A reverse current detection unit that detects a reverse current flowing in the direction and outputs it as a detection signal; monitors an output voltage output from the power supply device; and generates a PWM signal to be supplied to the driver unit according to the monitor signal Drive signal generation unit, a second drive signal generation unit that generates a PFM signal to be supplied to the driver unit based on a detection signal detected by the reverse current detection unit, and a PWM generated by the first drive signal generation unit A signal control unit that selects either the signal or the PFM signal generated by the second drive signal generation unit and outputs the selected signal to the driver unit as a drive signal, and the signal control unit includes the second drive During the period when the PFM signal is not output from the signal generator, the PWM signal generated by the first drive signal generator is output as the drive signal, and during the period when the PFM signal is output from the second drive signal generator, The PFM signal is output as a drive signal. When the PWM signal output from the first drive signal generation unit is stopped during the period in which the PFM signal is output, the output of the PFM signal is stopped.
また、本発明は、前記信号制御部が、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない場合に、第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を出力し、第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される際にPFM信号を出力する信号選択部と、第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となることを検出し、状態検出信号を出力する状態検出部と、該状態検出部が状態検出信号を出力した期間、PWM信号、およびPFM信号のいずれの駆動信号の出力も停止する出力制御部とを有したものである。 In the present invention, the signal control unit outputs the PWM signal generated by the first drive signal generation unit when the PFM signal is not output from the second drive signal generation unit, and the second drive signal generation unit outputs the PWM signal. When the PFM signal is output from the signal generation unit, the signal selection unit that outputs the PFM signal and the PWM signal output from the first drive signal generation unit are detected to be stopped, and a state detection signal is output. And an output control unit that stops the output of any drive signal of the PWM signal and the PFM signal during the period when the state detection unit outputs the state detection signal.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1)電源装置の電力変換効率を大幅に向上させることができる。 (1) The power conversion efficiency of the power supply device can be greatly improved.
(2)また、低リップルで電圧精度の高い電源電圧を生成することできる。 (2) Further, it is possible to generate a power supply voltage with low ripple and high voltage accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1は、本発明の一実施の形態による電源装置の構成例を示す説明図、図2は、図1の電源装置に設けられたロジック回路の構成例を示す説明図、図3は、図1の電源装置に設けられたPFM制御回路の構成例を示す回路図、図4は、図1の電源装置の各部における信号のタイミングチャート、図5は、図3のPFM制御回路における信号のタイミングチャートである。 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a power supply device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a logic circuit provided in the power supply device of FIG. 1, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a PFM control circuit provided in one power supply apparatus, FIG. 4 is a timing chart of signals in each part of the power supply apparatus in FIG. 1, and FIG. 5 is a signal timing in the PFM control circuit in FIG. It is a chart.
本実施の形態において、電源装置1は、たとえば、DC−DCコンバータからなり、半導体集積回路装置などに安定した電源を供給する。
In the present embodiment, the
電源装置1は、図1に示すように、PFM(Pulse Frequency Modulation)制御回路2、ロジック回路3、ドライバ4、トランジスタ5,6、逆流検出回路7、エラーアンプ8、コンパレータ9、基準電圧回路10、三角波発生器11、平滑用コイル12、平滑用コンデンサ13、および抵抗14,15から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、これらPFM制御回路2、ロジック回路3、ドライバ4、トランジスタ5,6、逆流検出回路7、エラーアンプ8、コンパレータ9、基準電圧回路10、ならびに三角波発生器11は、たとえば、半導体集積回路装置内に設けられた回路であり、平滑用コイル12、平滑用コンデンサ13、および抵抗14,15は、該半導体集積回路装置の外部に設けられた回路である。
The PFM control circuit 2,
第2の駆動信号生成部となるPFM制御回路2は、逆電流検出部である逆流検出回路7から出力される逆流検出信号RCP_DETに基づいて、デュティを制御するPFMパルス信号を出力する。信号制御部であるロジック回路3は、逆流検出回路7、およびコンパレータ9から出力される比較信号COMPOUTに基づいて、PWM信号を生成して出力するとともに、逆流検出回路7が逆流電流を検出した際に、ドライバ部を構成するトランジスタ5,6を強制OFFする信号を出力する。
The PFM control circuit 2 serving as the second drive signal generation unit outputs a PFM pulse signal that controls the duty based on the backflow detection signal RCP_DET output from the backflow detection circuit 7 serving as the backflow current detection unit. The
ドライバ4は、ロジック回路3から出力されたPWM信号PWM_OUTに基づいて、トランジスタ5,6をそれぞれ駆動する。トランジスタ5,6は、PチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)−FET(Field Effect Transistor)からなる。
The driver 4 drives the
トランジスタ5の一方の接続部には、電源電圧VCCが接続されており、該トランジスタ5の他方の接続部には、トランジスタ5の一方の接続部が接続されている。トランジスタ6の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されている。
The power supply voltage VCC is connected to one connection portion of the
逆流検出回路7は、待機状態などの軽負荷時に、電源装置1の出力側から電源電圧VCC、または基準電位VSSに電流が流れる、逆電流を検出し、逆流検出信号RCP_DETを出力する。逆流検出回路7は、たとえば、コンパレータからなり、このコンパレータの正(+)側入力端子には、トランジスタ5とトランジスタ6との接続部が接続されている。
The backflow detection circuit 7 detects a backflow current flowing from the output side of the
第1の駆動信号生成部を構成するエラーアンプ8の一方の入力部には、フィードバック電圧VFBが入力されるように接続されており、他方の入力部には、第1の駆動信号生成部を構成する基準電圧回路10が生成した基準電圧VREFが入力されるように接続されている。
A feedback voltage VFB is connected to one input part of the error amplifier 8 constituting the first drive signal generation part, and the first drive signal generation part is connected to the other input part. The reference voltage VREF generated by the
エラーアンプ8は、フィードバック電圧VFBと基準電圧VREFとの誤差を増幅し、誤差信号EAOとして、コンパレータ9に出力する。第1の駆動信号生成部を構成するコンパレータ9の一方の入力部には、エラーアンプ8から出力された誤差信号EAOが入力されており、該コンパレータ9の他方の入力部には、第1の駆動信号生成部を構成する三角波発生器11が生成した三角波SLOPEが入力されている。
The error amplifier 8 amplifies an error between the feedback voltage VFB and the reference voltage VREF, and outputs it to the
コンパレータ9は、誤差信号EAOと三角波SLOPEとを比較して任意のデュティのPWM信号を生成し、比較信号COMPOUTとして出力する。平滑用コイル12の一方の接続部には、トランジスタ5とトランジスタ6との接続部が接続されており、該平滑用コイル12の他方の接続部には、平滑用コンデンサ13の一方の接続部、および抵抗14の一方の接続部が接続されている。
The
抵抗14の他方の接続部には、抵抗15の一方の接続部が接続されている。また、抵抗15の他方の接続部、ならびに平滑用コンデンサ13の他方の接続部には、基準電位VSSがそれぞれ接続されている。
One connection portion of the
抵抗14,15によって分圧された電圧は、電源装置1の出力電圧VOUTのモニタ電圧(フィードバック電圧VFB)としてエラーアンプ8に入力される。
The voltage divided by the
図2は、ロジック回路3の構成例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the
ロジック回路3は、ラッチ16、論理和回路17、論理積回路18、およびパルススキップ回路19が備えられている。ラッチ16の制御端子には、ロジック回路3に入力される基準クロック信号に基づいて生成されたクロック信号であるクロック信号PWM_SETが入力されている。
The
ラッチ16の入力部には、コンパレータ9から出力される比較信号COMPOUTが入力されるように接続されている。信号選択部である論理和回路17の一方の入力部には、PFM制御回路2から出力されるPFMパルス信号が入力されるように接続されており、該論理和回路17の他方の接続部には、ラッチ16の出力部、およびパルススキップ回路19の入力部がそれぞれ接続されている。
A comparison signal COMPOUT output from the
論理和回路17の出力部には、出力制御部となる論理積回路18の一方の入力部が接続されており、該論理積回路18の他方の入力部には、パルススキップ回路19の出力部が接続されている。論理和回路17により、ラッチ16から出力されるPWM信号とPFMパルス信号との論理和をとり、デュティの高いパルスでのスイッチングを行う。
One input part of an
状態検出部であるパルススキップ回路19は、PWM信号の状態に基づいて状態制御信号であるスキップ信号P_SKIPを出力する。このパルススキップ回路19は、ラッチ16から出力されるPWM信号がスイッチングしない場合に、Loレベルのスキップ信号P_SKIPを出力し、論理積回路18の出力を停止させる。論理積回路18の出力部から出力される信号は、PWM信号PWM_OUTとしてドライバ4に出力される。
The
図3は、PFM制御回路2の構成例を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the PFM control circuit 2.
PFM制御回路2は、インバータ20、定電流源21,22、トランジスタ23,24、スイッチ部25、コンデンサ26、およびコンパレータ27から構成されている。
The PFM control circuit 2 includes an
インバータ20の入力部には、逆流検出回路7から出力される逆流検出信号RCP_DETが入力されるように接続されている。このインバータ20の出力部には、トランジスタ23,24のゲートが接続されている。
The backflow detection signal RCP_DET output from the backflow detection circuit 7 is connected to the input portion of the
トランジスタ23は、PチャネルMOSからなり、トランジスタ24は、NチャネルMOSからなる。トランジスタ23の一方の接続部には、定電流源21を介して電源電圧VCCが接続されており、該トランジスタの他方の接続部には、トランジスタ24の一方の接続部が接続されている。
The
トランジスタ24の他方の接続部には、定電流源22を介して基準電位VSSが接続されており、これらトランジスタ23,24によってインバータが構成されている。
A reference potential VSS is connected to the other connection portion of the
トランジスタ23とトランジスタ24との接続部には、スイッチ部25の入力部が接続されており、該スイッチ部25の出力部には、コンパレータ27の正(+)側入力端子、ならびにコンデンサ26の一方の接続部がそれぞれ接続されている。
The connection portion between the
スイッチ部25の制御端子には、ロジック回路3に入力される基準クロック信号に基づいて生成されたクロック信号であるスイッチ信号SWが入力されるように接続されている。
A switch signal SW, which is a clock signal generated based on a reference clock signal input to the
コンパレータ27の負(−)側入力端子には、三角波発生器11が生成した三角波SLOPEが入力されるように接続されている。また、コンデンサ26の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されている。
The negative (−) side input terminal of the comparator 27 is connected so that the triangular wave SLOPE generated by the triangular wave generator 11 is input. The reference potential VSS is connected to the other connection portion of the
次に、本実施の形態による電源装置1における動作について説明する。
Next, the operation in the
図4は、電源装置1の各部における信号のタイミングチャートである。図4において、上方から下方にかけては、電源装置1から出力される出力電圧VOUT、電源装置1から出力される出力電流Iout、平滑用コイル12に流れるコイル電流IL、逆流検出回路7から出力される逆流検出信号RCP_DET、エラーアンプ8から出力される誤差信号EAO、三角波発生器11から出力される三角波SLOPE、コンパレータ9から出力される比較信号COMPOUT、ラッチ16の制御端子に入力されるクロック信号PWM_SET、ラッチ16から出力されるPWM信号、パルススキップ回路19から出力されるスキップ信号P_SKIP、PFM制御回路2から出力されるPFMパルス信号、ロジック回路3から出力されるPWM信号PWM_OUTの信号タイミングをそれぞれ示している。
FIG. 4 is a timing chart of signals in each part of the
まず、通常動作時(重負荷時)においては、電源装置1がPWM信号によって動作しており、ロジック回路3から出力されるPWM信号PWM_OUTの信号立ち上がりのタイミングは、ラッチ16の制御端子に入力されるクロック信号PWM_SETの立ち上がりで決まり、該PWM信号PWM_OUTの信号立ち下がりのタイミングは、コンパレータ9の比較信号COMPOUTの立ち上がりで決まる。
First, during normal operation (at the time of heavy load), the
この通常動作時のPWM信号による動作期間では、コイル電流ILは逆流しないので、逆流検出回路7の逆流検出信号RCP_DETは、Loレベルとなっている。 During the operation period of the PWM signal during the normal operation, the coil current IL does not flow back, so the backflow detection signal RCP_DET of the backflow detection circuit 7 is at the Lo level.
続いて、負荷が待機時などの軽負荷時となると、電源装置1はPFM信号によって動作するモードに移行する。重負荷時から軽負荷時に遷移した後、コイル電流ILが0Aよりも下限のレベル、すなわち、逆電流が発生すると、逆流検出回路7は、Hiレベルの逆流検出信号RCP_DETを出力する。
Subsequently, when the load becomes a light load such as a standby time, the
PFM制御回路2は、Hiレベルの逆流検出信号RCP_DETが入力されると、PFMパルス信号を生成してロジック回路3に出力する。論理和回路17は、PFM制御回路2が生成するPFMパルス信号のHiレベル期間がPWM信号のHi期間よりも長くなると、PFMパルス信号を論理積回路18に出力し、該論理積回路18からPWM信号PWM_OUTとしてPFMパルス信号が出力される。
When the Hi-level backflow detection signal RCP_DET is input, the PFM control circuit 2 generates a PFM pulse signal and outputs it to the
また、軽負荷時には、出力電圧VOUTが上昇し、それに伴い、エラーアンプ8の誤差信号EAOの電圧レベルが低下して、該誤差信号EAOの電圧レベルが三角波SLOPEの電圧レベルよりも低くなることによって、PWM信号がHiレベルとならない期間が発生する。 Further, when the load is light, the output voltage VOUT increases, and accordingly, the voltage level of the error signal EAO of the error amplifier 8 decreases, and the voltage level of the error signal EAO becomes lower than the voltage level of the triangular wave SLOPE. A period in which the PWM signal does not become Hi level occurs.
このPWM信号がHiレベルとならない期間が発生すると、パルススキップ回路19は、Loレベルのスキップ信号P_SKIPを出力する。これによって、Loレベルのスキップ信号P_SKIPが出力されている期間は、PWM信号PWM_OUTの出力が停止され、PFMパルス信号がスキップされることになる。
When a period in which the PWM signal does not become Hi level occurs, the
次に、PFM制御回路2における動作について、図5のタイミングチャートを用いて説明する。 Next, the operation in the PFM control circuit 2 will be described using the timing chart of FIG.
図5において、上方から下方にかけては、平滑用コイル12に流れるコイル電流IL、逆流検出回路7から出力される逆流検出信号RCP_DET、スイッチ部25の制御端子に入力されるスイッチ信号SW、三角波発生器11から出力される三角波SLOPE、ならびにPFM制御回路2から出力されるPFMパルス信号の信号タイミングをそれぞれ示している。
In FIG. 5, from the top to the bottom, the coil current IL flowing through the smoothing
まず、逆流検出回路7が逆電流を検出し、Hiレベルの逆流検出信号RCP_DETを出力すると、トランジスタ23がONとなり、スイッチ信号SWがHiレベルの期間にコンデンサ26に電荷が充電される。
First, when the reverse current detection circuit 7 detects a reverse current and outputs a high level reverse current detection signal RCP_DET, the
それによって、コンパレータ27の正(+)側入力端子に入力される参照電圧が上昇し、該コンパレータ27から出力されるPFMパルス信号のデュティが大きくなる。また、逆流検出回路7によって逆電流が検出されない期間は、逆流検出信号RCP_DETがLoレベルとなるので、トランジスタ24がONすることになり、スイッチ信号SWがHiレベルの期間にコンデンサ26に充電された電荷が放電されることになり、コンパレータ27の正(+)側入力端子に入力される参照電圧が低下し、それに伴い、PFMパルス信号のデュティが小さくなる。
As a result, the reference voltage input to the positive (+) input terminal of the comparator 27 increases, and the duty of the PFM pulse signal output from the comparator 27 increases. Further, since the reverse current detection signal RCP_DET is at the Lo level during the period when the reverse current is not detected by the reverse current detection circuit 7, the
それにより、本実施の形態によれば、軽負荷時にPFMパルス信号をスキップさせることができるので、トランジスタ5,6のスイッチングロスを低減し、電力変換効率を向上させることができる。
Thereby, according to the present embodiment, the PFM pulse signal can be skipped at a light load, so that the switching loss of the
また、応答性の早いエラーアンプ8の誤差信号EAOに基づいて、PFMパルス信号をスキップさせるので、低リップルで電圧精度の高い電源電圧を生成することが可能となる。 Further, since the PFM pulse signal is skipped based on the error signal EAO of the error amplifier 8 with quick response, it is possible to generate a power supply voltage with low ripple and high voltage accuracy.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
前記実施の形態では、降圧型のDC−DCコンバータに適用する場合について記載したが、本発明は、昇圧型のDC−DCコンバータに適用することによっても、高精度な電源電圧を生成することができる。 Although the case where the present invention is applied to a step-down DC-DC converter has been described in the above embodiment, the present invention can generate a highly accurate power supply voltage even when applied to a step-up DC-DC converter. it can.
本発明は、電子装置に安定化電源を供給するDC−DCコンバータなどの電源装置に適している。 The present invention is suitable for a power supply device such as a DC-DC converter that supplies a stabilized power supply to an electronic device.
1 電源装置
2 PFM制御回路
3 ロジック回路
4 ドライバ
5,6 トランジスタ
7 逆流検出回路
8 エラーアンプ
9 コンパレータ
10 基準電圧回路
11 三角波発生器
12 平滑用コイル
13 平滑用コンデンサ
14,15 抵抗
16 ラッチ
17 論理和回路
18 論理積回路
19 パルススキップ回路
20 インバータ
21,22 定電流源
23,24 トランジスタ
25 スイッチ部
26 コンデンサ
27 コンパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
駆動信号に基づいて、スイッチングを行うドライバ部と、
前記電源装置の出力側から前記ドライバ部側に流れる逆電流を検出し、検出信号として出力する逆電流検出部と、
前記電源装置から出力される出力電圧をモニタし、そのモニタ信号に応じて前記ドライバ部に供給するPWM信号を生成する第1の駆動信号生成部と、
前記逆電流検出部が検出した検出信号に基づいて、前記ドライバ部に供給するPFM信号を生成する第2の駆動信号生成部と、
前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号、または前記第2の駆動信号生成部が生成したPFM信号のいずれかを選択して前記ドライバ部に駆動信号として出力する信号制御部とを備え、
前記信号制御部は、
前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない期間は、前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を駆動信号として出力し、前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される期間は、PFM信号を駆動信号として出力し、
前記PFM信号が出力されている期間において、前記第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となると、前記PFM信号の出力を停止することを特徴とする電源装置。 A power supply device that converts a DC power supply voltage into an arbitrary DC voltage,
A driver unit that performs switching based on the drive signal;
A reverse current detection unit that detects a reverse current flowing from the output side of the power supply device to the driver unit side and outputs it as a detection signal;
A first drive signal generation unit that monitors an output voltage output from the power supply device and generates a PWM signal to be supplied to the driver unit in accordance with the monitor signal;
A second drive signal generation unit that generates a PFM signal to be supplied to the driver unit based on a detection signal detected by the reverse current detection unit;
A signal control unit that selects either the PWM signal generated by the first drive signal generation unit or the PFM signal generated by the second drive signal generation unit and outputs the selected signal to the driver unit as a drive signal; ,
The signal controller is
During a period when no PFM signal is output from the second drive signal generation unit, the PWM signal generated by the first drive signal generation unit is output as a drive signal, and the PFM signal is output from the second drive signal generation unit. Is output as a drive signal during the period when is output,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the output of the PFM signal is stopped when the PWM signal output from the first drive signal generation unit is stopped during the period in which the PFM signal is output.
前記信号制御部は、
前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない場合に、前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を出力し、前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される際にPFM信号を出力する信号選択部と、
前記第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となることを検出し、状態検出信号を出力する状態検出部と、
前記状態検出部が状態検出信号を出力した期間、PWM信号、およびPFM信号のいずれの駆動信号の出力も停止する出力制御部とを有したことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The signal controller is
When no PFM signal is output from the second drive signal generator, the PWM signal generated by the first drive signal generator is output, and the PFM signal is output from the second drive signal generator. A signal selector that outputs a PFM signal when
A state detection unit that detects that the PWM signal output from the first drive signal generation unit is in a stopped state and outputs a state detection signal;
A power supply apparatus comprising: an output control unit that stops output of any of the PWM signal and the PFM signal during a period in which the state detection unit outputs a state detection signal.
前記電源装置は、
DC−DCコンバータであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2,
The power supply device
A power supply device that is a DC-DC converter.
駆動信号に基づいて、スイッチングを行うドライバ部と、
前記電源装置の出力側から前記ドライバ部側に流れる逆電流を検出し、検出信号として出力する逆電流検出部と、
前記電源装置から出力される出力電圧をモニタし、そのモニタ信号に応じて前記ドライバ部に供給するPWM信号を生成する第1の駆動信号生成部と、
前記逆電流検出部が検出した検出信号に基づいて、前記ドライバ部に供給するPFM信号を生成する第2の駆動信号生成部と、
前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号、または前記第2の駆動信号生成部が生成したPFM信号のいずれかを選択して前記ドライバ部に駆動信号として出力する信号制御部とを備え、
前記信号制御部は、
前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない期間は、前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を駆動信号として出力し、前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される期間は、PFM信号を駆動信号として出力し、
前記PFM信号が出力されている期間において、前記第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となると、前記PFM信号の出力を停止することを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device used in a power supply device that converts a DC power supply voltage into an arbitrary DC voltage,
A driver unit that performs switching based on the drive signal;
A reverse current detection unit that detects a reverse current flowing from the output side of the power supply device to the driver unit side and outputs it as a detection signal;
A first drive signal generation unit that monitors an output voltage output from the power supply device and generates a PWM signal to be supplied to the driver unit in accordance with the monitor signal;
A second drive signal generation unit that generates a PFM signal to be supplied to the driver unit based on a detection signal detected by the reverse current detection unit;
A signal control unit that selects either the PWM signal generated by the first drive signal generation unit or the PFM signal generated by the second drive signal generation unit and outputs the selected signal to the driver unit as a drive signal; ,
The signal controller is
During a period when no PFM signal is output from the second drive signal generation unit, the PWM signal generated by the first drive signal generation unit is output as a drive signal, and the PFM signal is output from the second drive signal generation unit. Is output as a drive signal during the period when is output,
In the period during which the PFM signal is output, the output of the PFM signal is stopped when the PWM signal output from the first drive signal generator is stopped.
前記信号制御部は、
前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力されていない場合に、前記第1の駆動信号生成部が生成したPWM信号を出力し、前記第2の駆動信号生成部からPFM信号が出力される際にPFM信号を出力する信号選択部と、
前記第1の駆動信号生成部から出力されるPWM信号が停止状態となることを検出し、状態検出信号を出力する状態検出部と、
前記状態検出部が状態検出信号を出力した期間、PWM信号、およびPFM信号のいずれの駆動信号の出力も停止する出力制御部とを有したことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 4.
The signal controller is
When no PFM signal is output from the second drive signal generator, the PWM signal generated by the first drive signal generator is output, and the PFM signal is output from the second drive signal generator. A signal selector that outputs a PFM signal when
A state detection unit that detects that the PWM signal output from the first drive signal generation unit is in a stopped state and outputs a state detection signal;
A semiconductor integrated circuit device comprising: an output control unit that stops output of any drive signal of the PWM signal and the PFM signal during a period in which the state detection unit outputs a state detection signal.
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- 2008-03-19 JP JP2008070508A patent/JP2009225642A/en active Pending
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