JP4984226B2 - Pulse width modulation circuit - Google Patents
Pulse width modulation circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP4984226B2 JP4984226B2 JP2006335594A JP2006335594A JP4984226B2 JP 4984226 B2 JP4984226 B2 JP 4984226B2 JP 2006335594 A JP2006335594 A JP 2006335594A JP 2006335594 A JP2006335594 A JP 2006335594A JP 4984226 B2 JP4984226 B2 JP 4984226B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- triangular wave
- period
- clock signal
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 7
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、パルス幅変調回路は、スイッチングレギュレータ(DC−DCコンバータ、AC−DCコンバータ)、インバータ(DC−AC変換回路)、あるいはディジタル増幅器(D級アンプ)などにおける電圧制御に用いられるパルス幅変調回路およびこのパルス幅変調回路を適用したスイッチングレギュレータに関するものである。 In the present invention, the pulse width modulation circuit is used for voltage control in a switching regulator (DC-DC converter, AC-DC converter), inverter (DC-AC conversion circuit), digital amplifier (class D amplifier), or the like. The present invention relates to a modulation circuit and a switching regulator to which the pulse width modulation circuit is applied.
スイッチング素子によるコンデンサの充放電により一定振幅の三角波信号(PWMキャリア信号)を発生する三角波発生手段と、上記三角波信号と被変調信号とを比較してパルス幅変調信号を発生する比較手段と、上記三角波信号に同期するタイミングで上記コンデンサの充放電電流を離散的に変化する(従い、三角波の周期も離散的に変化する)電流切替手段とを備えたパルス幅変調回路が提案されている。 A triangular wave generating means for generating a triangular wave signal (PWM carrier signal) having a constant amplitude by charging and discharging a capacitor by a switching element; a comparing means for generating a pulse width modulation signal by comparing the triangular wave signal and the modulated signal; There has been proposed a pulse width modulation circuit including current switching means for discretely changing the charging / discharging current of the capacitor at a timing synchronized with a triangular wave signal (accordingly, the period of the triangular wave also changes discretely).
上記三角波信号の周期が固定されている場合には、スイッチングレギュレータ(DC−DCコンバータ)等に適用した場合に、その出力電圧に含まれるスイッチングノイズの電力が特定の周波数に集中して、高いピーク値のノイズスペクトルが発生する。
これに対して、上記のパルス幅変調回路によれば、上記三角波信号の周期が離散的に変化されるので、上記ノイズスペクトルのピーク値が抑制されることになる(例えば、特許文献1参照)。
When the period of the triangular wave signal is fixed, when applied to a switching regulator (DC-DC converter) or the like, the switching noise power contained in the output voltage concentrates on a specific frequency, resulting in a high peak. A noise spectrum of values is generated.
On the other hand, according to the above pulse width modulation circuit, the period of the triangular wave signal is discretely changed, so that the peak value of the noise spectrum is suppressed (for example, see Patent Document 1). .
一方、パルス幅変調回路からのパルス幅変調信号によってスイッチ素子をスイッチングさせるスイッチングレギュレータは、その出力を電源として周辺装置に供給するため、電源供給ラインを介して該周辺装置に接続される。
上記スイッチングレギュレータの出力中には、上記パルス幅変調回路で発生される三角波信号の発生周期に対応する周期のスイッチングノイズが含まれている。そこで、従来、このスイッチングノイズを利用して、スイッチングレギュレータから所定のデータを上記周辺装置に送信する技術が提案されている。
On the other hand, a switching regulator that switches a switching element by a pulse width modulation signal from a pulse width modulation circuit is connected to the peripheral device via a power supply line in order to supply its output as a power source to the peripheral device.
The output of the switching regulator includes switching noise having a period corresponding to the generation period of the triangular wave signal generated by the pulse width modulation circuit. Thus, conventionally, a technique for transmitting predetermined data from a switching regulator to the peripheral device using the switching noise has been proposed.
この技術では、パルス幅変調回路が通信データ「0」および「1」にそれぞれ対応する第1および第2の三角波信号(これらは、互いに周期が相違している)を発生し得るように構成され、データ「0」および「1」に対応して第1および第2の三角波信号がそれぞれ所定の単位時間だけ発生するようにパルス幅変調回路が制御される。なお、受信側である上記周辺装置においては、上記単位時間におけるスイッチングノイズの受信個数に基づいて上記データが復調される(例えば、特許文献2参照)。 In this technique, the pulse width modulation circuit is configured to be able to generate first and second triangular wave signals (which have different periods) corresponding to communication data “0” and “1”, respectively. The pulse width modulation circuit is controlled so that the first and second triangular wave signals are generated for a predetermined unit time corresponding to the data “0” and “1”, respectively. In the peripheral device on the receiving side, the data is demodulated based on the number of received switching noises in the unit time (see, for example, Patent Document 2).
ところで、特許文献2においては、データ「0」および「1」に対応する上記三角波信号の発生周期が固定されているので、上記三角波信号の発生個数をカウントすることによって上記単位時間を計測することができる。すなわち、上記単位時間をT0、データ「0」、「1」に対応する上記三角波信号の発生周期をT1,T2とすると、データ「0」の送信時には上記カウント値が(T0/T1)になったことから上記単位時間T0が計測され、また、データ「1」の送信時には上記カウント値が(T0/T2)になったことから該単位時間T0が計測される。 Incidentally, in Patent Document 2, since the generation period of the triangular wave signal corresponding to data “0” and “1” is fixed, the unit time is measured by counting the number of generated triangular wave signals. Can do. That is, when the unit time is T 0 and the generation periods of the triangular wave signals corresponding to the data “0” and “1” are T 1 and T 2 , the count value is (T 0 / T 1) is the unit time T 0 since it is now measured, also the unit time T 0 since the count value becomes (T 0 / T 2) at the time of transmission of the data "1" is measured The
これに対して、前記特許文献1に係るパルス幅変調回路においては、上記三角波信号の周期が離散的に変化(周波数拡散)されるので、該周期が絶対的な時間的基準になり得ず、このため、該周期を単位時間T0の計測に用いることは困難である。
それ故、データ送信機能を有する前記特許文献2のスイッチングレギュレータに特許文献1に係るパルス幅変調回路を適用する場合には、上記単位時間T0を計時するための専用の計時手段を設けることになるが、これは構成の複雑化やコストの上昇をもたらす。
On the other hand, in the pulse width modulation circuit according to Patent Document 1, since the period of the triangular wave signal is discretely changed (frequency spread), the period cannot be an absolute temporal reference, For this reason, it is difficult to use the period for measuring the unit time T 0 .
Therefore, when the pulse width modulation circuit according to Patent Document 1 is applied to the switching regulator of Patent Document 2 having a data transmission function, a dedicated time measuring means for measuring the unit time T 0 is provided. However, this leads to a complicated configuration and an increase in cost.
そこで、本発明の目的は、三角波信号の周期が離散的に変化されるにもかかわらず、該周期を時間的基準として活用することが可能なパルス幅変調回路を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記の機能を有するパルス幅変調回路を適用したスイッチングレギュレータを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a pulse width modulation circuit capable of utilizing the period as a temporal reference even though the period of the triangular wave signal is discretely changed.
Another object of the present invention is to provide a switching regulator to which the pulse width modulation circuit having the above function is applied.
本発明に係るパルス幅変調回路は、コンデンサの充放電電流によって規定される周期をもつ一定振幅の三角波信号を発生する三角波発生手段と、前記三角波信号に同期するタイミングで前記コンデンサの充放電電流を基準電流値から離散的に変化させる電流変調手段と、前記三角波信号と被変調信号とを比較することによってパルス幅変調信号を発生する比較手段と、を備えている。前記電流変調手段は、前記三角波信号の連続する2周期の一方および他方の周期に対して等しい値の前記離散的変化成分を割り当てるとともに、該離散的変化成分を前記一方および他方の周期においてそれぞれ前記基準電流値に加算および減算するように構成される。前記基準電流値は2種設定され、この2種の基準電流値が選択指定される。
The pulse width modulation circuit according to the present invention comprises a triangular wave generating means for generating a triangular wave signal having a constant amplitude having a period defined by the charging / discharging current of the capacitor, and the charging / discharging current of the capacitor at a timing synchronized with the triangular wave signal. Current modulation means for discretely changing from a reference current value; and comparison means for generating a pulse width modulation signal by comparing the triangular wave signal and the modulated signal. The current modulation means allocates the discrete change component having an equal value to one and the other two periods of the two continuous periods of the triangular wave signal, and assigns the discrete change component to the one and the other periods, respectively. to the reference current value Ru is configured to add and subtract. Two types of reference current values are set, and these two types of reference current values are selected and designated.
前記三角波信号に同期するタイミングで擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段を備えることができる。この場合、前記電流変調手段は、前記擬似乱数に基づいて前記充放電電流の離散的変化成分を設定するように構成される。 Pseudo random number generating means for generating pseudo random numbers at a timing synchronized with the triangular wave signal can be provided. In this case, the current modulation means is configured to set a discrete change component of the charge / discharge current based on the pseudorandom number.
前記電流変調手段は、前記擬似乱数に基づいて選択的にオン、オフされる複数のスイッチと、これらのスイッチにより選択可能な複数の電流源とを備えることができる。この電流変調手段では、前記各スイッチによって選択された各電流源の出力電流を加算し、その加算した電流を前記充放電電流の離散的変化成分として設定する。 The current modulation means may include a plurality of switches that are selectively turned on and off based on the pseudo random number and a plurality of current sources that can be selected by these switches. In this current modulation means, the output current of each current source selected by each switch is added, and the added current is set as a discrete change component of the charge / discharge current.
前記パルス幅変調回路を電圧制御手段として用いてスイッチングレギュレータを構成することができる。このスイッチングレギュレータでは、誤差信号が前記上記パルス幅変調回路の被変調信号になる。 It is possible to construct a switching regulator with a pre-Symbol pulse width modulation circuit as a voltage control means. In this switching regulator, the error signal becomes the modulated signal of the pulse width modulation circuit.
本発明によれば、三角波信号の周期を規定するコンデンサの充放電電流が基準電流値と離散的変化成分とから形成される。そして、上記三角波信号の連続する2周期の一方および他方の周期に対して等しい値の離散的変化成分が割り当てられ、該離散的変化成分が上記一方および他方の周期においてそれぞれ上記基準電流値に加算および減算される。したがって、三角波信号の周期が離散的に変化されるにもかかわらず、連続する三角波信号の周期の和が上記基準電流値に対応する三角波信号の周期の2倍になるとともに、次の連続する三角波信号の周期の和も、同様に上記基準電流値に対応する三角波信号の周期の2倍になる。
つまり、上記基準電流値に対応する三角波信号の周期の2倍を一単位として捉え、上記連続する三角波信号の周期の和を一単位として捉えた場合、両者は時間的に一致する。したがって、上記連続する三角波信号の周期は互いに相違するものの、それらの和は時間的基準としての機能を持つことになる。
According to the present invention, the charge / discharge current of the capacitor that defines the period of the triangular wave signal is formed from the reference current value and the discrete change component. Then, a discrete change component having an equal value is assigned to one and the other two cycles of the triangular wave signal, and the discrete change component is added to the reference current value in each of the one and the other cycles. And subtracted. Therefore, although the period of the triangular wave signal is discretely changed, the sum of the periods of the continuous triangular wave signal becomes twice the period of the triangular wave signal corresponding to the reference current value, and the next continuous triangular wave Similarly, the sum of the signal periods is twice the period of the triangular wave signal corresponding to the reference current value.
That is, when the period of the triangular wave signal corresponding to the reference current value is regarded as one unit, and the sum of the periods of the continuous triangular wave signal is regarded as one unit, the two coincide in time. Therefore, although the periods of the continuous triangular wave signals are different from each other, their sum has a function as a temporal reference.
それ故、例えば、スイッチングノイズを利用した通信機能を持つスイッチングレギュレータの電圧制御に本発明に係るパルス幅変調回路を適用すれば、高いピーク値のノイズスペクトルを抑制するという効果に加えて、通信のための専用の時間管理手段(計時手段)を設けることなく通信を行うことが可能になるという効果が得られる。また、本発明によれば、上記機能を有するスイッチングレギュレータを提供することができる。 Therefore, for example, if the pulse width modulation circuit according to the present invention is applied to the voltage control of a switching regulator having a communication function using switching noise, in addition to the effect of suppressing the noise spectrum of a high peak value, Therefore, there is an effect that communication can be performed without providing a dedicated time management means (time measuring means). Moreover, according to the present invention, a switching regulator having the above functions can be provided.
図1は、本発明に係るパルス幅変調回路が適用されたスイッチングレギュレータ(DC−DCコンバータ)を示すブロック図である。
このスイッチングレギュレータは、パルス幅変調回路10、出力電圧フィードバック回路20、ドライブ回路30、半導体スイッチ40a,40b、リアクトルLおよびコンデンサCを備え、入力電圧Vinを半導体スイッチ40a,40bによってスイッチングして、基準電圧Vrefで規定される目標値に対応した電圧Voutを出力するものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a switching regulator (DC-DC converter) to which a pulse width modulation circuit according to the present invention is applied.
The switching regulator includes a pulse width modulation circuit 10, the output voltage feedback circuit 20, drive circuit 30 includes semiconductor switches 40a, 40b, a reactor L and capacitor C, by switching the input voltage V in the semiconductor switches 40a, by 40b, The voltage V out corresponding to the target value defined by the reference voltage V ref is output.
パルス幅変調回路10は、一定振幅の三角波信号Voscを発生する三角波発生器11と、三角波信号Voscと出力電圧フィードバック回路20の出力である誤差電圧信号VFBとを比較してパルス幅変調信号を発生するコンパレータ12と、電流変調回路13と、疑似乱数発生回路14とを備えている。なお、誤差電圧信号VFBは、Vref−k・Vout(ここで、kは電圧Voutを分圧して検出する場合の分圧比で、分圧しない場合はk=1となる)に対応し、パルス幅変調回路10における被変調信号となる。 The pulse width modulation circuit 10 compares a triangular wave generator 11 that generates a triangular wave signal V osc with a constant amplitude, and the triangular wave signal V osc and the error voltage signal V FB that is the output of the output voltage feedback circuit 20 to perform pulse width modulation. A comparator 12 that generates a signal, a current modulation circuit 13, and a pseudo-random number generation circuit 14 are provided. The error voltage signal V FB corresponds to V ref −k · V out (where k is a voltage dividing ratio when the voltage V out is divided and detected, and k = 1 when not divided). Then, it becomes a modulated signal in the pulse width modulation circuit 10.
図2は、三角波発生器11および電流変調回路13の構成例を示す回路図である。
三角波発生器11は、タイミングコンデンサCTと、このタイミングコンデンサCTの充放電経路を切替えるための半導体スイッチ111a(pMOSトランジスタ),111b(nMOSトランジスタ)と、コンデンサ充電用の電流源112aと、コンデンサ放電用の電流源112bと、タイミングコンデンサCTの端子電圧をそれぞれ上側閾値電圧VOU、下側閾値電圧VOLと比較するコンパレータ113,114と、フリップフロップ114とを備えている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the triangular wave generator 11 and the current modulation circuit 13.
The triangular wave generator 11 includes a timing capacitor C T , semiconductor switches 111 a (pMOS transistors) and 111 b (nMOS transistors) for switching charge / discharge paths of the timing capacitor C T , a capacitor charging current source 112 a, a capacitor a current source 112b for discharging the timing capacitor C T pin voltage respectively upper threshold voltage V OU of the comparator 113 and 114 to be compared with the lower threshold voltage V OL, and a flip-flop 114.
ここで、Vosc<VOUの関係が成立しかつフリップフロップ114の出力Qの論理レベルが「L」である状態を初期状態として、上記三角波発生器11の動作を説明する。
この初期状態においては、半導体スイッチ111bがオフかつ半導体スイッチ111aがオンされて、タイミングコンデンサCTが電流源111aの電流K1・Iref(K1は定数)で充電されるので、図3に示すように、出力電圧Voscが一定の変化率で上昇する。電圧Voscが上昇して上側閾値電圧VOUを超えると、コンパレータ113がフリップフロップ114をセットするので、該フリップフロップ114の出力Qの論理レベルが「H」に切り替わる。これに伴い、半導体スイッチ111aがオフするとともに半導体スイッチ111bがオンするので、タイミングコンデンサCTが電流源112bの電流K2・Iref(K2は定数、この例ではK2=K1)により放電され、その結果、出力電圧Voscが一定の変化率で下降する。
電圧Voscが下降して下側閾値電圧VOLを下回ると、フリップフロップ114がリセットされるので、その出力Qの論理レベルが「L」に切り替わる。三角波発生器11は、このような動作を繰り返すことにより図示のような三角波信号Voscを発生する。
Here, the operation of the triangular wave generator 11 will be described with a state where the relationship of V osc <V OU is established and the logic level of the output Q of the flip-flop 114 is “L” as an initial state.
In this initial state, the semiconductor switch 111b is turned off and the semiconductor switch 111a is turned on, and the timing capacitor C T is charged with the current K 1 · I ref (K 1 is a constant) of the current source 111a. As shown, the output voltage V osc rises at a constant rate of change. When the voltage V osc rises and exceeds the upper threshold voltage V OU , the comparator 113 sets the flip-flop 114, so that the logic level of the output Q of the flip-flop 114 is switched to “H”. Accordingly, since the semiconductor switch 111a is turned on the semiconductor switch 111b is turns off, the current K 2 · I ref of timing capacitor C T is the current source 112b (K 2 is a constant, K 2 = K 1 in this example) by As a result, the output voltage V osc falls at a constant rate of change.
When the voltage V osc drops and falls below the lower threshold voltage V OL , the flip-flop 114 is reset, and the logic level of the output Q is switched to “L”. The triangular wave generator 11 generates a triangular wave signal V osc as shown by repeating such an operation.
次に、電流変調回路13について説明する。上記三角波発生器11の発振周期は、タイミングコンデンサCTの充放電電流である電流源112a,112bの出力電流K1Iref,K2Irefよって決定される。電流変調回路13は、上記電流K1Iref,K2Irefにおける電流Irefを発生するものであって、タイミングコンデンサCTの充放電電流の最低基準となる大きさの電流Iref1(もしくはIref1’)を出力する定電流源131と、nビットのディジタル変調信号をアナログ電流出力Iref2に変換するD/Aコンバータ132と、デコーダ133とを備えている。
定電流源131は、2種の定電流Iref1,Iref1’を発生するように構成されており、後述の入力ビットmに入力される外部データに基づいてこれらの電流のいずれかが指定される。
Next, the current modulation circuit 13 will be described. The oscillation period of the triangular wave generator 11 is determined by the output currents K 1 I ref and K 2 I ref of the current sources 112a and 112b, which are charging / discharging currents of the timing capacitor C T. Current modulation circuit 13, the current K 1 I ref, be one that generates a current I ref in K 2 I ref, the timing capacitor C T of the charge and discharge current minimum standards become the magnitude of the current I ref1 (or A constant current source 131 that outputs I ref1 ′), a D / A converter 132 that converts an n-bit digital modulation signal into an analog current output I ref2 , and a decoder 133.
The constant current source 131 is configured to generate two types of constant currents I ref1 and I ref1 ′, and any one of these currents is designated based on external data input to an input bit m described later. The
D/Aコンバータ132は、デコーダ133から出力されるnビットのディジタル変調信号に基づいて選択的に開放・短絡される複数のスイッチS1,S1,・・・Snと、これらのスイッチS1,S2,・・・Snにより選択されて、それぞれ大きさの異なる定電流1ISS,2ISS,・・・,2nISS(20ISS,21ISS,・・・,2nISS)を出力する複数の定電流源134−1,134−2,・・・134−nとによって構成され、上記スイッチS1,S2,・・・Snの選択作動によって決定される複数の定電流を加算した電流Iref2を出力する。
上記D/Aコンバータ132の出力電流Iref2は、定電流源131の出力電流Iref1(もしくはIref1’)と加算されて上記電流Irefを形成する。また、図示しないカレントミラー回路により、電流Irefから上記の電流K1Iref,K2Irefが生成される。
D / A converter 132, a plurality of switches S 1 to be selectively opened or short circuit based on the digital modulated signal of n bits outputted from the decoder 133, S 1, and · · · S n, these switches S 1, S 2, is selected by · · · S n, different constant current 1I SS of each size, 2I SS, ···, 2 n I SS (2 0 I SS, 2 1 I SS, ··· , 2 n I SS) a plurality of constant current sources for outputting 134-1 and 134-2 are constituted by a · · · 134-n, the switches S 1, S 2, the selection operation of the · · · S n A current I ref2 obtained by adding a plurality of constant currents to be determined is output.
The output current I ref2 of the D / A converter 132 is added to the output current I ref1 (or I ref1 ′) of the constant current source 131 to form the current I ref . The currents K 1 I ref and K 2 I ref are generated from the current I ref by a current mirror circuit (not shown).
上記三角波発生器11から出力される三角波信号Voscの周期は、フリップフロップ114から出力されるクロック信号の周期と一致している。ここで、このクロック信号の基準周期を図4(a)に示すT1とすると、本実施形態は、同図(b)に示す周期(T1−Δti)のクロック信号の後に必ず同図(c)に示す周期(T1+Δti)のクロック信号が続くように、もしくは、周期(T1+Δti)のクロック信号の後に必ず周期(T1−Δti)のクロック信号が続くように構成される。このように構成すれば、連続する2つのクロック信号の周期の合計が必ず2T1となる。 The period of the triangular wave signal V osc output from the triangular wave generator 11 coincides with the period of the clock signal output from the flip-flop 114. Here, if the reference period of the clock signal is T 1 shown in FIG. 4A, the present embodiment always follows the clock signal of the period (T 1 −Δt i ) shown in FIG. 4B. The clock signal having the period (T 1 + Δt i ) shown in (c) is continued, or the clock signal having the period (T 1 −Δt i ) is always followed by the clock signal having the period (T 1 + Δt i ). Composed. With this configuration, the total period of two consecutive clock signals is always 2T 1 .
一方、本実施形態は、後述の通信データを形成する関係で、フリップフロップ114から図4(e)に示す周期(T2−Δti)のクロック信号および同図4(f)に示す周期(T2+Δti)のクロック信号も出力させるように構成される。これらのクロック信号も、一方の後に他方が続くように発生され、したがって、連続するそれらの信号の周期は必ず2T2となる。
ここで、時間Δtiは、クロック信号の周期拡散成分である。周期拡散成分△t1,△t2,・・・,Δti,・・・は、乱数に近いものであることが望ましく、そのため、本実施形態では,後述する疑似乱数発生回路14(図5)を用いて乱数に近い周期拡散成分を形成している。
On the other hand, in the present embodiment, since the communication data to be described later is formed, the clock signal of the cycle (T 2 −Δt i ) shown in FIG. 4E and the cycle shown in FIG. T 2 + Δt i ) is also output. These clock signals are also generated so other follows the one, therefore, the period of the signals to be continuously always becomes 2T 2.
Here, time Δt i is a periodic spread component of the clock signal. The periodic spread components Δt 1 , Δt 2 ,..., Δt i ,... Are preferably close to random numbers, and therefore, in this embodiment, a pseudo-random number generation circuit 14 (FIG. 5) described later is used. ) To form a periodic diffusion component close to a random number.
上記三角波信号Voscの周期、つまり、フリップフロップ114から出力されるクロック信号の周期は、タイミングコンデンサCTの定電流充放電による両端電圧(積分電圧)が閾値(VOU,VOL)に到達する時間で規定されるので、K(定数)/定電流値と表される。
ここで、周期Tj(j=1または2)を与える定電流値をIjとし、周期Tj−△tを与える定電流値をIj+△Iとすると、1/(1−α)=1+αという近似式を適用することによって、周期Tj−k△tを与える定電流値はIj+k△I、周期Tj+k△tを与える定電流値はIj−k△Iと表される(kは整数)。
The period of the triangular wave signal V osc , that is, the period of the clock signal output from the flip-flop 114 is such that the both-ends voltage (integrated voltage) due to constant current charging / discharging of the timing capacitor C T reaches the threshold value (V OU , V OL ). Therefore, it is expressed as K (constant) / constant current value.
Here, if the constant current value that gives the cycle T j (j = 1 or 2) is I j and the constant current value that gives the cycle T j -Δt is I j + ΔI, 1 / (1-α) = 1 + α is applied, the constant current value that gives the cycle T j −kΔt is I j + kΔI, and the constant current value that gives the cycle T j + kΔt is I j −kΔI. (K is an integer).
図2に示すD/Aコンバータ132では、スイッチS1〜Snの開閉操作により、Iss〜2nIssの定電流値を選択することができる。
そして、電流変調回路13においては、上記基本周期T1を規定するための電流値Irefとして(Iref1+2nIss)が対応付けられ、上記基本周期T2を規定するための電流値Irefとして電流値(Iref2+2nIss)が対応付けられる。
したがって、上記電流値(Iref1+2nIss)から電流値k×Issを引くことによってフリップフロップ114から出力されるクロック信号の周期が(T1+k△t01)に設定され、また、電流値(Iref1+2nIss)に定電流値k×Issを足すことによって該クロック信号の周期が(T1−k△t01)に設定されることになる。ここで、△t01=CT・(VOU−VOL)(1/K1+1/K2)((1/(Iref1+2nIss)−1/(Iref1+2nIss+Iss))=2CT・(VOU−VOL)((1/(Iref1+2nIss)−1/(Iref1+(2n+1)Iss))/K1である。なお、上記周期(T1−k△t01)および(T1+k△t01)は、それぞれ図4(b)に示す周期(T1−Δti)および同図(c)に示す(T1+Δti)に対応する。
In the D / A converter 132 shown in FIG. 2, a constant current value of I ss to 2 n I ss can be selected by opening and closing the switches S 1 to S n .
In the current modulation circuit 13, (I ref1 +2 n I ss ) is associated as the current value I ref for defining the basic period T 1, and the current value I for defining the basic period T 2. A current value (I ref2 +2 n I ss ) is associated with ref .
Accordingly, the period of the clock signal output from the flip-flop 114 is set to (T 1 + kΔt 01 ) by subtracting the current value k × I ss from the current value (I ref1 +2 n I ss ), By adding the constant current value k × I ss to the current value (I ref1 +2 n I ss ), the cycle of the clock signal is set to (T 1 −kΔt 01 ). Where Δt 01 = C T · (V OU −V OL ) (1 / K 1 + 1 / K 2 ) ((1 / (I ref1 +2 n I ss ) −1 / (I ref1 +2 n I ss + I ss )) = 2C T · (V OU −V OL ) ((1 / (I ref1 +2 n I ss ) −1 / (I ref1 + (2 n +1) I ss )) / K 1 . The period (T 1 −kΔt 01 ) and (T 1 + kΔt 01 ) are respectively the period (T 1 −Δt i ) shown in FIG. 4B and (T 1 + Δt shown in FIG. 4C). i ).
同様に、上記電流値(Iref2+2nIss)から電流値k×Issを引くことによって上記クロック信号の周期が(T2+k△t02)に設定され、また、上記電流値(Iref2+2nIss)に定電流値k×Issを足すことによって該クロック信号の周期が(T2−k△t02)に設定されることになる。ここで、△t02=2CT・(VOU−VOL)((1/(Iref1’+2nIss)−1/(Iref1’+(2n+1)Iss))/K1である。なお、上記周期(T2−k△t02)および(T2+k△t02)は、それぞれ図4(e)に示す周期(T2−Δti)および同図(f)に示す(T2+Δti)に対応する。 Similarly, the period of the clock signal is set to (T 2 + kΔt 02 ) by subtracting the current value k × I ss from the current value (I ref2 +2 n I ss ), and the current value (I By adding the constant current value k × I ss to ( ref 2 +2 n I ss ), the cycle of the clock signal is set to (T 2 −kΔt 02 ). Here, Δt 02 = 2C T · (V OU −V OL ) ((1 / (I ref1 ′ +2 n I ss ) −1 / (I ref1 ′ + (2 n +1) I ss )) / K 1 The periods (T 2 −kΔt 02 ) and (T 2 + kΔt 02 ) are respectively represented by the periods (T 2 −Δt i ) and (f) shown in FIG. This corresponds to (T 2 + Δt i ).
前記疑似乱数発生回路14は、例えば、図5に示すような線形フィードバックシフトレジスタ回路によって構成される。この線形フィードバックシフトレジスタ回路(LFSR)は、(n−1)段(図5に示す例では6段)に縦続接続したDフリップフロップD−FF1〜D−FFn-1と、排他的論理和回路XORとを備え、(n−1)ビットの擬似乱数r1〜rn-1(M系列符号)をディジタル変調データとして生成する。
この線形フィードバックシフトレジスタ回路の出力は、上記電流値k×Issのkを擬似乱数r1〜rn-1に従って変化させるために、デコーダ133に与えられる。なお、この線形フィードバックシフトレジスタ回路は、Dフリップフロップ114の出力でトリガされる後記のDフリップフロップ115の出力QB(出力Qの反転信号)によってシフト動作する。
The pseudo-random number generation circuit 14 is constituted by, for example, a linear feedback shift register circuit as shown in FIG. This linear feedback shift register circuit (LFSR) includes D flip-flops D-FF 1 to D-FF n-1 cascaded in (n−1) stages (6 stages in the example shown in FIG. 5), exclusive logic A sum circuit XOR, and generates (n−1) -bit pseudorandom numbers r 1 to r n-1 (M-sequence code) as digital modulation data.
The output of the linear feedback shift register circuit is supplied to the decoder 133 in order to change k of the current value k × I ss according to the pseudo random numbers r 1 to r n−1 . This linear feedback shift register circuit performs a shift operation by an output QB (inverted signal of output Q) of the D flip-flop 115 described later triggered by the output of the D flip-flop 114.
以下、本スイッチングレギュレータの作用を説明する。
前記電流変調回路13は、ディジタル入力ビットとしてビット1〜nおよびビットmを有している。ここで、D/Aコンバータ132のビット数nが4であるとすると、上記ディジタル入力ビットのビット1〜nは1〜4となる。そして、n=4の場合、図6に示すように、入力ビット1〜3は 「変動範囲指定ビット」として、また、入力ビットn=4は「プラスマイナス(P/M)切り替えビット」として、また、入力ビットmは基本周期(T1/T2)切り替えビット)としてそれぞれ割り当てられる。
Hereinafter, the operation of the present switching regulator will be described.
The current modulation circuit 13 has bits 1 to n and a bit m as digital input bits. Here, assuming that the number of bits n of the D / A converter 132 is 4, bits 1 to n of the digital input bits are 1 to 4. In the case of n = 4, as shown in FIG. 6, the input bits 1 to 3 are “variation range designation bits”, and the input bit n = 4 is “plus / minus (P / M) switching bit”. The input bit m is assigned as a basic period (T 1 / T 2 ) switching bit).
D/Aコンバータ132のビット数nが4の場合、前記基本周期T1に対応する電流値Irefである(Iref1+2nIss)および前記基本周期T2に対応する電流値Irefである(Iref1’+2nIss)がそれぞれ(Iref1+8Iss)および(Iref1’+8Iss)に設定される。
入力ビット1〜3には、図5示す疑似乱数発生回路14である線形フィードバックシフトレジスタ回路から擬似乱数に従ったディジタル変調データが与えられ、また入力ビットn=4には、Dフリップフロップ115の出力Qが与えられる。
When the number of bits n of the D / A converter 132 is 4, the current value I ref corresponding to the basic period T 1 (I ref1 +2 n I ss ) and the current value I ref corresponding to the basic period T 2 Certain (I ref1 '+2 n I ss ) are set to (I ref1 + 8I ss ) and (I ref1 ' + 8I ss ), respectively.
The input bits 1 to 3 are given digital modulation data in accordance with the pseudo random number from the linear feedback shift register circuit which is the pseudo random number generation circuit 14 shown in FIG. 5, and the input bit n = 4 has the D flip-flop 115. Output Q is given.
ここで、初期状態において、例えば入力ビット1,2,3に「1」,「1」,「0」というディジタル変調データが与えられ、かつ、入力ビットn=4およびmにそれぞれデータ「0」が与えられたと仮定する。
このとき、入力ビットn=4のデータ「0」は、「電流をプラスする」(周期は逆にマイナスされる)というコマンドを意味し、また、入力ビットmのデータ「0」は、「基本周期T1を選択する」というコマンドを意味している。
Here, in the initial state, for example, digital modulation data “1”, “1”, “0” is given to input bits 1, 2, 3, and data “0” is inputted to input bits n = 4 and m, respectively. Is given.
At this time, the data “0” of the input bit n = 4 means a command “plus current” (the cycle is negatively reversed), and the data “0” of the input bit m is “basic” This means a command “select cycle T 1 ”.
そこで、デコーダ133は、入力ビット1,2,3に入力されたディジタル変調データ「1」,「1」,「0」に対応する十進数「1」×21+「1」×22+「0」×23=3に基づいて、プラスすべき電流が3Issとなるようなデータ「1」,「1」,「0」,「1」をD/Aコンバータ132の各ビット1,2,3,n(=4)に出力する。 Therefore, the decoder 133 is a decimal number “1” × 2 1 + “1” × 2 2 + corresponding to the digital modulation data “1”, “1”, “0” input to the input bits 1, 2, 3. Based on “0” × 2 3 = 3, data “1”, “1”, “0”, “1” such that the current to be added is 3I ss are stored in each bit 1 of the D / A converter 132. Output to 2, 3, n (= 4).
これに伴い、D/Aコンバータ132のスイッチS1,S2およびS4がオンされて、定電流Iref2=Iss+2Iss+8Iss=11Issが該D/Aコンバータ132から出力されるので、電流変調回路13から出力される基準定電流Irefは、Iref=(Iref1+Iref2)=(Iref1+11Iss)=(周期T1に対応する電流値(Iref1+8Iss))+3・Issとなる。
この結果、上記三角波発生器11のフリップフロップ114からは、基本周期T1に電流3・Issに相当する時間Δtiをマイナスした周期(T1−Δti)のクロック信号(図4(b)参照)が出力されることになる。
Accordingly, the switches S 1 , S 2 and S 4 of the D / A converter 132 are turned on, and the constant current I ref2 = I ss + 2I ss + 8I ss = 11I ss is output from the D / A converter 132. The reference constant current I ref output from the current modulation circuit 13 is I ref = (I ref1 + I ref2 ) = (I ref1 + 11I ss ) = (current value corresponding to the period T 1 (I ref1 + 8I ss )) + 3.Iss .
As a result, the flip-flop 114 of the triangular wave generator 11 generates a clock signal (T 1 −Δt i ) having a period (T 1 −Δt i ) obtained by subtracting the time Δt i corresponding to the current 3 · I ss from the basic period T 1 (FIG. 4B). )) Is output.
上記周期(T1−Δti)のクロック信号が出力されると(すなわち、Dフリップフロップ115の出力Qが「0」のときに、フリップフロップ114の出力Qの反転信号である出力QBが「0」(L:LOW)から「1」(H:HIGH)に変化するタイミングで)、Dフリップフロップ115がトリガされてその出力Qが「1」に反転するので、入力ビットn=4に「電流をマイナスする」(周期は逆にプラスされる)というコマンド「1」が入力される。
そこで、デコーダ133は、マイナスすべき電流が3Issとなるようなデータ「1」,「0」,「1」,「0」をD/Aコンバータ132の各ビット1,2,3,n(=4)に出力する。
When the clock signal having the above cycle (T 1 −Δt i ) is output (that is, when the output Q of the D flip-flop 115 is “0”), the output QB, which is an inverted signal of the output Q of the flip-flop 114, is “ Since the D flip-flop 115 is triggered and its output Q is inverted to “1” at the timing of changing from “0” (L: LOW) to “1” (H: HIGH), the input bit n = 4 is set to “ The command “1” is input to “minus the current” (the cycle is reversed).
Therefore, the decoder 133 converts the data “1”, “0”, “1”, “0” such that the current to be minus is 3I ss into each bit 1, 2, 3, n ( = 4).
これに伴い、D/Aコンバータ132のスイッチS1およびS3がオンされて、定電流Iref2=Iss+4Iss=5Issが該D/Aコンバータ132から出力されるので、電流変調回路13から出力される定電流Irefは、Iref=(Iref1+Iref2)=(Iref1+5Iss)=(周期T1に対応する電流値(Iref1+8Iss))−3Issとなる。
この結果、上記三角波発生器11のフリップフロップ114からは、基本周期T1から電流3・Issに相当する時間Δtiをプラスした周期(T1+Δti)のクロック信号(図4(c)参照)が出力されることになる。
Accordingly, the switches S 1 and S 3 of the D / A converter 132 are turned on, and the constant current I ref2 = I ss + 4I ss = 5I ss is output from the D / A converter 132. The constant current I ref output from the above is I ref = (I ref1 + I ref2 ) = (I ref1 + 5I ss ) = (current value corresponding to the cycle T 1 (I ref1 + 8I ss )) − 3I ss .
As a result, from the flip-flop 114 of the triangular wave generator 11, a clock signal having a period (T 1 + Δt i ) obtained by adding a time Δt i corresponding to the current 3 · I ss from the basic period T 1 (FIG. 4C). Reference) will be output.
次に、上記の例において、電流変調回路13の入力ビットmのデータが「1」の場合について説明する。この場合、定電流源131から定電流Iref1’が出力されるので、電流変調回路13から出力される基準定電流Irefは、Iref=(Iref1’+Iref2)=(Iref1’+11Iss)=(周期T2に対応する電流値(Iref1’+8Iss))+3・Issとなる。この結果、上記三角波発生器11のフリップフロップ114から周期(T2−Δti)のクロック信号(図4(e)参照)が出力される。 Next, the case where the data of the input bit m of the current modulation circuit 13 is “1” in the above example will be described. In this case, since the constant current I ref1 'is output from the constant current source 131, the reference constant current I ref output from the current modulation circuit 13 is I ref = (I ref1 ' + I ref2 ) = (I ref1 '+ 11I ss ) = (current value corresponding to period T 2 (I ref1 ′ + 8I ss )) + 3 · I ss As a result, a clock signal (see FIG. 4E) having a period (T 2 −Δt i ) is output from the flip-flop 114 of the triangular wave generator 11.
このクロック信号は、入力ビットmのデータが「0」の場合と同様に、Dフリップフロップ115をトリガする。これにより、入力ビットn=4のデータが「1」に変化するので、電流変調回路13からIref=(Iref1’+Iref2)=(Iref1’+5Iss)=(周期T2に対応する電流値(Iref1’+8Iss))−3・Issという電流が出力され、その結果、上記三角波発生器11のフリップフロップ114から、基本周期T2に電流3・Issに相当する時間Δtiをプラスした周期(T2+Δti)のクロック信号(図4(f)参照)が出力されることになる。 This clock signal triggers the D flip-flop 115 as in the case where the data of the input bit m is “0”. As a result, the data of the input bit n = 4 changes to “1”, so that the current modulation circuit 13 corresponds to I ref = (I ref1 ′ + I ref2 ) = (I ref1 ′ + 5I ss ) = (period T 2 . The current value (I ref1 '+ 8I ss ))-3 · I ss is output, and as a result, the time Δt corresponding to the current 3 · I ss in the basic period T 2 from the flip-flop 114 of the triangular wave generator 11. clock signal i plus the period (T 2 + Δt i) (see FIG. 4 (f)) so that is output.
上記周期(T1+Δti)もしくは周期(T2+Δti)のクロック信号が出力されると(すなわち、Dフリップフロップ115の出力Qが「1」のときに、フリップフロップ114の出力QBが「0」から「1」に変化するタイミングで)、Dフリップフロップ115の出力Qが「0」に変化する。これにより、入力ビットn=4に「電流をマイナスする」というコマンド「1」が再び入力されるとともに、Dフリップフロップ115の出力QBが「0」から「1」に変化して前記線形フィードバックシフトレジスタ回路がシフトされるので、入力ビット1,2,3に加えられた新たな擬似乱数データに基づいて上記と同様の動作が実行される。 When a clock signal having the period (T 1 + Δt i ) or period (T 2 + Δt i ) is output (that is, when the output Q of the D flip-flop 115 is “1”, the output QB of the flip-flop 114 is “ The output Q of the D flip-flop 115 changes to “0” at the timing of changing from “0” to “1”. As a result, the command “1” “decrease current” is input again to the input bit n = 4, and the output QB of the D flip-flop 115 changes from “0” to “1” to change the linear feedback shift. Since the register circuit is shifted, the same operation as described above is executed based on the new pseudo random number data added to the input bits 1, 2, and 3.
上述したように、本実施形態によれば、周期(T1−Δti)のクロック信号の後に周期(T1+Δti)のクロック信号が続くので、これらのクロック信号の周期の合計は2T1となる。また、同様に、周期(T2−Δti)のクロック信号の後に周期(T2+Δti)のクロック信号が続くことになるので、これらの2つのクロック信号の周期の合計は2T2となる。 As described above, according to the present embodiment, since the clock signal having the period (T 1 + Δt i ) follows the clock signal having the period (T 1 −Δt i ), the total period of these clock signals is 2T 1. It becomes. Similarly, since the clock signal having the cycle (T 2 + Δt i ) follows the clock signal having the cycle (T 2 −Δt i ), the sum of the cycles of these two clock signals is 2T 2. .
下記表は、電流変調回路13の入力ビット1,2,3,n(=4)およびmの論理値と、上記クロック信号の周期T1,T1-1〜T1-7,T1+1〜T1+7およびT2,T2-1〜T2-7,T2+1〜T2+7との関係を示している。 The following table, input bits 1,2,3 of the current modulation circuit 13, n (= 4) and the logical value of m, the period T 1 of the above clock signal, T 1-1 ~T 1-7, T 1+ The relationships between 1 to T 1 + 7 and T 2 , T 2-1 to T 2-7 , and T 2 + 1 to T 2 + 7 are shown.
この表における入力ビット1,2,3のデータは、前記擬似乱数r1〜rn-1によって与えられ、前記電流Irefの離散成分つまり前記周期拡散成分Δti(周期変動範囲)を規定する。
周期T1-i(i=0〜7)およびT1+iは、それぞれ上記周期(T1−Δti)および(T1+Δti)に対応し、また、周期T2-iおよびT2+iは、それぞれ上記周期(T2−Δti)および(T2+Δti)に対応している。(なお、段落0025,0026で示したように、T1に対するΔtiとT2に対するΔtiは異なる値となる。)
そして、周期T1-iは、電流Iref1+8Iss+i×Iss=Iref1+(8+i)Issに相当し、周期T1+iは、前記電流Iref1+8Iss−i×Iss=Iref1+(8−i)Issに相当する。
The data of the input bits 1, 2, and 3 in this table are given by the pseudo-random numbers r 1 to r n−1 and define the discrete component of the current I ref , that is, the periodic diffusion component Δt i (period variation range). .
The periods T 1-i (i = 0 to 7) and T 1 + i correspond to the periods (T 1 −Δt i ) and (T 1 + Δt i ), respectively, and the periods T 2-i and T 2 + i corresponds to the periods (T 2 −Δt i ) and (T 2 + Δt i ), respectively. (As shown in paragraphs 0025 and 0026, Δt i for T 1 is different from Δt i for T 2. )
The cycle T 1-i corresponds to the current I ref1 + 8I ss + i × I ss = I ref1 + (8 + i) I ss , and the cycle T 1 + i is the current I ref1 + 8I ss −i × I ss = This corresponds to I ref1 + (8−i) I ss .
上記表から明らかなように、入力ビットn(=4)のデータは、電流Iref2を規定するためのデータとして用いられるだけでなく、上記周期拡散成分Δtiをプラスするかマイナスするかの切り替えを指示するデータとしても活用される。ここで、入力ビットn(=4)の値と上記周期拡散成分Δtiをプラスするかマイナスするかの関係を上述の例と逆にしてもよいことは、言うまでもないことである。
なお、前記擬似乱数r1〜rn-1によって与えられる入力ビット1,2,3のデータは、周期(T1−Δti)のクロック信号およびこれに続く周期(T1+Δti)のクロック信号の発生期間において維持される。
As is clear from the above table, the data of the input bit n (= 4) is not only used as data for defining the current I ref2 , but also switches between adding and subtracting the periodic diffusion component Δt i. It is also used as data for instructing. Here, it goes without saying that the relationship between the value of the input bit n (= 4) and the period spread component Δt i plus or minus may be reversed from the above example.
The data of the input bits 1, 2, and 3 given by the pseudo-random numbers r 1 to r n-1 are a clock signal having a period (T 1 −Δt i ) and a clock having a period (T 1 + Δt i ) following the clock signal. It is maintained during the signal generation period.
図7に動作タイムチャートを示す。この図7において、三角波発生器CLKは、前記フリップフロップ114から出力されるクロック信号(出力QB)である。
前記基準周期T1(10で示されている)の基準クロック(CLK)信号および前記基準周期T2(20で示されている)の基準クロック(CLK)信号は、いずれも周期変調の無いクロック信号である。この基準クロック信号は実在しないが、動作の理解を容易にするために示されている。
前記したように、入力ビットnの入力データは、フリップフロップ114から出力されるクロック信号によってトリガされる前記Dフリップフロップ115から与えられるので、この図7に示すように、フリップフロップ114からクロック信号が出力される度に(フリップフロップ114の出力QBが立ち上がる度に)「1」、「0」が切り替わる。
FIG. 7 shows an operation time chart. In FIG. 7, a triangular wave generator CLK is a clock signal (output QB) output from the flip-flop 114.
Both the reference clock (CLK) signal of the reference period T 1 (indicated by 10) and the reference clock (CLK) signal of the reference period T 2 (indicated by 20) are clocks without period modulation. Signal. This reference clock signal does not exist but is shown for ease of understanding the operation.
As described above, since the input data of the input bit n is supplied from the D flip-flop 115 triggered by the clock signal output from the flip-flop 114, as shown in FIG. Is output (every time the output QB of the flip-flop 114 rises), “1” and “0” are switched.
入力ビットnのデータが「0」の間に発生するクロック信号(三角波発生器(CLK))は、基準周期T1から周期拡散成分がマイナスされた周期(例えば、10−2=8)をもち、同データが「1」の間に発生するクロック信号は、基準周期T1に上記周期拡散成分がプラスされた周期(10+2=12)をもつ。したがって、前者および後者をそれぞれマイナスクロック信号およびプラスクロック信号と称した場合、両者の周期の総和は、基準クロック信号の周期T1の2倍(8+12=2×10)になる。
前記線形フィードバックシフトレジスタ回路から前記入力ビット3,2,1に与えられるデータDA-IN [2:0]、つまり、上記周期拡散成分を変化させるデータは、前記線形フィードバックシフトレジスタ回路にシフト信号を出力するDフリップフロップ115の出力QBがフリップフロップ114の出力QBの変化を1/2に分周したものになっていることから、上記連続するマイナスクロック信号とプラスクロック信号の発生期間中において維持される。また、入力ビットmのデータは、基準周期T1(10),T2(20)を指定する。
The clock signal (triangular wave generator (CLK)) generated while the data of the input bit n is “0” has a period (for example, 10−2 = 8) obtained by subtracting the period spread component from the reference period T 1. The clock signal generated while the same data is “1” has a period (10 + 2 = 12) in which the above-mentioned period spread component is added to the reference period T 1 . Therefore, when the former and the latter are referred to as a minus clock signal and a plus clock signal, respectively, the sum of their periods is twice (8 + 12 = 2 × 10) the period T 1 of the reference clock signal.
The data DA - IN [2: 0] given to the input bits 3, 2, 1 from the linear feedback shift register circuit, that is, the data for changing the periodic spread component is transmitted to the linear feedback shift register circuit. Since the output QB of the output D flip-flop 115 is obtained by dividing the change of the output QB of the flip-flop 114 by half, it is maintained during the generation of the continuous negative clock signal and the positive clock signal. Is done. The data of the input bit m designates the reference periods T 1 (10) and T 2 (20).
上記のように動作する三角波発生器11、電流変調回路13および疑似乱数発生回路14を備える図1に示すパルス幅変調回路10からは、図2のフリップフロップ114から出力されるクロック信号の周期に対応する三角波信号VOSCが出力される。
したがって、図1に示すスイッチングレギュレータのコンパレータ12は、上記三角波信号VOSCと前記出力電圧フィードバック回路11の出力である誤差電圧信号VFBとを比較して、該誤差電圧信号VFBを対応するPWM信号に変換し、このPWM信号をドライブ回路30に出力する。
The pulse width modulation circuit 10 shown in FIG. 1 including the triangular wave generator 11, the current modulation circuit 13, and the pseudorandom number generation circuit 14 operating as described above has a cycle of the clock signal output from the flip-flop 114 of FIG. A corresponding triangular wave signal V OSC is output.
Accordingly, the comparator 12 of the switching regulator shown in FIG. 1 compares the error voltage signal V FB is the output of the output voltage feedback circuit 11 and the triangular wave signal V OSC, the corresponding said error voltage signal V FB PWM This signal is converted into a signal, and this PWM signal is output to the drive circuit 30.
ドライブ回路30は、上記PWM信号に基づくオン時比率で入力電圧Vinがスイッチングされるように、半導体スイッチ40a,40bを制御する。スイッチングされた入力電圧Vinは、リアクトルLおよびコンデンサCにより平滑化され、電圧Voutとして出力される。
なお、上記パルス幅変調回路10は、このようなスイッチングレギュレータだけでなく、インバータ回路、ディジタル増幅器などにおけるPWM信号の発生手段としても用いることができる。
Drive circuit 30, the input voltage V in on-time ratio based on the PWM signal to be switched and controls the semiconductor switch 40a, a 40b. Switched input voltage V in is smoothed by the reactor L and capacitor C, is output as a voltage V out.
The pulse width modulation circuit 10 can be used not only as such a switching regulator but also as a means for generating a PWM signal in an inverter circuit, a digital amplifier, or the like.
上記スイッチングレギュレータの出力電圧Voutには、半導体スイッチ40a,40bのスイッチングノイズが重畳している。このスイッチングノイズの周期が一定である場合には、このノイズの電力が特定の周波数に集中して、高いピーク値のノイズスペクトルが発生するという問題を生じる。しかし、上記スイッチングレギュレータによれば、半導体スイッチ40a,40bが上記パルス幅変調回路10から出力されるPWM信号に基づいてスイッチングされるので、上記の問題は生じない。 The switching noise of the semiconductor switches 40a and 40b is superimposed on the output voltage Vout of the switching regulator. When the period of this switching noise is constant, there arises a problem that the power of this noise is concentrated on a specific frequency and a noise spectrum with a high peak value is generated. However, according to the switching regulator, since the semiconductor switches 40a and 40b are switched based on the PWM signal output from the pulse width modulation circuit 10, the above problem does not occur.
すなわち、上記PWM信号を形成する前記三角波信号VOSCは、図7に示すデータDA-IN [2:0](擬似乱数データ)によってその周期が拡散されるので、該PWM信号もその周期が拡散される。このため、半導体スイッチ40a,40bは、不規則な周期でスイッチングし、その結果、スイッチングに伴うノイズスペクトルが平均化されてそのピーク値が低減される。 That is, since the period of the triangular wave signal V OSC forming the PWM signal is diffused by the data DA - IN [2: 0] (pseudorandom number data) shown in FIG. 7, the period of the PWM signal is also diffused. Is done. For this reason, the semiconductor switches 40a and 40b are switched at an irregular cycle. As a result, the noise spectrum accompanying the switching is averaged and the peak value is reduced.
次に、上記スイッチングレギュレータの出力電圧Voutに含まれるスイッチングノイズを、通信情報として活用することについて説明する。
上記スイッチングレギュレータの出力電圧Voutは、周辺装置(例えば、メモリ、表示素子、別のスイッチングレギュレータ等)に電源として供給されるので、上記周辺装置には電源供給ラインを介して上記出力電圧Voutに含まれたスイッチングノイズが伝達されることになる。したがって、スイッチングレギュレータ側でスイッチングノイズを所定の通信データで変調することにより、このデータを電源供給ラインを介して上記周辺装置に伝達することができる。そして、上記周辺装置で上記変調されたスイッチングノイズを復調することによって上記送信データを認識することができる。
Next, utilization of switching noise included in the output voltage Vout of the switching regulator as communication information will be described.
Output voltage V out of the switching regulator, peripheral devices (e.g., memory, display device, another switching regulator or the like) because it is supplied as a power supply to said output voltage V out through the power supply line to the peripheral device The switching noise included in is transmitted. Therefore, by modulating switching noise with predetermined communication data on the switching regulator side, this data can be transmitted to the peripheral device via the power supply line. The transmission data can be recognized by demodulating the modulated switching noise by the peripheral device.
図7において、短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号は、短周期の基準クロック信号に対応し、長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号は、長周期の基準クロック信号に対応している。
したがって、短周期の基準クロック信号の周波数をf1とし、長周期の基準クロック信号の周波数をf2とすると、短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号を対として考えれば、周波数はf1とみなすことができる。同様に、長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号を対として考えれば、周波数はf2とみなすことができる。
In FIG. 7, a short cycle minus clock signal and a plus clock signal correspond to a short cycle reference clock signal, and a long cycle minus clock signal and a plus clock signal correspond to a long cycle reference clock signal.
Therefore, if the frequency of the short-cycle reference clock signal is f 1 and the frequency of the long-cycle reference clock signal is f 2 , the frequency is f 1 when considering the short-cycle minus clock signal and the plus clock signal as a pair. Can be considered. Similarly, if a long-period negative clock signal and a positive clock signal are considered as a pair, the frequency can be regarded as f 2 .
通信データは、図示していない通信データ発生器から前記入力ビットmに入力される。通信データが例えば010である場合、その各ビットのデータ「0」、「1」、「0」が順次所定の基準時間T0入力される。この結果、図8に示すように、前記短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号(周波数f1)が時間T0発生された後、長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号(周波数f2)が時間T0発生され、ついで、短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号が再び時間T0発生される。このことは、スイッチングレギュレータにおいて周波数f1のスイッチングノイズ、周波数f2のスイッチングノイズおよび周波数f1のスイッチングノイズが順次上記時間T0だけ発生されることを意味する。なお、図8においては、説明を簡単化するために周波数拡散を無視したものを示しているが、実際は前記のように各周期毎に周期が変化するものになる。 Communication data is input to the input bit m from a communication data generator (not shown). For example, when the communication data is 010, the data “0”, “1”, and “0” of each bit are sequentially input for a predetermined reference time T 0 . As a result, as shown in FIG. 8, after the short cycle minus clock signal and plus clock signal (frequency f 1 ) are generated for a time T 0 , the long cycle minus clock signal and plus clock signal (frequency f 2 ) are generated. Is generated at time T 0 , and then a short-cycle negative clock signal and positive clock signal are generated again at time T 0 . This means that in the switching regulator, switching noise of frequency f 1 , switching noise of frequency f 2 and switching noise of frequency f 1 are sequentially generated for the time T 0 . In FIG. 8, for simplicity of explanation, frequency spreading is ignored, but in reality, the period changes for each period as described above.
前記したように、上記マイナスクロック信号の周期とそれに続くプラスクロック信号の周期の和は一定な時間(基準クロック信号の周期の2倍)となる。そこで、本実施形態では、上記周期和が一定であるという関係に基づいて上記基準時間T0を管理(計測)している。
すなわち、上記の関係からして、前記短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号は、基準時間T0において合計T0/T1個発生し、また、前記長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号は、基準時間T0において合計T0/T2個発生することになる。したがって、前記入力ビットmにデータ「0」が入力された時には、上記短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号を合計T0/T1個カウントすることによって上記基準時間T0を計時することができ、同様に、前記入力ビットmにデータ「1」が入力された時には、上記長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号を合計T0/T2個カウントすることによって上記基準時間T0を計時することができる。
As described above, the sum of the period of the minus clock signal and the period of the subsequent plus clock signal is a fixed time (twice the period of the reference clock signal). Therefore, in the present embodiment, the reference time T 0 is managed (measured) based on the relationship that the periodic sum is constant.
That is, from the above relationship, the short cycle minus clock signal and the plus clock signal are generated in total T 0 / T 1 at the reference time T 0 , and the long cycle minus clock signal and the plus clock signal are generated. Are generated in total T 0 / T 2 at the reference time T 0 . Therefore, when data “0” is input to the input bit m, the reference time T 0 can be counted by counting the total number of T 0 / T 1 of the short cycle minus clock signal and plus clock signal. Similarly, when data “1” is input to the input bit m, the reference time T 0 is counted by counting a total of T 0 / T 2 of the long-cycle negative clock signal and positive clock signal. can do.
そこで、図示していないカウンタは、前記入力ビットmにデータ「0」が入力された時点で、カウント値T0/T1をプリセットして上記短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号をカウントし、そのカウント値が上記プリセット値T0/T1に達した時点でタイムアップ信号を出力する。 Therefore, a counter (not shown) presets the count value T 0 / T 1 when the data “0” is input to the input bit m, and counts the short cycle negative clock signal and the positive clock signal. When the count value reaches the preset value T 0 / T 1 , a time-up signal is output.
上記タイムアップ信号は、上記通信データ発生器に与えられ、これにより、該通信データ発生器が次のデータ「1」を出力する。これに伴って、カウンタがカウント値T0/T1をプリセットして上記長周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号をカウントし、そのカウント値がプリセット値T0/T2に達した時点でタイムアップ信号を出力する。そこで、通信データ発生器が次のデータ「0」を出力して、再び短周期のマイナスクロック信号とプラスクロック信号が基準時間T0だけカウントされる。 The time-up signal is given to the communication data generator, and the communication data generator outputs the next data “1”. Along with this, the counter presets the count value T 0 / T 1 and counts the long cycle minus clock signal and plus clock signal, and the time when the count value reaches the preset value T 0 / T 2 is reached. An up signal is output. Therefore, the communication data generator outputs the next data “0”, and the minus clock signal and the plus clock signal with a short period are counted again for the reference time T 0 .
かくして、通信データ010に基づいて図8に示すクロック信号が形成され,これに対応するスイッチングノイズがスイッチングレギュレータから前記周辺装置に伝送される。そこで、前記したように、このスイッチングノイズを復調して通信データ010を認識する復調手段を周辺装置に設ければ、この通信データ010を該周辺装置の制御等に活用することができる。 Thus, the clock signal shown in FIG. 8 is formed based on the communication data 010, and the switching noise corresponding to this is transmitted from the switching regulator to the peripheral device. Therefore, as described above, if a demodulating unit that demodulates the switching noise and recognizes the communication data 010 is provided in the peripheral device, the communication data 010 can be used for controlling the peripheral device.
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、前記三角波発生器112から出力される三角波の周期が前記擬似乱数に従って不規則に変化しているにも関わらず、前記マイナスクロック信号とプラスクロック信号の周期和が一定(前記基本周期T1もしくはT2の2倍)という関係が得られるので、この関係に基づいて図8に示す基準時間T0を計測することが可能になる。したがって、通信データの時間を管理する上記基準時間T0を計時するために、クロック信号発生器を内蔵する専用の計時手段を設ける必要がなく、これによって、通信機能を有したスイッチングレギュレータ等の低廉化を図ることができる。 As is clear from the above description, according to the present embodiment, although the period of the triangular wave output from the triangular wave generator 112 is irregularly changed according to the pseudo-random number, the minus clock signal and Since the relationship that the cycle sum of the plus clock signal is constant (twice the basic cycle T 1 or T 2 ) is obtained, the reference time T 0 shown in FIG. 8 can be measured based on this relationship. Therefore, it is not necessary to provide a dedicated timing means incorporating a clock signal generator in order to measure the reference time T 0 for managing the time of communication data, thereby reducing the cost of a switching regulator or the like having a communication function. Can be achieved.
10 パルス幅変調回路
11 三角波発生器
12,113a、113b コンパレータ
13 電流変調回路
14 疑似乱数発生回路
20 出力電圧フィードバック回路
30 ドライブ回路
40a,40b,111a,111b 半導体スイッチ
114,115 フリップフロップ
131,134-1〜134−n 電流源
132 D/Aコンバータ
133 デコーダ
CT コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pulse width modulation circuit 11 Triangular wave generator 12, 113a, 113b Comparator 13 Current modulation circuit 14 Pseudorandom number generation circuit 20 Output voltage feedback circuit 30 Drive circuit 40a, 40b, 111a, 111b Semiconductor switch 114, 115 Flip-flop 131,134- 1-134-n Current source 132 D / A converter 133 Decoder C T capacitor
Claims (4)
前記三角波信号に同期するタイミングで前記コンデンサの充放電電流を基準電流値から離散的に変化させる電流変調手段と、
前記三角波信号と被変調信号とを比較することによってパルス幅変調信号を発生する比較手段と、を備え、
前記電流変調手段は、前記三角波信号の連続する2周期の一方および他方の周期に対して等しい値の前記離散的変化成分を割り当てるとともに、該離散的変化成分を前記一方および他方の周期においてそれぞれ前記基準電流値に加算および減算するように構成され、
更に、前記基準電流値を2種設定し、この2種の基準電流値を選択指定するようにしたことを特徴とするパルス幅変調回路。 A triangular wave generating means for generating a triangular wave signal having a constant amplitude having a period defined by the charge / discharge current of the capacitor;
Current modulation means for discretely changing the charge / discharge current of the capacitor from a reference current value at a timing synchronized with the triangular wave signal;
Comparing means for generating a pulse width modulated signal by comparing the triangular wave signal and the modulated signal,
The current modulation means allocates the discrete change component having an equal value to one and the other two periods of the two continuous periods of the triangular wave signal, and assigns the discrete change component to the one and the other periods, respectively. Configured to add and subtract to the reference current value ,
Further, a pulse width modulation circuit characterized in that two kinds of the reference current values are set and the two kinds of reference current values are selected and designated .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006335594A JP4984226B2 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Pulse width modulation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006335594A JP4984226B2 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Pulse width modulation circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008148204A JP2008148204A (en) | 2008-06-26 |
JP4984226B2 true JP4984226B2 (en) | 2012-07-25 |
Family
ID=39607851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006335594A Active JP4984226B2 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Pulse width modulation circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4984226B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009123054A1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | 国立大学法人群馬大学 | Switching controller |
JP5843786B2 (en) * | 2009-12-18 | 2016-01-13 | コンティ テミック マイクロエレクトロニック ゲゼルシャフト ミットベシュレンクテル ハフツングConti Temic microelectronic GmbH | Monitoring computer in the control unit |
JP5588219B2 (en) * | 2010-05-07 | 2014-09-10 | 株式会社東芝 | Clock generation circuit |
JP2011254665A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | On Semiconductor Trading Ltd | Control circuit of light-emitting element |
CN107591680B (en) * | 2017-09-26 | 2024-03-29 | 南京美辰微电子有限公司 | Discrete laser driver tail current source |
CN111669154B (en) * | 2020-06-02 | 2023-03-10 | 中北大学 | Triangular carrier wave generator for random pulse width modulation |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000184729A (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Meidensha Corp | Method for modulating pwm inverter |
JP3952970B2 (en) * | 2003-03-04 | 2007-08-01 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | Pulse width modulation circuit |
-
2006
- 2006-12-13 JP JP2006335594A patent/JP4984226B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008148204A (en) | 2008-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4984226B2 (en) | Pulse width modulation circuit | |
JP6688138B2 (en) | Load response jitter | |
US7684462B2 (en) | System and method for controlling variations of switching frequency | |
KR100953719B1 (en) | Pulse width modulation frequency dithering in a switch mode power supply | |
EP1672800B1 (en) | Jitter generation circuit | |
US7057379B2 (en) | System and method for providing digital pulse width modulation | |
JP3952970B2 (en) | Pulse width modulation circuit | |
US8503501B2 (en) | Spread spectrum clock generation circuit and a method of controlling thereof | |
US7576620B2 (en) | Pseudo random clock generator | |
EP2561605B1 (en) | A power supply and method of operation | |
US8400103B2 (en) | Clock signal generator | |
JP4141247B2 (en) | Spread spectrum clock generator | |
JP2020530755A (en) | Wireless power transfer device with fine timing resolution | |
US20110116287A1 (en) | Switching controller having switching frequency hopping for power converter | |
JP4141248B2 (en) | Spread spectrum clock generator | |
JP2003153526A (en) | Switching regulator circuit | |
US8963527B2 (en) | EMI mitigation of power converters by modulation of switch control signals | |
JP5589769B2 (en) | Switching power supply control circuit and electronic device | |
EP3130121A1 (en) | Binary frequency shift keying with data modulated in digital domain and carrier generated from intermediate frequency | |
JP2009004868A (en) | Spread spectrum clock generator | |
CN105493406B (en) | For generating the circuit and method of the output signal with variable duty ratio | |
CN108809315B (en) | Digital-to-analog converter | |
KR20020066241A (en) | Pulse width modulator and arbitrary frequency generator using pulse distribution technique | |
Valchev et al. | A practical approach to randomised pulse-width modulation | |
JP2023075782A (en) | Analog-to-digital converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20091112 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091112 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091117 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110902 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120330 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120412 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4984226 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |