説明

スイッチングコンバータ回路

【課題】逆流防止回路の精度を向上させることが可能なスイッチングコンバータ回路を提供することを目的としている。
【解決手段】第一の入力端子と出力端子との間に接続された第一のスイッチ手段と、第二の入力端子と出力端子との間でカスコード接続された第二のスイッチ手段と第三のスイッチ手段と、第二のスイッチ手段と第三のスイッチ手段とに並列に接続された第四のスイッチ手段と、第三のスイッチ手段のオン/オフを制御する第一のコンパレータと、第四のスイッチ手段のオン/オフを制御する第二のコンパレータと、第四のスイッチ手段が第三のスイッチ手段がオフされる前にオフされるように第一のコンパレータの出力信号が出力されるタイミングを制御する制御手段と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチング動作により所定の定電圧を出力するスイッチングコンバータ回路に関する。
【背景技術】
【0002】
以下に従来のスイッチングコンバータ回路について説明する。図1は、従来のスイッチングコンバータ回路を説明する図である。
【0003】
図1に示すスイッチングコンバータ回路10は、入力端子Vin1、Vin2、スイッチSW1、SW2、SW3、逆流防止回路1、インバータ2を有する。スイッチSW1は、オンサイクル時に入力端子Vin1より図示しないコイルに電荷を供給する。スイッチSW2は、オフサイクル時に入力端子Vin2より電荷をコイルに供給する。スイッチSW3は、スイッチSW2とカスコード接続されている。
【0004】
スイッチSW1は、端子T1から供給される制御信号S1によりオン/オフが制御され、スイッチSW2は制御信号S1がインバータ2により反転された信号によりオン/オフが制御される。スイッチSW3は、逆流防止回路1の出力信号によりオン/オフが制御される。
【0005】
スイッチングコンバータ回路10では、逆流防止回路1はコンパレータであり、スイッチSW3はこのコンパレータの出力信号により制御される。また逆流防止コンパレータ1は、入力端子Vin1と入力端子Vin2との間の電圧又はスイッチSW2の両端の電圧又はスイッチSW3の両端の電圧の何れを検出して電流の逆流を検出している。例えば特許文献1には、図1に示すようなスイッチングレギュレータが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記した回路を作成する場合、実際の仕上がりにおいて逆流防止回路の検出電圧はばらつくため、設計上逆流電流が発生しないように回路を作成しても、実際には逆流防止回路が動作する電流はばらつくことがある。
【0007】
例えば携帯電話等で使用されるデバイスについて、スイッチングコンバータ回路に求められる特性に効率特性がある。軽負荷時の効率特性を向上させるためにはオフサイクル時の逆流電流の発生防止は必須となっている。しかしながら上記従来の回路構成では逆流電流を精度良く0付近となるように設計するのは困難である。
【0008】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、逆流防止回路の精度を向上させることが可能なスイッチングコンバータ回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【0010】
本発明は、第一の入力端子と第二の入力端子に入力される入力電圧を定電圧に変換して出力端子に接続された負荷へ出力するスイッチングコンバータ回路であって、前記第一の入力端子と前記出力端子との間に接続された第一のスイッチ手段と、前記第二の入力端子と前記出力端子との間でカスコード接続された第二のスイッチ手段と第三のスイッチ手段と、前記第二のスイッチ手段と前記第三のスイッチ手段とに並列に接続された第四のスイッチ手段と、前記第三のスイッチ手段のオン/オフを制御する第一のコンパレータと、前記第四のスイッチ手段のオン/オフを制御する第二のコンパレータと、前記第四のスイッチ手段が前記第三のスイッチ手段がオフされる前にオフされるように前記第一のコンパレータの出力信号が出力されるタイミングを制御する制御手段と、を有する。
【0011】
また本発明のスイッチングコンバータ回路において、前記第四のスイッチ手段は、前記第二のスイッチ手段と並列に接続されている。
【0012】
また本発明のスイッチングコンバータ回路において、前記第四のスイッチ手段は、前記第三のスイッチ手段と並列に接続されている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、逆流防止回路の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】従来のスイッチングコンバータ回路を説明する図である。
【図2】第一の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する図である。
【図3】第一の実施形態のコンパレータの動作波形の例を示す図である。
【図4】第二の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する第一の図である。
【図5】第二の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する第二の図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第一の実施形態)
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。
【0016】
図2は、第一の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する図である。本実施形態のスイッチングコンバータ回路100は、コンパレータ110、120、インバータ130、制御部140、スイッチSW10、SW20、SW30、SW40、入力端子Vin10、Vin20、出力端子Vout10、制御端子T10を有する。コンパレータ110、120は、それぞれが逆流防止回路である。
【0017】
スイッチSW10は、オンサイクル時に入力端子Vin10より図示しないコイルに電荷を供給する。スイッチSW20は、オフサイクル時に入力端子Vin20より電荷をコイルに供給する。スイッチSW30は、スイッチSW20とカスコード接続されている。
【0018】
スイッチSW10は、端子T10から供給される制御信号S11によりオン/オフが制御され、スイッチSW20は制御信号S11がインバータ130により反転された信号によりオン/オフが制御される。スイッチSW30は、コンパレータ110の出力信号によりオン/オフが制御される。
【0019】
スイッチSW40はカスコード接続されたスイッチSW20、スイッチSW30と並列に接続されており、コンパレータ120の出力信号によりオン/オフが制御される。
【0020】
コンパレータ110、120は、それぞれの反転入力端子と非反転入力端子とに入力端子Vin20の電圧と出力端子Vout10の電圧とが入力される。
【0021】
本実施形態において、コンパレータ110は、例えば入力端子Vin20と出力端子Vout10との間の電圧を検出して電流の逆流を検出している。
【0022】
コンパレータ110は、例えば入力端子Vin20と出力端子Vout10との間の電圧が接地電圧未満であり、逆流電流が発生する可能性がない場合には、スイッチSW30をオンとして導通状態とする。またコンパレータ110は、例えば入力端子Vin20と出力端子Vout10との間の電圧が接地電圧又は接地電圧以上であり、逆流電流が発生する可能性がある場合には、スイッチSW30をオフとして逆流電流を遮断する。
【0023】
制御部140は、コンパレータ120の出力が反転した後にコンパレータ110から出力信号を出力させるように制御を行う。本実施形態の制御部140には、例えばコンパレータ120の出力信号が供給されており、コンパレータ120の出力信号が反転したときにコンパレータ110の出力信号がスイッチSW30へ供給されるように、コンパレータ110の出力信号が出力されるタイミングを制御する。
【0024】
この制御部140による制御により、本実施形態のスイッチングコンバータ回路100では、コンパレータ110が逆流電流を検出する前、すなわちスイッチSW30がオフされる前にスイッチSW40がオフされる。
【0025】
本実施形態では、このようにスイッチSW40のオン/オフを制御することで、入力端子Vin20と出力端子Vout10間のスイッチのオン抵抗を上げる。
【0026】
図3は、第一の実施形態のコンパレータの動作波形の例を示す図である。図3(A)はスイッチSW40がオンの状態を示し、図3(B)はスイッチSW40がオフの状態を示している。
【0027】
図3のΔVcomp1は、コンパレータ110の検出電圧のばらつきを示しており、ΔI1は入力端子Vin20−出力端子Vout10間の電流を示し、ΔIrevはコンパレータ110が検出する逆流電流のばらつきを示している。
【0028】
図3からわかるように、コンパレータ110の精度が同じ場合には、入力端子Vin20と出力端子Vout10間のスイッチのオン抵抗が大きいほうが、検出する逆流電流のばらつきが小さいことがわかる。尚コンパレータ110の精度は、検出電圧のばらつきであるΔVcomp1により示される。図3(A)に示すΔVcomp1と図3(B)に示すΔVcomp1とは同じ値である。
【0029】
このように本実施形態では、逆流防止回路として機能するコンパレータ110による逆流電流のばらつきを小さくすることができ、逆流防止回路の精度を向上させることができる。
【0030】
(第二の実施形態)
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、コンパレータ110、120が検出する電圧のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【0031】
図4は、第二の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する第一の図である。本実施形態のスイッチングコンバータ回路100Aでは、スイッチSW40は、スイッチSW20と並列に接続されており、コンパレータ110、120は、出力端子Vout10の電圧と、スイッチSW20とスイッチSW30との接続点Aの電圧とを比較している。
【0032】
スイッチングコンバータ回路100Aにおいて、制御部140は、コンパレータ120の出力信号が反転したときにコンパレータ110の出力信号がスイッチSW30へ供給されるように、コンパレータ110の出力信号が出力されるタイミングを制御する。
【0033】
図5は、二の実施形態のスイッチングコンバータ回路を説明する第二の図である。図5に示すスイッチングコンバータ回路100Bでは、スイッチSW40はスイッチSW30と並列に接続されおり、コンパレータ110、120は接続点Aの電圧と入力端子Vin20の電圧とを比較している。図5における制御部140の制御は、上述した通りである。
【0034】
したがって本実施形態によれば、逆流防止回路として機能するコンパレータ110による逆流電流のばらつきを小さくすることができ、逆流防止回路の精度を向上させることができる。
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0035】
100、100A、100B スイッチングコンバータ回路
110、120 コンパレータ
130 インバータ
140 制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【0036】
【特許文献1】特開2008−67495号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の入力端子と第二の入力端子に入力される入力電圧を定電圧に変換して出力端子に接続された負荷へ出力するスイッチングコンバータ回路であって、
前記第一の入力端子と前記出力端子との間に接続された第一のスイッチ手段と、
前記第二の入力端子と前記出力端子との間でカスコード接続された第二のスイッチ手段と第三のスイッチ手段と、
前記第二のスイッチ手段と前記第三のスイッチ手段とに並列に接続された第四のスイッチ手段と、
前記第三のスイッチ手段のオン/オフを制御する第一のコンパレータと、
前記第四のスイッチ手段のオン/オフを制御する第二のコンパレータと、
前記第四のスイッチ手段が前記第三のスイッチ手段がオフされる前にオフされるように前記第一のコンパレータの出力信号が出力されるタイミングを制御する制御手段と、を有するスイッチングコンバータ回路。
【請求項2】
前記第四のスイッチ手段は、
前記第二のスイッチ手段と並列に接続されている請求項1記載のスイッチングコンバータ回路。
【請求項3】
前記第四のスイッチ手段は、
前記第三のスイッチ手段と並列に接続されている請求項1記載のスイッチングコンバータ回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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