スイッチング回路のノイズ低減装置
【課題】ノイズ低減効果が大きく、小型化が可能なスイッチング回路のノイズ低減装置を提供する。
【解決手段】第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、一端が第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端がスイッチング回路の出力端子と接続されるインピーダンス素子とを具備し、インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、コンデンサの静電容量値Ｃと、第１及び第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、（数３）の関係を満たす。
【解決手段】第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、一端が第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端がスイッチング回路の出力端子と接続されるインピーダンス素子とを具備し、インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、コンデンサの静電容量値Ｃと、第１及び第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、（数３）の関係を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路の出力端子に発生するスイッチングノイズを低減するスイッチング回路のノイズ低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高効率化が進む中で、電力効率の高い回路方式であるスイッチング電源や、Ｄ級アンプなどのスイッチング回路が、ますます多用されるようになってきた。
【０００３】
ところで、これらのスイッチング回路の出力段には、スイッチングに起因するスイッチングノイズが生じるという問題がある。このスイッチングノイズは、他の回路や他の機器に悪影響を及ぼす原因となるため、ノイズレベルを低減することが求められるが、その手法として通常は、出力段フィルタの次数を増加させる方法が適用されている。
【０００４】
しかし、フィルタの次数を増加させるためには、大電流を流す経路に磁気飽和しにくい大きなコイル部品を追加する必要があるが、それによって製品のコストやサイズが増加してしまう。
【０００５】
このため、フィルタは可能な限り最小の次数で構成することが望ましく、フィルタの次数を増加させずにノイズを低減させる方法としては、例えば、複数のスイッチング回路の出力段にそれぞれコイルを接続し、コイルを介した出力側のノードを接続し合い、それぞれの出力パルスの位相を変える（２個の場合は逆位相にする）ことによって、スイッチングノイズを低減するものや（例えば、特許文献１参照）、副経路を設けて、コイルとコンデンサで出力端子にノイズの逆相成分を振り込むもの（例えば、特許文献２参照）、ノイズ成分を低電圧電源で動作する信号処理回路で抽出・出力させる副経路を減衰器とインバータとアナログバッファアンプとコイルとコンデンサで構成するものがあり（例えば、特許文献３参照）、他にも、特許文献４や特許文献５に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５９５９４４１号明細書
【特許文献２】米国特許第５９２９６９２号明細書
【特許文献３】特開２００７−１０４２８５号公報
【特許文献４】米国特許第６６９３８０５号明細書
【特許文献５】米国特許第６７０３８１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、マルチフェーズと呼ばれる方式であって、デューティが５０％の状態から離れるにしたがってノイズの低減効果は低下してしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載された方法は、ノイズの低減効果は最適条件下でも４次のローパスフィルタ程度以下の特性であり、それ以上のノイズ低減効果は得られない。また、これらの方法では、パラメータが固定されているため、バラツキ要因等でノイズ低減効果の最適設定からずれていても調整することができないといった課題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載された方法は、バッファアンプの消費電力が大きく、高効率が期待されるスイッチング回路に適用するのは実用上困難である。
【００１０】
さらに、特許文献１乃至５に記載された各方法は、いずれも、スイッチングドライバ回路の後段にコイル、その後段にコンデンサ、という接続順序であるため、システムの一部をＩＣやモジュールに内蔵することができず、小型化が困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、ノイズ低減効果が大きく、小型化が可能なスイッチング回路のノイズ低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するため、請求項１の発明は、電圧入力端の一端が電源側電圧源に接続されるとともに該電圧入力端の他端がコモン側電圧源に接続されパルス入力端に入力されるパルス信号に基づいて動作する第１のスイッチングドライバと、一端が前記第１のスイッチングドライバの出力端と接続されるとともに他端が出力端子と接続される第１のコイルと、一端が前記出力端子と接続されるとともに他端が前記コモン側電圧源に接続された第１のコンデンサとを具備するスイッチング回路のノイズ低減装置であって、前記第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、一端が前記第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端が前記出力端子と接続されるインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、前記第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、前記コンデンサの静電容量値Ｃと、前記第１のスイッチングドライバ及び前記第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、数１の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
【数１】
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する出力調整手段をさらに具備し、前記出力調整手段は、該出力調整手段の出力端と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＣ、前記電源側電圧源と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＤＤとした場合に、前記ＶＣと前記ＶＤＤと前記定数ａとの関係が数２を満たすように、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整することを特徴とする。
【００１５】
【数２】
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバの電圧入力端に印加する電圧を調整することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデューティー比を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデッドタイムを調整することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６の発明は、請求項２の発明において、前記出力端子におけるノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、前記ノイズ量検出手段が検出したノイズ量に基づいて前記出力調整手段が前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する際の調整量を決定する調整量決定手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明において、前記インピーダンス素子は、第２のコイルと該第２のコイルと直列接続された第２のコンデンサとで構成され、前記第２のコンデンサと前記第２のスイッチングドライバの出力端とが接続され、前記第２のコイルと前記出力端子とが接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スイッチング回路のスイッチングに起因するノイズを低減するとともに、そのための回路構成を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用するスイッチング回路の構成例を示した図である。
【図２】ノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図３】出力特性を示した図である。
【図４】実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図５】実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図６】実施例３におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図７】実施例４におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図８】実施例５におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図９】実施例６におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１０】実施例７におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１１】ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例を示した図である。
【図１２】実施例８におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１３】記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るスイッチング回路のノイズ低減装置の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
まず、本発明を適用するスイッチング回路の構成例を説明する。図１は、本発明を適用するスイッチング回路の構成例を示した図である。
【００２５】
同図に示すスイッチング回路は、スイッチングドライバＤ１の電圧入力端に電源側電圧源ＶＤＤとコモン側電圧源ＶＳＳが接続され、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３とスイッチング回路の出力端子であるＶＯＵＴとの間に、フィルタを構成するコイルＬとコンデンサＣが接続されている。
【００２６】
このスイッチング回路では、スイッチングドライバＤ１が、その入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号に基づいて動作し、スイッチング電源やＤ級アンプとして動作する。なお、通常は、入力端Ｎ２に入力されるパルス信号は、入力端Ｎ１に入力されるパルス信号を反転した信号である。
【００２７】
続いて、図１に示したスイッチング回路のノイズを低減するノイズ低減装置について説明する。図２は、ノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００２８】
同図に示すように、ノイズ低減装置は、図１に示したスイッチング回路に、スイッチングドライバＤ２を加え、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と出力端子ＶＯＵＴの間に、インピーダンス素子Ｚｖを接続している。
【００２９】
スイッチングドライバＤ２は、電圧入力端に電源側電圧源ＶＤＤとコモン側電圧源ＶＳＳが接続され、その入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されるパルス信号に基づいて動作する。入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されるパルス信号は、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、入力端Ｎ１に入力されるパルス信号を反転した信号が入力端Ｎ４に入力され、入力端Ｎ２に入力されるパルス信号を反転した信号が入力端Ｎ５に入力される。
【００３０】
また、インピーダンス素子Ｚｖは、数３に示す関係を満たすものである。
【００３１】
【数３】
【００３２】
ただし、数３においては、コイルＬのインダクタンス値をＬ［Ｈ］、コンデンサＣの静電容量をＣ［Ｆ］、スイッチングドライバＤ１及びスイッチングドライバＤ２のスイッチング周波数をｆｃ、ａを０以外の任意の定数とし、Ｓｃ＝ｊωｃ＝２・π・ｆｃとしている。
【００３３】
また、数３中の「//」は、インピーダンスの並列接続を示す演算子である。
【００３４】
このように、数３に示す関係を満たすインピーダンス素子Ｚｖを介して、スイッチングドライバＤ２の出力をスイッチングドライバＤ１の出力に重畳することよって、スイッチング回路のノイズを低減することが可能となる。
【００３５】
例えば、デバイスドライバＤ１の出力（出力端Ｎ３の電圧）が、図３（ａ）に示すような特性である場合に、これをコイルＬとコンデンサＣで構成されるフィルタを介して出力した特性、つまり、図１に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｂ）に示すような傾向となる。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）と異なる縦軸により、９．５［Ｖ］付近のみを示したものである。
【００３６】
そして、図２に示すように、インピーダンス素子Ｚｖを介して、スイッチングドライバＤ２の出力をスイッチングドライバＤ１の出力に重畳した場合、つまり、図２に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｃ）に示すような傾向となる。
【００３７】
さらに、定数ａに対して最適値を与えたとき、出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｄ）に示すような傾向となる。
【００３８】
なお、図３（ｃ）と図３（ｄ）は、図３（ｂ）と異なる縦軸により、９．４［Ｖ］付近のみを拡大して示したものである。
【実施例２】
【００３９】
実施例２では、実施例１で説明したノイズ低減装置のデバイスドライバＤ２の出力を電源電圧に応じて調整する場合を説明する。
【００４０】
図４は、実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例１で説明したノイズ低減装置（図２参照）に、出力調整部１００を追加した構成となっている。
【００４１】
出力調整部１００は、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する。
【００４２】
出力調整部１００としては、例えば、図５に示すように電圧調整部１０１を用い、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧を調整する。
【００４３】
このとき、電圧調整部１０１が適切に電圧調整を行うことで、実施例１で説明したノイズ低減装置（図２参照）よりも、さらに、スイッチング回路のノイズを低減することができる。
【００４４】
具体的には、電源側電圧源ＶＤＤの電位をＶＤＤ、コモン側電圧源ＶＳＳの電位をＶＳＳ、電圧調整部１０１がスイッチングドライバの電圧入力端Ｎ７に印加する電位をＶＣとすると、各電位が数４に示すような関係を満たすようにすることで、スイッチング回路のノイズを低減することができる。なお、数４中の「ａ」は、数３に示した定数「ａ」である。
【００４５】
【数４】
【００４６】
また、コモン側電圧源ＶＳＳの電位が０である場合には、数４は、数５で示される。
【００４７】
【数５】
【００４８】
このように、電圧調整部１０１が適切に電圧調整を行うことにより、図５に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｄ）に示すような傾向となる。なお、図３（ｃ）は、電圧調整部１０１により電圧調整を行っていない場合（実施例１参照）の出力特性を示したものである。
【実施例３】
【００４９】
実施例２では、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧を調整する電圧調整部１０１を用いた場合（図５参照）を説明したが、実施例３では、出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する場合を説明する。
【００５０】
図６は、実施例３におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するデューティー調整部１０２を用いている。
【００５１】
デューティー調整部１０２は、その入力端Ｎ９と入力端Ｎ１０に入力されたパルス信号のデューティー比を調整し、調整したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力する。
【００５２】
デューティー調整部１０２の入力端Ｎ９と入力端Ｎ１０には、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、実施例１及び実施例２では、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されていたパルス信号が入力される。そして、デューティー調整部１０２は、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧が実施例２で説明した図５に示すノイズ低減装置のスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧と同様になるように、入力されたパルス信号のデューティー比を調整する。
【実施例４】
【００５３】
実施例４では、出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する場合の別例を説明する。
【００５４】
図７は、実施例４におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するデッドタイム調整部１０３を用いている。
【００５５】
デッドタイム調整部１０３は、その入力端Ｎ１１と入力端Ｎ１２に入力されたパルス信号のデッドタイムを調整し、調整したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力する。
【００５６】
デッドタイム調整部１０３の入力端Ｎ１１と入力端Ｎ１２には、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、実施例１及び実施例２では、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されていたパルス信号が入力される。そして、デッドタイム調整部１０３、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧が実施例２で説明した図５に示すノイズ低減装置のスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧と同様になるように、入力されたパルス信号のデッドタイム、つまり、スイッチングドライバＤ２が有するスイッチング素子がいずれもオフとなる時間を調整する。
【実施例５】
【００５７】
実施例５では、実施例２乃至４で説明した例の変形例を説明する。実施例２乃至４で説明した各例では、いずれも、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号は、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、又は、これを調整したものであったが、ここでは、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３が出力に基づいて、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６が出力がスイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力と位相が反転したものとなるような、パルス信号を生成して入力する。
【００５８】
図８は、実施例５におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図５参照）に、プリドライバ回路１０４を追加し、このプリドライバ回路１０４の出力をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するようにしたものである。
【００５９】
プリドライバ回路１０４は、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力に基づいて、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６からこれと位相が反転した出力が行われるようなパルス信号を生成し、生成したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力する。
【００６０】
プリドライバ回路１０４が生成するパルス信号は、例えば、入力端Ｎ５に入力されるものが、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力と同位相で、入力端Ｎ４に入力されるものが、その逆位相となる。
【００６１】
なお、同図においては、実施例２で説明した構成（図５参照）を変形したものを例として説明したが、プリドライバ回路１０４がデューティー比またはデッドタイムを調整するようにすることで、実施例３、実施例４で説明した例を変形した例とすることが可能となる。
【実施例６】
【００６２】
実施例６は、実施例１乃至５で説明した例の変形例を説明する。図９は、実施例６におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００６３】
同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）のインピーダンス素子Ｚｖを、コンデンサＣｖとコイルＬｖを直列に接続することで構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続したものである。
【００６４】
このように、インピーダンス素子ＺｖをコンデンサＣｖとコイルＬｖの直列接続で構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続とする場合、コンデンサＣｖをＩＣ（Integrated Circuit）やモジュールの一部として構成することができ、結果として、ノイズ低減装置や、これを含むスイッチング回路を小型化することが容易となる。
【００６５】
なお、ここでは、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）のインピーダンス素子Ｚｖを変更した場合を説明したが、実施例１乃至５で説明した各ノイズ低減装置に対しても、インピーダンス素子Ｚｖを、コンデンサＣｖとコイルＬｖを直列に接続することで構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続することで、同様の効果を得ることができる。
【実施例７】
【００６６】
図１０は、実施例７におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）に、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２を追加し、出力調整部１００を調整信号を入力することで制御可能な出力調整部１０５に置き換えたものである。なお、出力調整部１０５としては、実施例２乃至４のそれぞれで説明したように、電圧調整部、デューティ調整部、デッドタイム調整部を利用することができる。
【００６７】
ノイズ検出部２０１は、スイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴのノイズを検出する。調整信号生成部２０２は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズに応じて調整信号を生成する。出力制御部１０５は、調整信号生成部２０２が生成した調整信号に応じて、スイッチングドライバＤ２の出力レベル（出力電圧）が変化するように、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する。
【００６８】
ここで、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例について説明する。図１１は、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例を示した図である。
【００６９】
同図に示すように、ノイズ検出部２０１は、ハイパスフィルタ２１１と、増幅器２１２、整流器２１３、ローパスフィルタ２１４で構成され、調整信号生成部２０２は、誤差増幅器２２１と、基準電圧源２２２で構成される。
【００７０】
ノイズ検出部２０１は、ハイパスフィルタ２１１がスイッチング回路の出力から低周波数成分を除去、つまり、ノイズ成分を抽出し、増幅器２１２で増幅し、整流器２１３で整流する。そして、ローパスフィルタ２１４を介して高周波数成分を除去することで、ノイズを電圧が示す量として出力する。
【００７１】
一方、調整信号生成部２０２は、ノイズ検出部２０１が出力する電圧と基準電圧源２２２の電圧との差を、誤差増幅器２２１が出力する。
【００７２】
これにより、出力調整部１０５が調整すべき電圧が、調整信号生成部２０２より調整信号として出力される。
【実施例８】
【００７３】
実施例８では、実施例７で説明したノイズ低減装置の変形例を説明する。図１２は、実施例８におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００７４】
同図に示すノイズ低減装置は、実施例７で説明したノイズ低減装置（図１０参照）に、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５を追加したものである。
【００７５】
記憶部２０３は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を記憶する。比較部２０４は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズの量と記憶部２０３に記憶されているノイズの量を比較する。基準電圧変更部２０５は、比較部２０４の比較結果に応じて、調整信号生成部２０２の基準電圧源２２２の大きさを変更する。
【００７６】
続いて、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作について説明する。図１３は、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作の流れを示すフローチャートである。
【００７７】
ノイズ低減装置は、動作を開始すると、まず、基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎを０に初期化し（ステップ３０１）、記憶部２０３がノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を記憶する（ステップ３０２）。
【００７８】
続いて、基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎに基づいて、基準電圧源２２２の大きさを変更する（ステップ３０３）。具体的には、基準電圧源２２２の初期電圧がＶｒｅｆであるとすれば、これを、ΔＶのｎ倍だけ低下させる。ΔＶは、予め定めた値で、基準電圧源２２２の変更単位である。
【００７９】
次に、比較部２０４がノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を取得し（ステップ３０４）、記憶部２０３に記憶されているノイズの量と比較する。比較の結果、取得したノイズの量よりも記憶部２０３に記憶されているノイズの量の方が大きければ（ステップ３０５でＮＯ）、比較部２０４がその結果を信号として出力し、この信号に応じて基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎをインクリメントする（ステップ３０６）。このとき、記憶部２０３がノイズ検出部２０１は、検出したノイズの量を記憶する（ステップ３０７）。
【００８０】
ノイズ低減装置は、ステップ３０３からステップ３０７の処理を繰り返し、比較部２０４による比較の結果、取得したノイズの量が記憶部２０３に記憶されているノイズの量以下となれば（ステップ３０５でＹＥＳ）、基準電圧源２２２の変更処理を終了する。
【００８１】
これらの処理により、スイッチング回路のノイズを、自動でΔＶ以下に低減することが可能となる。
【００８２】
なお、実施例２乃至８では、いずれも、出力調整部１００が、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧を調整するために、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するようにしたが、電流を調整するようにしても、同様の結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００ 出力調整部
１０１ 電圧調整部
１０２ デューティー調整部
１０３ デッドタイム調整部
１０４ プリドライバ回路
１０５ 出力調整部
２０１ ノイズ検出部
２０２ 調整信号生成部
２０３ 記憶部
２０４ 比較部
２０５ 基準電圧変更部
２１１ ハイパスフィルタ
２１２ 増幅器
２１３ 整流器
２１４ ローパスフィルタ
２２１ 誤差増幅器
２２２ 基準電圧源
Ｃ コンデンサ
Ｃｖ コンデンサ
Ｄ１ スイッチングドライバ
Ｄ２ スイッチングドライバ
Ｌ コイル
Ｌｖ コイル
Ｎ１ 入力端
Ｎ２ 入力端
Ｎ３ 出力端
Ｎ４ 入力端
Ｎ５ 入力端
Ｎ６ 出力端
Ｎ７ 電圧入力端
Ｎ８ 電圧入力端
Ｎ９ 入力端
Ｎ１０ 入力端
Ｎ１１ 入力端
Ｎ１２ 入力端
ＶＤＤ 電源側電圧源
ＶＯＵＴ 出力端子
ＶＳＳ コモン側電圧源
Ｚｖ インピーダンス素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路の出力端子に発生するスイッチングノイズを低減するスイッチング回路のノイズ低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高効率化が進む中で、電力効率の高い回路方式であるスイッチング電源や、Ｄ級アンプなどのスイッチング回路が、ますます多用されるようになってきた。
【０００３】
ところで、これらのスイッチング回路の出力段には、スイッチングに起因するスイッチングノイズが生じるという問題がある。このスイッチングノイズは、他の回路や他の機器に悪影響を及ぼす原因となるため、ノイズレベルを低減することが求められるが、その手法として通常は、出力段フィルタの次数を増加させる方法が適用されている。
【０００４】
しかし、フィルタの次数を増加させるためには、大電流を流す経路に磁気飽和しにくい大きなコイル部品を追加する必要があるが、それによって製品のコストやサイズが増加してしまう。
【０００５】
このため、フィルタは可能な限り最小の次数で構成することが望ましく、フィルタの次数を増加させずにノイズを低減させる方法としては、例えば、複数のスイッチング回路の出力段にそれぞれコイルを接続し、コイルを介した出力側のノードを接続し合い、それぞれの出力パルスの位相を変える（２個の場合は逆位相にする）ことによって、スイッチングノイズを低減するものや（例えば、特許文献１参照）、副経路を設けて、コイルとコンデンサで出力端子にノイズの逆相成分を振り込むもの（例えば、特許文献２参照）、ノイズ成分を低電圧電源で動作する信号処理回路で抽出・出力させる副経路を減衰器とインバータとアナログバッファアンプとコイルとコンデンサで構成するものがあり（例えば、特許文献３参照）、他にも、特許文献４や特許文献５に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５９５９４４１号明細書
【特許文献２】米国特許第５９２９６９２号明細書
【特許文献３】特開２００７−１０４２８５号公報
【特許文献４】米国特許第６６９３８０５号明細書
【特許文献５】米国特許第６７０３８１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、マルチフェーズと呼ばれる方式であって、デューティが５０％の状態から離れるにしたがってノイズの低減効果は低下してしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載された方法は、ノイズの低減効果は最適条件下でも４次のローパスフィルタ程度以下の特性であり、それ以上のノイズ低減効果は得られない。また、これらの方法では、パラメータが固定されているため、バラツキ要因等でノイズ低減効果の最適設定からずれていても調整することができないといった課題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載された方法は、バッファアンプの消費電力が大きく、高効率が期待されるスイッチング回路に適用するのは実用上困難である。
【００１０】
さらに、特許文献１乃至５に記載された各方法は、いずれも、スイッチングドライバ回路の後段にコイル、その後段にコンデンサ、という接続順序であるため、システムの一部をＩＣやモジュールに内蔵することができず、小型化が困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、ノイズ低減効果が大きく、小型化が可能なスイッチング回路のノイズ低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するため、請求項１の発明は、電圧入力端の一端が電源側電圧源に接続されるとともに該電圧入力端の他端がコモン側電圧源に接続されパルス入力端に入力されるパルス信号に基づいて動作する第１のスイッチングドライバと、一端が前記第１のスイッチングドライバの出力端と接続されるとともに他端が出力端子と接続される第１のコイルと、一端が前記出力端子と接続されるとともに他端が前記コモン側電圧源に接続された第１のコンデンサとを具備するスイッチング回路のノイズ低減装置であって、前記第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、一端が前記第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端が前記出力端子と接続されるインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、前記第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、前記コンデンサの静電容量値Ｃと、前記第１のスイッチングドライバ及び前記第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、数１の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
【数１】
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する出力調整手段をさらに具備し、前記出力調整手段は、該出力調整手段の出力端と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＣ、前記電源側電圧源と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＤＤとした場合に、前記ＶＣと前記ＶＤＤと前記定数ａとの関係が数２を満たすように、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整することを特徴とする。
【００１５】
【数２】
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバの電圧入力端に印加する電圧を調整することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデューティー比を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデッドタイムを調整することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６の発明は、請求項２の発明において、前記出力端子におけるノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、前記ノイズ量検出手段が検出したノイズ量に基づいて前記出力調整手段が前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する際の調整量を決定する調整量決定手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明において、前記インピーダンス素子は、第２のコイルと該第２のコイルと直列接続された第２のコンデンサとで構成され、前記第２のコンデンサと前記第２のスイッチングドライバの出力端とが接続され、前記第２のコイルと前記出力端子とが接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スイッチング回路のスイッチングに起因するノイズを低減するとともに、そのための回路構成を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用するスイッチング回路の構成例を示した図である。
【図２】ノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図３】出力特性を示した図である。
【図４】実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図５】実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図６】実施例３におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図７】実施例４におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図８】実施例５におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図９】実施例６におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１０】実施例７におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１１】ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例を示した図である。
【図１２】実施例８におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【図１３】記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るスイッチング回路のノイズ低減装置の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
まず、本発明を適用するスイッチング回路の構成例を説明する。図１は、本発明を適用するスイッチング回路の構成例を示した図である。
【００２５】
同図に示すスイッチング回路は、スイッチングドライバＤ１の電圧入力端に電源側電圧源ＶＤＤとコモン側電圧源ＶＳＳが接続され、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３とスイッチング回路の出力端子であるＶＯＵＴとの間に、フィルタを構成するコイルＬとコンデンサＣが接続されている。
【００２６】
このスイッチング回路では、スイッチングドライバＤ１が、その入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号に基づいて動作し、スイッチング電源やＤ級アンプとして動作する。なお、通常は、入力端Ｎ２に入力されるパルス信号は、入力端Ｎ１に入力されるパルス信号を反転した信号である。
【００２７】
続いて、図１に示したスイッチング回路のノイズを低減するノイズ低減装置について説明する。図２は、ノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００２８】
同図に示すように、ノイズ低減装置は、図１に示したスイッチング回路に、スイッチングドライバＤ２を加え、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と出力端子ＶＯＵＴの間に、インピーダンス素子Ｚｖを接続している。
【００２９】
スイッチングドライバＤ２は、電圧入力端に電源側電圧源ＶＤＤとコモン側電圧源ＶＳＳが接続され、その入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されるパルス信号に基づいて動作する。入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されるパルス信号は、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、入力端Ｎ１に入力されるパルス信号を反転した信号が入力端Ｎ４に入力され、入力端Ｎ２に入力されるパルス信号を反転した信号が入力端Ｎ５に入力される。
【００３０】
また、インピーダンス素子Ｚｖは、数３に示す関係を満たすものである。
【００３１】
【数３】
【００３２】
ただし、数３においては、コイルＬのインダクタンス値をＬ［Ｈ］、コンデンサＣの静電容量をＣ［Ｆ］、スイッチングドライバＤ１及びスイッチングドライバＤ２のスイッチング周波数をｆｃ、ａを０以外の任意の定数とし、Ｓｃ＝ｊωｃ＝２・π・ｆｃとしている。
【００３３】
また、数３中の「//」は、インピーダンスの並列接続を示す演算子である。
【００３４】
このように、数３に示す関係を満たすインピーダンス素子Ｚｖを介して、スイッチングドライバＤ２の出力をスイッチングドライバＤ１の出力に重畳することよって、スイッチング回路のノイズを低減することが可能となる。
【００３５】
例えば、デバイスドライバＤ１の出力（出力端Ｎ３の電圧）が、図３（ａ）に示すような特性である場合に、これをコイルＬとコンデンサＣで構成されるフィルタを介して出力した特性、つまり、図１に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｂ）に示すような傾向となる。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）と異なる縦軸により、９．５［Ｖ］付近のみを示したものである。
【００３６】
そして、図２に示すように、インピーダンス素子Ｚｖを介して、スイッチングドライバＤ２の出力をスイッチングドライバＤ１の出力に重畳した場合、つまり、図２に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｃ）に示すような傾向となる。
【００３７】
さらに、定数ａに対して最適値を与えたとき、出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｄ）に示すような傾向となる。
【００３８】
なお、図３（ｃ）と図３（ｄ）は、図３（ｂ）と異なる縦軸により、９．４［Ｖ］付近のみを拡大して示したものである。
【実施例２】
【００３９】
実施例２では、実施例１で説明したノイズ低減装置のデバイスドライバＤ２の出力を電源電圧に応じて調整する場合を説明する。
【００４０】
図４は、実施例２におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例１で説明したノイズ低減装置（図２参照）に、出力調整部１００を追加した構成となっている。
【００４１】
出力調整部１００は、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する。
【００４２】
出力調整部１００としては、例えば、図５に示すように電圧調整部１０１を用い、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧を調整する。
【００４３】
このとき、電圧調整部１０１が適切に電圧調整を行うことで、実施例１で説明したノイズ低減装置（図２参照）よりも、さらに、スイッチング回路のノイズを低減することができる。
【００４４】
具体的には、電源側電圧源ＶＤＤの電位をＶＤＤ、コモン側電圧源ＶＳＳの電位をＶＳＳ、電圧調整部１０１がスイッチングドライバの電圧入力端Ｎ７に印加する電位をＶＣとすると、各電位が数４に示すような関係を満たすようにすることで、スイッチング回路のノイズを低減することができる。なお、数４中の「ａ」は、数３に示した定数「ａ」である。
【００４５】
【数４】
【００４６】
また、コモン側電圧源ＶＳＳの電位が０である場合には、数４は、数５で示される。
【００４７】
【数５】
【００４８】
このように、電圧調整部１０１が適切に電圧調整を行うことにより、図５に示すスイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴの出力特性は、図３（ｄ）に示すような傾向となる。なお、図３（ｃ）は、電圧調整部１０１により電圧調整を行っていない場合（実施例１参照）の出力特性を示したものである。
【実施例３】
【００４９】
実施例２では、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧を調整する電圧調整部１０１を用いた場合（図５参照）を説明したが、実施例３では、出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する場合を説明する。
【００５０】
図６は、実施例３におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するデューティー調整部１０２を用いている。
【００５１】
デューティー調整部１０２は、その入力端Ｎ９と入力端Ｎ１０に入力されたパルス信号のデューティー比を調整し、調整したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力する。
【００５２】
デューティー調整部１０２の入力端Ｎ９と入力端Ｎ１０には、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、実施例１及び実施例２では、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されていたパルス信号が入力される。そして、デューティー調整部１０２は、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧が実施例２で説明した図５に示すノイズ低減装置のスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧と同様になるように、入力されたパルス信号のデューティー比を調整する。
【実施例４】
【００５３】
実施例４では、出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する場合の別例を説明する。
【００５４】
図７は、実施例４におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、図４に示した出力調整部１００として、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するデッドタイム調整部１０３を用いている。
【００５５】
デッドタイム調整部１０３は、その入力端Ｎ１１と入力端Ｎ１２に入力されたパルス信号のデッドタイムを調整し、調整したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力する。
【００５６】
デッドタイム調整部１０３の入力端Ｎ１１と入力端Ｎ１２には、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、つまり、実施例１及び実施例２では、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４と入力端Ｎ５に入力されていたパルス信号が入力される。そして、デッドタイム調整部１０３、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧が実施例２で説明した図５に示すノイズ低減装置のスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧と同様になるように、入力されたパルス信号のデッドタイム、つまり、スイッチングドライバＤ２が有するスイッチング素子がいずれもオフとなる時間を調整する。
【実施例５】
【００５７】
実施例５では、実施例２乃至４で説明した例の変形例を説明する。実施例２乃至４で説明した各例では、いずれも、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号は、スイッチングドライバＤ１の入力端Ｎ１と入力端Ｎ２に入力されるパルス信号と逆位相の信号、又は、これを調整したものであったが、ここでは、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３が出力に基づいて、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６が出力がスイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力と位相が反転したものとなるような、パルス信号を生成して入力する。
【００５８】
図８は、実施例５におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図５参照）に、プリドライバ回路１０４を追加し、このプリドライバ回路１０４の出力をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するようにしたものである。
【００５９】
プリドライバ回路１０４は、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力に基づいて、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６からこれと位相が反転した出力が行われるようなパルス信号を生成し、生成したパルス信号をスイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力する。
【００６０】
プリドライバ回路１０４が生成するパルス信号は、例えば、入力端Ｎ５に入力されるものが、スイッチングドライバＤ１の出力端Ｎ３の出力と同位相で、入力端Ｎ４に入力されるものが、その逆位相となる。
【００６１】
なお、同図においては、実施例２で説明した構成（図５参照）を変形したものを例として説明したが、プリドライバ回路１０４がデューティー比またはデッドタイムを調整するようにすることで、実施例３、実施例４で説明した例を変形した例とすることが可能となる。
【実施例６】
【００６２】
実施例６は、実施例１乃至５で説明した例の変形例を説明する。図９は、実施例６におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００６３】
同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）のインピーダンス素子Ｚｖを、コンデンサＣｖとコイルＬｖを直列に接続することで構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続したものである。
【００６４】
このように、インピーダンス素子ＺｖをコンデンサＣｖとコイルＬｖの直列接続で構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続とする場合、コンデンサＣｖをＩＣ（Integrated Circuit）やモジュールの一部として構成することができ、結果として、ノイズ低減装置や、これを含むスイッチング回路を小型化することが容易となる。
【００６５】
なお、ここでは、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）のインピーダンス素子Ｚｖを変更した場合を説明したが、実施例１乃至５で説明した各ノイズ低減装置に対しても、インピーダンス素子Ｚｖを、コンデンサＣｖとコイルＬｖを直列に接続することで構成し、コンデンサＣｖをスイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６と接続することで、同様の効果を得ることができる。
【実施例７】
【００６６】
図１０は、実施例７におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。同図に示すノイズ低減装置は、実施例２で説明したノイズ低減装置（図４参照）に、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２を追加し、出力調整部１００を調整信号を入力することで制御可能な出力調整部１０５に置き換えたものである。なお、出力調整部１０５としては、実施例２乃至４のそれぞれで説明したように、電圧調整部、デューティ調整部、デッドタイム調整部を利用することができる。
【００６７】
ノイズ検出部２０１は、スイッチング回路の出力端子ＶＯＵＴのノイズを検出する。調整信号生成部２０２は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズに応じて調整信号を生成する。出力制御部１０５は、調整信号生成部２０２が生成した調整信号に応じて、スイッチングドライバＤ２の出力レベル（出力電圧）が変化するように、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整する。
【００６８】
ここで、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例について説明する。図１１は、ノイズ検出部２０１と調整信号生成部２０２の構成例を示した図である。
【００６９】
同図に示すように、ノイズ検出部２０１は、ハイパスフィルタ２１１と、増幅器２１２、整流器２１３、ローパスフィルタ２１４で構成され、調整信号生成部２０２は、誤差増幅器２２１と、基準電圧源２２２で構成される。
【００７０】
ノイズ検出部２０１は、ハイパスフィルタ２１１がスイッチング回路の出力から低周波数成分を除去、つまり、ノイズ成分を抽出し、増幅器２１２で増幅し、整流器２１３で整流する。そして、ローパスフィルタ２１４を介して高周波数成分を除去することで、ノイズを電圧が示す量として出力する。
【００７１】
一方、調整信号生成部２０２は、ノイズ検出部２０１が出力する電圧と基準電圧源２２２の電圧との差を、誤差増幅器２２１が出力する。
【００７２】
これにより、出力調整部１０５が調整すべき電圧が、調整信号生成部２０２より調整信号として出力される。
【実施例８】
【００７３】
実施例８では、実施例７で説明したノイズ低減装置の変形例を説明する。図１２は、実施例８におけるノイズ低減装置の構成例を示した図である。
【００７４】
同図に示すノイズ低減装置は、実施例７で説明したノイズ低減装置（図１０参照）に、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５を追加したものである。
【００７５】
記憶部２０３は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を記憶する。比較部２０４は、ノイズ検出部２０１が検出したノイズの量と記憶部２０３に記憶されているノイズの量を比較する。基準電圧変更部２０５は、比較部２０４の比較結果に応じて、調整信号生成部２０２の基準電圧源２２２の大きさを変更する。
【００７６】
続いて、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作について説明する。図１３は、記憶部２０３と比較部２０４、基準電圧変更部２０５の動作の流れを示すフローチャートである。
【００７７】
ノイズ低減装置は、動作を開始すると、まず、基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎを０に初期化し（ステップ３０１）、記憶部２０３がノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を記憶する（ステップ３０２）。
【００７８】
続いて、基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎに基づいて、基準電圧源２２２の大きさを変更する（ステップ３０３）。具体的には、基準電圧源２２２の初期電圧がＶｒｅｆであるとすれば、これを、ΔＶのｎ倍だけ低下させる。ΔＶは、予め定めた値で、基準電圧源２２２の変更単位である。
【００７９】
次に、比較部２０４がノイズ検出部２０１が検出したノイズの量を取得し（ステップ３０４）、記憶部２０３に記憶されているノイズの量と比較する。比較の結果、取得したノイズの量よりも記憶部２０３に記憶されているノイズの量の方が大きければ（ステップ３０５でＮＯ）、比較部２０４がその結果を信号として出力し、この信号に応じて基準電圧変更部２０５が保持するカウンタの値ｎをインクリメントする（ステップ３０６）。このとき、記憶部２０３がノイズ検出部２０１は、検出したノイズの量を記憶する（ステップ３０７）。
【００８０】
ノイズ低減装置は、ステップ３０３からステップ３０７の処理を繰り返し、比較部２０４による比較の結果、取得したノイズの量が記憶部２０３に記憶されているノイズの量以下となれば（ステップ３０５でＹＥＳ）、基準電圧源２２２の変更処理を終了する。
【００８１】
これらの処理により、スイッチング回路のノイズを、自動でΔＶ以下に低減することが可能となる。
【００８２】
なお、実施例２乃至８では、いずれも、出力調整部１００が、スイッチングドライバＤ２の出力端Ｎ６から出力される電圧を調整するために、スイッチングドライバＤ２の電圧入力端Ｎ７と電圧入力端Ｎ８の間に印加する電圧、または、スイッチングドライバＤ２の入力端Ｎ４、入力端Ｎ５に入力するパルス信号を調整するようにしたが、電流を調整するようにしても、同様の結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００ 出力調整部
１０１ 電圧調整部
１０２ デューティー調整部
１０３ デッドタイム調整部
１０４ プリドライバ回路
１０５ 出力調整部
２０１ ノイズ検出部
２０２ 調整信号生成部
２０３ 記憶部
２０４ 比較部
２０５ 基準電圧変更部
２１１ ハイパスフィルタ
２１２ 増幅器
２１３ 整流器
２１４ ローパスフィルタ
２２１ 誤差増幅器
２２２ 基準電圧源
Ｃ コンデンサ
Ｃｖ コンデンサ
Ｄ１ スイッチングドライバ
Ｄ２ スイッチングドライバ
Ｌ コイル
Ｌｖ コイル
Ｎ１ 入力端
Ｎ２ 入力端
Ｎ３ 出力端
Ｎ４ 入力端
Ｎ５ 入力端
Ｎ６ 出力端
Ｎ７ 電圧入力端
Ｎ８ 電圧入力端
Ｎ９ 入力端
Ｎ１０ 入力端
Ｎ１１ 入力端
Ｎ１２ 入力端
ＶＤＤ 電源側電圧源
ＶＯＵＴ 出力端子
ＶＳＳ コモン側電圧源
Ｚｖ インピーダンス素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧入力端の一端が電源側電圧源に接続されるとともに該電圧入力端の他端がコモン側電圧源に接続されパルス入力端に入力されるパルス信号に基づいて動作する第１のスイッチングドライバと、一端が前記第１のスイッチングドライバの出力端と接続されるとともに他端が出力端子と接続される第１のコイルと、一端が前記出力端子と接続されるとともに他端が前記コモン側電圧源に接続された第１のコンデンサとを具備するスイッチング回路のノイズ低減装置であって、
前記第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、
一端が前記第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端が前記出力端子と接続されるインピーダンス素子と
を具備し、
前記インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、前記第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、前記コンデンサの静電容量値Ｃと、前記第１のスイッチングドライバ及び前記第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、
【数１】
の関係を満たす
ことを特徴とするスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項２】
前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する出力調整手段をさらに具備し、
前記出力調整手段は、該出力調整手段の出力端と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＣ、前記電源側電圧源と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＤＤとした場合に、前記ＶＣと前記ＶＤＤと前記定数ａとの関係が
【数２】
を満たすように、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項３】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバの電圧入力端に印加する電圧を調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項４】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデューティー比を調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項５】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデッドタイムを調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項６】
前記出力端子におけるノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、
前記ノイズ量検出手段が検出したノイズ量に基づいて前記出力調整手段が前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する際の調整量を決定する調整量決定手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項７】
前記インピーダンス素子は、第２のコイルと該第２のコイルと直列接続された第２のコンデンサとで構成され、
前記第２のコンデンサと前記第２のスイッチングドライバの出力端とが接続され、前記第２のコイルと前記出力端子とが接続される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項１】
電圧入力端の一端が電源側電圧源に接続されるとともに該電圧入力端の他端がコモン側電圧源に接続されパルス入力端に入力されるパルス信号に基づいて動作する第１のスイッチングドライバと、一端が前記第１のスイッチングドライバの出力端と接続されるとともに他端が出力端子と接続される第１のコイルと、一端が前記出力端子と接続されるとともに他端が前記コモン側電圧源に接続された第１のコンデンサとを具備するスイッチング回路のノイズ低減装置であって、
前記第１のスイッチングドライバの入力端に入力されるパルス信号と逆位相のパルス信号に基づいて動作する第２のスイッチングドライバと、
一端が前記第２のスイッチングドライバの出力端に接続されるとともに他端が前記出力端子と接続されるインピーダンス素子と
を具備し、
前記インピーダンス素子のインピーダンス値Ｚｖと、前記第１のコイルのインダクタンス値Ｌと、前記コンデンサの静電容量値Ｃと、前記第１のスイッチングドライバ及び前記第２のスイッチングドライバのスイッチング周波数ｆｃとが、ａを０以外の任意の定数として、
【数１】
の関係を満たす
ことを特徴とするスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項２】
前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する出力調整手段をさらに具備し、
前記出力調整手段は、該出力調整手段の出力端と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＣ、前記電源側電圧源と前記コモン側電圧源との間の電圧をＶＤＤとした場合に、前記ＶＣと前記ＶＤＤと前記定数ａとの関係が
【数２】
を満たすように、前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項３】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバの電圧入力端に印加する電圧を調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項４】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデューティー比を調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項５】
前記出力調整手段は、前記第２のスイッチングドライバのデッドタイムを調整することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項６】
前記出力端子におけるノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、
前記ノイズ量検出手段が検出したノイズ量に基づいて前記出力調整手段が前記第２のスイッチングドライバの最大出力電圧を調整する際の調整量を決定する調整量決定手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【請求項７】
前記インピーダンス素子は、第２のコイルと該第２のコイルと直列接続された第２のコンデンサとで構成され、
前記第２のコンデンサと前記第２のスイッチングドライバの出力端とが接続され、前記第２のコイルと前記出力端子とが接続される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスイッチング回路のノイズ低減装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２１７０６９（Ｐ２０１１−２１７０６９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２４１１（Ｐ２０１０−８２４１１）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（５１００９０３７９）ケーイーシージャパン株式会社 (1)
【出願人】（５９５１３４２１６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（５１００９０３７９）ケーイーシージャパン株式会社 (1)
【出願人】（５９５１３４２１６）
【Ｆターム（参考）】
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