JPH11235025A - Ｐｗｍ方式のスイッチング・レギュレータ制御回路及びスイッチング・レギュレータ - Google Patents

Ｐｗｍ方式のスイッチング・レギュレータ制御回路及びスイッチング・レギュレータ

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JPH11235025A
JPH11235025A JP10036183A JP3618398A JPH11235025A JP H11235025 A JPH11235025 A JP H11235025A JP 10036183 A JP10036183 A JP 10036183A JP 3618398 A JP3618398 A JP 3618398A JP H11235025 A JPH11235025 A JP H11235025A
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supply voltage
vref100
duty ratio
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Minoru Sudo
稔 須藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＷレギュレータの高い電源電圧の時の、負
荷短絡時の電源回路やＳＷレギュレータに用いられるス
イッチ素子のダメージを抑えること。 【解決手段】 ＳＷレギュレータの最大DUTY比に、電源
電圧依存性をつけ、高い電源電圧の時には最大DUTY比を
小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、スイッチング・
レギュレータ（以下ＳＷレギュレータと記載する）の入
力電源電圧に応じて、低入力電源電圧時でも負荷に大電
流を供給することが可能で、高入力電源電圧時には、負
荷短絡等の過負荷状態でも、必要以上の大電流が電源に
流れることを防止することが可能な、ＰＷＭ方式のＳＷ
レギュレータ制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳＷレギュレータ制御回路として
は、図５の回路図に示されるようなＳＷレギュレータの
制御回路が知られていた。即ち、基準電圧回路１０の基
準電圧Vrefと、ＳＷレギュレータの出力端子５の出力電
圧Voutを分圧するブリーダ抵抗１１、１２の接続点の電
圧との差電圧を、増幅するエラー・アンプ１３がある。
エラー・アンプ１３の出力電圧をVerr、基準電圧回路１
０の出力電圧をVref、ブリーダ抵抗１１、１２の接続点
の電圧をVaとすれば、Vref>Vaならば、Verrは高くな
り、逆にVref<Vaならば、Verrは低くなる。
【０００３】PWM(Pulse Width Modulation)コンパレー
タ１５は、発振回路１４の出力Vtri、例えば三角波と、
エラー・アンプ１３の出力Verrを比較して、信号を出
す。図６にこれを示す。つまり、エラー・アンプ１３の
出力電圧Verrが上下することで、PWMコンパレータ１５
の出力Vpwmのパルスの幅がコントロールされる。このパ
ルス幅の時間のみ、ＳＷレギュレータに用いられるスイ
ッチ素子をONまたは、OFFに制御する。これが、いわゆ
るＳＷレギュレータのＰＷＭ動作である。
【０００４】また、基準電圧回路１６の基準電圧値Vref
2と発振回路１４の三角波出力電圧値Vtriを比較するコ
ンパレータ１７の出力Vcompは、Vref2＜Vtriの場合、ロ
ー・レベルとなる。コンパレータ１７の出力Vcompがロー
・レベルになると、その出力はＡＮＤゲート１８に入力
されており、ANDゲート１８の出力Vandは必ずロー・レ
ベルになる。つまり基準電圧値Vref2を、発振回路１４
の三角波Vosの、あるレベルに設定することで、ＳＷレ
ギュレータの最大デューティー比（ＳＷレギュレータの
スイッチング周期に対する、ＳＷレギュレータに用いら
れるスイッチ素子がONする時間の割合の最大値。以下最
大DUTY比と記載する。）が決定される。一般に、ＳＷレ
ギュレータの場合、ＳＷレギュレータに用いられるスイ
ッチ素子をONにする時間が長い方が、負荷に電力を供給
する能力が高くなる。例えば、負荷が重くなると、すな
わち出力負荷電流値が大きくなると、ＳＷレギュレータ
の出力電圧が下がり、ブリーダ抵抗の分圧された電圧Va
が下がる。これによって、エラー・アンプ１３の出力電
圧Verrは上がるので、結果として、PWMコンパレータ１
５の出力Vpwmのパルス幅が広がり(DUTY比が大きくな
り)、出力電圧Voutを一定に保つようにパルス幅が制御
される。
【０００５】逆に、負荷が軽くなると、すなわち出力負
荷電流値が小さくなると、ＳＷレギュレータの出力電圧
が上がり、ブリーダ抵抗の分圧された電圧Vaが上がる。
これによって、エラー・アンプ１３の出力電圧Verrは下
がるので、結果として、PWMコンパレータ１５の出力Vpw
mのパルス幅が狭くなり(DUTY比が小さくなり)、出力電
圧Voutを一定に保つようにパルス幅が制御される。
【０００６】すなわち、エラー・アンプ１３の出力電圧
Verrは、負荷電流値に応じて変化し、ＳＷレギュレータ
のパルス幅をコントロールする。一般にＳＷレギュレー
タの場合、コイルに蓄えられるエネルギーは、コイルの
両端の電圧差、即ち入力電源電圧に依存し、入力電源電
圧が高い方が、エネルギーが高くなる。つまり、同じ負
荷であっても、入力電源電圧の低い方が、より大きなパ
ルス幅でＳＷレギュレータに用いられるスイッチ素子を
ONする必要があり、入力電源電圧の高い方が、より小さ
なパルス幅でＳＷレギュレータに用いられるスイッチ素
子をONするようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＳＷレ
ギュレータでは、最大DUTY比を小さくすると、電源電圧
の低い時、スイッチングによるコイルのエネルギーが小
さく、大きな負荷電流を供給できず、また、最大DUTY比
を大きくすると、電源電圧の高いときに、負荷短絡等の
異常な状態が発生したしても、スイッチングによるコイ
ルのエネルギーが大きいため、電源回路やＳＷ素子に大
電流が流れダメージを与えるという問題点があった。
【０００８】そこで、この発明の目的は従来のこのよう
な問題点を解決するために、ＳＷレギュレータの最大DU
TY比に、電源電圧依存性をもたせ、電源電圧が低いとき
は最大DUTY比を大きくし、電源電圧の高い時は最大DUTY
比を小さくし、低い電源電圧でも、負荷に十分にエネル
ギーを供給することができ、かつ、電源電圧の高いとき
に、負荷短絡等の異常が発生したとしても電源電流及び
スイッチング電流（ＳＷレギュレータの用いられるスイ
ッチ素子に流れる電流）を抑えることを目的としてい
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記問題点を解決するために、こ
の発明ではＳＷレギュレータの制御回路において最大DU
TY比に電源電圧依存性をもたせることで、低い電源電圧
での負荷へのエネルギー供給能力を損なわずに、高い電
源電圧で負荷に異常が発生しても、電源電流及び、スイ
ッチング電流を抑える。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すＳＷレギュレータの制御回
路図である。基準電圧回路１０、ブリーダ抵抗１１、１
２、エラー・アンプ１３、発振回路１４、PWMコンパレ
ータ１５、最大DUTY比を決めるコンパレータ１７及び、
ANDゲート１８は従来と同様である。コンパレータ１７
のプラス入力端子には、基準電圧としての一定電圧では
なく、電圧発生回路１００の出力電圧値Vref100が入力
されている。
【００１１】電圧発生回路１００の出力電圧値Vref100
には、電源電圧依存性があり、電源電圧が高くなると低
下し、逆に電源電圧が低くなると高くなる。最大DUTY比
は、前述のように、コンパレータ１７のマイナス入力の
発振器１４の三角波とプラス入力のVref100のレベルに
よって決定されるので、Vref100の電圧が高くなれば、
最大DUTY比は、大きくなり、Vref100の電圧が低くなれ
ば、最大DUTY比は小さくなる。
【００１２】つまり、電源電圧の高いときは、最大DUTY
比が小さくなり、電源電圧の低い時は最大DUTY比が大き
くなる。これを図２に示す。実線ａは、最大DUTY比を示
し、実線ｂは、電圧発生回路１００の出力電圧値Vref10
0を示す。横軸が電源電圧であり、電源電圧が高くなる
と、Vref100の値が下がり、最大DUTY比が小さくなる。
【００１３】一般に、ＳＷレギュレータの最大DUTY比
は、電源電圧によらず80〜90%程度であるが、本発明の
場合、電源電圧の低い時は80〜90%の大きな最大DUTY比
となるが、電源電圧の高い時は60%以下の最大DUTY比と
なる。このようにすることで、電源電圧の高いときに必
要以上のエネルギーを負荷に供給できなくすることが可
能である。
【００１４】ＳＷレギュレータの負荷への最大エネルギ
ー供給能力の電源電圧依存性を、従来の場合と、本発明
とをあわせて図３に示す。実線ｃは、従来のＳＷレギュ
レータの場合を示し、実線ｄは、本発明のＳＷレギュレ
ータの場合を示す。横軸は電源電圧、縦軸は負荷へのエ
ネルギー供給能力を示している。従来の場合、最大DUTY
比が電源電圧に対して一定であったので、電源電圧を高
くすると、負荷への供給能力が高まり、負荷短絡等の異
常が発生した場合、過剰な電流によって、電源回路やＳ
Ｗレギュレータに用いられるスイッチ素子にダメージを
与えていたが、本発明の場合それを防ぐことが可能であ
る。
【００１５】以上の説明では、電源電圧発生回路１００
の具体的構成については割愛したが、オペレーショナル
・アンプリファイア等と用いて簡単に構成できることは
明白である。図４に本発明のＳＷレギュレータの一実施
例を示す。図４のＳＷレギュレータは昇圧型であり、入
力電源２０には、コイル２１と本発明の図１に示すＳＷ
レギュレータ制御回路３０が接続されている。コイル２
１と出力容量２４の間には、整流素子２３が接続されて
いる。負荷２５は出力の容量と並列に接続される。
【００１６】すなわち、ＳＷレギュレータ制御回路３０
の最大DUTY比は、電源電圧（入力電源２０の電圧値）に
よって、変化する。
【００１７】
【発明の効果】本発明のＳＷレギュレータ制御回路は、
最大DUTY比に電源電圧依存性をつけることで、低電源電
圧時の負荷へのエネルギー供給能力を高く、かつ、高い
電源電圧時は必要以上のエネルギーの供給を抑えること
で、負荷短絡等の異常から電源回路や、ＳＷレギュレー
タに用いられるスイッチ素子のダメージを抑えることが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＳＷレギュレータ制御回路の
説明図である。
【図２】図１のＳＷレギュレータ制御回路の動作説明図
である。
【図３】本発明のＳＷレギュレータと従来のＳＷレギュ
レータの最大エネルギー供給能力の電源電圧依存性の説
明図である。
【図４】本発明の昇圧型ＳＷレギュレータの構成の説明
図である。
【図５】従来のＳＷレギュレータ制御回路の説明図であ
る。
【図６】図５のＳＷレギュレータ制御回路の動作説明図
である。
【符号の説明】
１０、１６ 基準電圧回路１ １１、１２ ブリーダ抵抗 １３ エラー・アンプ １４ 発振回路 １５ ＰＷＭコンパレータ １７ 最大DUTY比を決定するコンパレータ １８ ANDゲート ２０ 入力電源 １００ 電圧発生回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＰＷＭ方式のスイッチング・レギュレー
    タ制御回路において、最大デューティー比に入力電源電
    圧依存性を設けることを特徴とするスイッチング・レギ
    ュレータ制御回路。
  2. 【請求項２】 請求項１に示すＰＷＭ方式のスイッチン
    グ・レギュレータ制御回路を用いたスイッチング・レギュ
    レータ。
JP10036183A 1998-02-18 1998-02-18 Ｐｗｍ方式のスイッチング・レギュレータ制御回路及びスイッチング・レギュレータ Pending JPH11235025A (ja)

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