(57)【要約】【課題】  コイル電流の反転防止を、高速な応答を必要とすることがなく、また低消費電流化とスイッチング周波数の高周波化を担保したうえで実現することができるスイッチング電源回路を提供する。【解決手段】  フィードバック電圧VFBと基準電圧Ｖrefとをコンパレータ２で比較してその結果に基づき主スイッチング素子SW1と従スイッチング素子SW2とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧VINを所定の直流の出力電圧VOUTに変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、コンパレータ２および出力電圧VOUTに基づき主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン時間を規定するオン時間発生回路４と、コンパレータ２およびオン時間発生回路４の出力信号に基づき主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン／オフを制御するスイッチング信号S4,S5を生成するスイッチング信号生成部５とを有する。【選択図】  図１
2019022389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とをコンパレータで比較してその結果に基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を所定の直流の出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記コンパレータおよび前記出力電圧に基づき前記主スイッチング素子および前記従スイッチング素子のオン時間を規定するオン時間発生回路と、
前記コンパレータおよび前記オン時間発生回路の出力信号に基づき前記主スイッチング素子および従スイッチング素子のオン／オフを制御するスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部とを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、前記入力電圧および前記従スイッチング素子に流れる従スイッチング素子電流に基づく電流で前記従スイッチング素子のオン時間を規定するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項３】
請求項１に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、前記入力電圧、前記出力電圧および前記従スイッチング素子電流に基づき前記主スイッチング素子および前記従スイッチング素子のオン時間を規定するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項４】
請求項１に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記出力信号を送出する第1のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記出力信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項５】
請求項４に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第2のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源回路に関し、特にＣＯＴ制御による同期整流方式のスイッチング電源回路に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
直流の入力電圧から直流の所定の出力電圧を生成するためのスイッチング電源回路として同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。この種のＤＣ／ＤＣコンバータは、出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とをコンパレータで比較してその結果に基づき主スイッチング素子（電源側のスイッチング素子）と従スイッチング素子（接地側のスイッチング素子）とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を所定の直流の出力電圧に変換している。
【０００３】
この種のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、通常負荷に供給されるべき出力電流がコイルを介して従スイッチング素子側へと流れ込む、いわゆる逆流現象を生起する場合がある。かかる逆流現象は、特に軽負荷時に発生し易いが、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの効率を低下させる原因となるので、未然に防止しなければならない。そこで、従来技術に係るＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、同期整流時におけるコイル電流反転防止回路を設けている（特許文献１参照）。
【０００４】
従来技術に係る同期整流時におけるコイル電流反転防止回路はコイルに流れる電流を、反転防止する有限電流値または０ｍAと比較し同期整流用の従スイッチング素子をオフしてコイル電流の極性が反転することを防止するようになっている。また、コイルの従スイッチング素子側の端子電圧VLxが負電圧から正電圧になることを監視してコイル電流が反転後すぐに同期整流用の従スイッチング素子をオフする、いわゆるゼロコンパレータ方式が採用されている。
【０００５】
しかしながら、すべての条件においてコイル電流を反転防止するには回路規模が大きくなり、同時に高速なコンパレータを駆動するため消費電流も増える。さらに、これらが近年のスイッチング周波数の高速化を阻害する要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２８９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、コイル電流の反転防止を、高速な応答を必要とすることがなく、また低消費電流化とスイッチング周波数の高周波化を担保したうえで実現することができるスイッチング電源回路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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とをコンパレータで比較してその結果に基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を所定の直流の出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記コンパレータおよび前記出力電圧に基づき前記主スイッチング素子および前記従スイッチング素子のオン時間を規定するオン時間発生回路と、
前記コンパレータおよび前記オン時間発生回路の出力信号に基づき前記主スイッチング素子および従スイッチング素子のオン／オフを制御するスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、前記入力電圧および前記従スイッチング素子に流れる従スイッチング素子電流に基づく電流で前記従スイッチング素子のオン時間を規定するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、
第１の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、前記入力電圧、前記出力電圧および前記従スイッチング素子電流に基づき前記主スイッチング素子および前記従スイッチング素子のオン時間を規定するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、
第１の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記出力信号を送出する第1のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記出力信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様は、
第４の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第2のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば入力電圧と出力電圧と同期整流用の従スイッチング素子に流れる電流を観て従スイッチング素子がオンする時間をコントロールしているので、高速な応答の必要がなく低消費電流化とスイッチング周波数の高周波化を実現することができる。また、主スイッチング素子がオンする時間をコントロールするＣＯＴ（Constant  on  Time）制御用に用意した回路の一部を兼用可能とすることができるので、当該スイッチング電源回路（ＩＣチップ）の面積を縮小することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示すオンタイム生成部の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】図１に示すスイッチング電源回路の軽負荷時における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】図１に示すスイッチング電源回路の重負荷時における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】図１に示すスイッチング電源回路の重負荷時における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るスイッチング電源回路は降圧同期整流ＤＣ／ＤＣコンバータである。ただ、スイッチング電源回路としては、本形態に限定するものではなく、昇圧レギュレータや反転レギュレータにも良好に適用できる。また、本形態に係るスイッチング電源回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、出力電圧を安定化するフィードバック回路の制御方式として提案されているＣＯＴ（Constant  on  Time）制御方式を採用したものである。
【００１７】
図1に示すように、出力電圧VOUTは抵抗R1,R2で分圧して得るフィードバック電圧VFBとして誤差増幅回路１の非反転入力端子に入力される。誤差増幅回路１の反転入力端子には、基準電圧生成部３で生成され、あらかじめ設定されている基準電圧Vrefが入力される。かくして誤差増幅回路１では基準電圧Vrefと、帰還電圧VFBとを比較して両者の差である誤差を増幅し、誤差電圧Verrとして出力する。図中のコンデンサCFBは位相補償用のコンデンサである。
【００１８】
コンパレータ２では基準電圧Vrefと誤差電圧Verrとを比較し、誤差電圧Ｖerrが基準電圧Ｖrefを下回った時点で立ち上がるワンショットパルス信号S1を出力する。オン時間発生回路４は、コンパレータ２および出力電圧VOUTに基づき所定の処理（後に詳述する）を行って、主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン時間を規定するワンショットパルス信号S2，S3を出力する。スイッチング信号生成部５は、コンパレータ２およびオン時間発生回路４の出力信号であるワンショットパルス信号S1,S2,S3に基づき主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン／オフを制御するスイッチング信号S4，S5を生成する。かかるスイッチング信号S4,S5により、主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2がオン／オフして同期整流により所定の直流の入力電圧VINを所定の直流の出力電圧VOUTに変換する。
【００１９】
ここで、入力電圧VINは、外部の直流電源（図示せず）から端子T1に供給される。また、直列に接続された主スイッチング素子SW1と従スイッチング素子SW2との間の結節点VLXには、端子T2を介してコイルLの一端側が接続されている。コイルLの他端側が出力端子Voとなる。コイルLを流れるコイル電流ILXに基づく出力電流IOUTは、平滑用のコンデンサCLが接続してある出力端子Voを介して外部の負荷(図示せず)に供給される。また、出力端子Voは端子T3に接続されており、端子T3を介して出力電圧VOUTを入力側に帰還させることで帰還電圧VFBを生成している。
【００２０】
本形態におけるスイッチング信号生成部５は、ラッチ回路５Ａ、ロジック回路５Ｂ、ラッチ回路５Ｃおよびバッファドライバ５Ｄを有している。ここで、ラッチ回路５Ａはワンショットパルス信号S1でセットされ、ワンショットパルス信号S2でリセットされる。また、ラッチ回路５Ｃはロジック回路５Ｂを介してラッチ回路５ＡのＱ出力でセットされ、ワンショットパルス信号Ｓ３でリセットされる。ラッチ回路５Ａのロジック回路５Ｃを介したＱ出力およびラッチ回路５ＣのＱ出力がバッファドライバ５Ｄを介してスイッチング信号S4,S5となり、主スイッチング素子ＳＷ１および従スイッチング素子SW2のオン／オフ制御を行う。
【００２１】
以上説明した直流電源（図示せず）、コイルLおよび平滑用のコンデンサCLを除く他の部分は、端子T1,T2,T3,T4が一体化されたICチップIに集積してある。ここで、端子T4はGND端子である。
【００２２】
図２は、図１に示すオン時間発生回路４を抽出してその詳細な構成を示す回路図である。同図に示すように、第１のコンパレータ４Ａは、入力電圧VINに基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧Rampが非反転入力端子に供給されるとともに、出力電圧VOUTを抵抗R3，R4で抵抗分割して得る所定の分割出力電圧Vout_divが反転入力端子に供給される。かくして、ランプ電圧Rampと分割出力電圧Vout_divとの比較結果に基づき主スイッチング素子SW1のオン時間を規定する出力信号であるワンショットパルス信号S2を出力する。
【００２３】
ここで、ランプ電圧Rampは入力電圧VINに基づき生成される定電流I1をコンデンサC1に充電することにより得られ、分割出力電圧Vout_divは抵抗R3，R4に流れる電流I3，I4に基づき抵抗R3，R4の間に接続したコンデンサC2に充電される充電電圧として得られる。
【００２４】
第２のコンパレータ４Ｂは、ランプ電圧Rampが非反転入力端子に供給されるとともに、入力電圧VINを抵抗R5，R6で抵抗分割して得る所定の分割入力電圧Vin_divが反転入力端子に供給される。かくして、ランプ電圧Rampと分割入力電圧Vin_divとの比較結果に基づき従スイッチング素子SW2のオン時間を規定する出力信号であるワンショットパルス信号S3を生成する。
【００２５】
分割入力電圧Vin_divは抵抗R5，R6に流れる電流I5，I6に基づき抵抗R5，R6の間に接続したコンデンサC3に充電される充電電圧として得られる。
【００２６】
本形態においては、入力電圧VINを抵抗分割する抵抗R5，R6の結節点に従スイッチング素子電流ISYNCに基づく電流を注入して生成した電圧で分割入力電圧Vin_divを生成している。ここで、従スイッチング素子電流ISYNCはスイッチング素子SW2（図１参照）を流れる電流であり、これに基づく電流とは、本形態においては従スイッチング素子電流ISYNCに比例する比例電流I（∝ISYNC）である。
【００２７】
上述の如く分割入力電圧Vin_divを生成する際に従スイッチング素子電流ISYNCに比例する比例電流Iを注入することは必須ではないが、比例電流Iを注入することにより従スイッチング素子SW2がオフするタイミングを調整して最適化することができる。この点に関しては、図５に基づき後に詳説する。
【００２８】
図３〜図５は、図１に示すスイッチング電源回路の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。ここで、図３は軽負荷の場合、図４および図５は重負荷の場合をそれぞれ示している。これらの図に基づき本形態に係るスイッチング電源回路の動作を説明する。
【００２９】
＜軽負荷の場合＞
図３（ｂ）に示すように、出力電流IOUTが小さい場合である。この場合には、内部の基準電圧Vrefと出力電圧Voutを抵抗分割したフィードバック電圧VFBとを誤差増幅回路１で比較して両者の差をコンパレータ２に入力し、その差が所定の値を超えた時点でコンパレータ２の出力信号であるワンショットパルス信号S1を発生させ（図３（ｄ）参照）、主スイッチング素子SW1のオンを開始する。
【００３０】
同時に図２に示す電流I1とコンデンサC1の中間電位（Ramp）をスイッチSWを投入することによりディスチャージして接地電位とし、ランプ電圧Rampの充電を開始する（図３（ｃ）参照）。ここで、スイッチSWは、誤差電圧Ｖerrが基準電圧Ｖrefを下回った時点で立ち上がるワンショットパルス信号Ｓ１で投入されてコンデンサC1の電荷をディスチャージする。
【００３１】
本形態において、主スイッチング素子SW1のオンが開始された時間を０とすると任意の時間ｔにおけるランプ電圧Rampは式（１）となる。
ランプ電圧Ramp = I1 × t / C1  ・・・（１）
【００３２】
ここで、図３（ｃ）に示すように、出力電圧VOUTを抵抗R3,R4で抵抗分割した分割出力電圧Vout_divとランプ電圧Rampが等しくなるとコンパレータ4Aの出力が反転し、ワンショットパルス信号S2を送出する。この結果、主スイッチング素子SW1のオンの終了と従スイッチング素子SW2のオンが開始される（図３（ｇ）、（ｈ）参照）。ここで、主スイッチング素子SW1のオン時間をtPchONとすると式（２）が成立する。なお、「PchON」はPchのＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子SW1がオン状態であることを意味する（以下同じ）。
I1 × tPchON / C1 = VOUT × R4/(R3+R4)  ・・・（２）
【００３３】
一方、図２に示すように、入力電圧VINを抵抗R5、R6によって抵抗分割した分割入力電圧Vin_divとランプ電圧Rampが等しくなると第２のコンパレータ４Ｂの出力がHに反転され、ワンショットパルス信号S3が出力されることにより従スイッチング素子SW2のオンが終了する。ここで、従スイッチング素子SW2のオン時間をtNchONとすると式（3）が成立する。なお、「NchON」はＮchのＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子SW2がオン状態であることを意味する（以下同じ）。
I1×tNchON/C1=VIN×R6/(R5+R6)−VOUT×R4/(R3+R4)  ・・・（３）
【００３４】
ここで、R3=R5、R4=R6として式（2）、式（3）を展開すると、
VOUT / ( VIN − VOUT ) = tPchON / tNchON  ・・・（４）
【００３５】
また、コイルLのインダクタンス値をL、主スイッチング素子SW1（Pch）のオン期間のコイル電流ILXの変化量をΔILX1とすると主スイッチング素子SW1のオン時間tPchONとインダクタンスLと変化量ΔILX1の関係は式（5）で表される。
VIN − VOUT = L × ΔILX1 / tPchON  ・・・（５）
【００３６】
同様に従スイッチング素子SW2（Nch）のオン期間のコイル電流ILXの変化量をΔILX2とすると従スイッチング素子SW2のオン時間tNchONとインダクタンスLと変化量ΔILX2の関係は式（6）で表される。
VOUT = L × ΔILX2 / tNchON  ・・・（６）
【００３７】
軽負荷で出力電流IOUTが小さい場合、コイル電流ILXの最大値はΔILX1となる。また、コイル電流ILXの極性が反転するΔILX2はΔILX1と等しくなる。そこで、ΔILX1 = ΔILX2 として式（5）、式（6）を展開すると。次式（７）に示すようになる。
VOUT / ( VIN − VOUT ) = tPchON / tNchON  ・・・（７）
【００３８】
ここで、R3=R5、R4=R6とすることで式（4）と式（7）は同式となり、コイル電流ILXの極性が反転するタイミングで従スイッチング素子ＳＷ２をオフすることができる。
【００３９】
実際には抵抗R3、R4、R5、R6の抵抗値のばらつきや第１および第２のコンパレータ４Ａ，４Ｂの応答速度、ゲイン、入力オフセット電圧などのばらつきにより従スイッチング素子ＳＷ２をオフするタイミングがずれてしまう。そこで、高精度のタイミングを要求する場合は抵抗R3、R4、第１のコンパレータ４Ａと抵抗R5、R6、第２のコンパレータ４Ｂを同回路、同レイアウトにすることが必要になる。
【００４０】
さらに、確実にコイル電流ILXが反転する事態を回避する為には、予めタイミングがずれることを想定して従スイッチング素子ＳＷ２をオフするタイミングを速く設定することが必要になる。従スイッチング素子ＳＷ２をオフするタイミングを速くすることは抵抗R3、R4、R5、R6の抵抗値や第１のコンパレータ４Ａおよび第２のコンパレータ４Ｂの応答速度、ゲイン、入力オフセット電圧などに差をつけることで実現できる。また、精度は多少悪くなるが電流I1の定電流源を抵抗で代用することも可能である。
【００４１】
＜重負荷の場合＞
図４（ｂ）に示すように、出力電流IOUTが大きい場合である。この場合にも、内部の基準電圧Vrefと出力電圧Voutを抵抗分割したフィードバック電圧VFBとを誤差増幅回路１で比較して両者の差をコンパレータ２に入力し、その差が所定の値を超えた時点でコンパレータ２の出力信号であるワンショットパルス信号Ｓ１を発生させ（図４（ｄ）参照）、主スイッチング素子SW1のオンを開始する。すなわち、スイッチング制御自体は、図３に示す場合と同様の態様で、行われ、図３に示す軽負荷の場合と同様に、式（１）、（２）により主スイッチング素子SW1のオン時間が決定される。ただ、この場合、コイル電流ILXが反転する事態を確実に防止する為、予めタイミングがずれることを想定して従スイッチング素子SW2をオフするタイミングを速く設定すると、図４（ｈ）に示すように、従スイッチング素子SW2がオフして効率が低下する。
【００４２】
かかる効率の低下は従スイッチング素子SW2を流れる従スイッチング素子電流ISYNCに比例した比例電流I（∝ISYNC）を抵抗R5,R6の結節点に注入し、分割入力電圧Vin_divを上昇させることにより従スイッチング素子SW2がオフすることを防止することで回避し得る。
【００４３】
さらに詳言すると、抵抗R5に流れる電流をI5、抵抗R6に流れる電流をI6とすると式（8）、式（9）が成立する。
I6 = I5 + I∝ISYNC  ・・・（８）
VIN = I5 × R5 + I6 × R6  ・・・（９）
【００４４】
式（8）と式（9）を展開すると、式（10）、式（11）が得られる。
I5 = ( VIN − I∝ISYNC × R6 ) / ( R5 + R6 )   ・・・（10）
I6 = ( VIN ＋ I∝ISYNC × R5 ) / ( R5 + R6 )   ・・・（11）
また、分割入力電圧Vin_divは式（12）で与えられる。
Vin_div電圧 = I6 × R6  ・・・（12）
【００４５】
式（11）、（12）を展開すると、
Vin_div = VIN×R6/(R5+R6) +I∝ISYNC×R5×R6 / ( R5 + R6 )・・・（13）
よってI∝ISYNCを調整することにより従スイッチング素子SW2がオフするタイミングを調整して最適化することができる。
【００４６】
上述の如く比例電流I（∝ISYNC）を調整することで、調整後は図５に示すようなタイミングチャートとすることができる。この場合には、図５（ｄ）に示すように、ランプ電圧Rampが分割入力電圧Vin_divに到達する前に、ワンショットパルス信号S1がHに反転することによりスイッチSWが投入されてランプ電圧Rampがディスチャージされる。この結果、図５（ｆ）に示すように、ワンショットパルス信号S3はHに反転されることなくLに固定となる。かくして、図５（ｇ）および図５（ｈ）に示すように、スイッチング信号S4,S5によりオン／オフ制御されるスイッチング素子SW1,SW2のいずれもがOFFとなる期間を除去して両スイッチング素子SW1,SW2のオン／オフ動作を完全に同期させることができる。この結果、当該スイッチング電源回路の重負荷時の効率を最大効率に最適化することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  誤差増幅回路
２  コンパレータ
３  基準電圧（Vref）生成部
４  オン時間発生回路
４Ａ，４Ｂ  コンパレータ
S1,S2,S3  ワンショットパルス信号
S4,S5  スイッチング信号
VOUT  出力電圧
IOUT  出力電流
【図１】
2019022389.tif 000003
【図２】
2019022389.tif 000004
【図３】
2019022389.tif 000005
【図４】
2019022389.tif 000006
【図５】
2019022389.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月14日(2017.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とに基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を前記出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記フィードバック電圧と前記基準電圧とを比較して前記フィードバック電圧が前記基準電圧を下回った時点でスイッチング信号生成部を介して前記主スイッチング素子をオンするための第１のワンショットパルス信号を生成する回路手段と、
前記入力電圧および前記出力電圧に基づき、前記スイッチング信号生成部を介して、前記主スイッチング素子をオフすると同時に前記従スイッチング素子をオンするための第２のワンショットパルス信号を生成するとともに前記従スイッチング素子をオフするための第３のワンショットパルス信号を生成するオン時間発生回路と、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記第２のワンショットパルス信号を送出する第１のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記第３のワンショットパルス信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第２のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とに基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を前記出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記フィードバック電圧と前記基準電圧とを比較して前記フィードバック電圧が前記基準電圧を下回った時点でスイッチング信号生成部を介して前記主スイッチング素子をオンするための第１のワンショットパルス信号を生成する回路手段と、
前記入力電圧および前記出力電圧に基づき、前記スイッチング信号生成部を介して、前記主スイッチング素子をオフすると同時に前記従スイッチング素子をオンするための第２のワンショットパルス信号を生成するとともに前記従スイッチング素子をオフするための第３のワンショットパルス信号を生成するオン時間発生回路と、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給
されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記第２のワンショットパルス信号を送出する第１のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記第３のワンショットパルス信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第２のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図1に示すように、出力電圧VOUTは抵抗R1,R2で分圧して得るフィードバック電圧VFBとして誤差増幅回路１の非反転入力端子に入力される。誤差増幅回路１の反転入力端子には、基準電圧生成部３で生成され、あらかじめ設定されている基準電圧Vrefが入力される。かくして誤差増幅回路１では基準電圧Vrefと、フィードバック電圧VFBとを比較して両者の差である誤差を増幅し、誤差電圧Verrとして出力する。図中のコンデンサCFBは位相補償用のコンデンサである。
コンパレータ２では基準電圧Vrefと誤差電圧Verrとを比較し、誤差電圧Ｖerrが基準電圧Ｖrefを下回った時点で立ち上がるワンショットパルス信号S1を出力する。
本形態では上記抵抗R1,R2、誤差増幅回路１、コンパレータ２、基準電圧生成部３で、フィードバック電圧VFBと基準電圧Vrefとを比較してフィードバック電圧VFBが基準電圧Vrefを下回った時点で第１のワンショットパルス信号S1を生成する回路手段を構成している。ワンショットパルス信号S1はスイッチング信号生成部５を介して主スイッチング素子SW1をオンする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
オン時間発生回路４は、入力電圧VINおよび出力電圧VOUTに基づき、スイッチング信号生成部５を介して、主スイッチング素子SW1をオフすると同時に従スイッチング素子SW2をオンするための第２のワンショットパルス信号S2を生成するとともに従スイッチング素子SW2をオフするための第３のワンショットパルス信号S3を生成する。かくしてオン時間発生回路４の出力信号であるワンショットパルス信号S1,S2,S3により主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン時間を規定する。さらに詳言すると、スイッチング信号生成部５が、コンパレータ２の出力信号であるワンショットパルス信号S1およびオン時間発生回路４の出力信号であるワンショットパルス信号S2,S3に基づき主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン／オフを制御するスイッチング信号S4，S5を生成する。かかるスイッチング信号S4,S5により、主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2がオン／オフして同期整流により所定の直流の入力電圧VINを所定の直流の出力電圧VOUTに変換する。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月15日(2017.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とに基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を前記出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記フィードバック電圧と前記基準電圧とを比較して前記フィードバック電圧が前記基準電圧を下回った時点でスイッチング信号生成部を介して前記主スイッチング素子をオンするための第１のワンショットパルス信号を生成する回路手段と、
前記入力電圧および前記出力電圧に基づき、前記スイッチング信号生成部を介して、前記主スイッチング素子をオフすると同時に前記従スイッチング素子をオンするための第２のワンショットパルス信号を生成するとともに前記従スイッチング素子をオフするための第３のワンショットパルス信号を生成するオン時間発生回路と、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記第２のワンショットパルス信号を送出する第１のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記第３のワンショットパルス信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第２のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子に流れる電流である従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
出力側からフィードバックした直流の出力電圧に基づくフィードバック電圧と所定の基準電圧とに基づき主スイッチング素子と従スイッチング素子とを交互にオン／オフさせて直流の入力電圧を前記出力電圧に変換する同期整流方式のスイッチング電源回路であって、
前記フィードバック電圧と前記基準電圧とを比較して前記フィードバック電圧が前記基準電圧を下回った時点でスイッチング信号生成部を介して前記主スイッチング素子をオンするための第１のワンショットパルス信号を生成する回路手段と、
前記入力電圧および前記出力電圧に基づき、前記スイッチング信号生成部を介して、前記主スイッチング素子をオフすると同時に前記従スイッチング素子をオンするための第２のワンショットパルス信号を生成するとともに前記従スイッチング素子をオフするための第３のワンショットパルス信号を生成するオン時間発生回路と、
前記オン時間発生回路は、
前記入力電圧に基づき生成され所定の傾斜で変化するランプ電圧が非反転入力端子に供給
されるとともに、前記出力電圧を抵抗分割して得る所定の分割出力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割出力電圧との比較結果に基づき前記主スイッチング素子のオン時間を規定する前記第２のワンショットパルス信号を送出する第１のコンパレータと、
前記ランプ電圧が非反転入力端子に供給されるとともに、前記入力電圧を抵抗分割して得る所定の分割入力電圧が反転入力端子に供給される一方、前記ランプ電圧と前記分割入力電圧との比較結果に基づき前記従スイッチング素子のオン時間を規定する前記第３のワンショットパルス信号を送出する第２のコンパレータとを有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記オン時間発生回路の第２のコンパレータの反転入力端子には、
前記入力電圧を抵抗分割する抵抗の結節点に前記従スイッチング素子に流れる電流である従スイッチング素子電流を供給して生成した分割入力電圧を供給するように構成したことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図1に示すように、出力電圧VOUTは抵抗R1,R2で分圧して得るフィードバック電圧VFBとして誤差増幅回路１の非反転入力端子に入力される。誤差増幅回路１の反転入力端子には、基準電圧生成部３で生成され、あらかじめ設定されている基準電圧Vrefが入力される。かくして誤差増幅回路１では基準電圧Vrefと、フィードバック電圧VFBとを比較して両者の差である誤差を増幅し、誤差電圧Verrとして出力する。図中のコンデンサCFBは位相補償用のコンデンサである。
コンパレータ２では基準電圧Vrefと誤差電圧Verrとを比較し、誤差電圧Ｖerrが基準電圧Ｖrefを下回った時点で立ち上がるワンショットパルス信号S1を出力する。
本形態では上記抵抗R1,R2、誤差増幅回路１、コンパレータ２、基準電圧生成部３で、フィードバック電圧VFBと基準電圧Vrefとを比較してフィードバック電圧VFBが基準電圧Vrefを下回った時点で第１のワンショットパルス信号S1を生成する回路手段を構成している。ワンショットパルス信号S1はスイッチング信号生成部５を介して主スイッチング素子SW1をオンする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
オン時間発生回路４は、入力電圧VINおよび出力電圧VOUTに基づき、スイッチング信号生成部５を介して、主スイッチング素子SW1をオフすると同時に従スイッチング素子SW2をオンするための第２のワンショットパルス信号S2を生成するとともに従スイッチング素子SW2をオフするための第３のワンショットパルス信号S3を生成する。かくしてオン時間発生回路４の出力信号であるワンショットパルス信号S1,S2,S3により主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン時間を規定する。さらに詳言すると、スイッチング信号生成部５が、コンパレータ２の出力信号であるワンショットパルス信号S1およびオン時間発生回路４の出力信号であるワンショットパルス信号S2,S3に基づき主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2のオン／オフを制御するスイッチング信号S4，S5を生成する。かかるスイッチング信号S4,S5により、主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2がオン／オフして同期整流により所定の直流の入力電圧VINを所定の直流の出力電圧VOUTに変換する。