(57)【要約】【課題】  ソフトスタート時に、負荷による出力電圧の低下を起こさずリップル電圧の小さいＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路の提供。【解決手段】  ソフトスタート時に、エラーアンプに基準電圧より低いオフセット電圧を入力することで、ＰＷＭコンパレータ出力にＯＦＦ時間を発生させないようにし、負荷による出力電圧の低下を防ぎリップル電圧の小さいＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧を発生する基準電圧源と、
出力電圧を分圧してフィードバック電圧を出力する第１の分圧回路と、
前記基準電圧と前記フィードバック電圧との差を出力するエラーアンプと、
三角波を出力する三角波発振回路と、
前記エラーアンプの出力と前記三角波とを比較しパルス信号を出力するＰＷＭコンパレータと、
パルス信号を出力するスタートアップ回路と、
前記ＰＷＭコンパレータのパルス信号と前記スタートアップ回路のパルス信号を切り替えてＥＸＴ端子に出力する切り換え回路と、
から成るソフトスタート機能を備えたＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路において、
直列に接続した分圧抵抗と、前記分圧抵抗と直列に接続したスイッチ素子とから成る第２の分圧回路と、
前記第２の分圧回路の前記分圧抵抗の接続点に接続した容量と、を備え、
電源投入時に前記スイッチ素子がＯＮすることによって、前記第２の分圧回路は基準電圧よりも低いオフセット電圧を前記エラーアンプに出力し、ソフトスタート時にもパルス信号を前記ＥＸＴ端子に出力することで昇圧動作が可能なＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項２】
前記オフセット電圧は前記スイッチ素子をＯＦＦすることによって、前記フィードバック電圧の上昇にあわせて上昇することを特徴とする請求項第１項に記載のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項３】
前記第２の分圧回路の抵抗値を調整して前記オフセット電圧を可変することを特徴とする請求項第１項に記載のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項４】
前記容量の値を調整して前記ソフトスタートの時間を可変することを特徴とする請求項第１項に記載のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトスタート機能を有するＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路には、電源投入時のラッシュカレントや出力電圧のオーバーシュートを抑えるために、ソフトスタート機能を備えているものがある。従来のソフトスタート機能の動作について、図２と図３に従って電源電圧が全く無い時から順を追って説明する。
【０００３】
まず、ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路に電源が接続されると出力電圧ＶＯＵＴが０Vより上昇して、定電流源２０６から容量２０７に電流が流れ込みＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタ２０４のゲート電圧が徐々に上昇する。このことにより、基準電圧２０３の電圧ＶＲＥＦがエラーアンプ２０８の非反転入力端子の電圧をゆっくりと上昇させるので、ラッシュカレントや出力電圧ＶＯＵＴのオーバーシュートを抑えることができる。この機能をソフトスタート機能と呼ぶ。
【０００４】
エラーアンプ２０８は、出力電圧ＶＯＵＴを分割抵抗２０１と２０２によって分圧したフィードバック電圧Ｖａと、基準電圧回路２０３から出力される電圧ＶＲＥＦとの差をＶＥＲＲとして出力する。次にＰＷＭコンパレータ２１０は、エラーアンプ２０８の出力ＶＥＲＲと三角波発振回路２０９の出力ＶＯＳＣを比較した結果を出力する。
【０００５】
切り替え回路２１２は、出力電圧ＶＯＵＴが規定電圧になるまで、スタートアップ発振回路２１１のパルス信号をバッファ２１３を介しＥＸＴ端子に出力する。そのパルス信号で外付けスイッチをスイッチングして出力電圧を上昇させる。出力電圧ＶＯＵＴが規定電圧になった後は、ＰＷＭコンパレータ２１０の出力信号に切り替えてＥＸＴ端子に出力する。
以上の動作により、ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路は出力電圧ＶＯＵＴが所望の電圧となるように制御する。
【０００６】
また、起動時にソフトスタートを行なわせるための端子を、極めて少ない負荷の時にはスイッチ回路でＶＦＢの最低値以下に下げることで二次側の出力電圧情報を無視し、オン幅制御を行なわないで安定に動作させるというＰＷＭ制御回路も開示されている。
【特許文献１】特開平７−１５４９６５（第１図、第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなソフトスタートにおいては、スタート時にエラーアンプ２０８の非反転入力端子の電圧が０Vであるため出力ＶＥＲＲは０Ｖとなる。従って、ＰＷＭコンパレータ２１０の出力も０Ｖとなり、スタートアップ発振回路２１１によって出力電圧が上昇してＰＷＭコンパレータ２１０の出力に切り替えた時に、ＥＸＴ端子にパルス波形が出力されないＯＦＦ時間が発生する。
図３において、エラーアンプ２０８の出力波形３０２が０ＶからスタートするためＰＷＭコンパレータ２１０の出力波形３０４においてＯＦＦ時間が発生する。ＯＦＦ時間の間は昇圧が行われず、出力電圧は負荷によって低下しリップル電圧が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は従来のこのような問題点を解決するために、ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路において、直列に接続した分圧抵抗と、分圧抵抗と直列接続したスイッチ素子とから成る第２の分圧回路と、分圧抵抗の接続点に接続した容量とを備え、電源投入時にスイッチ素子がＯＮすることによって、第２の分圧回路は基準電圧よりも低いオフセット電圧を前記エラーアンプに出力する構成とした。そして、フィードバック電圧がオフセット電圧よりも高くなった場合に、スイッチ素子がＯＦＦすることによって、オフセット電圧を徐々に上昇させるような構成とした。更に、出力電圧が十分に昇圧した後は、オフセット電圧が基準電圧よりも高い電圧になるような構成とした。
【０００９】
また、第２の分圧回路の抵抗と容量を可変することにより、オフセット電圧及びソフトスタート時間を調整することが可能な構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路によれば、ソフトスタートにおいてスタートアップ発振からＰＷＭコンパレータ出力に切り替えた時に、ＰＷＭコンパレータ出力にＯＦＦ時間を発生しないため昇圧動作を継続することが可能となる。従って、負荷による出力電圧の低下を防ぎリップル電圧の小さいＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路の概略図を示す。
基本動作はソフトスタートを除くと従来の回路と同様である。エラーアンプ１０８は、出力電圧ＶＯＵＴの電圧を分割抵抗１０１と１０２によって分圧したフィードバック電圧Ｖａと、基準電圧回路１０４から出力される電圧ＶＲＥＦとの差をＶＥＲＲとして出力する。次にＰＷＭコンパレータ１１０は、エラーアンプ１０８の出力ＶＥＲＲと三角波発振回路１０９の出力ＶＯＳＣを比較した結果を出力する。
【００１２】
切り替え回路１１２は、出力電圧ＶＯＵＴが規定電圧になるまで、スタートアップ発振回路１１１のパルス信号をＥＸＴ端子に出力する。そのパルス信号で外付けスイッチをスイッチングして出力電圧ＶＯＵＴを上昇させる。出力電圧ＶＯＵＴが規定電圧になった後は、ＰＷＭコンパレータの出力信号に切り替えてＥＸＴ端子に出力する。
以上の動作により、ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路は出力電圧ＶＯＵＴの電圧が所望の電圧となるように制御する。
【００１３】
ここで、本発明のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路のソフトスタート機能の動作について、図１及び図３に従って電源電圧が全く無い時から順を追って説明する。
ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路に電源が接続された時、Ｎｃｈトランジスタ１０７はＯＮしており、電源を基に供給されるレギュレータ出力電圧ＶＲＥＧを抵抗１０５と１０６で分圧した電圧Ｖｓはある一定電圧値にある。出力電圧ＶＯＵＴはスタートアップ発信回路のパルス信号により昇圧されて徐々に上昇し、分圧抵抗１０１と１０２で分圧したフィードバック電圧Ｖａも徐々に上昇する。エラーアンプ１０８は、電圧Ｖｓか基準電圧ＶＲＥＦのどちらか低い方の電圧とフィードバック電圧Ｖａとの差をＶＥＲＲとして出力する。このとき、基準電圧ＶＲＥＦより電圧Ｖｓの方を低く設定しているので、エラーアンプ１０８は電圧Ｖｓと徐々に上昇するフィードバック電圧Ｖａとの差をＶＥＲＲとして出力する。そして、フィードバック電圧Ｖａが上昇し電圧Ｖｓを超えるまでがスタートアップ動作期間である。
【００１４】
次に、フィードバック電圧Ｖａが電圧Ｖｓを超えるとソフトスタート動作期間となり、切り替え回路１１２はＰＷＭコンパレータ１１０の出力に切り替える。この時、ＰＷＭコンパレータ１１０はエラーアンプ１０８の出力ＶＥＲＲと三角波発振回路２０９の出力ＶＯＳＣを比較した結果を出力する。
Ｎｃｈトランジスタ１０７はソフトスタート開始と同時にＯＦＦし、電圧Ｖｓは分圧抵抗１０５とＳＳ端子１１９に接続した容量１０３によって徐々にＶＲＥＧまで上昇する。この時、抵抗１０５、１０６と容量１０３の値を調整することで、オフセット電圧を所望の値に設定し、電圧Ｖｓをフィードバック電圧Ｖａの上昇にあわせて上昇させることが可能となる。
【００１５】
以上、電圧Ｖｓが基準電圧ＶＲＥＦを超えるまでがソフトスタート動作期間であり、その後エラーアンプ１０８は基準電圧ＶＲＥＦとフィードバック電圧Ｖａとの差をＶＥＲＲとして出力する、通常動作状態となる。
【００１６】
以上の動作により、電圧ＶＥＲＲは図３の３０１となり、ＰＷＭコンパレータ１１０の出力は図３の３０３となる。従って、従来例のＰＷＭコンパレータ２１０の出力３０４で発生していたスイッチングのＯＦＦ時間をなくすことが可能となり、３０６のように負荷によって発生していた出力のリップルを小さくすることが可能となる。
【００１７】
なお、ソフトスタートの時間は容量１０３と分圧抵抗１０５、１０６により決まる。容量１０３の値をＣ、抵抗１０５の値をＲ１とするとソフトスタート時間ＳＳは
SS＝C×R1                                          （１）
また、オフセット電圧ＶＯＦＦＳＥＴは、
VOFFSET＝VREG×R2／(R1＋R2)                            （２）
式（１）、（２）より、容量１０３の値や抵抗値を変えることによってソフトスタート時間やオフセット電圧を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路の概略図である。
【図２】従来のＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路の概略図である。
【図３】ＰＷＭスイッチングレギュレータ制御回路のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１０１、１０２、１０５、１０６、２０１、２０２  抵抗
１０３、２０５、２０７  容量  
１０４、２０３  基準電圧
１０７、２０４  Ｎｃｈトランジスタ
１０８、２０８  エラーアンプ
１０９、２０９  三角波発振回路
１１０、２１０  ＰＷＭコンパレータ
１１１、２１１  スタートアップ発振回路
１１２、２１２  切り替え回路
１１３、２１３  バッファ回路
１１８、２１９  ＥＸＴ端子
１１９  SS端子
１２１  レギュレータ出力電圧
２０６  定電流源
３０１  エラーアンプ１０８の出力
３０２  エラーアンプ２０８の出力
３０３  本発明の出力電圧
３０４  従来例の出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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