(57)【要約】【課題】外部同期信号に同期しつつもコンデンサを急速に充放電することなく、さらに、三角波の上限電圧及び下限電圧の設定が可能な三角波発生器を提供する。【解決手段】三角波発生器（１００）において、充放電回路（２０）は、与えられた指示に従ってコンデンサ（１０）を所定の電流で充放電する。上限検知器（３０）及び下限検知器（４０）は、それぞれ、三角波の電圧が上限電圧よりも高いこと及び下限電圧よりも低いことを検知する。同期検知器（５０）は、外部同期信号が第１の論理レベルから第２の論理レベルに遷移したことを検知する。制御回路（６０）は、上限検知器（３０）による検知があったとき、充放電回路（２０）に放電を指示する一方、下限検知器（４０）による検知があったとき、充放電回路（２０）に充電を指示し、さらに、同期検知器（５０）による検知があったとき、充放電回路（２０）に放電及び充電のいずれか一方を指示する。【選択図】図１
2009111839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部同期信号に同期して又は自走して三角波を生成する三角波発生器であって、
コンデンサと、
与えられた指示に従って前記コンデンサを所定の電流で充放電する充放電回路と、
前記三角波の電圧が上限電圧よりも高いことを検知する上限検知器と、
前記三角波の電圧が下限電圧よりも低いことを検知する下限検知器と、
前記外部同期信号が第１の論理レベルから第２の論理レベルに遷移したことを検知する同期検知器と、
前記上限検知器による検知があったとき、前記充放電回路に放電を指示する一方、前記下限検知器による検知があったとき、前記充放電回路に充電を指示し、さらに、前記同期検知器による検知があったとき、前記充放電回路に放電及び充電のいずれか一方を指示する制御回路とを備えた
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項２】
請求項１に記載の三角波発生器において、
前記制御回路は、前記同期検知器による検知があったとき、前記充放電回路に放電を指示するものであり、
前記充放電回路は、前記コンデンサを充電するときよりも大きな電流で前記コンデンサを放電する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項３】
請求項１に記載の三角波発生器において、
前記制御回路は、前記同期検知器による検知があったとき、前記充放電回路に充電を指示するものであり、
前記充放電回路は、前記コンデンサを放電するときよりも大きな電流で前記コンデンサを充電する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項４】
請求項１に記載の三角波発生器において、
前記三角波の電圧が前記上限電圧と前記下限電圧との間の中間電圧よりも高いことを検知する中間検知器を備え、
前記制御回路は、前記同期検知器及び中間検知器による検知があったとき、前記充放電回路に放電を指示する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項５】
請求項１に記載の三角波発生器において、
前記三角波の電圧が前記上限電圧と前記下限電圧との間の中間電圧よりも低いことを検知する中間検知器を備え、
前記制御回路は、前記同期検知器及び中間検知器による検知があったとき、前記充放電回路に充電を指示する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項６】
請求項１に記載の三角波発生器において、
前記外部同期信号が所定の状態にあることを検知する停止検知器を備え、
前記制御回路は、前記停止検知器による検知があったとき、前記上限検知器及び同期検知器による検知にかかわらず前記充放電回路に充電を指示する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項７】
請求項６に記載の三角波発生器において、
前記外部同期信号を受けてこれを平滑化するフィルタ回路を備え、
前記停止検知器は、前記フィルタ回路の出力が所定の電圧よりも低いことを検知する
ことを特徴とする三角波発生器。
【請求項８】
スイッチング素子を備え、当該スイッチング素子のオン／オフ動作によって入力直流電圧を所望の大きさの出力直流電圧に変換するスイッチングレギュレータであって、
請求項１から７のいずれか一つに記載の三角波発生器と、
当該スイッチングレギュレータの出力電圧と目標電圧との誤差を検出する誤差検出器と、
前記三角波発生器から出力される三角波及び前記誤差検出器によって検出された誤差に基づいて前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とを備えた
ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
【請求項９】
請求項８に記載のスイッチングレギュレータにおける三角波発生器、誤差検出器及びＰＷＭ制御部を備えた
ことを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部同期信号に同期して又は自走して三角波を生成する三角波発生器、及びそのような三角波発生器を備えたスイッチングレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スイッチングレギュレータは、その高効率な電力変換特性から多くの電子機器の電源回路として用いられている。一般に、スイッチングレギュレータは、スイッチング素子をオン／オフ制御することで入力直流電圧から所望の大きさの出力直流電圧を得ている。スイッチング素子は、三角波発生器から出力される三角波を、出力直流電圧と目標値との誤差の増幅信号でスライスして得られるＰＷＭ信号によってオン／オフ制御される。
【０００３】
スイッチングレギュレータは、そのスイッチングノイズによって周辺機器に悪影響を与えることがある。そこで、スイッチングノイズによる影響を防ぐために、スイッチングレギュレータを特定の周波数に同期させて動作させることがある。それには、三角波発生器が外部同期信号に同期した三角波を生成する必要がある。図１４は、従来の三角波発生器の構成を示す。図１５は、同三角波発生器における各種信号の波形を示す。以下、従来の三角波発生器の構成及び動作について説明する。
【０００４】
時刻ｔ０で外部同期信号Ｖｐが“Ｈ”に遷移すると、これに同期してトランジスタ１にベース電流Ｉｂが瞬間的に流れ、トランジスタ１はオンする。これにより、コンパレータ２の＋側入力端子がグランドレベルとなり、コンパレータ２の出力は“Ｌ”となる。この結果、ダイオード３がオンしてコンデンサ４は放電し、三角波の電圧Ｖｔは下がる。その後、時刻ｔ１でコンデンサ４はほぼ完全に放電する。このとき、トランジスタ１はまだオンしている。すなわち、時刻ｔ１以降、トランジスタ１がオフするまでの期間、三角波の電圧Ｖｔはグランドレベルで一定となる。その後、時刻ｔ２でベース電流Ｉｂが減少してトランジスタ１はオフする。これにより、コンパレータ２の＋側入力端子の電圧は電流源５及び抵抗素子６によって生成される電圧Ｉｔ×Ｒｔとなり、コンパレータ２の出力は“Ｈ”となる。この結果、ダイオード３がオフし、コンデンサ４は、外部同期信号Ｖｐが立ち上がってトランジスタ１が再びオンする時刻ｔ３まで、電流源７が供給する一定電流Ｉｓにより充電される。以後、時刻ｔ０からｔ３までと同じ動作を繰り返すことで、外部同期信号Ｖｐに同期した三角波が生成される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１０４６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の三角波発生器では、三角波を生成するコンデンサが外部同期信号に同期してグランドレベルにまで急速に放電される。このようなコンデンサの急速放電はノイズ発生の原因となる。また、三角波の電圧がグランドレベルに固定される期間が発生する。このため、デッドタイムや最小オン期間が発生するおそれがある。
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明は、外部同期信号に同期しつつもコンデンサを急速に充放電することなく、さらに、三角波の上限電圧及び下限電圧の設定が可能な三角波発生器を提供することを課題とする。また、そのような三角波発生器を備えたスイッチングレギュレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、外部同期信号に同期して又は自走して三角波を生成する三角波発生器として、コンデンサと、与えられた指示に従ってコンデンサを所定の電流で充放電する充放電回路と、三角波の電圧が上限電圧よりも高いことを検知する上限検知器と、三角波の電圧が下限電圧よりも低いことを検知する下限検知器と、外部同期信号が第１の論理レベルから第２の論理レベルに遷移したことを検知する同期検知器と、上限検知器による検知があったとき、充放電回路に放電を指示する一方、下限検知器による検知があったとき、充放電回路に充電を指示し、さらに、同期検知器による検知があったとき、充放電回路に放電及び充電のいずれか一方を指示する制御回路とを備えたものとする。これによると、コンデンサが所定の電流で充放電されるため、外部同期信号に同期しつつもコンデンサが急速に充放電されることがない。また、三角波の上限電圧及び下限電圧を任意に設定することができる。
【０００８】
具体的には、制御回路は、同期検知器による検知があったとき、充放電回路に放電を指示するものであり、充放電回路は、コンデンサを充電するときよりも大きな電流でコンデンサを放電する。あるいは、制御回路は、同期検知器による検知があったとき、充放電回路に充電を指示するものであり、充放電回路は、コンデンサを放電するときよりも大きな電流でコンデンサを充電する。これによると、生成する三角波が理想状態からずれても、そのズレを自動的に補正することができる。
【０００９】
好ましくは、上記三角波発生器は、三角波の電圧が上限電圧と下限電圧との間の中間電圧よりも高いことを検知する中間検知器を備え、制御回路は、同期検知器及び中間検知器による検知があったとき、充放電回路に放電を指示するものとする。あるいは、上記三角波発生器は、三角波の電圧が上限電圧と下限電圧との間の中間電圧よりも低いことを検知する中間検知器を備え、制御回路は、同期検知器及び中間検知器による検知があったとき、充放電回路に充電を指示するものとする。これによると、外部同期信号の周波数が高すぎる場合に、生成される三角波の周波数を抑えて、その振幅を十分に大きく保つことができる。
【００１０】
また、好ましくは、上記三角波発生器は、外部同期信号が所定の状態にあることを検知する停止検知器を備え、制御回路は、停止検知器による検知があったとき、上限検知器及び同期検知器による検知にかかわらず充放電回路に充電を指示するものとする。具体的には、上記三角波発生器は、外部同期信号を受けてこれを平滑化するフィルタ回路を備え、停止検知器は、フィルタ回路の出力が所定の電圧よりも低いことを検知する。これによると、外部同期信号が入力されない場合などに、三角波発生器の出力を一定電圧に固定することができる。
【００１１】
一方、本発明が講じた手段は、スイッチング素子を備え、当該スイッチング素子のオン／オフ動作によって入力直流電圧を所望の大きさの出力直流電圧に変換するスイッチングレギュレータとして、上記三角波発生器と、当該スイッチングレギュレータの出力電圧と目標電圧との誤差を検出する誤差検出器と、三角波発生器から出力される三角波及び誤差検出器によって検出された誤差に基づいてスイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とを備えたものとする。これによると、入力直流電圧から安定的に出力直流電圧を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によると、ノイズの発生を抑えつつデッドタイムや最小オン期間のない三角波を生成することができる。また、スイッチングレギュレータにおいて安定的にＤＣ−ＤＣ変換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る三角波発生器の構成を示す。本実施形態に係る三角波発生器１００において、コンデンサ１０の一端はグランドノードに接続され、他端から三角波（電圧Ｖｔ）を出力する。充放電回路２０は、制御信号ＣＴＬに従ってコンデンサ１０を所定の電流で充放電する。具体的には、充放電回路２０は、電源電圧Ｖｃｃに接続され、コンデンサ１０を充電する方向の一定電流Ｉｓを供給する電流源２１、制御信号ＣＴＬによってオン／オフ制御されるスイッチ２２、及びスイッチ２２を介してグランドノードに接続され、コンデンサ１０を放電する方向の一定電流Ｉｔを供給する電流源２３を備えている。スイッチ２３がオフのとき、コンデンサ１０は、電流源２１から供給される電流Ｉｓで充電される。スイッチ２３がオンのとき、コンデンサ１０は、電流源２１と電流源２３との差電流（Ｉｔ−Ｉｓ）で放電される。
【００１５】
上限検知器としてのコンパレータ３０の＋側入力端子には電圧Ｖｔが、−側入力端子には三角波の上限電圧ＶＨがそれぞれ印加される。下限検知器としてのコンパレータ４０の＋側入力端子には三角波の下限電圧ＶＬが、−側入力端子には電圧Ｖｔがそれぞれ印加される。同期検知器としての立ち上がり検出回路５０は、入力された外部同期信号Ｖｐの立ち上がりに同期したワンショットパルスを出力する。外部同期信号Ｖｐの入力端がハイインピーダンスにされた場合又は接地された場合、あるいは外部同期信号Ｖｐとして一定電圧が印加された場合などには、立ち上がり検出回路５０からワンショットパルスは出力されない。この場合、後述するように三角波発生器１００は自走モードで動作する。
【００１６】
制御回路６０は、コンパレータ４０が上限を検知したとき、充放電回路２０に放電を指示し、コンパレータ５０が下限を検知したとき、充放電回路２０に充電を指示する。さらに、制御回路６０は、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりが検出されたとき、すなわち、立ち上がり検出回路５０からワンショットパルスを受けたとき、充放電回路２０に放電を指示する。具体的には、制御回路６０は、ＯＲゲート６１及びＲＳラッチ６２を備えている。ＯＲゲート６１は、コンパレータ３０の出力と立ち上がり検出回路５０の出力との論理和を演算する。ＲＳラッチ６２は、ＯＲゲート６１の出力でセットされ、コンパレータ４０の出力でリセットされる。そして、ＲＳラッチ６２の出力Ｑが制御信号ＣＴＬとなり、スイッチ２２をオン／オフ制御する。
【００１７】
上記構成の三角波発生器１００は、外部同期信号Ｖｐに同期して（同期モード）又は自走して（自走モード）で三角波を生成することができる。図２は、三角波発生器１００の自走モードにおける各種信号の波形を示す。スイッチ２２がオン状態のとき、コンデンサ１０は電流源２１と電流源２３との差電流（Ｉｔ−Ｉｓ）で放電される。そして、時刻ｔ０で電圧Ｖｔが下限電圧ＶＬを下回ると、コンパレータ４０の出力は“Ｈ”となる。すると、ＲＳラッチ６２がリセットされ、出力Ｑは“Ｌ”となる。これにより、スイッチ２２はオフとなり、電流源２３によるコンデンサ１０の放電は停止し、電流源２１の一定電流Ｉｓによる充電に切り換わる。コンデンサ１０の充電が継続して電圧Ｖｔが上昇し、時刻ｔ１において上限電圧ＶＨを上回ると、コンパレータ３０の出力が“Ｈ”となる。すると、ＲＳラッチ６２がセットされ、出力Ｑは“Ｈ”となる。これにより、スイッチ２２はオンとなり、コンデンサ１０は再び差電流（Ｉｔ−Ｉｓ）で放電される。以上の動作を繰り返すことでコンデンサ１０は充放電を繰り返して三角波が生成される。コンデンサ１０の静電容量をＣｔとすると、自走モードにおける三角波の周期Ｔ０は次式で表される。
Ｔ０＝Ｃｔ×（ＶＨ−ＶＬ）×｛１／Ｉｓ＋１／（Ｉｔ−Ｉｓ）｝
【００１８】
一方、図３は、三角波発生器１００の同期モードにおける各種信号の波形を示す。時刻ｔ０まではコンデンサ１０が放電され、その後充電に転じることは上述したとおりである。コンデンサ１０の充電中の時刻ｔ２に外部同期信号Ｖｐが立ち上がると、立ち上がり検出回路６０からワンショットパルスが出力され、ＯＲゲート６１の出力が“Ｈ”となる。すると、ＲＳラッチ６２がセットされ、出力Ｑは“Ｈ”となる。これにより、スイッチ２２はオンとなり、コンデンサ１０は再び差電流（Ｉｔ−Ｉｓ）で放電される。以上の動作を繰り返すことでコンデンサ１０は充放電を繰り返して三角波が生成される。同期モードにおける三角波の周期は外部同期信号Ｖｐの周期と等しい。
【００１９】
自走モードから同期モードに切り替わるときや、同期モードにおいて外部同期信号Ｖｐの周期が変化した場合などには、三角波は充放電が均衡した理想状態からズレてしまう。ここで、充放電回路２０における充電電流を放電電流よりも大きく設定していると、図４に示すように、三角波の周期を重ねるに従って理想状態からのズレが拡大してしまう（ΔＶｔ（１）＞ΔＶｔ（０））。一方、充放電回路２０における充電電流を放電電流よりも小さく設定していると、図５に示すように、三角波の周期を重ねるに従って理想状態からのズレが縮小する（ΔＶｔ（１）＞ΔＶｔ（０））。したがって、本実施形態に係る三角波発生器１００では、充放電回路２０の放電電流は充電電流よりも大きくすることが好ましい。すなわち、Ｉｔ＞２×Ｉｓの関係を満たすように電流源２１及び２３を構成することが好ましい。
【００２０】
充放電回路２０における放電電流と充電電流との大小関係と、三角波のズレの拡縮との関係について定量的に説明すると次のようになる。図６に示した下限電圧ＶＬ付近の三角波において、理想状態からΔＶｔ（０）だけズレが生じており、コンデンサ１０が放電から充電に切り替わる時刻のズレがΔＴであるとする。ここで、充電電流をＩｓ、放電電流をａ×Ｉｓとすると、
ΔＶｔ（０）＝ａ×Ｉｓ×ΔＴ／Ｃｔ
ΔＶｔ（１）＝Ｉｓ×ΔＴ／Ｃｔ
であるから、
ΔＶｔ（１）／ΔＶｔ（０）＝１／ａ
となる。したがって、ａ＞１のとき、ΔＶｔ（１）／ΔＶｔ（０）＜１となる。すなわち、放電電流が充電電流よりも大きい場合に、三角波のズレは周期を重ねるごとに減少して理想状態に近づいていく。例えば、ａ＝２、すなわち、放電電流を充電電流の２倍にすると、１０周期後には、
ΔＶｔ（５）＝０．５１０×ΔＶｔ（０）≒０．００１×ΔＶｔ（０）
とり、三角波のズレは０．１％にまで減少する。
【００２１】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る三角波発生器の構成を示す。本実施形態に係る三角波発生器１００は、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりに同期してコンデンサ１０を充電するような構成となっている。具体的には、第１の実施形態とは異なり、制御回路６０において、ＯＲゲート６１は、コンパレータ４０の出力と立ち上がり検出回路５０の出力との論理和を演算する。ＲＳラッチ６２は、コンパレータ３０の出力でセットされ、ＯＲゲート６１の出力でリセットされる。
【００２２】
第１の実施形態に係る三角波発生器１００と本実施形態に係る三角波発生器１００とでは同期モードにおける動作が異なる。図８は、本実施形態に係る三角波発生器１００の同期モードにおける各種信号の波形を示す。本実施形態に係る三角波発生器１００では、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりに同期してコンデンサ１０は放電から充電に転じ、三角波の電圧Ｖｔは減少から増加へと転じる。なお、同期モードにおける三角波の周期は同期信号Ｖｐと等しい。
【００２３】
一方、本実施形態に係る三角波発生器１００では、三角波のズレを縮小するための条件が第１の実施形態とは逆になる。すなわち、充放電回路２０の充電電流は放電電流よりも大きく設定することが好ましい。具体的には、Ｉｓ＜Ｉｔ＜２×Ｉｓの関係を満たすように電流源２１及び２３を構成する。充放電回路２０における放電電流と充電電流との大小関係と、三角波のズレの拡縮との関係について定量的に説明すると次のようになる。図９に示した上限電圧ＶＨ付近の三角波において、理想状態からΔＶｔ（０）だけズレが生じており、コンデンサ１０が充電から放電に切り替わる時刻のズレがΔＴであるとする。ここで、充電電流をＩｓ、放電電流をａ×Ｉｓとすると、
ΔＶｔ（０）＝Ｉｓ×ΔＴ／Ｃｔ
ΔＶｔ（１）＝ａ×Ｉｓ×ΔＴ／Ｃｔ
であるから、
ΔＶｔ（１）／ΔＶｔ（０）＝ａ
となる。したがって、ａ＜１のとき、ΔＶｔ（１）／ΔＶｔ（０）＜１となる。すなわち、充電電流が放電電流よりも大きく場合に、三角波のズレは周期を重ねるごとに減少して理想状態に近づいていく。例えば、ａ＝０．５、すなわち、充電電流を放電電流の２倍にすると、１０周期後には、
ΔＶｔ（５）＝０．５１０×ΔＶｔ（０）≒０．００１×ΔＶｔ（０）
とり、三角波のズレは０．１％にまで減少する。
【００２４】
以上、第１及び第２の実施形態によると、三角波を生成するコンデンサ１０を急速に充放電することがないためノイズの発生が抑制される。また、三角波の上限及び下限を任意に設定することができ、三角波がグランドレベルで一定期間固定されることがない。さらに、三角波が理想状態からずれても、周期を重ねるに従ってズレが縮小して三角波を理想状態に収束させることができる。これにより、安定した三角波を生成することができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
三角波発生器において、自走モードにおける内部発振周波数は、同期モードにおける外部発振周波数の８０％程度に設定するのが一般的である。もし、外部同期信号の周波数が内部発振周波数よりも低い場合には、三角波発生器は外部同期信号に間欠的に同期して動作する。この場合、生成される三角波の周波数は内部発振周波数に律速される。一方、外部同期信号の周波数が内部発振周波数よりも高い場合には、三角波発生器は同期モードで動作する。しかし、外部同期信号の周波数が過度に高い場合には、生成される三角波の振幅が小さくなりすぎ、この三角波が入力される次段の回路の誤動作を誘引してしまう。そこで、過度に高い周波数の外部同期信号には同期しないようにして、生成される三角波の振幅を十分に確保する必要がある。
【００２６】
図１０は、第３の実施形態に係る三角波発生器の構成を示す。本実施形態に係る三角波発生器１００は、周波数抑制機能を備えており、過度に高い周波数の外部同期信号Ｖｐには同期しないようになっている。具体的には、本実施形態に係る三角波発生器１００は、第１の実施形態に係る三角波発生器１００にコンパレータ７０を追加するとともに、制御回路６０にＡＮＤゲート６３を追加した構成となっている。以下、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００２７】
中間検知器としてのコンパレータ７０の＋側入力端子には電圧Ｖｔが、−側入力端子には中間電圧ＶＭがそれぞれ印加される。中間電圧ＶＭは、上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬとの間の電圧である。制御回路６０において、ＡＮＤゲート６３は、コンパレータ７０の出力と立ち上がり検出回路５０の出力との論理積を演算する。ＯＲゲート６１は、コンパレータ３０の出力とＡＮＤゲート６３の出力との論理和を演算する。
【００２８】
上記構成により、立ち上がり検出回路６０から出力されたワンショットパルスがＡＮＤゲート６３を介してＯＲゲート６１に入力されるのは、コンパレータ７０の出力が“Ｈ”のときのみとなる。すなわち、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりによってコンデンサ１０が充電から放電に切り替わるのは、三角波の信号Ｖｔが中間電圧ＶＭ以上のときのみとなる。図１１は、本実施形態に係る三角波発生器１００の同期モードにおける各種信号の波形を示す。時刻ｔ０及びｔ４では、電圧Ｖｔが中間電圧ＶＭ以上であるため、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりに同期してコンデンサ１０は充電から放電に切り替わっている。しかし、時刻ｔ１及びｔ３では、電圧Ｖｔが中間電圧ＶＭよりも低いため、外部同期信号Ｖｐの立ち上がりは無視される。時刻ｔ２では、電圧Ｖｔが上限電圧ＶＨを上回ったため、コンデンサ１０は充電から放電に切り替わっている。次のような定数Ａを定義すると、三角波の周波数は内部発振周波数のＡ倍よりも高くはならない。
Ａ＝（ＶＨ−ＶＬ）／（ＶＭ−ＶＬ）
【００２９】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係る三角波発生器の構成を示す。本実施形態に係る三角波発生器１００は、電圧Ｖｔが中間電圧以下のときであって外部同期信号Ｖｐの立ち上がりが発生したときにコンデンサ１０を充電するような構成となっている。具体的には、第３の実施形態とは異なり、中間検知器としてのコンパレータ７０の＋側入力端子には中間電圧ＶＭが、−側入力端子には電圧Ｖｔがそれぞれ印加される。制御回路６０において、ＯＲゲート６１は、コンパレータ４０の出力と立ち上がり検出回路５０の出力との論理和を演算する。ＲＳラッチ６２は、コンパレータ３０の出力でセットされ、ＯＲゲート６１の出力でリセットされる。
【００３０】
以上、第３及び第４の実施形態によると、過度に高い周波数の外部同期信号Ｖｐが入力されても、生成される三角波の周波数に上限を設けて十分な振幅を確保することができる。
【００３１】
（スイッチングレギュレータの実施形態）
図１３は、本発明の一実施形態に係るスイッチングレギュレータの構成を示す。コンバータ部２００において、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子２０１を介してチョークコイル２０２などの磁性部品に入力直流電圧Ｖｉが印加される。チョークコイル２０１に流れる電流はダイオード２０３によって整流され、さらに、チョークコイル２０１に蓄積された電気エネルギーはコンデンサ２０４によって平滑化され、出力直流電圧Ｖｏを得る。ここで、スイッチング素子２０１のスイッチングデューティー比をδとすると、
Ｖｏ＝δ×Ｖｉ
という関係が成り立つ。
【００３２】
誤差検出器１１０は、出力直流電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｒｅｆとを比較し、これらの誤差を増幅した誤差信号Ｖｅを生成する。ＰＷＭ制御部１２０は、三角波発生器１００によって生成された三角波（電圧Ｖｔ）を誤差信号ＶｅでスライスしてＰＷＭ信号Ｖｇを生成する。そして、スイッチング素子２０１がＰＷＭ信号Ｖｇによってオン／オフ制御される。
【００３３】
三角波発生器１００は、自走モード及び同期モードで三角波を生成する以外に、外部同期信号Ｖｐが所定の条件を満たす場合に三角波の電圧Ｖｔを一定値にする。具体的には、本実施形態に係る三角波発生器１００は、第３の実施形態に係る三角波発生器１００にフィルタ回路８０及びコンパレータ９０を追加した構成となっている。以下、第３の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００３４】
フィルタ回路８０は、入力された外部同期信号Ｖｐを平滑化する。具体的には、フィルタ回路８０は、抵抗素子８１及びコンデンサ８２からなるローパスフィルタとして構成可能である。停止検知器としてのコンパレータ９０の＋側入力端子にはフィルタ回路８０の出力が、−側入力端子には下限電圧ＶＬがそれぞれ印加される。したがって、外部同期信号Ｖｐの平均値が下限電圧ＶＬよりも低いとき、コンパレータ９０は“Ｌ”を出力する。制御回路６０において、ＡＮＤゲート６４は、ＲＳラッチ６２の出力Ｑとコンパレータ９０の出力との論理積を演算する。そして、ＡＮＤゲート６４の出力が制御信号ＣＴＬとなり、スイッチ２２をオン／オフ制御する。
【００３５】
外部同期信号Ｖｐとして高電位（例えば、電源電圧Ｖｉ）が印加されている場合には、三角波発生器１００は自走モードで動作する。外部同期信号Ｖｐとしてパルス列が与えられているときには、三角波発生器１００は同期モードで動作する。自走モード及び同期モードの詳細についてはすでに説明したとおりである。
【００３６】
一方、外部同期信号Ｖｐとして低電位（例えば、グランド電圧）が印加されているときには、三角波発生器１００は次のように動作する。立ち上がり検出回路５０の出力は“Ｌ”であるため、ＡＮＤゲート６３の出力も“Ｌ”となっている。また、コンデンサ８２に発生する電圧は下限電圧ＶＬよりも低いのため、コンパレータ９０は“Ｌ”を出力する。したがって、ＲＳラッチ６２の出力ＱにかかわらずＡＮＤゲート６４の出力（制御信号ＣＴＬ）は“Ｌ”となり、スイッチ２２は常時オフとなる。このため、コンデンサ１０は電流源２１によって充電されるのみとなり、電圧Ｖｔが電源電圧Ｖｉ近くに維持される。
【００３７】
スイッチングレギュレータにおいて、三角波発生器１００によって生成される三角波の電圧Ｖｔが誤差信号Ｖｅの上限値よりも高ければ、ＰＷＭ制御部１２０から出力されるＰＷＭ信号Ｖｇは“Ｌ”に固定される。この結果、コンバータ部２００におけるスイッチング素子２０１はオフ状態に固定され、スイッチングレギュレータは停止状態となる。
【００３８】
以上、本実施形態によると、三角波発生器１００への外部同期信号Ｖｐの与え方によって、スイッチングレギュレータについて内部発振動作、外部同期動作及び停止を切り替えることができる。本実施形態では降圧コンバータについて説明したが、三角波発生器１００を用いて昇圧コンバータなどのすべてのスイッチングレギュレータも構成可能であることは言うまでもない。さらに、本実施形態に係るスイッチングレギュレータは三角波発生器１００、誤差検出器１１０及びＰＷＭ制御部１２０などを含む多くの部分を集積回路化することができる。
【００３９】
なお、第１、第２及び第４のいずれかの実施形態に係る三角波発生器１００にフィルタ回路８０及びコンパレータ９０を追加することによっても、上記と同様に、外部同期信号Ｖｐが所定の条件を満たす場合に三角波の電圧Ｖｔを一定値にする三角波発生器を構成することができる。
【００４０】
また、コンパレータ９０の出力が“Ｌ”のときにスイッチングレギュレータを停止させる方法として、三角波の電圧Ｖｔを高電位に固定する以外に、誤差信号Ｖｅを下限電圧ＶＬよりも低い電圧に維持する、あるいはＰＷＭ制御部１２０をディスイネーブルにしてＰＷＭ信号Ｖｇを“Ｌ”に固定するなどしてもよい。この場合、三角波発生器１００は自走モードで動作させておき、例えば、その制御信号ＣＬＴをクロック信号として他の回路で利用することができる。
【００４１】
また、コンパレータ９０の−側入力端子に入力すべき電圧は下限電圧ＶＬに限定されずに、比較的低い電圧であればよい。本実施形態では、外部同期信号Ｖｐとしてグランド電位のような低電位が与えられるとスイッチングレギュレータを停止状態にするというアプリケーションを想定したため、外部同期信号Ｖｐの平均値が所定の低い電圧以下であることを検出している。
【００４２】
また、外部同期信号Ｖｐの低電位印加検出は、フィルタ回路８０を用いた平均値検出のみに限定されるものではない。外部同期信号Ｖｐに高電位印加（内部発振）もパルス印加（外部同期）もされていない場合に、スイッチングレギュレータを停止状態にしてもよい。例えば、定期的に外部同期信号Ｖｐを監視し、所定回数続いて“Ｌ”であることを検知するといった方法もある。この場合、パルス印加時には“Ｌ”を誤判別せずに“Ｈ”を検知できるように、スイッチングレギュレータが停止しているときでも三角波は生成し、外部同期信号Ｖｐの監視タイミングは三角波の電圧Ｖｔのピーク値直後であることが望ましい。
【００４３】
また、各実施形態に係る充放電回路２０や制御回路６０などは上記の具体的構成に限定されずに、上述した機能を発揮できるような構成であればよい。例えば、充放電回路２０において、充電電流を供給する電流源と放電電流を供給する電流源を個別に設けてそれらを切り替えてコンデンサ１０の充放電制御をするようにしてもよい。また、制御回路６０においてＳＲラッチ６２以外のラッチ回路で制御信号ＣＴＬを生成するようにしてもよい。また、立ち上がり検出回路５０は外部同期信号Ｖｐの立ち下がりを検出する回路に置き換えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る三角波発生器は、ノイズの発生を抑えつつデッドタイムや最小オン期間のない三角波を生成することができるため、各種電子機器に直流電圧を供給するスイッチングレギュレータなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施形態に係る三角波発生器の構成図である。
【図２】図１に示した三角波発生器の自走モード時における各種信号の波形図である。
【図３】図１に示した三角波発生器の同期モード時における各種信号の波形図である。
【図４】充電電流＞放電電流のときに三角波の誤差が拡大する様子を示すグラフである。
【図５】充電電流＜放電電流のときに三角波の誤差が縮小する様子を示すグラフである。
【図６】下限電圧付近の三角波の拡大図である。
【図７】第２の実施形態に係る三角波発生器の構成図である。
【図８】図７に示した三角波発生器の同期モード時における各種信号の波形図である。
【図９】上限電圧付近の三角波の拡大図である。
【図１０】第３の実施形態に係る三角波発生器の構成図である。
【図１１】図１０に示した三角波発生器の同期モード時における各種信号の波形図である。
【図１２】第４の実施形態に係る三角波発生器の構成図である。
【図１３】スイッチングレギュレータの構成図である。
【図１４】従来の三角波発生器の構成図である。
【図１５】図１４に示した三角波発生器における各種信号の波形図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    コンデンサ
２０    充放電回路
３０    コンパレータ（上限検出器）
４０    コンパレータ（下限検出器）
５０    立ち上がり検出回路（同期検出器）
６０    制御回路
７０    コンパレータ（中間検出器）
８０    フィルタ回路
９０    コンパレータ（停止検出器）
１００  三角波発生器
１１０  誤差検出器
１２０  ＰＷＭ制御部
２０１  スイッチング素子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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