(57)【要約】【課題】  昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、スイッチング周波数を同一にして、昇降圧動作モードにおけるスイッチング効率を高める昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路を提供する。【解決手段】  誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト器１１と、第１の波形信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器１２と、第１及び第２の波形信号と第１及び第２の比較電圧とをそれぞれ比較し比較信号を出力する複数の比較器２１〜２４と、これの比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路３０とから構成され、論理回路３０からの中間論理出力に基づいてスイッチユニット４が制御され、昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれかの動作を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第１の信号及び前記第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第１の波形信号と前記第１の比較電圧とを比較し、第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
前記第２の波形信号と前記第１の比較電圧とを比較し、第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の波形信号と前記第２の比較電圧とを比較し、第３の比較信号を出力する第３の比較器と、
前記第２の波形信号と前記第２の比較電圧とを比較し、第４の比較信号を出力する第４の比較器と、
前記第１の比較信号乃至前記第４の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路。
【請求項２】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第１の信号及び前記第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第１の波形信号と前記第１の比較電圧とを比較し、第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
前記第２の波形信号と前記第２の比較電圧とを比較し、第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の比較信号及び前記第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路。
【請求項３】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路において、
誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、
第１の信号及び前記第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、
前記第１の波形信号の電圧レベルをシフトする第１の電圧レベルシフト回路と、
前記第１の電圧レベルシフト回路の出力と前記第１の比較電圧とを比較し、第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
前記第２の波形信号の電圧レベルをシフトする第２の電圧レベルシフト回路と、
前記第２の電圧レベルシフト回路の出力と前記第２の比較電圧とを比較し、第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の比較信号及び前記第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、
前記論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路。
【請求項４】
前記波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路。
【請求項５】
さらに、誤差増幅回路を備え、
前記誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと前記電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
入力電圧に対して出力電圧が低い時は降圧型として機能し、逆に入力電圧に対して出力電圧が高い時は昇圧型として機能し、また入力電圧と出力電圧が等しい時には昇圧・降圧（以下、昇降圧と略記）型として自動的に機能する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７および図１８は、従来技術の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの全体システム図を示す。図１７は、電圧フィードバックループを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのシステム図であり、図１８は電圧フィードバックループに加えて、電流フィードバックループを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのシステム図である。
【０００３】
図１７において、出力電圧を一定の比率で分圧し、その電圧と基準電圧とを比較した結果である誤差電圧を、モード判定回路３において昇圧モードか降圧モードかを判定した後、スイッチユニット４に帰還させて、目標とする出力電圧を得る電圧フィードバックループを構成している。基準電圧は半導体内のバンドギャップ特性を利用した温度−電圧特性が平坦なバンドギャップ電圧等が用いられる。
【０００４】
図１７における従来の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、信号処理回路１、ドライバ２、モード判定回路３、スイッチユニット４、分圧器４０、誤差増幅回路５０からなり、入力電圧Ｖｉｎをスイッチユニット４で切り替えて、昇降昇圧した電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【０００５】
ドライバ２は、信号処理回路１から出力されるモード情報信号ＶｇｂおよびＶｇｃに従って、スイッチユニット４内の４個のスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせるドライバ信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄに変換する。以下に、信号処理回路１の出力であるＶｇｂ，Ｖｇｃ（中間論理出力）と信号処理回路１中のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図１９で詳細に説明する）との関係について説明する。ここで、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄはこの４個のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するためのドライバ信号であり、昇降圧のモードを制御すると同時に、制御の時間によって充電する電荷量も制御する。なお本資料では、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，ＶｄがＨレベルの時、それぞれスイッチＡ、スイッチＢ、スイッチＣ、スイッチＤがＯＮ状態になるものとする。
【０００６】
降圧モードでは、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃは、スイッチＤをＯＮ状態にしたままスイッチＡとスイッチＢはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦの時、ＶｉｎからＶｏｕｔ方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチＢがＯＮ、スイッチＡがＯＦＦになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がＶｏｕｔ方向に流れる。
【０００７】
昇圧モードでは、Ｖｇｂ，Ｖｇｃは、スイッチＡをＯＮ状態にしたままスイッチＣとスイッチＤはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦの時、Ｖｉｎから接地方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチＤがＯＮ、スイッチＣがＯＦＦになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がＶｏｕｔ方向に流れる。なお、これらの信号処理回路１とドライバ２は、従来技術および本発明で共通に用いられる。
【０００８】
図１８は、図１７の電圧フィードバックループに加えて、電流検出回路５５と加算器５６とからなるフィードバックループが加わっている点が異なる。出力電圧端子Ｖｏｕｔには、インダクタンスやキャパシタンスのスイッチングによってチャージされた電荷を電圧レギュレータとして平滑化するための、図示されない大容量コンデンサが接続される。このため、出力電圧を電圧として検出してフィードバックを行う電圧帰還ループは、電圧検出点Ｖｏｕｔの安定度と引き替えに、フィードバックの応答速度が遅くなるという欠点がある。
【０００９】
出力Ｖｏｕｔに接続される負荷が過渡的に変動する場合、時定数の大きな電圧フィードバックループでは追従できない場合がある。このような場合、スイッチ素子に流れる電流を等価的に検出してフィードバックを施すことにより、出力負荷コンデンサの時定数の影響を受けない応答速度の速いフィードバック特性を実現することができる。
【００１０】
図１８における従来の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、図１７の回路に加えて、電流検出回路５５、および加算器５６が追加されている。入力電圧Ｖｉｎをスイッチユニット４で切り替えて、昇降昇圧した電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する点は同じであるが、誤差増幅回路５０からの信号に加えて電流検出回路５５からの信号を加算器５６で加算して信号処理回路１に供給する点が異なる。なお、ドライバ２と信号処理回路１の動作関係は、図１７と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００１１】
図１９は、同期型の従来技術の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチユニットである。このスイッチユニット４は本発明でも同様に用いられる。なお、本発明はこのスイッチユニット４を制御する点が新しい発想であり、スイッチユニット４そのものには新しさはない。降圧モードでは、スイッチＤをＯＮ状態にしたままスイッチＡとスイッチＢはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦの時、ＶｉｎからＶｏｕｔ方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチＢがＯＮ、スイッチＡがＯＦＦになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がＶｏｕｔ方向に流れる。
【００１２】
昇圧モードでは、スイッチＡをＯＮ状態にしたままスイッチＣとスイッチＤはどちらかを選択するトグルスイッチとして機能する。スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦの時、Ｖｉｎから接地方向に電荷がインダクタンスに充電される。その状態から、スイッチＤがＯＮ、スイッチＣがＯＦＦになると、インダクタンスに蓄えられた電荷がＶｏｕｔ方向に流れる。
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄはこの４個のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するための制御電圧であり、昇降圧のモードを制御すると同時に、制御の時間によって充電する電荷量も制御する。
【００１３】
図２０は、スイッチを制御する従来技術の信号処理回路を示す図である。まず、信号発生回路では、入力信号である誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒは、電圧レベルシフト回路１１を通して、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋが作られる。波形発生器１２は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号発生器であり、三角波、ノコギリ波などが用いられる。
【００１４】
比較回路２０では、波形発生器１２で作られた信号Ｖｘを、電圧シフト回路により作られた昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋで２個の比較器によって比較する。Ｖｂは降圧比較結果電圧、Ｖｃは昇圧比較結果電圧である。
【００１５】
図２１は、信号処理回路の出力信号Ｖｇｂ，ＶｇｃとスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する制御信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとの関係を示す図である。スイッチＡとスイッチＢは両方が同時にＯＮになることはなく、一方がＯＮの時、他方はＯＦＦの関係にある。同じく、スイッチＣとスイッチＤは両方がＯＮになることはなく、一方がＯＮの時、他方はＯＦＦの関係にある。
また、スイッチドライブ信号ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ、スイッチドライブ信号ＶｂがＨレベルの時、スイッチＢがＯＮ、スイッチドライブ信号ＶｃがＨレベルの時、スイッチＣがＯＮ、スイッチドライブ信号ＶｄがＨレベルの時、スイッチＤがＯＮとなる。上記のように、ＶａとＶｂは逆論理、ＶｃとＶｄも逆論理の関係にある。
【００１６】
次に、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、論理（ＨレベルかＬレベルか）がＶｂと一致するためＶｇｂと表記している。Ｖｇｂの信号の意味は、スイッチＡとスイッチＢのドライブ信号を発生するための論理信号という意味である。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、論理（ＨレベルかＬレベルか）がＶｃと一致するためＶｇｃと表記している。中間論理出力Ｖｇｃの信号の意味は、スイッチＣとスイッチＤのドライブ信号を発生するための論理信号という意味である。
【００１７】
図２２は、信号発生器１０の波形が三角波の場合の従来技術の降圧モード波形を示す図である。三角波信号Ｖｘが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔを常に上回り、降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。
【００１８】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘは交差しないため、昇圧比較器出力ＶｃはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００１９】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００２０】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【００２１】
以下に、図２２における、Ｖｇｂ，ＶｇｃとスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの関係について説明する。図２０においては、比較回路２０と論理回路３０とは分離して表現しているが、比較回路２０の出力Ｖｂ，Ｖｃと、比較回路２０の出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃとは常に一致するように構成されている。図２２において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００２２】
図２３は、同じく信号発生器１０の波形が三角波の場合の従来技術の昇圧モード波形を示す図である。降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋが常に三角波Ｖｘを上回り、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘが交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。
【００２３】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘはクロスしないため、昇圧比較器出力ＶｂはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをそれぞれ制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００２４】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００２５】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【００２６】
図２４は信号発生器１０の波形が三角波の場合の従来技術の昇降圧モード波形を示す図である。降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔの両方が三角波Ｖｘと交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。
【００２７】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘはクロスしないため、昇圧比較器出力ＶｃはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００２８】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、Ｖｄ  がそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００２９】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【００３０】
次に比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘはクロスしないため、昇圧比較器出力ＶｂはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをそれぞれ制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００３１】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【００３２】
出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバックして出力電圧を昇降制御するＤＣ／ＤＣコンバータとしては、例えば、特許文献１に示されるような発明が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２１５３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
図２４から明らかなように、従来技術では、昇圧モードと降圧モードを単純に組み合わせることにより、昇降圧モードを実現している。通常、入力電圧よりも出力要求電圧が高い場合は昇圧モードとして、逆に入力電圧よりも出力要求電圧が低い場合は、降圧モードとして機能する。ところが、昇圧モードにおいても、入力電圧であるバッテリ電圧などがバッテリの消耗により起電力が低下する場合、入力電圧と出力要求電圧とが拮抗する昇降圧モードに移行する条件が成立する。また、入力電圧と出力要求電圧とが電圧的に近い場合、常に昇降圧モードとして機能する。
【００３４】
信号処理回路の電力損失を最小限にするためには、スイッチの動作を必要最小限にすることであり、さらに、フィードバックループの周波数特性などを考慮すると、昇圧モード、降圧モード、昇降圧モードのいずれのモードにおいてもスイッチング周波数が一定であることが望ましい。
【００３５】
図２２の降圧モードおよび図２３の昇圧モードでは１周期において、スイッチング動作が１回行われる。ところが、図２４の昇降圧モードでは、１周期において、降圧モードと昇圧モードのスイッチング動作が計２回行われる。信号処理回路では電力損失はスイッチ動作に伴って発生するため、スイッチング回数が増加することは、昇降圧モード時における電力効率が低下することを意味している。
【００３６】
本発明においては、昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、一方のスイッチがＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作をする時、他方のスイッチも同期してＯＦＦ／ＯＮのスイッチング動作を行う。また一方のスイッチがＯＮ状態を継続する時は、他方のスイッチも同期してＯＦＦ状態を継続する。このようにスイッチ２個ずつ２組、スイッチ計４個として利用することにより、スイッチングによる電力消費を削減し、効率の良い制御を行うことを目的とする。
【００３７】
また、本発明においては、昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、スイッチング周波数を同一にして、昇降圧動作モードにおけるスイッチング効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
第１の本発明における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号と第１の比較電圧とを比較し第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号と第１の比較電圧とを比較し第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の波形信号と第２の比較電圧とを比較し第３の比較信号を出力する第３の比較器と、第２の波形信号と第２の比較電圧とを比較し第４の比較信号を出力する第４の比較器と、第１の比較信号乃至第４の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。
【００３９】
第２の本発明における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号と第１の比較電圧とを比較し第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号と第２の比較電圧とを比較し第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の比較信号及び第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。
【００４０】
第３の本発明における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号の電圧レベルをシフトする第１の電圧レベルシフト回路と、第１の電圧レベルシフト回路の出力と第１の比較電圧とを比較し第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号の電圧レベルをシフトする第２の電圧レベルシフト回路と、第２の電圧レベルシフト回路の出力と第２の比較電圧とを比較し第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の比較信号及び第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路と、論理回路からの中間論理出力に基づいてスイッチユニットを制御することを特徴とする。
【００４１】
第４の本発明における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路における波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することを特徴とする。
【００４２】
第５の本発明における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、さらに、誤差増幅回路を備え、誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
第１の本発明によれば、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号と第１の比較電圧とを比較し第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号と第１の比較電圧とを比較し第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の波形信号と第２の比較電圧とを比較し第３の比較信号を出力する第３の比較器と、第２の波形信号と第２の比較電圧とを比較し第４の比較信号を出力する第４の比較器と、第１の比較信号乃至第４の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第１の本発明の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、安定化されていない入力電圧Ｖｉｎに対して出力電圧Ｖｏｕｔが低い時は降圧型として、逆に安定化されていない入力電圧Ｖｉｎに対して出力電圧Ｖｏｕｔが高い時は昇圧型として、また入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔが等しい時には昇降圧型として自動的に動作する。そのために、入力電圧に対して出力電圧が、高くても低くても同じであっても、一方のスイッチがＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作をする時、他方のスイッチも同期してＯＦＦ／ＯＮのスイッチング動作を行うことにより、高効率な昇降圧信号処理回路を実現できる。昇圧動作、降圧動作、昇降圧動作のいずれの動作モードにおいても、１周期において１回のスイッチング動作を行うことにより、スイッチングによる電力消費を削減し、効率の良い制御が可能となる。
【００４４】
第２の本発明によれば、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号と第１の比較電圧とを比較し、第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号と第２の比較電圧とを比較し、第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の比較信号及び第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第１の発明と同じ効果を有すると共に、少ない数の比較回路で構成されるので、さらに経済的な効果が得られる。すなわち、第２の本発明は、第１の発明と比べて、必要とする比較器数を４個から２個へと削減できるので、論理回路の規模を小さくすることがきる。
【００４５】
第３の本発明によれば、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、誤差電圧から第１の比較電圧及び第２の比較電圧を発生する電圧レベルシフト回路と、第１の信号及び第１の波形信号と位相が反転した第２の波形信号を発生する波形発生器と、第１の波形信号の電圧レベルをシフトする第１の電圧レベルシフト回路と、第１の電圧レベルシフト回路の出力と第１の比較電圧とを比較し第１の比較信号を出力する第１の比較器と、第２の波形信号の電圧レベルをシフトする第２の電圧レベルシフト回路と、第２の電圧レベルシフト回路の出力と第２の比較電圧とを比較し第２の比較信号を出力する第２の比較器と、第１の比較信号及び第２の比較信号に基づいて中間論理出力を生成する論理回路とから構成される。したがって、第２の発明と同じ効果を有すると共に、電圧レベルシフト回路が追加されているので、波形発生器で発生された第１の波形信号と第２の波形信号のレベルを任意に調整できるので、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄのパルス幅を自由に設定できるので、精密な電圧設定が可能となる。同様に、第３の本発明は、第１の発明と比べて、必要とする比較器数を４個から２個へと削減できるので、論理回路の規模を小さくすることがきる。
【００４６】
第４の本発明によれば、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路における波形発生器は、三角波またはノコギリ波を発生することができる。したがって、波形発生器の出力波形を変化させることによって、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄのパルス幅を自由に設定できるので、精密な電圧設定が可能となる。
【００４７】
第５の本発明によれば、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路は、さらに、誤差増幅回路を備え、誤差増幅回路は、抵抗分圧器で分圧された電圧と基準電圧とを比較する電圧誤差増幅器と、スイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出しその電流検出レベルと電圧誤差増幅器の出力とを加算する電流誤差増幅器とから構成される。したがって、大きな時定数を伴わない割り込みシステムを構築でき、その結果、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。本例では、降圧比較器および昇圧比較器として計４個の比較器２１，２２，２３，２４を用いる例を示している。
【００４９】
誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒを電圧レベルシフト回路１１を通して、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔ（第２の比較電圧）と降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋ（第１の比較電圧）が作られる。一方、波形発生器１２は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための回路であり、三角波、ノコギリ波等を発生する。なお、波形発生器１２の出力Ｖｘ，Ｖｙは位相が１８０度異なる差動出力信号である。
【００５０】
比較回路２０は、波形発生器１２で作られた信号Ｖｘ，Ｖｙと、電圧シフト回路により作られた昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋとそれぞれ比較する４個の比較器２１〜２４によって構成される。Ｖｂｘは降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと波形信号Ｖｘとを比較した結果得られる比較信号、Ｖｂｙは降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと波形信号Ｖｙとを比較した結果得られる比較信号、Ｖｃｘは昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと波形信号Ｖｘとを比較した結果得られる比較信号、Ｖｃｙは昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと波形信号Ｖｙとを比較した結果得られる比較信号である。
【００５１】
論理回路３０では、スイッチングを行うタイミングでＶｇｂかＶｇｃのどちらかがＨレベルとなる論理処理を行う。また、クロック信号Ｖｃｌｋの立ち上がりエッジでＶｇｂかＶｇｃのＨレベルまたはＬレベルの状態を確定する。
【００５２】
比較回路２０の出力であるＶｃｙとＶｂｘ、ＶｂｙとＶｃｘの組み合わせにより、論理回路３０の中間論理出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃは以下のようになる。ここで、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる中間論理出力で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる中間論理出力で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００５３】
図２は、比較回路２０の出力Ｖｂｘ、Ｖｂｙ、Ｖｃｙ、Ｖｃｘと論理回路３０の出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃとの関係を示す図である。図２において、クロック信号ＶｃｌｋはＶｇｂ，Ｖｇｃを発生させるためのタイミング信号である。クロック信号Ｖｃｌｋは、スイッチＡとスイッチＢのドライブ信号を発生するための論理信号Ｖｇｂ、および、スイッチＣとスイッチＤのドライブ信号を発生するための論理信号Ｖｇｃを発生させるためのタイミングと論理判定を司る。なお、モード選択信号Ｖｃｌｋは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用い、ＶｇｂとＶｇｃの論理判定を交互に行う。
【００５４】
この手順を詳細に説明すると、はじめのクロック信号Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｂｘとＶｃｙをチェックする。両方またはＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。また、ＶｂｘがＬレベル、ＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする（表１参照）。次のクロック信号Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｃｘとＶｂｙをチェックする。両方またはＶｃｘがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする。また、ＶｂｙがＨレベル、ＶｃｘがＬレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする（表１参照）。
【００５５】
クロック信号Ｖｃｌｋにより、第１周期および奇数周期である第（２ｎ＋１）周期（ここで、ｎは自然数）ではＶｇｃよりもＶｇｂを優先し、第２周期および偶数周期である第（２ｎ＋２）周期（ここで、ｎは自然数）ではＶｇｂよりもＶｇｃを優先する論理とする。
ここで、クロック信号ＶｃｌｋはＶｇｂ，Ｖｇｃを発生させるためのタイミング信号（クロック信号）である。クロック信号Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。ただし、ＶｂｘがＬレベルの時、ＶｇｂはＬレベルとする。
【００５６】
なお、表１において、ＮＡはクロック信号Ｖｃｌｋの立ち上がりエッジタイミングでは、ＶｃｙかＶｂｘ、ＶｂｙかＶｃｘのどちらかがＨレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。
【００５７】
例えば、第１周期のＶｃｙとＶｂｘとの組み合わせでは、ＶｂｘがＨレベルの時、Ｖｃｙの値に関係なくＶｇｂをＨレベルとする。また、ＶｂｘがＬレベル、ＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする。また、ＶｂｘとＶｃｙの両方がＬレベルとなる条件は存在しない（ただし、Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングにおいて）。
【００５８】
次に、第２周期のＶｃｘとＶｂｙとの組み合わせでは、ＶｃｘがＨレベルの時、Ｖｂｙの値に関係なくＶｇｃをＨレベルとする。また、ＶｃｘがＬレベル、ＶｂｙがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。また、ＶｂｙとＶｃｘの両方がＬレベルとなる条件は存在しない（ただし、Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングにおいて）。
【００５９】
【表１】
2009077538.tif 000003
表１は、図３，４，５における４個の比較器出力電圧Ｖｂｘ，Ｖｂｙ，Ｖｃｘ，Ｖｃｙと２個の中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、ＶｂｘおよびＶｂｙは、どちらかがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするための論理情報である。また、ＶｃｘおよびＶｃｙは、どちらかがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとするための論理情報である。
【００６０】
図３は信号発生器１０の波形が三角波の場合の降圧モード波形を示す図である。図３において、三角波信号Ｖｘは従来技術におけるＶｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｘである。三角波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。三角波信号Ｖｙの比較回路出力はＶｂｙ，Ｖｃｙであるが、図３に示すとおり、ＶｂｘとＶｂｙ、ＶｃｘとＶｃｙの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Ｖｘ，Ｖｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔを常に上まわり、三角波信号ＶｘまたはＶｙが降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。
【００６１】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂｘ，Ｖｂｙを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、昇圧比較器出力Ｖｃｘ，ＶｃｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００６２】
図３において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００６３】
ＶｃｌｋはＶｇｂ，Ｖｇｃを発生させるためのタイミング信号（クロック信号）である。Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｂｘまたはＶｂｙがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。ただし、ＶｂｘおよびＶｂｙがＬレベルの時、ＶｇｂはＬレベルとする。図３は２周期を表しているが、第１周期はＶｂｘによりＶｇｂがＨレベルとなっている。また、第２周期はＶｂｙによりＶｇｂがＨレベルとなっている。
【００６４】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００６５】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【００６６】
図４は、信号発生器１０の波形が三角波の場合の昇圧モード波形を示す図である。従来技術における比較回路出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｘである。三角波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。三角波信号Ｖｙの比較回路出力はＶｂｙ，Ｖｃｙであるが、図４に示すとおり、ＶｂｘとＶｂｙ、ＶｃｘとＶｃｙの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Ｖｘ，Ｖｙが降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋを常に下まわり、三角波信号ＶｘまたはＶｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。
【００６７】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃｘ，Ｖｃｙを反転させる。一方、降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、降圧比較器出力Ｖｂｘ，ＶｂｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００６８】
図４において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００６９】
同じく、Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｃｘまたはＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする。ただし、ＶｃｘおよびＶｃｙがＬレベルの時、ＶｇｃはＬレベルとする。図４は２周期を表しているが、第１周期はＶｃｙによりＶｇｃがＨレベルとなっている。また、第２周期はＶｃｘによりＶｇｃがＨレベルとなっている。
【００７０】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、Ｖｄ  がそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００７１】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【００７２】
図５は信号発生器１０の波形が三角波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図５において、三角波信号Ｖｘは従来技術におけるＶｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｘである。三角波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つの三角波信号であり、三角波信号Ｖｘ  とは逆位相の関係にある。三角波信号Ｖｙの比較回路出力はＶｂｙ，Ｖｃｙであるが、図３に示すとおり、ＶｂｘとＶｂｙ、ＶｃｘとＶｃｙの関係は逆位相とは限らない。三角波信号Ｖｘ，Ｖｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋの両方と交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。
【００７３】
降圧モードである第１周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂｘ，Ｖｂｙを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、昇圧比較器出力Ｖｃｘ，ＶｃｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００７４】
図５において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００７５】
ＶｃｌｋはＶｇｂ，Ｖｇｃを発生させるためのタイミング信号（クロック信号）である。降圧モードである第１周期においては、Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｂｘまたはＶｂｙがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。ただし、ＶｂｘおよびＶｂｙがＬレベルの時、ＶｇｂはＬレベルとする。第１周期においては、ＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなっているが、ＶｃｌｋによってＶｇｂがＶｇｃよりも優先される。同じく、昇圧モードである第２周期においては、Ｖｃｌｋの立ち上がりタイミングでＶｃｘまたはＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする。ただし、ＶｃｘおよびＶｃｙがＬレベルの時、ＶｇｃはＬレベルとする。第２周期においては、ＶｂｙとＶｃｘの両方がＨレベルとなっているが、ＶｃｌｋによってＶｇｃがＶｇｂよりも優先される。以上のように、ＶｇｂとＶｇｃの両方がＨレベルになる条件が成立するとき、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとする。
【００７６】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、Ｖｄ  がそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【００７７】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【００７８】
次に、昇圧モードである第２周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと三角波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃｘ，Ｖｃｙを反転させる。一方、降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと三角波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、降圧比較器出力Ｖｂｘ，ＶｂｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００７９】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【００８０】
従来の発明においても本発明においても、三角波またはノコギリ波を２個使用する。従来の発明においては、昇降圧モードでは１個の三角波またはノコギリ波に対して２個のしきい値が比較されるため、降圧モードもしくは昇圧モードのように１個の三角波またはノコギリ波に対して１個のしきい値が比較される場合と比較して、以下のように明らかにスイッチング回数が２倍となる。
図２２    降圧モード        スイッチング回数１回／１周期
図２３    昇圧モード        スイッチング回数１回／１周期
図２４    昇降圧モード      スイッチング回数２回／１周期
【００８１】
しかし、本発明では、周期が２倍で位相が異なる２個の三角波またはノコギリ波を用いているので、１周期で比較すると、降圧モードもしくは昇圧モードでは従来の発明と比べスイッチング回数は変らないが、昇降圧モードではスイッチング回数が半分になり、以下のように降圧モードもしくは昇圧モード単独条件と同じにすることができる。
図３，８，１３        降圧モード        スイッチング回数１回／１周期
図４，９，１４        昇圧モード        スイッチング回数１回／１周期
図５，１０，１５      昇降圧モード      スイッチング回数１回／１周期
【００８２】
実施形態２．
図６は本発明におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。
本例では、降圧比較器および昇圧比較器として計２個の比較器２１，２２を用い、さらにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いる場合を示している。
【００８３】
誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒを電圧レベルシフト回路１１を通して、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋが作られる。一方、波形発生器１２は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号を発生する。ここではノコギリ波を例として示す。なお、波形発生器１２の出力Ｖｘ，Ｖｙは位相が１８０度異なる差動出力信号である。
【００８４】
比較回路２０は、波形発生器１２で作られた信号Ｖｘ，Ｖｙと、電圧レベルシフト回路１１により作られた昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋとをそれぞれ比較する２個の比較器２１、２２から構成される。Ｖｂｘは降圧比較結果電圧、Ｖｃｙは昇圧比較結果電圧である。
【００８５】
Ｖｂｘは降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと波形信号Ｖｘとの比較出力、Ｖｃｙは昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと波形信号Ｖｙとの比較出力である。Ｖｓｅｌｅｃｔ信号は、昇降圧モード時に、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＯＮ状態になった時に、ＶｇｂまたはＶｇｃを選択するための信号である。
【００８６】
論理回路３０では、スイッチングを行うタイミングでＶｇｂかＶｇｃのどちらかがＨレベルとなる論理処理を行う。また、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの立ち上がりエッジでＶｇｂかＶｇｃのＨレベルまたはＬレベルの状態を確定する。
【００８７】
比較回路２０の出力であるＶｃｙとＶｂｘ、ＶｂｙとＶｃｘの組み合わせにより、論理回路３０の出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃは以下のようになる。ここで、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００８８】
また、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは比較器出力電圧Ｖｂｘ，Ｖｃｙの両方がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするか、ＶｇｃをＨレベルとするか、を交互に繰り返す。表２のＶｃｙとＶｂｘの組み合わせで、ＶｃｙがＨレベル、ＶｂｘがＬレベルの時、ＶｇｃがＨレベルとなる。同様に、ＶｃｙがＬレベル、ＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂがＨレベルとなる。
【００８９】
ここで、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの機能は基本的にはＶｃｌｋと変らない。クロック信号Ｖｃｌｋとモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの基本的な違いは、クロック信号Ｖｃｌｋが一周期内のスタートパルスとして位置づけられるのに対して、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは周期毎に反転する状態出力になっている点である。ただし、クロック信号Ｖｃｌｋとモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔ共に立ち上がりタイミングでＶｇｂとＶｇｃを確定させている点では、目的は同じである。
【００９０】
ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするか、ＶｇｃをＨレベルとするかは、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔによって決定する。表２において、図８，９，１０の第１周期ではモード選択信号ＶｓｅｌｅｃｔはＨレベル、つまり、Ｖｓｅｌｅｃｔ＝１，Ｖｓｅｌｅｃｔ’＝０として定義する。
【００９１】
以上により、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔにより、第１周期および奇数周期である第（２ｎ＋１）周期（ここで、ｎは自然数）では、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｂがＨレベルとなる。また、第２周期および偶数周期である第（２ｎ＋２）周期（ここで、ｎは自然数）では、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｃがＨレベルとなる。また、表２において、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＬレベルとなる条件は存在しない（Ｖｓｅｌｅｃｔの立ち上がりタイミング）。
【００９２】
ＶｃｙとＶｂｘ、ＶｂｙとＶｃｘの組み合わせによる中間論理出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃを表２の論理表に示す。表２において、ＮＡは、モード選択信号の立ち上がりエッジタイミングでは、ＶｃｙかＶｂｘのどちらかがＨレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。
【００９３】
【表２】
2009077538.tif 000004
表２は、図８，９，１０における２個の比較回路出力電圧Ｖｂｘ，Ｖｃｙとスイッチドライブ信号の元となる２個の中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、ＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするための論理情報である。また、ＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとするための論理情報である。
【００９４】
図８は信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の降圧モード波形を示す図である。図８における実施形態２において、実施形態１と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いていることの２点である。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘが従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較回路出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。
【００９５】
ノコギリ波信号Ｖｘ，Ｖｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔを常に上まわり、ノコギリ波信号ＶｘまたはＶｙが降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。
【００９６】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋとノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂｘを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔとノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、昇圧比較器出力ＶｃｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【００９７】
図８において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【００９８】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではＶｃｙが必ずＬレベルとなるため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号によるＶｇｂとＶｇｃへの影響はない。
以上により、図８では、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。同じく、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【００９９】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１００】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【０１０１】
図９は信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の昇圧モード波形を示す図である。図９における実施形態２において、実施形態１と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いていることの２点である。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘが従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。
【０１０２】
ノコギリ波信号Ｖｘ，Ｖｙが降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋを常に下まわり、ノコギリ波信号ＶｘまたはＶｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。
【０１０３】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔ  と、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃｙを反転させる。一方、降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、降圧比較器出力ＶｂｘはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１０４】
図９において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１０５】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。ただし、図９の昇圧モードではＶｂｘが必ずＬレベルとなるため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号によるＶｇｂとＶｇｃへの影響はない。
以上により、図９では、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。同じく、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１０６】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１０７】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【０１０８】
図１０は、信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図１０における実施形態２において、実施形態１と異なる点は、三角波の代わりにノコギリ波を用いていること、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いていることの二点である。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘが従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。
【０１０９】
ノコギリ波信号Ｖｘ，Ｖｙが昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋの両方と交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。
【０１１０】
降圧モードである第１周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂｘを反転させる。一方、昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔとノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、昇圧比較器出力ＶｃｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１１１】
図１０において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１１２】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。図１０では、第一周期においてＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなっているため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベル、ＶｇｃをＬレベルとしている。
以上により、図１０では、第１周期において、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。逆に、ＶｃｙとＶｇｃは異なり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１１３】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１１４】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【０１１５】
次に、昇圧モードである第２周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｏｏｓｔと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃｙを反転させる。一方、降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒ＿ｂｕｃｋと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙは交差しないため、降圧比較器出力ＶｂｘはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１１６】
図１０において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１１７】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。図１０では、第２周期においてＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなっているため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号がＬレベルの時、ＶｇｃをＨレベル、ＶｇｂをＬレベルとしている。
以上により、図１０では、第２周期において、ＶｂｘとＶｇｂは異なり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。逆に、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１１８】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１１９】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【０１２０】
実施形態３．
図１１は、本発明の実施形態３におけるスイッチを制御する信号処理回路の一例を示す図である。本例では、誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒをそのまま降圧比較器および昇圧比較器の比較電圧として用い、波形信号に電圧シフトを施すことを特徴としている。
【０１２１】
誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒから、昇圧用比較電圧と降圧用比較電圧となる。一方、波形発生器１２は、前記昇圧用比較電圧や降圧用比較電圧と比較するための信号を生成するための信号発生器であり、波形発生器１２で生成される信号の一例として電圧レベルシフトされたノコギリ波を示す。なお、波形発生器１２の出力Ｖｘ，Ｖｙは位相が１８０度異なる差動出力信号である。波形発生器１２の出力Ｖｘ，Ｖｙはそれぞれ電圧レベルシフト回路１３，１４で電圧レベルがシフトされた後、比較回路２０に供給される。比較回路２０では、波形発生器１２で作られ、電圧レベルシフト回路１３，１４で電圧シフトされた信号Ｖｘ，Ｖｙを、誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒと２個の比較器によって比較する。Ｖｂｘは降圧比較結果電圧、Ｖｃｙは昇圧比較結果電圧である。
【０１２２】
Ｖｂｘは降圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと波形信号Ｖｘとの比較出力、Ｖｃｙは昇圧用比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと波形信号Ｖｙとの比較出力である。Ｖｓｅｌｅｃｔ信号は、昇降圧モード時に、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＯＮ状態になった時に、ＶｇｂまたはＶｇｃを選択するための信号である。
【０１２３】
【表３】
2009077538.tif 000005
表３は、実施形態３の論理回路３０の論理を示す図である。表３は以下に述べる図１３，１４，１５における２個の比較回路出力電圧Ｖｂｘ，Ｖｃｙとスイッチドライブ信号の元となる２個の中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃとの関係を表す真理値表である。基本的な考え方として、ＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするための論理情報である。また、ＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとするための論理情報である。
【０１２４】
論理回路３０では、スイッチングを行うタイミングでＶｇｂかＶｇｃのどちらかがＨレベルとなる論理処理を行う。また、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの立ち上がりエッジでＶｇｂかＶｇｃのＨレベルまたはＬレベルの状態を確定する。
【０１２５】
比較回路２０の出力であるＶｃｙとＶｂｘ、ＶｂｙとＶｃｘの組み合わせにより、論理回路３０の出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃは以下のようになる。ここで、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１２６】
また、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは比較器出力電圧Ｖｂｘ，Ｖｃｙの両方がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするか、ＶｇｃをＨレベルとするか、を交互に繰り返す。表２のＶｃｙとＶｂｘの組み合わせで、ＶｃｙがＨレベル、ＶｂｘがＬレベルの時、ＶｇｃがＨレベルとなる。同様に、ＶｃｙがＬレベル、ＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂがＨレベルとなる。
【０１２７】
ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとするか、ＶｇｃをＨレベルとするかは、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔによって決定する。図１５の例では、ＶｓｅｌｅｃｔがＨレベルの時、ＶｇｂをＶｇｃより優先する論理としている。表３においても、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルとなる時、Ｖｓｅｌｅｃｔの値によってＶｇｂがＨレベルとなるか、ＶｇｃがＨレベルとなるか、異なる真理値表となっている。これは図１３，１４，１５の第１周期ではモード選択信号ＶｓｅｌｅｃｔはＨレベル、つまり、表３ではＶｓｅｌｅｃｔ＝１として定義する。
【０１２８】
以上により、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔにより、第１周期および奇数周期である第（２ｎ＋１）周期（ここで、ｎは自然数）では、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｂがＨレベルとなる。また、第２周期および偶数周期である第（２ｎ＋２）周期（ここで、ｎは自然数）では、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＨレベルの時、ＶｇｃがＨレベルとなる。また、表３において、ＶｃｙとＶｂｘの両方がＬレベルとなる条件は存在しない（Ｖｓｅｌｅｃｔの立ち上がりタイミング）。すなわち、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの立ち上がりエッジタイミングでは、ＶｃｙかＶｂｘのどちらかがＨレベルとなるため、存在しない組み合わせ条件に付き、無効となる場合を示す。
【０１２９】
図１２は、図１１の比較回路２０の出力Ｖｂｘ、Ｖｃｙと論理回路３０の出力Ｖｇｂ、Ｖｇｃとの関係を示す図である。図１２において、モード選択信号ＶｓｅｌｅｃｔはＶｇｂ，Ｖｇｃを発生させるためのタイミング信号である。モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは、スイッチＡとスイッチＢのドライブ信号を発生するための論理信号Ｖｇｂ、および、スイッチＣとスイッチＤのドライブ信号を発生するための論理信号Ｖｇｃを発生させるためのタイミングと論理判定を司る。また、モード選択信号ＶｓｅｌｅｃｔはＶｇｂとＶｇｃの論理判定を交互に行う。
【０１３０】
この手順を詳細に説明すると、はじめのモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの状態（図ではＨレベル）でＶｂｘがＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベルとする。ただし、ＶｂｘがＬレベルの時、ＶｇｂはＬレベルとする。次のモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの状態（図ではＬレベル）でＶｃｙがＨレベルの時、ＶｇｃをＨレベルとする。ただし、ＶｃｙがＬレベルの時、ＶｇｃはＬレベルとする。
【０１３１】
モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの機能は基本的には上述のＶｃｌｋと変らない。クロック信号Ｖｃｌｋとモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔの基本的な違いは、クロック信号Ｖｃｌｋが一周期内のスタートパルスとして位置づけられるのに対して、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは周期毎に反転する状態出力になっている点である。ただし、クロック信号Ｖｃｌｋとモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔ共に立ち上がりタイミングでＶｇｂとＶｇｃを確定させている点では、目的は同じである。
【０１３２】
図１３は信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の降圧モード波形を示す図である。図１３における実施形態３において、実施形態２と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をＶｅｒｒｏｒ１個に削減したことである。なお、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いている点は実施形態２の図８と同じである。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘは従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。
【０１３３】
ノコギリ波信号Ｖｙが比較電圧Ｖｅｒｒｏｒを常に上まわり、ノコギリ波信号Ｖｙが比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと交点を持つ場合、降圧モードとして機能する。
【０１３４】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒとノコギリ波Ｖｘがクロスすることにより、降圧比較器出力Ｖｂｘを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒとノコギリ波Ｖｙは交差しないため、昇圧比較器出力ＶｃｙはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１３５】
図１３において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１３６】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではＶｃｙが必ずＬレベルとなるため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号によるＶｇｂとＶｇｃへの影響はない。
以上により、図１７では、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。同じく、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１３７】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１３８】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【０１３９】
図１４は、信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の昇圧モード波形を示す図である。図１４における実施形態３において、実施形態２と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をＶｅｒｒｏｒ１個に削減したことである。なお、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いているのは実施形態２における図９と同じである。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘが従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘとは逆位相の関係にある。
【０１４０】
ノコギリ波信号Ｖｘが比較電圧Ｖｅｒｒｏｒを常に下まわり、ノコギリ波信号Ｖｙが比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと交点を持つ場合、昇圧モードとして機能する。
【０１４１】
比較電圧Ｖｅｒｒｏｒとノコギリ波Ｖｙがクロスすることにより、昇圧比較器出力Ｖｃｙを反転させる。一方、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒとノコギリ波Ｖｘは交差しないため、降圧比較器出力ＶｂｘはＬレベルを維持する。これらの降圧用比較器出力および昇圧用比較器出力をロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１４２】
図１４において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１４３】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。降圧モードではＶｃｙが必ずＬレベルとなるため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号によるＶｇｂとＶｇｃへの影響はない。以上により、図１４では、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。同じく、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１４４】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１４５】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【０１４６】
図１５は、信号発生器１０の波形がノコギリ波の場合の昇降圧モード波形を示す図である。図１５における実施形態３においては、実施形態２と異なる点は、ノコギリ波自身に電圧レベルシフトを施し、比較電圧をＶｅｒｒｏｒ１個に削減したことである。なお、比較器出力Ｖｂｙ，Ｖｃｘを省略し、その代わりにモード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔを用いているのは実施形態２における図１０と同じである。なお、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔは降圧モード、昇圧モードでは実質機能しないが、昇降圧モードにおいて降圧モードと昇圧モードを交互に切り替えるための情報として用いる。ノコギリ波信号Ｖｘが従来技術における三角波信号Ｖｘと同じはたらきをする。また、従来技術における比較器出力Ｖｂ，Ｖｃに相当するのが、それぞれＶｂｘ，Ｖｃｙである。ノコギリ波信号Ｖｙは本発明により追加したもう一つのノコギリ波信号であり、ノコギリ波信号Ｖｘ  とは逆位相の関係にある。
【０１４７】
ノコギリ波信号Ｖｘ，Ｖｙが比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと交点を持つ場合、昇降圧モードとして機能する。降圧モードである第１周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、降圧比較器出力ＶｂｘとＶｃｙを反転させる。これらの降圧用比較器出力、昇圧用比較器出力、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔをロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１４８】
図１５において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１４９】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。図１５では、第１周期においてＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなっているため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号がＨレベルの時、ＶｇｂをＨレベル、ＶｇｃをＬレベルとしている。
以上により、図１５では、第１周期において、ＶｂｘとＶｇｂは等しくなり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。逆に、ＶｃｙとＶｇｃは異なり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１５０】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、ＶｄがそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１５１】
降圧モードのロジック処理では、ＶａがＨレベルの時、ＶｂはＬレベルとなるため、スイッチＡがＯＮ、スイッチＢがＯＦＦとなる。逆にＶａがＬレベルの時、ＶｂはＨレベルとなるため、スイッチＡがＯＦＦ、スイッチＢがＯＮとなる。また、Ｖｃは常にＬレベル、Ｖｄは常にＨレベルであるため、スイッチＣは常にＯＦＦ、スイッチＤは常にＯＮとなる。以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＤをＯＮにしたまま、スイッチＡとスイッチＢとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、降圧モードとして機能する。
【０１５２】
次に、昇圧モードである第２周期において、比較電圧Ｖｅｒｒｏｒと、ノコギリ波Ｖｘ，Ｖｙがクロスすることにより、比較器出力Ｖｂｘ，Ｖｃｙを反転させる。これらの降圧用比較器出力、昇圧用比較器出力、モード選択信号Ｖｓｅｌｅｃｔをロジック処理することにより、中間論理出力Ｖｇｂ，Ｖｇｃを介して、４個のスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを発生させる。
【０１５３】
図１５において、中間論理出力ＶｇｂはスイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂを作るための元になる論理信号で、スイッチＡのドライブ信号ＶａとスイッチＢのドライブ信号Ｖｂとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。同じく、中間論理出力ＶｇｃはスイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄを作るための元になる論理信号で、スイッチＣのドライブ信号ＶｃとスイッチＤのドライブ信号Ｖｄとは論理（Ｈ  ｏｒ  Ｌ）が逆転する。
【０１５４】
ＶｓｅｌｅｃｔはＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなったときに、ＶｇｂとＶｇｃを交互にＨレベルとするためのモード選択信号である。図１５では、第２周期においてＶｂｘとＶｃｙの両方がＨレベルとなっているため、Ｖｓｅｌｅｃｔ信号がＬレベルの時、ＶｇｃをＨレベル、ＶｇｂをＬレベルとしている。
以上により、図１５では、第２周期において、ＶｂｘとＶｇｂは異なり、ＶｇｂはＶｂと等しくなり、ＶａはＶｇｂと逆位相になる。逆に、ＶｃｙとＶｇｃは等しくなり、ＶｇｃはＶｃと等しくなり、ＶｄはＶｇｃと逆位相になる。
【０１５５】
なお、ＶａがＨレベルの時、スイッチＡがＯＮ状態となり、逆にＶａがＬレベルの時、スイッチＡはＯＦＦ状態となる。Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄについても同様に、それぞれＨレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤがＯＮ状態となり、逆にＶｂ、Ｖｃ、Ｖｄ  がそれぞれＬレベルの時、スイッチＢ，Ｃ，ＤはＯＦＦ状態となる。
【０１５６】
昇圧モードのロジック処理では、ＶｃがＨレベルの時、ＶｄはＬレベルとなるため、スイッチＣがＯＮ、スイッチＤがＯＦＦとなる。逆にＶｃがＬレベルの時、ＶｄはＨレベルとなるため、スイッチＣがＯＦＦ、スイッチＤがＯＮとなる。また、Ｖａは常にＨレベル、Ｖｂは常にＬレベルであるため、スイッチＡは常にＯＮ、スイッチＢは常にＯＦＦとなる。
以上により、図１９のスイッチユニットのスイッチＡをＯＮにしたまま、スイッチＣとスイッチＤとが交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって、昇圧モードとして機能する。
【０１５７】
実施形態４．
図１６は、本発明の実施形態１〜３の信号処理回路に供給される誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒを生成する誤差増幅回路の一例を示す図である。従来の技術においては、図１７，図１８に示すようなオペアンプを用いた誤差増幅回路５０がよく用いられているが、本発明においては、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路５０を提供できる。誤差増幅回路５０は電圧誤差増幅器５１及び電流誤差増幅器５２から構成され、電圧誤差増幅器５１は誤差電圧を増幅するアクティブフィルタ回路で構成される。
【０１５８】
図１７に示すようにスイッチユニット４の出力から取り出された電圧Ｖｏｕｔは、図１６において、抵抗分圧器４０で分圧され、誤差増幅回路５０に供給される。抵抗分圧器４０においては、スイッチユニット４の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した電圧Ｖｆｂが、基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、電圧としてのシステムフィードバックがはたらく。すなわち、スイッチユニット４の出力電圧Ｖｏｕｔは、式１に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として抵抗値Ｒ１とＲ２との関係で設定することができる。
【数１】
2009077538.tif 000006
【０１５９】
式１を変形すると、スイッチユニット４の出力電圧Ｖｏｕｔは、式２のようになる。
なお、基準電圧Ｖｒｅｆは温度特性が平坦なバンドギャップ電圧を用いることが多い。
【数２】
2009077538.tif 000007
【０１６０】
また、電圧誤差増幅器５１はこの分圧された電圧信号Ｖｏｕｔに対して、抵抗Ｒ３，Ｒ４，コンデンサＣ１，Ｃ２により、フィルタと増幅機能とを供する反転型アクティブフィルタとして機能する。電圧信号Ｖｏｕｔに対する電圧誤差増幅器５１のアクティブフィルタとしての周波数特性は式３で表すことができる。
【数３】
2009077538.tif 000008
【０１６１】
また、電圧誤差増幅器５２は誤差電圧と電流信号を加算する増幅器である。通常Ｖｏｕｔには出力電圧を平滑化するために大きなコンデンサが接続される。したがって、電圧フィードバックシステムとしての時定数はこの容量が担うことになり、電流負荷の過渡的な要求に対して、時定数の大きな電圧フィードバックシステムでは追従できないことがある。そこで、電流検出器５５において、図１９に示すスイッチユニットの各スイッチング素子から電流を検出し、その電流検出レベルをフィードバックループ内で加算器５６を用いて加算すれば、大きな時定数を伴わない昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを構築できる。電圧誤差増幅器５２はこの電流検出レベルと、電圧誤差増幅器５１の誤差電圧とを加算することによって、誤差電圧Ｖｅｒｒｏｒを発生できる。このような構成によって、時定数の小さな応答の早い誤差増幅回路５０を提供することができる。
【０１６２】
また、電流誤差増幅器５２は電圧誤差増幅器５１の出力電圧Ｖａｍｐ１に対して、抵抗Ｒ５，Ｒ６，コンデンサＣ３により、フィルタと増幅機能とを供する非反転型アクティブフィルタとして機能する。また、電流検出信号Ｖｓｅｎｓｅに対しては、同じく、抵抗Ｒ５，Ｒ６，コンデンサＣ３により、フィルタと増幅機能とを供する反転型アクティブフィルタとして機能する。電圧誤差増幅器５１の出力電圧Ｖａｍｐ１に対する電流誤差増幅器５２の周波数特性は、式４で表すことができる。
【数４】
2009077538.tif 000009
電流検出信号Ｖｓｅｎｓｅに対する電流誤差増幅器５２の周波数特性は、式５で表すことができる。
【数５】
2009077538.tif 000010
【０１６３】
以上のように、電圧誤差増幅器５１および電流誤差増幅器５２のはたらきにより、出力電圧を分圧した電圧信号と電流検出信号とから合成信号Ｖｅｒｒｏｒを得ることができる。
【０１６４】
以上の実施形態は本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、昇圧動作、降圧動作のいずれの動作モードにおいても動作できる昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ用信号処理回路として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の実施形態１の信号処理回路を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１におけるＶｂｘ，Ｖｂｙ，Ｖｃｘ，ＶｃｙとＶｇｂ，Ｖｇｃの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の降圧モード波形を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の昇圧モード波形を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１の昇降圧モード波形を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２の信号処理回路を示す図である
【図７】本発明の実施形態２におけるＶｂｘ，ＶｃｙとＶｇｂ，Ｖｇｃとの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２の降圧モード波形を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２の昇圧モード波形を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２の昇降圧モード波形を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態３の信号処理回路を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態３におけるＶｂｘ，ＶｃｙとＶｇｂ，Ｖｇｃとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態３の降圧モード波形を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態３の昇圧モード波形を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態３の昇降圧モード波形を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態４の誤差増幅回路の一例を示す図である。
【図１７】従来技術による昇降圧型信号処理回路の全体システムを示す図である。
【図１８】従来技術による昇降圧型信号処理回路の全体システムを示す図である。
【図１９】従来技術による同期型昇降圧信号処理回路のスイッチユニットを示す図である。
【図２０】従来技術による信号処理回路を示す図である。
【図２１】信号処理回路の出力信号Ｖｇｂ，ＶｇｃとスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御する制御信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとの関係を示す図である。
【図２２】従来技術による降圧モード波形を示す図である。
【図２３】従来技術による昇圧モード波形を示す図である。
【図２４】従来技術による昇降圧モード波形である。
【符号の説明】
【０１６７】
１  信号処理回路
４  スイッチユニット
１０  信号発生回路
１１  電圧レベルシフト回路
１２  波形発生器
２０  比較回路
２１，２２，２３，２４  比較器
３０  論理回路
４０  分圧器
４１  キャパシタ
４２  インダクタンス
４３  キャパシタ
４４  負荷抵抗
５０  誤差増幅器
５１  電圧誤差増幅器
５２  電流誤差増幅器
５５  電流検出器
５６  加算器
【図１】
2009077538.tif 000011
【図３】
2009077538.tif 000012
【図４】
2009077538.tif 000013
【図５】
2009077538.tif 000014
【図６】
2009077538.tif 000015
【図８】
2009077538.tif 000016
【図９】
2009077538.tif 000017
【図１０】
2009077538.tif 000018
【図１１】
2009077538.tif 000019
【図１３】
2009077538.tif 000020
【図１４】
2009077538.tif 000021
【図１５】
2009077538.tif 000022
【図１６】
2009077538.tif 000023
【図１７】
2009077538.tif 000024
【図１８】
2009077538.tif 000025
【図１９】
2009077538.tif 000026
【図２０】
2009077538.tif 000027
【図２２】
2009077538.tif 000028
【図２３】
2009077538.tif 000029
【図２４】
2009077538.tif 000030
【図２】
2009077538.tif 000031
【図７】
2009077538.tif 000032
【図１２】
2009077538.tif 000033
【図２１】
2009077538.tif 000034