Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4487703B2 - Switching power supply - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4487703B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply Download PDF

Info

Publication number
JP4487703B2
JP4487703B2 JP2004272925A JP2004272925A JP4487703B2 JP 4487703 B2 JP4487703 B2 JP 4487703B2 JP 2004272925 A JP2004272925 A JP 2004272925A JP 2004272925 A JP2004272925 A JP 2004272925A JP 4487703 B2 JP4487703 B2 JP 4487703B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
voltage
switching power
output
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004272925A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006094572A (en
Inventor
聡 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Systems Co Ltd filed Critical Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority to JP2004272925A priority Critical patent/JP4487703B2/en
Publication of JP2006094572A publication Critical patent/JP2006094572A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4487703B2 publication Critical patent/JP4487703B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明はスイッチング電源に関し、特に負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源に関する。   The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply that is switched to another power supply according to a load and supplies electric power.

複数の電源装置を具備し、負荷に応じて電源装置を切替える電源システムがある。このような電源システムは、負荷の軽重によって電源装置を切替えて、電力効率を向上させている。   There is a power supply system that includes a plurality of power supply devices and switches the power supply devices according to a load. In such a power supply system, the power efficiency is improved by switching the power supply device according to the load weight.

図12は、従来の電源システムのブロック構成図である。図に示すように電源システムは、電源E101、スイッチSW101、スイッチング電源101、シリーズ電源102、コンデンサC101を有している。出力には、負荷103が接続されている。   FIG. 12 is a block diagram of a conventional power supply system. As shown in the figure, the power supply system includes a power supply E101, a switch SW101, a switching power supply 101, a series power supply 102, and a capacitor C101. A load 103 is connected to the output.

スイッチSW101は、負荷103に最大電力を供給したい場合にオンされる。スイッチング電源101は、負荷電流が比較的大きい場合に高い電力効率を得ることができるので、負荷103が大電流を要するときに使用される。シリーズ電源102は、負荷103が最も軽いとき使用される。このように、負荷103の状況に応じて、スイッチSW101、スイッチング電源101、およびシリーズ電源102の動作を切替え、電力効率を向上させる。なお、スイッチング電源およびシリーズ電源を複数設けて、負荷の状況に応じて細かく動作を切替えることもできる。   The switch SW101 is turned on when it is desired to supply maximum power to the load 103. Since the switching power supply 101 can obtain high power efficiency when the load current is relatively large, it is used when the load 103 requires a large current. The series power supply 102 is used when the load 103 is lightest. As described above, the operation of the switch SW101, the switching power supply 101, and the series power supply 102 is switched according to the state of the load 103 to improve the power efficiency. A plurality of switching power supplies and series power supplies can be provided, and the operation can be finely switched according to the load condition.

スイッチング電源101やシリーズ電源102には、指令電圧に応じて出力電流を調節できるものがある。
図13は、従来の降圧型のスイッチング電源の例を示した回路図である。図に示すように、スイッチング電源は、抵抗R101〜R103、コンデンサC111,C112、オペアンプOP101、比較器COMP101、ドライバ111、トランジスタM101,M102、およびコイルL101を有している。なお、他に昇圧型や昇降圧型のスイッチング電源があるが、動作原理は降圧型と類似しているため、説明は図13の降圧型についてのみ行う。
Some switching power supplies 101 and series power supplies 102 can adjust an output current according to a command voltage.
FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of a conventional step-down switching power supply. As illustrated, the switching power supply includes resistors R101 to R103, capacitors C111 and C112, an operational amplifier OP101, a comparator COMP101, a driver 111, transistors M101 and M102, and a coil L101. Although there are other step-up and step-up / step-down switching power supplies, the operation principle is similar to that of the step-down type, and therefore the description will be made only for the step-down type of FIG.

図に示すスイッチング電源は、コイルL101から出力される出力電圧Voutを抵抗R101,R102で分圧し、オペアンプOP101の反転入力端子に入力する。オペアンプOP101は、誤差増幅器を構成し、分圧された出力電圧Voutと指令電圧Vrefの差を出力する。オペアンプOP101の出力と反転入力端子の間には、抵抗R103とコンデンサC111から構成される位相補償用の帰還回路が接続されている。比較器COMP101は、オペアンプOP101から出力される差信号と、例えば、三角波の発振電圧Voscとが入力され、これらの大小を比較する。比較器COMP101は、比較結果をドライバ111に出力し、ソースに電源からの電圧Vinが入力されるPMOSのトランジスタM101と、NMOSのトランジスタM102をオン/オフ制御する。この結果、指令電圧Vrefに応じた出力電圧VoutがコイルL101を介して出力される。なお、出力電圧Voutは、次の式で示される。
Vout={1+(R101/R102)}×Vref …(1)
式(1)のR101,R102は、抵抗R101,R102の抵抗値、Vrefは、指令電圧Vrefの電圧値である。
In the switching power supply shown in the figure, the output voltage Vout output from the coil L101 is divided by resistors R101 and R102 and input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP101. The operational amplifier OP101 constitutes an error amplifier and outputs the difference between the divided output voltage Vout and the command voltage Vref. A phase compensation feedback circuit including a resistor R103 and a capacitor C111 is connected between the output of the operational amplifier OP101 and the inverting input terminal. The comparator COMP101 receives the difference signal output from the operational amplifier OP101 and, for example, a triangular wave oscillation voltage Vosc, and compares the magnitudes thereof. The comparator COMP101 outputs the comparison result to the driver 111, and performs on / off control of the PMOS transistor M101 and the NMOS transistor M102 to which the voltage Vin from the power source is input as the source. As a result, the output voltage Vout corresponding to the command voltage Vref is output via the coil L101. The output voltage Vout is expressed by the following equation.
Vout = {1+ (R101 / R102)} × Vref (1)
In Equation (1), R101 and R102 are resistance values of the resistors R101 and R102, and Vref is a voltage value of the command voltage Vref.

図14は、従来の降圧型のスイッチング電源の他の例を示した回路図である。図14において、図13と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図14に示すスイッチング電源では、出力電圧Voutを分圧せずにオペアンプOP101の反転入力端子に入力している。図14のスイッチング電源は、図13のスイッチング電源と同様に指令電圧Vrefを変化することにより出力電圧Voutを調節することができる。この場合の出力電圧Voutは、次の式で示される。
Vout=Vref …(2)
以上の指令電圧を変えての出力電圧の変更や、スイッチング電源と他の電源の切替え、およびスイッチング電源の起動停止を行う場合、出力電圧が急変する。この出力電圧の急変に対し、スイッチング電源の応答速度を早くして、整定時間を数マイクロ秒〜数100マイクロ秒以下にすることは、図13,14に示すスイッチング電源の受動素子に制約され、困難である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing another example of a conventional step-down switching power supply. 14, the same components as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the switching power supply shown in FIG. 14, the output voltage Vout is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP101 without being divided. The switching power supply of FIG. 14 can adjust the output voltage Vout by changing the command voltage Vref as in the switching power supply of FIG. The output voltage Vout in this case is represented by the following equation.
Vout = Vref (2)
When changing the output voltage by changing the above command voltage, switching between the switching power supply and another power supply, and starting / stopping the switching power supply, the output voltage changes suddenly. In response to this sudden change in output voltage, increasing the response speed of the switching power supply and setting the settling time to several microseconds to several hundred microseconds or less is restricted by the passive elements of the switching power supply shown in FIGS. Have difficulty.

このような問題に対し、スイッチング電源の出力電圧を低電圧に変更する場合において、出力部のコンデンサ(図13,14のコンデンサC112に対応)の充放電を制御することにより、応答速度の鈍化を低減した電源装置がある(例えば、特許文献1参照)。また、スイッチング電源は、チョークコイルの電流が常に連続的に流れる連続モードと、断続的に流れる不連続モードとの臨界点において、伝達関数が変化して不安定になるが、この伝達関数を変えることにより、安定性を向上したスイッチング電源装置がある(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−333837号公報(段落番号〔0033〕、図1) 特開平5−304771号公報(段落番号〔0010〕、図1)
In response to such a problem, when the output voltage of the switching power supply is changed to a low voltage, the response speed is slowed down by controlling the charge / discharge of the capacitor (corresponding to the capacitor C112 in FIGS. 13 and 14) of the output unit. There is a reduced power supply device (see, for example, Patent Document 1). In addition, the switching power supply changes and becomes unstable at the critical point between the continuous mode in which the current of the choke coil continuously flows and the discontinuous mode in which the current flows intermittently. Thus, there is a switching power supply device with improved stability (for example, see Patent Document 2).
JP 2003-333837 A (paragraph number [0033], FIG. 1) JP-A-5-304771 (paragraph number [0010], FIG. 1)

しかし、応答速度の鈍化には、誤差増幅器の影響もある。誤差増幅器は、図13,14に示すようにオペアンプを用い、オペアンプの出力を入力に帰還する構成をとる。この帰還部にコンデンサを挿入する場合があり、コンデンサの充放電によって応答速度が鈍化するという問題点があった。   However, the slowing of the response speed is also affected by the error amplifier. As shown in FIGS. 13 and 14, the error amplifier uses an operational amplifier and feeds back the output of the operational amplifier to the input. In some cases, a capacitor is inserted into the feedback section, and the response speed is slowed down due to charging and discharging of the capacitor.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、出力電圧を変更、起動、停止する場合に、出力電圧を速やかに設定された電圧に移行できるスイッチング電源を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a switching power supply that can quickly shift the output voltage to a set voltage when the output voltage is changed, started, or stopped. .

本発明では上記問題を解決するために、負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、電源電圧とグランド間に直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じて交互にオン/オフする比較器と、を備え、前記スイッチは、前記帰還回路に直列に挿入され、当該スイッチング電源が前記負荷に電力を供給するときオンされ、前記他の電源が前記負荷に電力を供給するときオフされることを特徴とするスイッチング電源が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problem, in a switching power supply that is switched to another power supply according to a load and supplies electric power, a command voltage for setting an output voltage to be output to the load and a response to the output voltage An error amplifier that outputs an error signal of a difference from the feedback voltage, a feedback circuit including a resistor and a capacitor connected between the output and the input of the error amplifier, and a switch that charges and discharges the charge of the capacitor , the switching element for supplying the electric power to the load connected in series between the supply voltage and ground, and a comparator for turning on / off alternately in response to a result of comparison between the error signal and the oscillation voltage, wherein A switch is inserted in series with the feedback circuit and is turned on when the switching power supply supplies power to the load, and is turned off when the other power supply supplies power to the load. Switching power supply is provided which is characterized in that.

このようなスイッチング電源によれば、帰還回路に直列に挿入され、スイッチング電源が負荷に電力を供給するときオンされ、他の電源が負荷に電力を供給するときオフされるスイッチによって、誤差増幅の帰還回路に含まれるコンデンサの電荷を保持および充放電し、比較器に出力する誤差信号の整定時間を短くする。
また、本発明では上記問題を解決するために、負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、電源電圧とグランド間に直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じて交互にオン/オフする比較器と、を備え、前記スイッチは、前記誤差増幅器の出力と前記グランドとの間に挿入され、当該スイッチング電源が停止状態のときオンされ、当該スイッチング電源が稼働時にオフされることを特徴とするスイッチング電源が提供される。
このようなスイッチング電源によれば、誤差増幅器の出力とグランドとの間に挿入され、スイッチング電源が停止状態のときオンされ、スイッチング電源が稼働時にオフされるスイッチによって、誤差増幅器の帰還回路に含まれるコンデンサの電荷を保持および充放電し、比較器に出力する誤差信号の整定時間を短くする。
According to such a switching power supply, is inserted in series in the feedback circuit, by a switch is turned on, is turned off when the other power supplies power to the load when the switching power supply supplies power to the load, the error amplifier The charge of the capacitor included in the feedback circuit is held and charged and discharged, and the settling time of the error signal output to the comparator is shortened.
Further, in the present invention, in order to solve the above problem, in a switching power supply that is switched to another power supply according to a load and supplies power, a command voltage for setting an output voltage to be output to the load, and the output voltage A feedback circuit including an error amplifier that outputs an error signal of a difference from a feedback voltage corresponding to the output voltage, a resistor and a capacitor connected between the output and the input of the error amplifier, and charging and discharging the capacitor A switch and a comparator that alternately turns on / off a switch element that supplies the power to the load that is connected in series between a power supply voltage and a ground according to a comparison result between the error signal and an oscillation voltage. The switch is inserted between the output of the error amplifier and the ground, and is turned on when the switching power supply is stopped, and is turned off when the switching power supply is in operation. Switching power supply is provided which is characterized in the that the.
According to such a switching power supply, it is inserted in the feedback circuit of the error amplifier by a switch that is inserted between the output of the error amplifier and the ground, is turned on when the switching power supply is stopped, and is turned off when the switching power supply is in operation. The charge of the capacitor is held and charged and discharged, and the settling time of the error signal output to the comparator is shortened.

本発明のスイッチング電源では、帰還回路に直列に挿入され、スイッチング電源が負荷に電力を供給するときオンされ、他の電源が負荷に電力を供給するときオフされるスイッチによって、誤差増幅の帰還回路に含まれるコンデンサの電荷を保持および充放電し、比較器に出力する誤差信号の整定時間を短くするようにした。これによって、負荷に出力される出力電圧を速やかに設定された電圧に移行することができる。
また、本発明のスイッチング電源では、誤差増幅器の出力とグランドとの間に挿入され、スイッチング電源が停止状態のときオンされ、スイッチング電源が稼働時にオフされるスイッチによって、誤差増幅器の帰還回路に含まれるコンデンサの電荷を保持および充放電し、比較器に出力する誤差信号の整定時間を短くするようにした。これによって、負荷に出力される出力電圧を速やかに設定された電圧に移行することができる。
The switching power supply of the present invention, is inserted in series in the feedback circuit, it is turned on when the switching power supply supplies power to a load, the switch is turned off when the other power supplies power to the load, feedback error amplifier The charge of the capacitor included in the circuit is held and charged / discharged to shorten the settling time of the error signal output to the comparator. As a result, the output voltage output to the load can be quickly transferred to the set voltage.
The switching power supply according to the present invention is included in the feedback circuit of the error amplifier by a switch that is inserted between the output of the error amplifier and the ground, is turned on when the switching power supply is stopped, and is turned off when the switching power supply is in operation. The charge of the capacitor is held and charged and discharged, and the settling time of the error signal output to the comparator is shortened. As a result, the output voltage output to the load can be quickly transferred to the set voltage.

以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第1の実施の形態では、図12に示したような複数ある電源からスイッチング電源に動作を切替え、また、スイッチング電源から他の電源に動作を切替える場合の応答性の改善について説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the first embodiment, an improvement in responsiveness when the operation is switched from a plurality of power sources as shown in FIG. 12 to a switching power source and the operation is switched from the switching power source to another power source will be described.

図1は、第1の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図に示すようにスイッチング電源は、抵抗R1〜R3、オペアンプOP1、比較器COMP1、コンデンサC1,C2、スイッチSW1、ドライバ11、トランジスタM1,M2、およびコイルL1を有している。スイッチング電源は、コンデンサC2に並列に負荷が接続され、例えば、図12で説明したように、負荷に応じて他の電源と切替えられて電力を供給する。   FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply according to the first embodiment. As shown in the figure, the switching power supply includes resistors R1 to R3, an operational amplifier OP1, a comparator COMP1, capacitors C1 and C2, a switch SW1, a driver 11, transistors M1 and M2, and a coil L1. The switching power supply is connected to a capacitor C2 in parallel with a load. For example, as described with reference to FIG. 12, the switching power supply is switched to another power supply according to the load to supply power.

抵抗R1,R2は直列接続され、コイルL1から出力される出力電圧Voutを分圧し、オペアンプOP1の反転入力端子に出力する。なお、出力電圧Voutを分圧せずに、直接オペアンプOP1の反転入力端子に入力してもよい。   The resistors R1 and R2 are connected in series, divide the output voltage Vout output from the coil L1, and output it to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The output voltage Vout may be directly input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 without being divided.

オペアンプOP1は、反転入力端子に抵抗R1,R2によって分圧された出力電圧Vout(電圧VA)が入力される。非反転入力端子には、指令電圧Vrefが入力される。オペアンプOP1は、誤差増幅器であり、電圧VAと指令電圧Vrefの差の誤差信号(電圧VB)を比較器COMP1に出力する。   The operational amplifier OP1 receives the output voltage Vout (voltage VA) divided by the resistors R1 and R2 at the inverting input terminal. The command voltage Vref is input to the non-inverting input terminal. The operational amplifier OP1 is an error amplifier, and outputs an error signal (voltage VB) of the difference between the voltage VA and the command voltage Vref to the comparator COMP1.

オペアンプOP1の出力と反転入力端子の間には、直列接続された抵抗R3、コンデンサC1、およびスイッチSW1が接続されている。抵抗R3、コンデンサC1は、位相補償用の帰還回路であり、コイルL1とコンデンサC1によるフィルタの位相が180度ずれないように補償している。   A resistor R3, a capacitor C1, and a switch SW1 connected in series are connected between the output of the operational amplifier OP1 and the inverting input terminal. The resistor R3 and the capacitor C1 are a feedback circuit for phase compensation, and compensate so that the phase of the filter by the coil L1 and the capacitor C1 does not shift 180 degrees.

スイッチSW1は、負荷に電力を供給する電源が図12で説明したように切替えられるとき、オン/オフされる。スイッチSW1のオン/オフによって、帰還回路を開放したり閉じたりして、コンデンサC1に蓄えられる電荷の充放電を制御し、電源が切替えられるときのコンデンサC1の充放電時間を削減する。   The switch SW1 is turned on / off when the power source for supplying power to the load is switched as described with reference to FIG. By turning on / off the switch SW1, the feedback circuit is opened or closed to control the charge / discharge of the charge stored in the capacitor C1, and the charge / discharge time of the capacitor C1 when the power source is switched is reduced.

比較器COMP1には、オペアンプOP1から出力される電圧VBと、例えば、三角波の発振電圧Voscが入力される。比較器COMP1は、電圧VBと発振電圧Voscとの大小を比較し、比較結果をドライバ11に出力する。   The comparator COMP1 receives a voltage VB output from the operational amplifier OP1 and, for example, a triangular wave oscillation voltage Vosc. The comparator COMP1 compares the voltage VB with the oscillation voltage Vosc and outputs the comparison result to the driver 11.

ドライバ11は、トランジスタM1,M2を交互にオン/オフ駆動できるように、比較器COMP1の出力の駆動能力を高める。
トランジスタM1は、PMOSのトランジスタであり、トランジスタM2は、NMOSのトランジスタである。トランジスタM1のソースは電源と接続され、電圧Vinが入力される。トランジスタM1,M2のドレインは、互いに接続されコイルL1の一端と接続されている。トランジスタM2のソースは、グランドに接続されている。
The driver 11 increases the drive capability of the output of the comparator COMP1 so that the transistors M1 and M2 can be alternately turned on / off.
The transistor M1 is a PMOS transistor, and the transistor M2 is an NMOS transistor. The source of the transistor M1 is connected to the power supply, and the voltage Vin is input. The drains of the transistors M1 and M2 are connected to each other and to one end of the coil L1. The source of the transistor M2 is connected to the ground.

トランジスタM1,M2は、比較器COMP1の比較結果に応じて、交互にオン/オフされる。これによって、電圧VinがコイルL1に印加され、また、コイルL1の一端がグランドに接続され、断続的に電圧VinがコイルL1に印加される。   The transistors M1 and M2 are alternately turned on / off according to the comparison result of the comparator COMP1. As a result, the voltage Vin is applied to the coil L1, one end of the coil L1 is connected to the ground, and the voltage Vin is intermittently applied to the coil L1.

コイルL1は、一端がトランジスタM1,M2のドレインと接続されている。他端はコンデンサC2および抵抗R1に接続されている。コンデンサC2は、一端がグランドに接続されている。コイルL1とコンデンサC2は、フィルタを構成し、トランジスタM1,M2から出力される断続的な電圧を平滑化する。以上より、指令電圧Vrefに応じた出力電圧VoutがコイルL1を介して出力される。なお、指令電圧Vrefが一定であるときには、出力電圧Voutのフィードバックにより、出力に接続されている負荷が変動しても、それに追従してトランジスタM1,M2のスイッチング動作が制御されるので、図に示すスイッチング電源は、常に一定の出力電圧Voutを出力するように動作する。   One end of the coil L1 is connected to the drains of the transistors M1 and M2. The other end is connected to the capacitor C2 and the resistor R1. One end of the capacitor C2 is connected to the ground. The coil L1 and the capacitor C2 constitute a filter, and smooth the intermittent voltage output from the transistors M1 and M2. As described above, the output voltage Vout corresponding to the command voltage Vref is output via the coil L1. When the command voltage Vref is constant, even if the load connected to the output fluctuates due to feedback of the output voltage Vout, the switching operation of the transistors M1 and M2 is controlled following the change. The illustrated switching power supply always operates to output a constant output voltage Vout.

ここで、図13,14の比較器COMP101に入力される発振電圧Voscについて説明する。
図2は、比較器に入力される発振電圧を示した図である。図13,14の比較器COMP101には、図に示すような最大電圧Vosct、最小電圧Voscbの三角波の発振電圧が入力される。また、図1の比較器COMP1にも図2に示す三角波の発振電圧が入力される。
Here, the oscillation voltage Vosc input to the comparator COMP101 in FIGS. 13 and 14 will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating the oscillation voltage input to the comparator. 13 and 14 is inputted with a triangular wave oscillation voltage of the maximum voltage Vosct and the minimum voltage Voscb as shown in the figure. The triangular wave oscillation voltage shown in FIG. 2 is also input to the comparator COMP1 of FIG.

図13,14に示すスイッチング電源は、指令電圧Vrefと電圧VAが等しくなるように出力電圧Voutが調節される。この場合、オペアンプOP101から出力される電圧VBは、三角波電圧の振幅内となり、Voscb=<VB=<Vosctとなる。図13,14のコンデンサC111の両端の電圧Cfは、それぞれ次の式で示される。
Cf=VB−{R2/(R1+R2)}×Vout …(3)
Cf=VB−Vout …(4)
なお、VBは、オペアンプOP101から出力される電圧VBの電圧値、R1,R2は、抵抗R101,R102の抵抗値、Voutは、出力電圧Voutの電圧値である。コンデンサC111は、式(3),(4)に示す電圧Cfにより充電されている。
In the switching power supply shown in FIGS. 13 and 14, the output voltage Vout is adjusted so that the command voltage Vref and the voltage VA are equal. In this case, the voltage VB output from the operational amplifier OP101 is within the amplitude of the triangular wave voltage, and Voscb = <VB = <Vosct. The voltage Cf across the capacitor C111 in FIGS. 13 and 14 is represented by the following equations, respectively.
Cf = VB− {R2 / (R1 + R2)} × Vout (3)
Cf = VB−Vout (4)
VB is a voltage value of the voltage VB output from the operational amplifier OP101, R1 and R2 are resistance values of the resistors R101 and R102, and Vout is a voltage value of the output voltage Vout. The capacitor C111 is charged with the voltage Cf shown in equations (3) and (4).

次に、図12で示した電源システムにおいて電源E101からスイッチング電源101に電力供給源を切替えた場合について説明する。
図12に示すスイッチSW101をオンし、電源E101から電力を直接供給する場合、スイッチング電源101(図13,14に示すスイッチング電源)のトランジスタM101をオン、トランジスタM102をオフにしておく。これらのトランジスタM101,M102の状態は、スイッチング電源の目標出力電圧を、電源E101の電圧Vinよりも高くなるように指令電圧Vrefを調節することにより可能である。この場合、スイッチング電源の出力電圧Voutは、電源E101の電圧Vinに制限され、目標値に到達できないため、オペアンプOP101の仮想短絡が成り立たなくなる。図13,14に示す電圧VAは、指令電圧Vrefよりも低い値となり、オペアンプOP101の出力電圧である電圧VBは三角波の発振電圧Voscよりも高くなり、比較器COMP101の出力はL状態に固定される。これにより、トランジスタM101がオン、トランジスタM102がオフとなる。
Next, the case where the power supply source is switched from the power supply E101 to the switching power supply 101 in the power supply system shown in FIG.
When the switch SW101 shown in FIG. 12 is turned on and power is directly supplied from the power supply E101, the transistor M101 of the switching power supply 101 (switching power supply shown in FIGS. 13 and 14) is turned on and the transistor M102 is turned off. The state of these transistors M101 and M102 can be achieved by adjusting the command voltage Vref so that the target output voltage of the switching power supply becomes higher than the voltage Vin of the power supply E101. In this case, since the output voltage Vout of the switching power supply is limited to the voltage Vin of the power supply E101 and cannot reach the target value, a virtual short circuit of the operational amplifier OP101 does not hold. The voltage VA shown in FIGS. 13 and 14 is lower than the command voltage Vref, the voltage VB, which is the output voltage of the operational amplifier OP101, is higher than the oscillation voltage Vosc of the triangular wave, and the output of the comparator COMP101 is fixed to the L state. The As a result, the transistor M101 is turned on and the transistor M102 is turned off.

以上の状態では、オペアンプOP101の電源電圧をVDDとすると、電圧VBはVDDと等しくなる。よって、図13,14のコンデンサC111の両端の電圧Cfは、それぞれ次の式で示される。
Cf=VDD−{R2/(R1+R2)}×Vin …(5)
Cf=VDD−Vin …(6)
この状態から、スイッチング電源に動作が切替えられる場合、図13,14のコンデンサC111の両端の電圧は、式(5),(6)から式(3),(4)に示される値に移行する必要がある。この時間が整定時間の遅れとなる。この整定時間の遅れを解決するのが、図1に示すスイッチSW1である。
In the above state, if the power supply voltage of the operational amplifier OP101 is VDD, the voltage VB is equal to VDD. Therefore, the voltage Cf across the capacitor C111 in FIGS. 13 and 14 is expressed by the following equations, respectively.
Cf = VDD− {R2 / (R1 + R2)} × Vin (5)
Cf = VDD−Vin (6)
When the operation is switched from this state to the switching power supply, the voltage across the capacitor C111 in FIGS. 13 and 14 shifts from the expressions (5) and (6) to the values shown in the expressions (3) and (4). There is a need. This time delays the settling time. The switch SW1 shown in FIG. 1 solves this settling time delay.

スイッチSW1は、スイッチング電源(図1のスイッチング電源)が負荷に電力供給する場合にオンし、他電源により供給する場合はオフされる。スイッチング電源が動作中は、スイッチSW1がオンであるため、コンデンサC1の両端の電圧は式(3)で示される。また、出力電圧Voutを抵抗R1,R2で分圧しない場合は式(4)で示される。   The switch SW1 is turned on when the switching power supply (switching power supply in FIG. 1) supplies power to the load, and is turned off when supplied with another power supply. Since the switch SW1 is on while the switching power supply is in operation, the voltage across the capacitor C1 is expressed by Equation (3). Further, when the output voltage Vout is not divided by the resistors R1 and R2, it is expressed by Expression (4).

他電源に切替える場合、スイッチSW1をオフにすることにより、他電源が動作中でもコンデンサC1の両端の電圧を式(3)または式(4)で示される値に保つことができる。そして、他電源からスイッチング電源に動作を切替えた場合、再度スイッチSW1をオンにする。これによって、スイッチング電源への切替え時のコンデンサC1の充放電時間を削減することができ、応答性が改善される。なお、スイッチSW1は、電源を切替える制御装置、例えば、CPUによってオン/オフされる。   When switching to another power source, by turning off the switch SW1, the voltage at both ends of the capacitor C1 can be maintained at the value expressed by the equation (3) or the equation (4) even when the other power source is operating. When the operation is switched from the other power source to the switching power source, the switch SW1 is turned on again. Thereby, the charge / discharge time of the capacitor C1 when switching to the switching power supply can be reduced, and the responsiveness is improved. The switch SW1 is turned on / off by a control device that switches power, for example, a CPU.

電源の切替え時の電圧波形について説明する。
図3は、電源の切替え時の電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。図3(A)に示すように、従来のスイッチング電源では、電源の切替えが行われたとき、オペアンプの帰還回路にあるコンデンサの充放電により、整定時間を要する。しかし、図1で示すスイッチング電源では、スイッチSW1により、スイッチング電源が動作していたときのコンデンサC1の電圧を保持することによって、電源の切替えが行われても、図3(B)に示すように、出力電圧Voutは速やかに変化する。
A voltage waveform at the time of switching the power source will be described.
3A and 3B are diagrams showing voltage waveforms at the time of switching of the power supply. FIG. 3A shows a voltage waveform by a conventional switching power supply, and FIG. 3B shows a voltage waveform by the switching power supply of the present invention. As shown in FIG. 3A, in the conventional switching power supply, when the power supply is switched, a settling time is required due to charging / discharging of the capacitor in the feedback circuit of the operational amplifier. However, in the switching power supply shown in FIG. 1, even if the power supply is switched by holding the voltage of the capacitor C1 when the switching power supply is operating by the switch SW1, as shown in FIG. 3B. In addition, the output voltage Vout changes rapidly.

このように、帰還回路に直列に挿入したスイッチSW1によって、帰還回路のコンデンサC1の電荷を保持し、比較器COMP1に出力する誤差信号(電圧VB)の整定時間を短くするようにした。これによって、負荷に出力される出力電圧Voutを速やかに設定された電圧に移行することができる。   In this way, the switch SW1 inserted in series in the feedback circuit holds the charge of the capacitor C1 of the feedback circuit and shortens the settling time of the error signal (voltage VB) output to the comparator COMP1. As a result, the output voltage Vout output to the load can be quickly transferred to the set voltage.

なお、図1では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。
本発明の第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第2の実施の形態では、帰還回路のコンデンサの電圧を保持するためのスイッチが、第1の実施の形態に対して抵抗R3とコンデンサC1の間に接続されている。
In FIG. 1, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but may be input directly.
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, a switch for holding the voltage of the capacitor of the feedback circuit is connected between the resistor R3 and the capacitor C1 with respect to the first embodiment.

図4は、第2の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図4において、図1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW2は抵抗R3とコンデンサC1の間に接続されている。スイッチSW2は、図1のスイッチSW1と同様にオン/オフされる。そして、式(3)〜(6)で説明したようにコンデンサC1の電圧を保持する。これによって、図3と同じ電圧波形が得られ、出力電圧Voutを速やかに変化させることができる。なお、図4では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。   FIG. 4 is a circuit diagram of a switching power supply according to the second embodiment. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW2 is connected between the resistor R3 and the capacitor C1. The switch SW2 is turned on / off in the same manner as the switch SW1 in FIG. And the voltage of the capacitor | condenser C1 is hold | maintained as demonstrated by Formula (3)-(6). As a result, the same voltage waveform as in FIG. 3 can be obtained, and the output voltage Vout can be quickly changed. In FIG. 4, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but it may be input directly.

本発明の第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第3の実施の形態では、帰還回路のコンデンサの電圧を保持するためのスイッチが、第1の実施の形態に対して抵抗R3とオペアンプOP1の反転入力端子の間に接続されている。   A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the third embodiment, a switch for holding the voltage of the capacitor of the feedback circuit is connected between the resistor R3 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 with respect to the first embodiment.

図5は、第3の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図5において、図1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW3は抵抗R3とオペアンプOP1の反転入力端子の間に接続されている。スイッチSW3は、図1のスイッチSW1と同様にオン/オフされる。そして、式(3)〜(6)で説明したようにコンデンサC1の電圧を保持する。これによって、図3と同じ電圧波形が得られ、出力電圧Voutを速やかに変化させることができる。なお、図5では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。   FIG. 5 is a circuit diagram of a switching power supply according to the third embodiment. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW3 is connected between the resistor R3 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The switch SW3 is turned on / off in the same manner as the switch SW1 in FIG. And the voltage of the capacitor | condenser C1 is hold | maintained as demonstrated by Formula (3)-(6). As a result, the same voltage waveform as in FIG. 3 can be obtained, and the output voltage Vout can be quickly changed. In FIG. 5, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but may be input directly.

本発明の第4の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第4の実施の形態では、スイッチング電源を停止状態から起動する場合の応答性の改善について説明する。
図6は、第4の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図6において、図1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW4はコンデンサC1と並列に接続されている。
A fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the fourth embodiment, improvement of responsiveness when the switching power supply is started from a stopped state will be described.
FIG. 6 is a circuit diagram of a switching power supply according to the fourth embodiment. 6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW4 is connected in parallel with the capacitor C1.

図6のスイッチング電源が動作中、オペアンプOP1の入力側の電圧VAと出力側の電圧VBの関係がVA>VBとなる場合、コンデンサC1の電圧VA側の電極には、正電荷が、電圧VB側の電極には、負電荷が充電される。この状態において、スイッチング電源の動作を停止すると、コンデンサC1の電荷は上記と同じ状態で保持される。続いて、スイッチング電源を起動して、出力電圧Voutの目標電圧となるときの電圧VAと電圧VBの関係がVA<VBとなる場合は、起動時に上記電荷を放電し、さらにコンデンサC1の電圧VA側に負電荷を、電圧VB側に正電荷を充電することが必要となる。以上のスイッチング電源の起動において、停止時に保持されるコンデンサC1の電荷の放電が応答性を損なうことになる。なお、上記では、停止状態を挟む前後の稼動状態では、出力電圧Voutの目標電圧が異なり、停止後の出力電圧Voutが、停止前の出力電圧Voutより低く、VA>VBからVA<VBという変化が生じるということを前提条件としている。なお、スイッチング電源の停止時は、オペアンプOP1の出力は、ハイインピーダンスとなっている。   When the switching power supply of FIG. 6 is operating, when the relationship between the input side voltage VA and the output side voltage VB of the operational amplifier OP1 is VA> VB, a positive charge is applied to the voltage VA side electrode of the capacitor C1 and the voltage VB. The side electrode is charged with a negative charge. When the operation of the switching power supply is stopped in this state, the charge of the capacitor C1 is held in the same state as described above. Subsequently, when the switching power supply is started and the relationship between the voltage VA and the voltage VB when the target voltage of the output voltage Vout becomes VA <VB, the charge is discharged at the start, and the voltage VA of the capacitor C1 is further discharged. It is necessary to charge a negative charge on the side and a positive charge on the voltage VB side. In the startup of the switching power supply described above, the discharge of the capacitor C1 held when the switching power supply is stopped impairs the responsiveness. In the above, in the operating state before and after the stop state, the target voltage of the output voltage Vout is different, the output voltage Vout after the stop is lower than the output voltage Vout before the stop, and the change from VA> VB to VA <VB Is a precondition. When the switching power supply is stopped, the output of the operational amplifier OP1 is high impedance.

図6のスイッチング電源は、スイッチSW4によってこの遅れを解消する。スイッチSW4は、スイッチング電源が停止状態でオンし、稼動時にオフする。つまり、スイッチング電源が停止状態でオンすることにより、コンデンサC1の電荷を放電する。これによって、スイッチング電源が起動するときのコンデンサC1の放電動作を削除することができ、オペアンプOP1の出力する誤差信号の応答性が改善される。   The switching power supply of FIG. 6 eliminates this delay by the switch SW4. The switch SW4 is turned on when the switching power supply is stopped, and is turned off during operation. That is, when the switching power supply is turned on in a stopped state, the capacitor C1 is discharged. As a result, the discharging operation of the capacitor C1 when the switching power supply is activated can be eliminated, and the responsiveness of the error signal output from the operational amplifier OP1 is improved.

図7は、電源の稼動時および停止時の電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。図に示すように停止状態を挟む前後の稼動状態において、出力電圧Voutの停止後の稼動時の目標電圧が、停止前の稼動時の目標電圧より低いと、VA>VBからVA<VBという変化が生じうる。この場合、従来のスイッチング電源では、コンデンサC1の電圧VA側の電極の電荷を放電し、負の電荷を充電する必要があるため、図7(A)に示すように、停止後の稼動時において、コンデンサC111の両端の電圧(図のVB−VA)の整定時間に時間を要する。しかし、図6のスイッチング電源では、停止後、スイッチSW4をオンにするため、コンデンサC1の電荷が放電される(VB−VAの電圧が0Vとなる)。そして、停止後の稼動時にはスイッチSW4をオフにし、コンデンサC1に電荷を充電すればよいので、図7(B)に示すように、コンデンサC1の両端の電圧(図のVB−VA)の整定時間が短縮される。   7A and 7B are diagrams showing voltage waveforms at the time of operation and stop of the power supply. FIG. 7A shows a voltage waveform by a conventional switching power supply, and FIG. 7B shows a voltage waveform by the switching power supply of the present invention. As shown in the figure, in the operating state before and after the stop state, if the target voltage at the time of operation after the output voltage Vout is stopped is lower than the target voltage at the time of operation before the stop, the change from VA> VB to VA <VB Can occur. In this case, in the conventional switching power supply, it is necessary to discharge the charge of the electrode on the voltage VA side of the capacitor C1 and to charge the negative charge. Therefore, as shown in FIG. Time is required for the settling time of the voltage across the capacitor C111 (VB-VA in the figure). However, in the switching power supply of FIG. 6, the switch SW4 is turned on after stopping, so that the charge of the capacitor C1 is discharged (the voltage of VB-VA becomes 0V). Then, during operation after the stop, the switch SW4 is turned off and the capacitor C1 only needs to be charged. Therefore, as shown in FIG. 7B, the settling time of the voltage across the capacitor C1 (VB-VA in the figure). Is shortened.

このように、帰還回路に並列に挿入したスイッチSW4によって、帰還回路のコンデンサC1の電荷を放電し、比較器COMP1に出力する誤差信号(電圧VB)の整定時間を短くするようにした。これによって、負荷に出力される出力電圧Voutを速やかに設定された電圧に移行することができる。   As described above, the switch SW4 inserted in parallel with the feedback circuit discharges the charge of the capacitor C1 of the feedback circuit, and shortens the settling time of the error signal (voltage VB) output to the comparator COMP1. As a result, the output voltage Vout output to the load can be quickly transferred to the set voltage.

なお、停止状態を挟む前後の稼動状態で、出力電圧Voutが停止前の出力電圧よりも高く、VA<VBからVA>VBに変化が生じる場合においても、上記と同様の方法で整定時間の短縮ができる。   Even when the output voltage Vout is higher than the output voltage before the stop in the operating state before and after the stop state, and the change occurs from VA <VB to VA> VB, the settling time is reduced by the same method as described above. Can do.

また、図6では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。
本発明の第5の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。スイッチング電源の停止時にコンデンサC1の電荷を放電することができればよいので、第5の実施の形態では、コンデンサの電荷を放電するためのスイッチが第4の実施の形態に対し、抵抗R3とコンデンサC1の直列回路に並列に接続されている。
In FIG. 6, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but it may be input directly.
A fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Since it suffices if the charge of the capacitor C1 can be discharged when the switching power supply is stopped, in the fifth embodiment, the switch for discharging the charge of the capacitor is a resistor R3 and a capacitor C1 compared to the fourth embodiment. Are connected in parallel to the series circuit.

図8は、第5の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図8において、図6と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW5は抵抗R3とコンデンサC1の直列回路に並列に接続されている。   FIG. 8 is a circuit diagram of a switching power supply according to the fifth embodiment. 8, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW5 is connected in parallel to a series circuit of a resistor R3 and a capacitor C1.

スイッチSW5は、第4の実施の形態と同様に稼動時にはオフ、停止時にはオンされる。スイッチSW5が抵抗R3とコンデンサC1の直列回路に並列に接続されても、図6のスイッチング電源と同様にコンデンサC1の電荷が放電される。そして、図7で示す電圧波形と同様に、出力電圧Voutを速やかに変化させることができる。なお、図8では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。   The switch SW5 is turned off during operation and turned on when stopped as in the fourth embodiment. Even if the switch SW5 is connected in parallel to the series circuit of the resistor R3 and the capacitor C1, the charge of the capacitor C1 is discharged as in the switching power supply of FIG. Then, similarly to the voltage waveform shown in FIG. 7, the output voltage Vout can be changed quickly. In FIG. 8, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but may be input directly.

本発明の第6の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第6の実施の形態では、スイッチング電源を起動したときのオーバーシュートを回避し、整定時間を改善する。
図9は、第6の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図9において、図1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW6はオペアンプOP1の出力とグランドの間に接続されている。
A sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the sixth embodiment, overshoot when the switching power supply is started is avoided, and the settling time is improved.
FIG. 9 is a circuit diagram of a switching power supply according to the sixth embodiment. 9, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW6 is connected between the output of the operational amplifier OP1 and the ground.

図13,14のスイッチング電源において、起動時にオペアンプOP101の出力電圧が指令電圧Vrefに対応する最終値よりも高い場合、出力電圧Voutにオーバーシュートが生じる。図9のスイッチング電源は、スイッチSW6によってこのオーバーシュートを回避する。スイッチSW6は、スイッチング電源が停止状態でオンされ、起動時にオフされる。   13 and 14, when the output voltage of the operational amplifier OP101 is higher than the final value corresponding to the command voltage Vref at the start-up, an overshoot occurs in the output voltage Vout. The switching power supply of FIG. 9 avoids this overshoot by the switch SW6. The switch SW6 is turned on when the switching power supply is stopped and turned off at the time of startup.

スイッチング電源が停止状態でスイッチSW6をオンすることにより、オペアンプOP1の出力電圧VBを0Vに固定する。これによって、スイッチング電源が起動するときの電圧VBの初期値を0Vとし、スイッチング電源の起動時のオーバーシュートを回避し、整定時間が改善される。   By turning on the switch SW6 while the switching power supply is stopped, the output voltage VB of the operational amplifier OP1 is fixed to 0V. As a result, the initial value of the voltage VB when the switching power supply is activated is set to 0 V, an overshoot when the switching power supply is activated is avoided, and the settling time is improved.

図10は、電源の停止時から起動時への電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。停止時のオペアンプOP101の出力電圧VBが指令電圧Vrefに対応する最終値より高い場合、図(A)に示すように、起動するとき出力電圧Voutにオーバーシュートが生じる。しかし、図9のスイッチング電源では、停止時にスイッチSW6をオンにして、電圧VBを0Vに固定することによって、図(B)に示すようにスイッチング電源が起動するときの電圧VBの初期値が0Vとなり、オーバーシュートを回避し、整定時間が改善される。   10A and 10B are diagrams showing voltage waveforms from when the power supply is stopped to when it is started up. FIG. 10A shows a voltage waveform generated by a conventional switching power supply, and FIG. When the output voltage VB of the operational amplifier OP101 at the time of stop is higher than the final value corresponding to the command voltage Vref, an overshoot occurs in the output voltage Vout when starting as shown in FIG. However, in the switching power supply of FIG. 9, when the switch SW6 is turned on at the time of stop and the voltage VB is fixed to 0V, the initial value of the voltage VB when the switching power supply starts is 0V as shown in FIG. Thus, overshoot is avoided and settling time is improved.

このように、オペアンプOP1の出力とグランドの間のスイッチSW6によって、帰還回路のコンデンサC1の電荷を放電し、比較器COMP1に出力する誤差信号(電圧VB)の整定時間を短くするようにした。これによって、負荷に出力される出力電圧Voutを速やかに設定された電圧に移行することができる。   In this way, the switch SW6 between the output of the operational amplifier OP1 and the ground discharges the charge of the capacitor C1 of the feedback circuit, thereby shortening the settling time of the error signal (voltage VB) output to the comparator COMP1. As a result, the output voltage Vout output to the load can be quickly transferred to the set voltage.

なお、図9では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。
本発明の第7の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第1〜6の実施の形態のスイッチング電源は、組み合わせることができる。第1〜3の実施の形態のうちの1つ、第4,5の実施の形態の1つ、および第6の実施の形態の3つを組み合わせることにより、6種類の回路を構成することができる。また、2つを組み合わせる場合は11種類の回路を構成することができる。第7の実施の形態では、第2,4,6の実施の形態を組み合わせた場合について説明する。
In FIG. 9, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but it may be input directly.
A seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The switching power supplies of the first to sixth embodiments can be combined. By combining one of the first to third embodiments, one of the fourth or fifth embodiment, and three of the sixth embodiment, six types of circuits can be configured. it can. Moreover, when combining two, 11 types of circuits can be comprised. In the seventh embodiment, a case where the second, fourth, and sixth embodiments are combined will be described.

図11は、第7の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。図11において、図4,6,9と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図に示すように、スイッチSW7は、帰還回路の抵抗R3とコンデンサC1の間に接続されている。スイッチSW8は、コンデンサC1と並列に接続されている。スイッチSW9は、オペアンプOP1の出力とグランドの間に接続されている。   FIG. 11 is a circuit diagram of a switching power supply according to the seventh embodiment. 11, the same components as those in FIGS. 4, 6, and 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the figure, the switch SW7 is connected between the resistor R3 and the capacitor C1 of the feedback circuit. The switch SW8 is connected in parallel with the capacitor C1. The switch SW9 is connected between the output of the operational amplifier OP1 and the ground.

スイッチSW7は、第2の実施の形態で説明したように、図11のスイッチング電源が負荷に電力供給する場合にオンし、他電源により供給する場合オフする。そして、他電源から図11のスイッチング電源に動作が切替えられた場合、再度スイッチSW7をオンにする。これによって、スイッチング電源への切替え時のコンデンサC1の電荷が保持され、オペアンプOP1から出力される誤差信号(電圧VB)の整定時間が改善される。   As described in the second embodiment, the switch SW7 is turned on when the switching power supply of FIG. 11 supplies power to the load, and turned off when supplied by another power supply. When the operation is switched from the other power source to the switching power source in FIG. 11, the switch SW7 is turned on again. Thereby, the electric charge of the capacitor C1 at the time of switching to the switching power supply is held, and the settling time of the error signal (voltage VB) output from the operational amplifier OP1 is improved.

スイッチSW8は、図11のスイッチング電源が停止したときオンし、起動するときにオフする。つまり、スイッチング電源が停止状態でオンすることにより、コンデンサC1の電荷を放電する。これによって、スイッチング電源が起動するときのコンデンサC1の放電動作を削除することができ、オペアンプOP1から出力される誤差信号の整定時間が改善される。   The switch SW8 is turned on when the switching power supply in FIG. 11 is stopped and turned off when the switching power supply is started. That is, when the switching power supply is turned on in a stopped state, the capacitor C1 is discharged. As a result, the discharging operation of the capacitor C1 when the switching power supply is activated can be eliminated, and the settling time of the error signal output from the operational amplifier OP1 is improved.

スイッチSW9は、図11のスイッチング電源が停止したときオンし、起動するときにオフする。スイッチング電源が停止状態でスイッチSW9をオンすることにより、オペアンプOP1の出力電圧VBを0Vに固定する。これによって、スイッチング電源が起動するときのオペアンプOP1の出力電圧VBの初期値を0Vとし、スイッチング電源の起動時のオーバーシュートを回避し、誤差信号の整定時間が改善される。また、スイッチSW7〜SW9に上記の制御を必ず適用するのでなく、指令電圧Vrefや出力電圧Voutの変化により制御の適用を決めるようにしてもよい。   The switch SW9 is turned on when the switching power supply in FIG. 11 is stopped and turned off when the switching power supply is started. By turning on the switch SW9 while the switching power supply is stopped, the output voltage VB of the operational amplifier OP1 is fixed to 0V. As a result, the initial value of the output voltage VB of the operational amplifier OP1 when the switching power supply is activated is set to 0 V, the overshoot at the time of activation of the switching power supply is avoided, and the error signal settling time is improved. Further, the above-described control is not necessarily applied to the switches SW7 to SW9, but the application of the control may be determined by a change in the command voltage Vref and the output voltage Vout.

もちろん、上記とは異なる第1〜6の実施の形態の組み合わせによっても、上記と同様に応答性を改善し、オーバーシュートを回避することができる。また、図11では、出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧して、オペアンプOP1に入力するようにしたが、直接入力するようにしてもよい。   Of course, also by the combination of the first to sixth embodiments different from the above, the responsiveness can be improved and the overshoot can be avoided similarly to the above. In FIG. 11, the output voltage Vout is divided by the resistors R1 and R2 and input to the operational amplifier OP1, but may be input directly.

また、実施の形態の説明は全て同期式のものを例にして説明したが、トランジスタM2をダイオードに置き換えて非同期式としてもよい。この場合、ドライバ11は、トランジスタM1のみを駆動することになる。   Further, all the embodiments have been described by taking the synchronous type as an example, but the transistor M2 may be replaced with a diode to be an asynchronous type. In this case, the driver 11 drives only the transistor M1.

第1の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply concerning a 1st embodiment. 比較器に入力される発振電圧を示した図である。It is the figure which showed the oscillation voltage input into a comparator. 電源の切替え時の電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。It is a figure which shows the voltage waveform at the time of switching of a power supply, (A) shows the voltage waveform by the conventional switching power supply, (B) shows the voltage waveform by the switching power supply of this invention. 第2の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply concerning a 2nd embodiment. 第3の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply which concerns on 4th Embodiment. 電源の稼動時および停止時の電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。It is a figure which shows the voltage waveform at the time of operation of a power supply, and a stop, (A) shows the voltage waveform by the conventional switching power supply, (B) shows the voltage waveform by the switching power supply of this invention. 第5の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply which concerns on 6th Embodiment. 電源の停止時から起動時への電圧波形を示す図で、(A)は従来のスイッチング電源による電圧波形、(B)は本発明のスイッチング電源による電圧波形を示す。It is a figure which shows the voltage waveform from the time of a power supply stop at the time of starting, (A) shows the voltage waveform by the conventional switching power supply, (B) shows the voltage waveform by the switching power supply of this invention. 第7の実施の形態に係るスイッチング電源の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply which concerns on 7th Embodiment. 従来の電源システムのブロック構成図である。It is a block block diagram of the conventional power supply system. 従来の降圧型のスイッチング電源の例を示した回路図である。It is a circuit diagram showing an example of a conventional step-down switching power supply. 従来の降圧型のスイッチング電源の他の例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the other example of the conventional step-down type switching power supply.

符号の説明Explanation of symbols

R1〜R3 抵抗
C1,C2 コンデンサ
SW1〜SW9 スイッチ
OP1 オペアンプ
COMP1 比較器
11 ドライバ
M1,M2 トランジスタ
L1 コイル
R1-R3 Resistor C1, C2 Capacitor SW1-SW9 Switch OP1 Op-amp COMP1 Comparator 11 Driver M1, M2 Transistor L1 Coil

Claims (6)

負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、
前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、
前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、
電源電圧とグランド間に直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じて交互にオン/オフする比較器と、
を備え、
前記スイッチは、前記帰還回路に直列に挿入され、当該スイッチング電源が前記負荷に電力を供給するときオンされ、前記他の電源が前記負荷に電力を供給するときオフされることを特徴とするスイッチング電源。
In a switching power supply that supplies power by switching to another power supply according to the load,
An error amplifier that outputs an error signal of a difference between a command voltage for setting an output voltage to be output to the load and a feedback voltage according to the output voltage;
A feedback circuit including a resistor and a capacitor connected between an output and an input of the error amplifier;
A switch for charging and discharging the capacitor,
A comparator that alternately turns on / off a switching element that supplies the power to the load connected in series between a power supply voltage and a ground according to a comparison result between the error signal and an oscillation voltage;
With
The switching is inserted in series in the feedback circuit, and is turned on when the switching power supply supplies power to the load, and is turned off when the other power supply supplies power to the load. Power supply.
負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、
前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、
前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、
電源電圧とグランド間にダイオードと直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じてオン/オフする比較器と、
を備え、
前記スイッチは、前記帰還回路に直列に挿入され、当該スイッチング電源が前記負荷に電力を供給するときオンされ、前記他の電源が前記負荷に電力を供給するときオフされることを特徴とするスイッチング電源。
In a switching power supply that supplies power by switching to another power supply according to the load,
An error amplifier that outputs an error signal of a difference between a command voltage for setting an output voltage to be output to the load and a feedback voltage according to the output voltage;
A feedback circuit including a resistor and a capacitor connected between an output and an input of the error amplifier;
A switch for charging and discharging the capacitor,
A comparator that turns on / off a switch element that supplies the power to the load connected in series with a diode between a power supply voltage and a ground according to a comparison result between the error signal and an oscillation voltage;
With
The switching is inserted in series in the feedback circuit, and is turned on when the switching power supply supplies power to the load, and is turned off when the other power supply supplies power to the load. Power supply.
前記帰還回路の前記コンデンサに並列に挿入され、当該スイッチング電源が停止状態のときオンされ、当該スイッチング電源が稼働時にオフされる並列スイッチをさらに有することを特徴とする請求項1または2記載のスイッチング電源。  3. The switching according to claim 1, further comprising a parallel switch inserted in parallel to the capacitor of the feedback circuit, which is turned on when the switching power supply is in a stopped state and turned off when the switching power supply is in operation. Power supply. 負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、  In a switching power supply that supplies power by switching to another power supply according to the load,
前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、  An error amplifier that outputs an error signal of a difference between a command voltage for setting an output voltage to be output to the load and a feedback voltage according to the output voltage;
前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、  A feedback circuit including a resistor and a capacitor connected between an output and an input of the error amplifier;
前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、  A switch for charging and discharging the capacitor,
電源電圧とグランド間に直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じて交互にオン/オフする比較器と、  A comparator that alternately turns on / off a switching element that supplies the power to the load connected in series between a power supply voltage and a ground according to a comparison result between the error signal and an oscillation voltage;
を備え、  With
前記スイッチは、前記誤差増幅器の出力と前記グランドとの間に挿入され、当該スイッチング電源が停止状態のときオンされ、当該スイッチング電源が稼働時にオフされることを特徴とするスイッチング電源。  The switching power supply, wherein the switch is inserted between an output of the error amplifier and the ground, and is turned on when the switching power supply is in a stopped state, and is turned off when the switching power supply is in operation.
負荷に応じて他の電源と切替えられ電力を供給するスイッチング電源において、  In a switching power supply that supplies power by switching to another power supply according to the load,
前記負荷に出力する出力電圧を設定するための指令電圧と、前記出力電圧に応じた帰還電圧との差の誤差信号を出力する誤差増幅器と、  An error amplifier that outputs an error signal of a difference between a command voltage for setting an output voltage to be output to the load and a feedback voltage according to the output voltage;
前記誤差増幅器の出力と入力との間に接続される抵抗とコンデンサとを含む帰還回路と、  A feedback circuit including a resistor and a capacitor connected between an output and an input of the error amplifier;
前記コンデンサの電荷を充放電するスイッチと、  A switch for charging and discharging the capacitor,
電源電圧とグランド間にダイオードと直列接続された前記負荷に前記電力を供給するスイッチ素子を、前記誤差信号と発振電圧との比較結果に応じてオン/オフする比較器と、  A comparator that turns on / off a switch element that supplies the power to the load connected in series with a diode between a power supply voltage and a ground according to a comparison result between the error signal and an oscillation voltage;
を備え、  With
前記スイッチは、前記誤差増幅器の出力と前記グランドとの間に挿入され、当該スイッチング電源が停止状態のときオンされ、当該スイッチング電源が稼働時にオフされることを特徴とするスイッチング電源。  The switching power supply, wherein the switch is inserted between an output of the error amplifier and the ground, and is turned on when the switching power supply is in a stopped state, and is turned off when the switching power supply is in operation.
前記帰還回路の前記コンデンサに並列に挿入され、当該スイッチング電源が停止状態のときオンされ、当該スイッチング電源が稼働時にオフされる並列スイッチをさらに有することを特徴とする請求項4または5記載のスイッチング電源。  6. The switching according to claim 4, further comprising a parallel switch inserted in parallel to the capacitor of the feedback circuit, which is turned on when the switching power supply is in a stopped state and turned off when the switching power supply is in operation. Power supply.
JP2004272925A 2004-09-21 2004-09-21 Switching power supply Expired - Fee Related JP4487703B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004272925A JP4487703B2 (en) 2004-09-21 2004-09-21 Switching power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004272925A JP4487703B2 (en) 2004-09-21 2004-09-21 Switching power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006094572A JP2006094572A (en) 2006-04-06
JP4487703B2 true JP4487703B2 (en) 2010-06-23

Family

ID=36234995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004272925A Expired - Fee Related JP4487703B2 (en) 2004-09-21 2004-09-21 Switching power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4487703B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5007587B2 (en) * 2007-03-20 2012-08-22 富士電機株式会社 Error amplifier starting circuit and DC-DC converter having the circuit
JP5089462B2 (en) * 2008-04-01 2012-12-05 シャープ株式会社 Switching power supply circuit and electronic device using the same
JP5315988B2 (en) 2008-12-26 2013-10-16 株式会社リコー DC-DC converter and power supply circuit including the DC-DC converter
JP5595123B2 (en) * 2010-05-28 2014-09-24 ローム株式会社 Switching regulator
JP5581971B2 (en) * 2010-10-27 2014-09-03 ミツミ電機株式会社 Switching regulator
US9614094B2 (en) 2011-04-29 2017-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device including oxide semiconductor layer and method for driving the same
JP6393169B2 (en) * 2014-11-27 2018-09-19 エイブリック株式会社 DC-DC converter
US9641073B2 (en) * 2015-09-04 2017-05-02 Qualcomm Incorporated Start up method for switching converters using the same reference voltage in the error amplifier and PWM comparator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006094572A (en) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5577829B2 (en) Power supply device, control circuit, and control method for power supply device
JP3556652B2 (en) DC-DC converter
KR100595868B1 (en) Dc/dc converter
JP4868750B2 (en) Switching regulator
JP4966592B2 (en) Power circuit
US20090102440A1 (en) Buck-Boost Switching Voltage Regulator
JP2005045993A (en) Pwm switching regulator control circuit
JP2006042524A (en) Constant voltage circuit, constant current source, amplifier and power supply circuit using the constant voltage circuit
JP2009153289A (en) DC-DC converter
JP2009201247A (en) Boosting dc-dc converter
JP5470772B2 (en) Current mode control switching regulator
US20070253229A1 (en) Startup for DC/DC converters
JP4487703B2 (en) Switching power supply
JP4853003B2 (en) Soft start circuit and switching power supply using the same
JP5340721B2 (en) Power supply
JP5966503B2 (en) Buck-boost DC-DC converter and portable device
CN115549660A (en) Electronic converter circuit and method
JP2011045216A (en) Switching power supply
US7145381B2 (en) Apparatus for controlling a boosted voltage and method of controlling a boosted voltage
JP5007587B2 (en) Error amplifier starting circuit and DC-DC converter having the circuit
JP5499431B2 (en) Triangular wave generation circuit
JP2004318339A (en) Dropper type regulator and power supply device using the same
JP2010104140A (en) Power supply circuit
JPWO2009104436A1 (en) Power supply circuit device and voltage control method
JP2007236071A (en) Voltage conversion apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091112

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091112

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20091112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100309

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100322

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4487703

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140409

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees