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JP5280097B2 - Switching regulator - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching regulator which is hard to be affected by switching noise. <P>SOLUTION: The switching regulator includes a comparator 12 generating a comparison signal Sa of feedback voltage Vfb and reference voltage Vref, an oscillator 14 generating a clock signal Sb, a latch circuit 15 generating a PWM signal Sc based on the comparison signal Sa and a clock signal Sb, and an output transistor 11 which is switching-controlled based on the PWM signal Sc (gate signal Sd) and in which switch voltage Vsw is pulled out from one end. The regulator includes mask circuits (17 and 18) smoothing switch voltage Vsw, generating desired output voltage Vo from input voltage Vi and pulling down feedback voltage Vfb to a prescribed voltage level until a mask period Tm elapses after the output transistor 11 is turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータに関するものである。   The present invention relates to a switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage.

図3は、スイッチングレギュレータの一従来例を示す回路図である。本従来例のスイッチングレギュレータは、所定の基準電圧Vrefと出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbとを比較し、その比較信号Sa(より正確には、比較信号Saとマスク信号Smとの論理和信号Sa’)と所定のクロック信号Sbに基づいて、所望デューティのパルス幅変調信号Sc(以下では、PWM[Pulse Width Modulation]信号Scと呼ぶ)を生成し、延いては、出力トランジスタ101のゲート信号Sdを生成する構成とされている。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example of a switching regulator. The switching regulator of this conventional example compares a predetermined reference voltage Vref and a feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo, and compares the comparison signal Sa (more precisely, a logical sum signal of the comparison signal Sa and the mask signal Sm). Sa ′) and a predetermined clock signal Sb are used to generate a pulse width modulation signal Sc having a desired duty (hereinafter referred to as a PWM [Pulse Width Modulation] signal Sc), and then the gate signal of the output transistor 101 Sd is generated.

なお、上記従来のスイッチングレギュレータにおいて、出力トランジスタ101は、クロック信号Sbの立上がりエッジでオンとされ、論理和信号Sa’(マスキング処理済みの比較信号Sa)の立下がりエッジでオフとされる。従って、ドレインに入力電圧Viが印加されている出力トランジスタ101のソースからは、そのオン/オフに応じた矩形波状のスイッチ電圧Vswが引き出される形となり、これを平滑化することで所望の出力電圧Voが生成される。   In the conventional switching regulator, the output transistor 101 is turned on at the rising edge of the clock signal Sb and turned off at the falling edge of the logical sum signal Sa ′ (comparison signal Sa after masking processing). Therefore, a rectangular wave switch voltage Vsw corresponding to the ON / OFF state is drawn from the source of the output transistor 101 to which the input voltage Vi is applied to the drain, and the desired output voltage is smoothed. Vo is generated.

なお、上記に関連する従来技術(特にスイッチングノイズの除去技術)の一例としては特許文献1を挙げることができる。
特開2005−295754号公報
As an example of related art (particularly switching noise removal technique) related to the above, Patent Document 1 can be cited.
JP 2005-295754 A

確かに、図3に示す従来のスイッチングレギュレータであれば、極めて簡易な構成により、入力電圧Viから所望の出力電圧Voを生成することが可能である。   Certainly, with the conventional switching regulator shown in FIG. 3, it is possible to generate a desired output voltage Vo from the input voltage Vi with a very simple configuration.

ところで、上記従来のスイッチングレギュレータは、コンパレータ102から出力される比較信号Saにマスキング処理(マスク信号Smとの論理和演算処理)を施すことにより、帰還電圧Vfbに重畳するスイッチングノイズ(特に、出力トランジスタ101のオン時に生じるスイッチングノイズ)に起因する誤動作を防止する構成とされていた。   By the way, the conventional switching regulator performs a switching noise (particularly, an output transistor) superimposed on the feedback voltage Vfb by performing a masking process (OR operation with the mask signal Sm) on the comparison signal Sa output from the comparator 102. In this configuration, malfunction due to switching noise generated when the switch 101 is turned on is prevented.

図4は、従来のノイズ除去動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、スイッチ電圧Vsw、帰還電圧Vfb、マスク信号Sm、比較信号Sa、並びに、論理和信号Sa’(マスキング処理済みの比較信号Sa)が描写されている。   FIG. 4 is a timing chart showing a conventional noise removal operation. In order from the top, the switch voltage Vsw, the feedback voltage Vfb, the mask signal Sm, the comparison signal Sa, and the logical sum signal Sa ′ (comparison signal after masking processing). Sa) is depicted.

図4に示すように、マスク信号Smは、出力トランジスタ101のオン時点から所定のマスク期間Tmに亘ってハイレベルとされ、その余の期間はローレベルに維持される。一方、比較信号Saは、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも高いときにローレベルとされ、低いときにハイレベルとされる。また、論理和信号Sa’は、比較信号Saとマスク信号Smの少なくとも一方がハイレベルであるときにハイレベルとされ、両方がローレベルであるときにローレベルとされる。   As shown in FIG. 4, the mask signal Sm is kept at a high level over a predetermined mask period Tm from the time when the output transistor 101 is turned on, and is kept at a low level during the remaining period. On the other hand, the comparison signal Sa is at a low level when the feedback voltage Vfb is higher than the reference voltage Vref, and is at a high level when it is low. The logical sum signal Sa 'is set to a high level when at least one of the comparison signal Sa and the mask signal Sm is at a high level, and is set to a low level when both are at a low level.

従って、上記のマスク期間Tmには、比較信号Saの論理レベルに依ることなく、論理和信号Sa’がハイレベルに維持されるので、理想的には、帰還電圧Vfbに重畳するスイッチングノイズの影響を排除し、これに起因する誤動作を防止することが可能となる。   Therefore, during the mask period Tm, the logical sum signal Sa ′ is maintained at a high level without depending on the logical level of the comparison signal Sa. Ideally, the influence of switching noise superimposed on the feedback voltage Vfb is exerted. It is possible to prevent malfunction caused by this.

ただし、上記従来のスイッチングレギュレータでは、コンパレータ102において不可避的に生じる出力遅延により、上記のマスキング処理が有効に機能せず、スイッチングノイズに起因する誤動作を防止し切れないおそれがあった。以下ではその理由を説明する。   However, in the conventional switching regulator, the masking process does not function effectively due to the output delay inevitably generated in the comparator 102, and there is a possibility that the malfunction due to the switching noise cannot be prevented. The reason will be described below.

上記従来のスイッチングレギュレータにおいて、比較信号Saの論理レベルが反転するタイミングは、帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefの高低関係が反転するタイミングよりも遅延時間dだけ遅れる。すなわち、比較信号Saは、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも高くなってから遅延時間dだけ遅れてローレベルとされ、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも低くなってから遅延時間dだけ遅れてハイレベルとされる。例えば、出力トランジスタ101のオン時に生じるスイッチングノイズが帰還電圧Vfbに重畳して、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefより高くなった場合、比較信号Saはこれよりも遅延時間dだけ遅れてローレベルとなる。   In the conventional switching regulator, the timing at which the logic level of the comparison signal Sa is inverted is delayed by a delay time d from the timing at which the level relationship between the feedback voltage Vfb and the reference voltage Vref is inverted. That is, the comparison signal Sa is set to the low level after a delay time d after the feedback voltage Vfb becomes higher than the reference voltage Vref, and after the delay time d after the feedback voltage Vfb becomes lower than the reference voltage Vref. High level. For example, when the switching noise generated when the output transistor 101 is turned on is superimposed on the feedback voltage Vfb and the feedback voltage Vfb becomes higher than the reference voltage Vref, the comparison signal Sa becomes a low level after a delay time d. .

この場合、マスク信号Smによってマスキング処理される比較信号Saは、その時点でリアルタイムに入力されている帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefとの高低関係に基づいた比較信号Saではなく、遅延時間dだけ前に入力されていた帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefとの高低関係に基づいた比較信号Saとなる。そのため、上記従来のスイッチングレギュレータでは、マスク期間Tmにコンパレータ102の遅延時間dが含まれる形となり、比較信号Saに対して実質的にマスキング処理が施される期間が短くなっていた。   In this case, the comparison signal Sa masked by the mask signal Sm is not the comparison signal Sa based on the level relationship between the feedback voltage Vfb and the reference voltage Vref inputted in real time at that time, but the delay signal d before. The comparison signal Sa is based on the level relationship between the feedback voltage Vfb and the reference voltage Vref that have been input to. Therefore, in the above conventional switching regulator, the mask period Tm includes the delay time d of the comparator 102, and the period during which the comparison signal Sa is substantially masked is shortened.

もちろん、図4中の符号(a)で示すように、帰還電圧Vfbに対してスイッチングノイズが重畳した場合でも、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefを上回らなければ、比較信号Saにノイズパルスは生じないため、特段問題は起こらない。   Of course, as indicated by the symbol (a) in FIG. 4, even when switching noise is superimposed on the feedback voltage Vfb, no noise pulse is generated in the comparison signal Sa unless the feedback voltage Vfb exceeds the reference voltage Vref. Therefore, no particular problem occurs.

また、図4中の符号(b)で示すように、帰還電圧Vfbに対してスイッチングノイズが重畳し、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefを上回った場合でも、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefを上回っている期間が十分に短い場合には、マスク期間Tmの終了時点までに比較信号Saがハイレベルに復帰するため、比較信号Saに生じるノイズパルスは、マスク信号Smによって適切にマスクされることになり、特段問題は起こらない。   Further, as indicated by reference numeral (b) in FIG. 4, even when switching noise is superimposed on the feedback voltage Vfb and the feedback voltage Vfb exceeds the reference voltage Vref, the feedback voltage Vfb exceeds the reference voltage Vref. When the period of time is sufficiently short, the comparison signal Sa returns to the high level by the end of the mask period Tm, so that the noise pulse generated in the comparison signal Sa is appropriately masked by the mask signal Sm. No particular problem occurs.

しかしながら、図4中の符号(c)で示すように、帰還電圧Vfbに対してスイッチングノイズが重畳し、かつ、帰還電圧Vfbが長期間に亘って基準電圧Vrefを上回った場合には、コンパレータ102の遅延時間dに起因する問題が起こる。すなわち、図4中の符号(c)では、マスク期間Tmの終了時点からコンパレータ102の遅延時間dだけ遡った時点において、帰還電圧Vfbが未だ基準電圧Vrefを下回っていないため、マスク期間Tmの終了時点までに比較信号Saがハイレベルに復帰できず、ローレベルに維持されたままとなる。そのため、マスク期間Tmの終了時点で、比較信号Saとマスク信号Smはいずれもローレベルとなり、論理和信号Sa’がローレベルに立ち下がるので、出力電圧Voが所望の電圧レベルに達していないにも関わらず、出力トランジスタ101が意図せずオフされていた。   However, as indicated by reference numeral (c) in FIG. 4, when the switching noise is superimposed on the feedback voltage Vfb and the feedback voltage Vfb exceeds the reference voltage Vref for a long period of time, the comparator 102 The problem due to the delay time d occurs. That is, in the code (c) in FIG. 4, since the feedback voltage Vfb has not yet fallen below the reference voltage Vref at the time point that is delayed by the delay time d of the comparator 102 from the end point of the mask period Tm, By the time, the comparison signal Sa cannot be returned to the high level, and remains at the low level. Therefore, at the end of the mask period Tm, both the comparison signal Sa and the mask signal Sm are at the low level, and the logical sum signal Sa ′ falls to the low level, so that the output voltage Vo has not reached the desired voltage level. Nevertheless, the output transistor 101 was turned off unintentionally.

なお、帰還電圧を一旦エラーアンプに入力して誤差電圧を生成し、その誤差電圧をコンパレータに入力してPWM信号を生成するスイッチングレギュレータであれば、特許文献1の従来技術を採用し、帰還電圧の平均的な電圧レベルに変動が生じない範囲で、適切なフィルタを掛けることにより、スイッチングノイズの影響を排除することが可能である。しかしながら、図3に示すように、帰還電圧をコンパレータに直接入力してPWM信号を生成するスイッチングレギュレータでは、出力電圧のフィードバック制御に際して、帰還電圧の瞬間的な電圧レベルが重要となるため、時定数回路などを用いて帰還電圧にフィルタを掛けると、出力電圧Voのフィードバック制御を阻害してしまうおそれがあった。   If the switching regulator is a switching regulator that once inputs a feedback voltage to an error amplifier to generate an error voltage, and inputs the error voltage to a comparator to generate a PWM signal, the conventional technique of Patent Document 1 is adopted. It is possible to eliminate the influence of switching noise by applying an appropriate filter within a range where the average voltage level does not fluctuate. However, as shown in FIG. 3, in the switching regulator that generates the PWM signal by directly inputting the feedback voltage to the comparator, the instantaneous voltage level of the feedback voltage is important in the feedback control of the output voltage. When the feedback voltage is filtered using a circuit or the like, the feedback control of the output voltage Vo may be hindered.

本発明は、上記の問題点に鑑み、スイッチングノイズの影響を受けにくいスイッチングレギュレータを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a switching regulator that is not easily affected by switching noise.

上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチングレギュレータは、出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との比較信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記比較信号と前記クロック信号に基づいて所望デューティのパルス幅変調信号を生成するラッチ回路と、前記パルス幅変調信号に基づいてスイッチング制御され、その一端から矩形波状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、を有して成り、前記スイッチ電圧を平滑化することによって、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、前記出力トランジスタがオンされてから所定のマスク期間が経過するまでの間、前記帰還電圧を所定の電圧レベルにプルダウンするマスク回路を有して成る構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a switching regulator according to the present invention includes a comparator that generates a comparison signal between a feedback voltage corresponding to an output voltage and a predetermined reference voltage, an oscillator that generates a clock signal of a predetermined frequency, A latch circuit that generates a pulse width modulation signal having a desired duty based on the comparison signal and the clock signal, an output transistor that is switching-controlled based on the pulse width modulation signal, and that draws a rectangular wave switch voltage from one end thereof, And a switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage by smoothing the switch voltage, and from when the output transistor is turned on until a predetermined mask period elapses. And a mask circuit for pulling down the feedback voltage to a predetermined voltage level. And it is configured as (first configuration) that.

なお、上記第1の構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記マスク回路は前記コンパレータの入力端と所定の電位端との間に接続されたスイッチと、前記クロック信号に同期して前記スイッチのオン/オフ制御を行うマスク制御回路と、を有して成る構成(第2の構成)にするとよい。   In the switching regulator having the first configuration, the mask circuit includes a switch connected between the input terminal of the comparator and a predetermined potential terminal, and ON / OFF of the switch in synchronization with the clock signal. A mask control circuit that performs control may be configured (second configuration).

また、上記第2の構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記マスク回路は前記スイッチを介するプルダウン経路上に第1の抵抗を有して成る構成(第3の構成)にするとよい。   In the switching regulator having the second configuration, the mask circuit may be configured to have a first resistor on a pull-down path through the switch (third configuration).

また、上記第3の構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記マスク回路は前記コンパレータへの帰還経路上に第2の抵抗を有して成る構成(第4の構成)にするとよい。   In the switching regulator having the third configuration, the mask circuit may be configured to have a second resistor on the feedback path to the comparator (fourth configuration).

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、前記マスク制御回路は、前記マスク期間を設定するための手段として、時定数回路またはタイマ回路を有して成る構成(第5の構成)にするとよい。   In the switching regulator having any one of the first to fourth configurations, the mask control circuit includes a time constant circuit or a timer circuit as a means for setting the mask period (fifth (fifth). (Configuration).

本発明によれば、スイッチングノイズの影響を受けにくいスイッチングレギュレータを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a switching regulator that is not easily affected by switching noise.

図1は本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータは、スイッチングレギュレータIC10と、これに外付けされるダイオード(ショットキーダイオード)D1、インダクタL1、容量C1、及び、抵抗R1〜R2を有して成る。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a switching regulator according to the present invention. As shown in FIG. 1, the switching regulator of the present embodiment includes a switching regulator IC 10, a diode (Schottky diode) D1, an inductor L1, a capacitor C1, and resistors R1 and R2 attached to the switching regulator IC 10. Become.

スイッチングレギュレータIC10は、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ(出力トランジスタ)11と、コンパレータ12と、直流電圧源13と、発振器14と、ラッチ回路(RSフリップフロップ)15と、プリドライバ16と、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(スイッチ)17と、マスク制御回路18と、抵抗19x、及び、抵抗19yと、を集積化して成る半導体装置である。   The switching regulator IC 10 includes a P-channel MOS field effect transistor (output transistor) 11, a comparator 12, a DC voltage source 13, an oscillator 14, a latch circuit (RS flip-flop) 15, a pre-driver 16, an N-channel This is a semiconductor device formed by integrating a type MOS field effect transistor (switch) 17, a mask control circuit 18, a resistor 19x, and a resistor 19y.

出力トランジスタ11のソースは、入力電圧Viの印加端に接続されている。出力トランジスタ11のドレインは、ダイオードD1のカソードとインダクタL1の一端に各々接続されている。ダイオードD1のアノードは、接地端に接続されている。インダクタL1の他端は、出力電圧Voに引出端として負荷(図示せず)に接続される一方、容量C1を介する経路、並びに、抵抗R1〜R2を介する経路で、接地端にも接続されている。   The source of the output transistor 11 is connected to the application terminal for the input voltage Vi. The drain of the output transistor 11 is connected to the cathode of the diode D1 and one end of the inductor L1. The anode of the diode D1 is connected to the ground terminal. The other end of the inductor L1 is connected to a load (not shown) as an extraction terminal for the output voltage Vo, and is also connected to the ground terminal through a path via the capacitor C1 and a path via the resistors R1 and R2. Yes.

コンパレータ12の非反転入力端(+)は、直流電圧源13の正極端(基準電圧Vrefの印加端)に接続されている。直流電圧源13の負極端は、接地端に接続されている。コンパレータ12の反転入力端(−)は、抵抗19x及び抵抗19yの各一端(帰還電圧Vfbの印加端)に接続されている。抵抗19xの他端は、トランジスタ17のドレインに接続されている。トランジスタ17のソースは、接地端に接続されている。抵抗19yの他端は、抵抗R1と抵抗R2との接続ノードに接続されている。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator 12 is connected to the positive terminal (application terminal for the reference voltage Vref) of the DC voltage source 13. The negative terminal of the DC voltage source 13 is connected to the ground terminal. The inverting input terminal (−) of the comparator 12 is connected to one end of each of the resistor 19x and the resistor 19y (applied end of the feedback voltage Vfb). The other end of the resistor 19x is connected to the drain of the transistor 17. The source of the transistor 17 is connected to the ground terminal. The other end of the resistor 19y is connected to a connection node between the resistor R1 and the resistor R2.

ラッチ回路15のリセット端(R)は、コンパレータ12の出力端に接続されている。ラッチ回路15のセット端(S)は、発振器14の出力端に接続されている。ラッチ回路15の出力端(Q)は、プリドライバ16を介して、出力トランジスタ11のゲートに接続されている。   The reset terminal (R) of the latch circuit 15 is connected to the output terminal of the comparator 12. The set end (S) of the latch circuit 15 is connected to the output end of the oscillator 14. The output terminal (Q) of the latch circuit 15 is connected to the gate of the output transistor 11 via the pre-driver 16.

マスク制御回路18は、発振器14で生成されるクロック信号Sbに同期してマスク信号Smを生成し、これを用いてトランジスタ17のオン/オフ制御を行う手段である。   The mask control circuit 18 is means for generating a mask signal Sm in synchronization with the clock signal Sb generated by the oscillator 14 and performing on / off control of the transistor 17 using this.

なお、上記構成要素のうち、トランジスタ17、マスク制御回路18、抵抗19x、及び、抵抗19yは、出力トランジスタ11がオンされてから所定のマスク期間Tmが経過するまでの間、帰還電圧Vfbを所定の電圧レベルにプルダウンするマスク回路を形成するが、これについては後ほど詳細に説明する。   Of the above components, the transistor 17, the mask control circuit 18, the resistor 19x, and the resistor 19y have a predetermined feedback voltage Vfb from when the output transistor 11 is turned on until a predetermined mask period Tm elapses. A mask circuit is formed to pull down to the voltage level of, which will be described in detail later.

次に、上記構成から成るスイッチングレギュレータの基本動作(出力電圧Voの生成動作)について説明する。   Next, a basic operation (generation operation of the output voltage Vo) of the switching regulator configured as described above will be described.

入力電圧Viから所望の出力電圧Voを生成するに際し、コンパレータ12では、出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbと所定の基準電圧Vrefとの比較信号Saが生成される。より具体的に述べると、コンパレータ12では、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefより低いときに比較信号Saがハイレベルとされ、高いときにローレベルとされる。   When the desired output voltage Vo is generated from the input voltage Vi, the comparator 12 generates a comparison signal Sa between the feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo and a predetermined reference voltage Vref. More specifically, in the comparator 12, the comparison signal Sa is set to the high level when the feedback voltage Vfb is lower than the reference voltage Vref, and is set to the low level when it is high.

一方、発振器14では、出力トランジスタ11のスイッチング周波数を定めるべく、所定周波数f(例えば100〜200[kHz])のクロック信号Sbが生成される。   On the other hand, the oscillator 14 generates a clock signal Sb having a predetermined frequency f (for example, 100 to 200 [kHz]) in order to determine the switching frequency of the output transistor 11.

ラッチ回路15では、上記の比較信号Saとクロック信号Sbに基づいて、所望デューティのPWM信号Scが生成される。より具体的に述べると、ラッチ回路15では、クロック信号Sbの立上がりエッジでPWM信号Scがハイレベルとされ、比較信号Saの立下がりエッジでPWM信号Scがローレベルとされる。すなわち、ラッチ回路15では、クロック信号Sbに応じてPWM信号Scがハイレベルに遷移されると、以後、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefに達するまで、PWM信号Scがハイレベルに維持され、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefに達したときに、PWM信号Scがローレベルに遷移される形となる。従って、出力電圧Voがその目標値よりも低いほど、出力トランジスタ11のオンデューティは高くなり、目標値に近付くに連れて、出力トランジスタ11のオンデューティは低くなる。   In the latch circuit 15, a PWM signal Sc having a desired duty is generated based on the comparison signal Sa and the clock signal Sb. More specifically, in the latch circuit 15, the PWM signal Sc is set to the high level at the rising edge of the clock signal Sb, and the PWM signal Sc is set to the low level at the falling edge of the comparison signal Sa. That is, in the latch circuit 15, when the PWM signal Sc is changed to the high level according to the clock signal Sb, the PWM signal Sc is maintained at the high level until the feedback voltage Vfb reaches the reference voltage Vref. When Vfb reaches the reference voltage Vref, the PWM signal Sc transitions to a low level. Accordingly, as the output voltage Vo is lower than the target value, the on-duty of the output transistor 11 increases, and as the target value is approached, the on-duty of the output transistor 11 decreases.

プリドライバ16では、上記のPWM信号Scの駆動能力が高められ、出力トランジスタ11のゲート信号Sdが生成される。   In the pre-driver 16, the drive capability of the PWM signal Sc is increased, and the gate signal Sd of the output transistor 11 is generated.

出力トランジスタ11は、上記のゲート信号Sdに基づいてスイッチング制御され、そのドレインから矩形波状のスイッチ電圧Vswが引き出される。そして、このスイッチ電圧Vswは、ダイオードD1、インダクタL1、及び、容量C1から成る平滑回路によって平滑化され、所望の出力電圧Voが生成される。なお、出力電圧Voは、抵抗R1〜R2から成る分圧回路によって分圧され、先述の帰還電圧Vfbが生成される。   The output transistor 11 is switching-controlled based on the gate signal Sd, and a rectangular wave switch voltage Vsw is drawn from the drain thereof. The switch voltage Vsw is smoothed by a smoothing circuit including a diode D1, an inductor L1, and a capacitor C1, and a desired output voltage Vo is generated. The output voltage Vo is divided by a voltage dividing circuit composed of resistors R1 and R2, and the feedback voltage Vfb described above is generated.

このようなフィードバック制御により、本実施形態のスイッチングレギュレータでは、極めて簡易な構成によって、入力電圧Viから所望の出力電圧Voが生成される。   With such feedback control, the switching regulator of this embodiment generates a desired output voltage Vo from the input voltage Vi with a very simple configuration.

次に、上記構成から成るスイッチングレギュレータのノイズ除去動作について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明のノイズ除去動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、スイッチ電圧Vsw、帰還電圧Vfb、マスク信号Sm、並びに、比較信号Saが描写されている。   Next, the noise removal operation of the switching regulator configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart showing the noise removal operation of the present invention, in which the switch voltage Vsw, the feedback voltage Vfb, the mask signal Sm, and the comparison signal Sa are depicted in order from the top.

図2に示す通り、マスク信号Smは、出力トランジスタ11のオン時点から所定のマスク期間Tmに亘ってハイレベルとされ、その余の期間はローレベルに維持される。一方、トランジスタ17は、マスク信号Smがハイレベルであるときにオンされ、ローレベルであるときにオフされる。すなわち、コンパレータ12の反転入力端(−)に印加される帰還電圧Vfbは、出力トランジスタ11がオンされてから所定のマスク期間Tmが経過するまでの間、所定の電圧レベルにプルダウンされる。   As shown in FIG. 2, the mask signal Sm is kept at a high level for a predetermined mask period Tm from the time when the output transistor 11 is turned on, and is maintained at a low level for the remaining period. On the other hand, the transistor 17 is turned on when the mask signal Sm is at a high level, and is turned off when the mask signal Sm is at a low level. That is, the feedback voltage Vfb applied to the inverting input terminal (−) of the comparator 12 is pulled down to a predetermined voltage level from when the output transistor 11 is turned on until a predetermined mask period Tm elapses.

従って、上記のマスク期間中に帰還電圧Vfbに重畳するスイッチングノイズは、コンパレータ12での比較動作(比較信号Saの生成動作)に何ら影響を及ぼすことがなく、比較信号Saは常にハイレベルに維持されるので、スイッチングノイズに起因する誤動作を防止することが可能となる。   Therefore, the switching noise superimposed on the feedback voltage Vfb during the mask period does not affect the comparison operation (generation operation of the comparison signal Sa) in the comparator 12, and the comparison signal Sa is always maintained at the high level. Therefore, it is possible to prevent malfunction caused by switching noise.

例えば、図2中の符号(a)、(b)で示す場合はもちろん、図2中の符号(c)で示す場合、すなわち、帰還電圧Vfbに対してスイッチングノイズが重畳し、かつ、帰還電圧Vfbが長期間に亘って基準電圧Vrefを上回った場合であっても、本発明に係るスイッチングレギュレータであれば、コンパレータ12で不可避的に生じる出力遅延の影響を受けることなく、適切にスイッチングノイズの影響を排除することが可能となる。   For example, in addition to the case indicated by reference numerals (a) and (b) in FIG. 2, the case indicated by reference numeral (c) in FIG. 2, that is, switching noise is superimposed on the feedback voltage Vfb, and the feedback voltage Even when Vfb exceeds the reference voltage Vref for a long period of time, the switching regulator according to the present invention can appropriately switch the switching noise without being affected by the output delay unavoidably generated by the comparator 12. It becomes possible to eliminate the influence.

このように、コンパレータ12から出力される比較信号Saに対してマスキング処理を施す従来の構成と異なり、コンパレータ12に入力される帰還電圧Vfbに対してマスキング処理を施す本発明の構成であれば、マスク期間Tmにコンパレータ12の遅延時間dが含まれない形となるので、マスク期間Tmを不要に延ばすことなく、スイッチングノイズの影響を排除することが可能となり、延いては、スイッチングレギュレータの発振安定性を向上することが可能となる。   Thus, unlike the conventional configuration in which masking processing is performed on the comparison signal Sa output from the comparator 12, the configuration of the present invention in which masking processing is performed on the feedback voltage Vfb input to the comparator 12, Since the mask period Tm does not include the delay time d of the comparator 12, it is possible to eliminate the influence of switching noise without unnecessarily extending the mask period Tm. It becomes possible to improve the property.

なお、上記構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、入力電圧Viが比較的大きく、出力トランジスタ11のオン時に大きなスイッチングノイズを生じやすい状況であるならば、マスク能力向上を優先して、マスク期間Tmを十分に長く設定することが望ましい(例えば、PWM信号Scの最小パルス幅300[ns]に対して、200[ns]程度のマスク期間Tm)。一方、入力電圧Viが比較的小さく、出力トランジスタ11のオン時に大きなスイッチングノイズを生じにくい状況であるならば、低デューティ時の出力精度向上を優先して、マスク期間Tmを短く設定することが望ましい。   In the switching regulator having the above configuration, if the input voltage Vi is relatively large and large switching noise is likely to be generated when the output transistor 11 is turned on, the mask period Tm should be set sufficiently with priority given to improving the mask capability. It is desirable to set it long (for example, a mask period Tm of about 200 [ns] with respect to a minimum pulse width of 300 [ns] of the PWM signal Sc). On the other hand, if the input voltage Vi is relatively small and large switching noise is unlikely to occur when the output transistor 11 is on, it is desirable to set the mask period Tm short, giving priority to improving output accuracy at low duty. .

このとき、マスク制御回路18は、マスク期間Tmを設定するための手段として、クロック信号Sbの立上がりエッジをトリガとして起動する時定数回路またはタイマ回路を有して成る構成とすればよい。   At this time, the mask control circuit 18 may be configured to have a time constant circuit or a timer circuit that is activated by using the rising edge of the clock signal Sb as a trigger as means for setting the mask period Tm.

また、本実施形態のスイッチングレギュレータにおいて、マスク回路は、トランジスタ17を介するプルダウン経路上に抵抗19xを挿入して成る。このような構成であれば、抵抗19xの抵抗値を調整することにより、プルダウン時における帰還電圧Vfbの電圧レベルを任意かつ容易に設定することが可能となる。なお、スイッチングノイズをマスクするという目的だけを鑑みれば、帰還電圧Vfbをグランドレベルまでプルダウンすればよいが、この場合には、プルダウン解除後の復帰に遅延が生じて、出力電圧Voのフィードバック制御に支障が生じるおそれもある。そのため、プルダウン時における帰還電圧Vfbの電圧レベルは、その復帰遅延を十分に考慮して適切に設定すべきである。   In the switching regulator of this embodiment, the mask circuit is formed by inserting a resistor 19x on a pull-down path through the transistor 17. With such a configuration, it is possible to arbitrarily and easily set the voltage level of the feedback voltage Vfb during pull-down by adjusting the resistance value of the resistor 19x. In view of only the purpose of masking switching noise, the feedback voltage Vfb may be pulled down to the ground level. However, in this case, a return occurs after the pull-down is canceled, and feedback control of the output voltage Vo is performed. There is also a risk of trouble. For this reason, the voltage level of the feedback voltage Vfb at the time of pull-down should be set appropriately in consideration of the return delay.

また、本実施形態のスイッチングレギュレータにおいて、マスク回路は、コンパレータ12への帰還経路上に抵抗19yを挿入して成る。このような構成とすることにより、抵抗R1、R2の抵抗値に依存して、プルダウン時における帰還電圧Vfbの電圧レベルが変動しにくくなるため、その調整が容易となる。なお、抵抗R1、R2の抵抗値がそれぞれ数[kΩ]〜数十[kΩ]である場合には、抵抗19yの抵抗値を10[kΩ]程度に設定すればよい。   In the switching regulator of this embodiment, the mask circuit is formed by inserting a resistor 19y on the feedback path to the comparator 12. With such a configuration, the voltage level of the feedback voltage Vfb at the time of pull-down is less likely to fluctuate depending on the resistance values of the resistors R1 and R2, and the adjustment becomes easy. When the resistance values of the resistors R1 and R2 are several [kΩ] to several tens [kΩ], the resistance value of the resistor 19y may be set to about 10 [kΩ].

なお、上記の実施形態では、降圧型のスイッチングレギュレータに本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、昇圧型のスイッチングレギュレータについても、広く適用することが可能である。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the step-down switching regulator has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the step-up switching is not limited thereto. The regulator can also be widely applied.

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.

本発明は、インクジェットプリンタなど、スイッチングレギュレータを使用する全てのアプリケーションにおいて、出力電圧の安定性及び精度を高める上で有用な技術である。   The present invention is a useful technique for improving the stability and accuracy of output voltage in all applications using a switching regulator such as an ink jet printer.

は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示すブロック図である。These are block diagrams which show one Embodiment of the switching regulator which concerns on this invention. は、本発明のノイズ除去動作を示すタイミングチャートである。These are timing charts showing the noise removal operation of the present invention. は、スイッチングレギュレータの一従来例を示すブロック図である。These are block diagrams which show one prior art example of a switching regulator. は、従来のノイズ除去動作を示すタイミングチャートである。These are timing charts showing a conventional noise removal operation.

符号の説明Explanation of symbols

10 スイッチングレギュレータIC
11 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ(出力トランジスタ)
12 コンパレータ
13 直流電圧源
14 発振器
15 ラッチ回路(RSフリップフロップ)
16 プリドライバ
17 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(スイッチ)
18 マスク制御回路
19x、19y 抵抗
D1 ダイオード(ショットキーダイオード)
L1 インダクタ
C1 容量
R1、R2 抵抗
10 Switching regulator IC
11 P-channel MOS field effect transistor (output transistor)
12 Comparator 13 DC Voltage Source 14 Oscillator 15 Latch Circuit (RS Flip-Flop)
16 Pre-driver 17 N-channel MOS field effect transistor (switch)
18 Mask control circuit 19x, 19y Resistance D1 Diode (Schottky diode)
L1 Inductor C1 Capacitance R1, R2 Resistance

Claims (7)

出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との比較信号を生成するコンパレータと、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記比較信号と前記クロック信号に基づいて所望デューティのパルス幅変調信号を生成するラッチ回路と、前記パルス幅変調信号に基づいてスイッチング制御され、その一端から矩形波状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、を有して成り、前記スイッチ電圧を平滑化することによって、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、
前記出力トランジスタがオンされてから所定のマスク期間が経過するまでの間、前記帰還電圧を所定の電圧レベルにプルダウンするマスク回路を有して成ることを特徴とするスイッチングレギュレータ。
A comparator that generates a comparison signal between a feedback voltage corresponding to the output voltage and a predetermined reference voltage, an oscillator that generates a clock signal of a predetermined frequency, and a pulse width modulation signal having a desired duty based on the comparison signal and the clock signal And a latch circuit that is switching-controlled based on the pulse width modulation signal, and an output transistor from which a rectangular wave-shaped switch voltage is drawn from one end thereof, and smoothing the switch voltage, A switching regulator that generates a desired output voltage from an input voltage,
A switching regulator comprising a mask circuit for pulling down the feedback voltage to a predetermined voltage level from when the output transistor is turned on until a predetermined mask period elapses.
前記マスク回路は、前記コンパレータの入力端と所定の電位端との間に接続されたスイッチと、前記クロック信号に同期して前記スイッチのオン/オフ制御を行うマスク制御回路と、を有して成ることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。   The mask circuit includes a switch connected between an input terminal of the comparator and a predetermined potential terminal, and a mask control circuit that performs on / off control of the switch in synchronization with the clock signal. The switching regulator according to claim 1, comprising: 前記マスク回路は、前記スイッチを介するプルダウン経路上に第1の抵抗を有して成ることを特徴とする請求項2に記載のスイッチングレギュレータ。   3. The switching regulator according to claim 2, wherein the mask circuit has a first resistor on a pull-down path through the switch. 前記マスク回路は、前記コンパレータへの帰還経路上に第2の抵抗を有して成ることを特徴とする請求項3に記載のスイッチングレギュレータ。   4. The switching regulator according to claim 3, wherein the mask circuit includes a second resistor on a feedback path to the comparator. 前記マスク制御回路は、前記マスク期間を設定するための手段として、時定数回路またはタイマ回路を有して成ることを特徴とする請求項〜請求項4のいずれかに記載のスイッチングレギュレータ。 The switching regulator according to any one of claims 2 to 4, wherein the mask control circuit includes a time constant circuit or a timer circuit as means for setting the mask period. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のスイッチングレギュレータを有する電気機器。  An electric device having the switching regulator according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のスイッチングレギュレータを有するインクジェットプリンタ。  An ink jet printer having the switching regulator according to claim 1.
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