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JP6859178B2 - Oscillator circuit device and switching regulator - Google Patents
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JP6859178B2 - Oscillator circuit device and switching regulator - Google Patents

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Description

本発明は発振回路装置およびスイッチングレギュレータに関し、特に発振周波数の調整機能を極めて容易に選択できる発振回路装置と該発振回路装置で制御されるパルス幅変調(PWM)方式、またはパルス周波数変調(PFM)方式で制御されるスイッチングレギュレータに関する。 The present invention relates to an oscillation circuit device and a switching regulator, and in particular, an oscillation circuit device capable of selecting an oscillation frequency adjustment function extremely easily, a pulse width modulation (PWM) method controlled by the oscillation circuit device, or a pulse frequency modulation (PFM). It relates to a switching regulator controlled by a method.

PWM信号を用いるスイッチングレギュレータは、通常、周波数は所定の値に固定し、パルスのデューティ比を制御してスイッチング素子をオン/オフ駆動する方式である。しかしパルスデューティ比が例えば10%以下になるとスイッチング素子を十分にオンさせることができなくなり、所定の出力電圧を生成することが難しくなる。特に周波数を高く設定するならばスイッチングレギュレータの高速動作は図れるが、スイッチング素子の駆動能力は低下し、上記の傾向が顕著に表れる。こうした不具合を克服するために従前、いろいろな工夫が提案されている。 A switching regulator using a PWM signal is usually a method in which a frequency is fixed at a predetermined value and a pulse duty ratio is controlled to drive a switching element on / off. However, when the pulse duty ratio is, for example, 10% or less, the switching element cannot be sufficiently turned on, and it becomes difficult to generate a predetermined output voltage. In particular, if the frequency is set high, the switching regulator can be operated at high speed, but the driving ability of the switching element is reduced, and the above tendency is remarkable. Various ideas have been proposed to overcome these problems.

例えば特許文献1は、入力電圧の増減に応じて周波数を変動させ、安定したスイッチング動作をするスイッチング電源を提案する。特許文献1は、入力電圧が高くなると、発振周波数を低くすることでオン時間を制御することで発振周波数を低くする。つまり、入力電圧が変動してもスイッチング手段を制御することでスイッチング動作を安定させている。 For example, Patent Document 1 proposes a switching power supply that changes the frequency according to an increase or decrease in an input voltage and performs stable switching operation. In Patent Document 1, when the input voltage becomes high, the oscillation frequency is lowered by controlling the on-time by lowering the oscillation frequency. That is, even if the input voltage fluctuates, the switching operation is stabilized by controlling the switching means.

スイッチング周波数をむやみに高くすると、スイッチング損失を増加させてしまい、スイッチング周波数を低くすると電流のピーク値が高くなり、入力電圧が低いときにチョークコイルにおいて発生する銅損が大きくなる。この様な課題を解決するために、特許文献2は、入力電圧に応じて周波数を変動することでスイッチング効率を高くできるスイッチング電源を提案する。さらに詳細には、入力電圧に応じた補正信号を出力する周波数補正回路と、補正信号に応じて発振周波数を変化させた基準信号を出力する発振回路装置を設ける。こうした発振回路装置は補正信号に応じて、入力電圧が相対的に高い場合は基準信号の発振周波数を低くし、入力電圧が相対的に低い場合には基準信号の発振周波数を高くするように構成されている。 If the switching frequency is unnecessarily increased, the switching loss is increased, and if the switching frequency is decreased, the peak value of the current is increased, and the copper loss generated in the choke coil is increased when the input voltage is low. In order to solve such a problem, Patent Document 2 proposes a switching power supply capable of increasing switching efficiency by fluctuating the frequency according to an input voltage. More specifically, a frequency correction circuit that outputs a correction signal according to the input voltage and an oscillation circuit device that outputs a reference signal whose oscillation frequency is changed according to the correction signal are provided. Such an oscillation circuit device is configured to lower the oscillation frequency of the reference signal when the input voltage is relatively high and increase the oscillation frequency of the reference signal when the input voltage is relatively low, depending on the correction signal. Has been done.

特許第4999362号公報Japanese Patent No. 4999362 特開2001−197730号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-197730

しかしながら、特許文献1では入力電圧のゆらぎなどに応じてスイッチング素子をオン/オフさせると、スイッチング損失を生じさせるという不具合が生じる。 However, in Patent Document 1, when the switching element is turned on / off according to the fluctuation of the input voltage or the like, there is a problem that a switching loss occurs.

特許文献2では、入力電圧が所定の電圧以下である低電圧状態となったとき、発振回路装置の基準信号の周波数を高くすると、発振回路装置の基準信号の周期が小さくなることでパルス抜けといった問題が生じ回路動作に影響を与えるという問題が生じる。 According to Patent Document 2, when the input voltage is in a low voltage state of a predetermined voltage or less, if the frequency of the reference signal of the oscillation circuit device is increased, the period of the reference signal of the oscillation circuit device becomes smaller and the pulse is lost. There is a problem that it affects the circuit operation.

本発明は上記のような不具合を克服するためになされたもので、その目的は、入力電圧が所定の電圧範囲を超え過電圧状態に陥ったときでも所定の電圧範囲を下回った低電圧状態に陥ったときでも、入力電圧が所定の範囲にあるときに比べてPWM信号の周波数を低くして、パルス幅を広げ、スイッチング素子のオン状態を十分に確保できるようにした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。 The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to fall into a low voltage state below a predetermined voltage range even when the input voltage exceeds a predetermined voltage range and falls into an overvoltage state. Even when the input voltage is within a predetermined range, the frequency of the PWM signal is lowered, the pulse width is widened, and a switching regulator that can sufficiently secure the ON state of the switching element is provided. The purpose.

本発明の一態様の発振回路装置は、入力電圧を所定の電圧に変換する入力電圧変換部と、
基準電圧を生成する基準電圧部と、
前記入力電圧を受け、前記入力電圧が通常の範囲の電圧を超える過電圧時または前記入力電圧が前記所定の範囲の電圧を下回る低電圧状態時に前記基準電圧を低下させる基準電圧調整部と、
前記基準電圧に応じる電流を生成し、前記電流の大きさに比例する発振周波数のクロック信号を生成するクロック信号生成回路とを備え、
前記入力電圧変換部、前記基準電圧部、前記基準電圧調整部、および前記クロック信号生成回路は第1の半導体集積回路装置に内蔵されている。
The oscillation circuit device of one aspect of the present invention includes an input voltage conversion unit that converts an input voltage into a predetermined voltage, and an input voltage conversion unit.
The reference voltage section that generates the reference voltage and
A reference voltage adjusting unit that receives the input voltage and lowers the reference voltage when the input voltage is overvoltage exceeding the voltage in the normal range or when the input voltage is in a low voltage state below the voltage in the predetermined range.
It is provided with a clock signal generation circuit that generates a current corresponding to the reference voltage and generates a clock signal having an oscillation frequency proportional to the magnitude of the current.
The input voltage conversion unit, the reference voltage unit, the reference voltage adjusting unit, and the clock signal generation circuit are built in the first semiconductor integrated circuit device.

本発明の別の態様の発振回路装置においては、前記入力電圧変換部は、前記入力電圧が前記所定の範囲から逸脱した場合、前記入力電圧を抵抗回路によって降圧する。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the input voltage conversion unit lowers the input voltage by a resistance circuit when the input voltage deviates from the predetermined range.

本発明の別の態様の発振回路装置においては、前記入力電圧変換部は、前記入力電圧が前記所定の範囲から逸脱した場合、前記入力電圧を定電圧素子を介して降圧する。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, when the input voltage deviates from the predetermined range, the input voltage conversion unit lowers the input voltage via a constant voltage element.

本発明の別の態様の発振回路装置においては、前記入力電圧変換部は、前記降圧した電圧を第1電流に変換する第1電圧−電流変換手段を有する。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the input voltage conversion unit has a first voltage-current conversion means for converting the stepped-down voltage into a first current.

本発明の別の態様の発振回路装置においては、前記基準電圧部は、バンドギャップ電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、前記バンドギャップ電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路で生成される分圧電圧に比例した第2電流を生成する第2の電圧−電流変換手段を有する。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the reference voltage unit is generated by the band gap reference circuit that generates the band gap voltage, the voltage dividing circuit that divides the band gap voltage, and the voltage dividing circuit. It has a second voltage-current conversion means that generates a second current proportional to the divided voltage.

本発明の別の態様の発振回路装置においては、前記第2電流は前記分圧電圧が供給され前記基準電圧部に用意され前記第1半導体集積回路装置の外部に接続される抵抗によって設定される。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the second current is set by a resistor to which the voltage dividing voltage is supplied, prepared in the reference voltage section, and connected to the outside of the first semiconductor integrated circuit device. ..

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記第2電流は前記分圧電圧が供給され前記基準電圧部に用意され前記第1半導体集積回路装置に内蔵される抵抗によって設定される。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the second current is set by a resistor to which the divided voltage is supplied, prepared in the reference voltage section, and built in the first semiconductor integrated circuit device.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記分圧回路は共通接続回路点を介して直列に接続される第1抵抗と第2抵抗を含む抵抗回路を含み、前記第1抵抗の一端はバンドギャップレファレンス回路に前記第1抵抗の他端は前記共通接続回路点にそれぞれ接続され、前記第2抵抗の一端は前記共通接続回路点に前記第2抵抗の他端は接地電位にそれぞれ接続される。 In another aspect of the oscillator circuit apparatus of the present invention, the voltage divider circuit includes a resistor circuit including a first resistor and a second resistor connected in series via a common connection circuit point, and one end of the first resistor is The other end of the first resistor is connected to the common connection circuit point in the band gap reference circuit, one end of the second resistor is connected to the common connection circuit point, and the other end of the second resistor is connected to the ground potential. To.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記基準電圧調整部は前記第1電流および前記第2電流に基づきイネーブル状態が制御される。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the enable state of the reference voltage adjusting unit is controlled based on the first current and the second current.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記基準電圧調整部は、前記第2電流および前記入力電圧を降圧した降圧電圧に基づきイネーブル状態が制御される。 In another aspect of the oscillation circuit device of the present invention, the reference voltage adjusting unit controls the enable state based on the step-down voltage obtained by stepping down the second current and the input voltage.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記基準電圧調整部の出力は前記共通接続回路点に接続され、前記基準電圧調整部がディスネーブル状態からイネーブル状態に制御されとき前記基準電圧は前記ディスネーブル状態時よりも低下される。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, when the output of the reference voltage adjusting unit is connected to the common connection circuit point and the reference voltage adjusting unit is controlled from the disable state to the enable state, the reference voltage is the same. It is lower than when it is in the disable state.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記基準電圧調整部は、セット端子およびリセット端子を有するラッチ回路を含み前記セット端子には前記第2電流に応じたセット入力信号が、前記リセット端子には前記第1電流に応じたリセット入力信号が入力され、前記ラッチ回路はリセット優先型である。 In the oscillation circuit device of another aspect of the present invention, the reference voltage adjusting unit includes a latch circuit having a set terminal and a reset terminal, and the set terminal has a set input signal corresponding to the second current and the reset terminal. A reset input signal corresponding to the first current is input to the latch circuit, and the latch circuit is a reset priority type.

本発明の別の態様の発振回路装置は、前記クロック信号生成回路は、前記第2電流に基づき第3電流を生成するカレントミラー回路と、前記第3電流で充電または放電が繰り返されるキャパシタと、前記キャパシタに生じさせる三角波状電圧の上限値および下限値を設定するコンパレータを有し、前記コンパレータの出力から矩形状のクロック信号を出力する。 In another aspect of the oscillating circuit device of the present invention, the clock signal generation circuit includes a current mirror circuit that generates a third current based on the second current, and a capacitor that is repeatedly charged or discharged by the third current. It has a comparator that sets an upper limit value and a lower limit value of a triangular wavy voltage generated in the capacitor, and outputs a rectangular clock signal from the output of the comparator.

本発明の別の発明であるスイッチングレギュレータの一態様は、上記各態様の発振回路装置と、
前記入力電圧から出力電圧を生成するためにオン/オフされるスイッチング手段と、
前記スイッチング手段のスイッチング動作によりエネルギーの蓄積と放出とを繰り返すインダクタと、
前記インダクタから放出されるエネルギーを受け取り、前記出力電圧を平滑する平滑手段と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と第1参照電圧との差に応じた誤差信号を生成する誤差増幅回路と、
前記発振回路装置のクロック信号生成回路で生成された前記クロック信号に基づき生成される三角波状または鋸歯状のスロープ信号を生成するスロープ信号生成回路と、
前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較して、パルス幅が変調されたPWM信号を出力するPWMコンパレータと、
前記クロック信号と前記PWMコンパレータからの出力信号を受け、前記スイッチング手段を制御する駆動制御回路とを備える。
One aspect of the switching regulator, which is another invention of the present invention, is the oscillation circuit device of each of the above-described embodiments.
A switching means that is turned on / off to generate an output voltage from the input voltage, and
An inductor that repeatedly stores and releases energy by the switching operation of the switching means.
A smoothing means that receives the energy released from the inductor and smoothes the output voltage.
An error amplifier circuit that generates an error signal according to the difference between the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and the first reference voltage, and
A slope signal generation circuit that generates a triangular wave-shaped or sawtooth-shaped slope signal generated based on the clock signal generated by the clock signal generation circuit of the oscillation circuit device, and a slope signal generation circuit.
A PWM comparator that compares the slope signal with the error signal and outputs a PWM signal with a modulated pulse width.
It includes a drive control circuit that receives the clock signal and the output signal from the PWM comparator and controls the switching means.

本発明の別の態様のスイッチングレギュレータは、前記スイッチング手段、前記誤差増幅回路、前記スロープ信号生成回路、前記PWMコンパレータ、および前記駆動制御回路は、前記発振回路装置が内蔵された前記第1の半導体集積回路装置とは別の第2の半導体集積回路装置に内蔵される。 In another aspect of the present invention, the switching regulator, the error amplifier circuit, the slope signal generation circuit, the PWM comparator, and the drive control circuit are the first semiconductor in which the oscillation circuit device is built. It is built in a second semiconductor integrated circuit device separate from the integrated circuit device.

本発明の別の態様のスイッチングレギュレータは、前記スイッチング手段、前記誤差増幅回路、前記スロープ信号生成回路、前記PWMコンパレータ、および前記駆動制御回路は前記第1の半導体集積回路装置に内蔵されている。 In another aspect of the switching regulator of the present invention, the switching means, the error amplifier circuit, the slope signal generation circuit, the PWM comparator, and the drive control circuit are built in the first semiconductor integrated circuit device.

本発明の別の態様のスイッチングレギュレータは、前記入力電圧が通常状態時の範囲よりも前記過電圧状態であっても前記低電圧状態であっても、前記スイッチング手段は前記通常状態時よりも低い周波数のスイッチング電圧でオン/オフ制御される。 In another aspect of the switching regulator of the present invention, whether the input voltage is in the overvoltage state or the undervoltage state than in the normal state range, the switching means has a frequency lower than that in the normal state. It is controlled on / off by the switching voltage of.

本発明の別の態様のスイッチングレギュレータは、前記スイッチング電圧の周波数は、前記過電圧の大きさ、および前記低電圧の大きさに比例してリニアに低下するものである。 In another aspect of the switching regulator of the present invention, the frequency of the switching voltage decreases linearly in proportion to the magnitude of the overvoltage and the magnitude of the undervoltage.

本発明の構成によれば、発振回路装置に周波数調整機能をもたせるか否かの選択を極めて容易に設定できる。さらにこうした発振回路装置によってスイッチングレギュレータを駆動することで安定した出力を供給することができるスイッチングレギュレータを提供することができる。 According to the configuration of the present invention, it is extremely easy to select whether or not the oscillation circuit device is provided with the frequency adjustment function. Further, it is possible to provide a switching regulator capable of supplying a stable output by driving the switching regulator by such an oscillation circuit device.

本発明に係るスイッチングレギュレータの第1実施形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows 1st Embodiment of the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータの第2実施形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 2nd Embodiment of the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて発振回路装置の周波数調整機能を無効にする場合の過電圧状態での各部のタイミングチャートである。It is a timing chart of each part in an overvoltage state when the frequency adjustment function of an oscillation circuit apparatus is invalidated in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて発振回路装置の周波数調整機能を有効にする場合の過電圧状態での各部のタイミングチャートである。It is a timing chart of each part in an overvoltage state when the frequency adjustment function of an oscillation circuit apparatus is enabled in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて発振回路装置の周波数調整機能を無効にする場合の低電圧状態での各部のタイミングチャートである。It is a timing chart of each part in a low voltage state when the frequency adjustment function of an oscillation circuit apparatus is disabled in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて発振回路装置の周波数調整機能を有効にする場合の低電圧状態での各部のタイミングチャートである。It is a timing chart of each part in a low voltage state when the frequency adjustment function of an oscillation circuit apparatus is enabled in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて過電圧状態を検出するに好適な発振回路装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the oscillation circuit apparatus suitable for detecting an overvoltage state in the switching regulator which concerns on this invention. 図7において発振回路装置の周波数調整機能を無効にした際の各部のタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart of each part when the frequency adjustment function of the oscillation circuit device is disabled. 図7において発振回路装置の周波数調整機能を有効にした際の各部のタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart of each part when the frequency adjustment function of the oscillation circuit device is enabled. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて過電圧状態を検出するに好適な発振回路装置の別の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of the oscillation circuit apparatus suitable for detecting an overvoltage state in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて過電圧状態を検出するに好適な発振回路装置のさらに別の一例を示す回路図であるIt is a circuit diagram which shows still another example of the oscillation circuit apparatus suitable for detecting an overvoltage state in the switching regulator which concerns on this invention. 図11において発振回路装置の周波数調整機能を有効にした際の各部のタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart of each part when the frequency adjustment function of the oscillation circuit device is enabled. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて低電圧状態を検出するに好適な発振回路装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the oscillation circuit apparatus suitable for detecting a low voltage state in the switching regulator which concerns on this invention. 図13において発振回路装置の周波数調整機能を有効にした際の各部のタイミングチャートである。FIG. 13 is a timing chart of each part when the frequency adjustment function of the oscillation circuit device is enabled. 本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて、低電圧状態を監視、検出するに好適な発振回路装置の別の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows another example of the oscillation circuit apparatus suitable for monitoring and detecting a low voltage state in the switching regulator which concerns on this invention. 本発明の基準電圧調整部に用いるラッチ回路図である。It is a latch circuit diagram used for the reference voltage adjustment part of this invention.

(第1実施形態)
図1は、本発明を適用したスイッチングレギュレータの第1実施形態を示す回路構成図である。以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本構成例のスイッチングレギュレータ1は、入力端子INに供給される入力電圧Vinを降圧して所望の出力電圧Voutを出力端子OUTに出力する、よく知られた降圧型のスイッチングレギュレータを構成している。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a switching regulator to which the present invention is applied. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The switching regulator 1 of this configuration example constitutes a well-known step-down switching regulator that steps down the input voltage Vin supplied to the input terminal IN and outputs a desired output voltage Vout to the output terminal OUT. ..

スイッチングレギュレータ1は、スイッチングトランジスタ2a、同期整流素子3、ソフトスタート制御回路4、誤差増幅器5、発振回路装置6、スロープ信号生成回路11、合算手段12、PWMコンパレータ13及び駆動制御回路14を備える。これらは、半導体集積回路装置1aに内蔵されている。半導体集積回路装置1aには、複数の外部端子が用意されている。 The switching regulator 1 includes a switching transistor 2a, a synchronous rectifier element 3, a soft start control circuit 4, an error amplifier 5, an oscillation circuit device 6, a slope signal generation circuit 11, a totaling means 12, a PWM comparator 13, and a drive control circuit 14. These are built in the semiconductor integrated circuit device 1a. The semiconductor integrated circuit device 1a is provided with a plurality of external terminals.

さらに、半導体集積回路装置1aの外部に設けた各外部端子を介して、入力電圧Vin、インダクタL、キャパシタC1〜C3、抵抗R1〜R4及び接地電位GNDが接続されている。スイッチングレギュレータ1は、半導体集積回路装置1aと、これに付設した外部端子に接続されるインダクタ、キャパシタ、抵抗等の受動素子の働きによって降圧動作を行う。インダクタLのインダクタンスは例えば、数μHに選ばれ、キャパシタC1の容量値は十数μF〜数十μF、キャパシタC2のそれは数百pF〜数千pFに、キャパシタC3は、数百pF〜数千pFにそれぞれ設定する。しかしこれらの値はあくまでも設計事項の1つであり、降圧型、昇圧型、昇降圧型、および反転型等、さらに入力電圧、出力電圧それぞれの大きさ、さらには、所望する周波数特性等に応じてそれらの値は適宜選ばれることになる。 Further, the input voltage Vin, the inductor L, the capacitors C1 to C3, the resistors R1 to R4, and the ground potential GND are connected via the external terminals provided outside the semiconductor integrated circuit device 1a. The switching regulator 1 performs a step-down operation by the action of a semiconductor integrated circuit device 1a and passive elements such as an inductor, a capacitor, and a resistor connected to an external terminal attached to the semiconductor integrated circuit device 1a. For example, the inductance of the inductor L is selected to be several μH, the capacitance value of the capacitor C1 is several tens of μF to several tens of μF, that of the capacitor C2 is several hundred pF to several thousand pF, and that of the capacitor C3 is several hundred pF to several thousand. Set to pF respectively. However, these values are just one of the design items, and depend on the step-down type, step-up type, buck-boost type, inverting type, etc., the magnitude of each input voltage and output voltage, and the desired frequency characteristics. Those values will be chosen as appropriate.

入力電圧Vinは、例えば10V〜15Vに選ばれた直流電圧であり、入力端子INに印加される。なお、出力電圧Voutは例えば5V前後に設定されている。スイッチングトランジスタ2aのソースは、入力端子INに接続される。スイッチングトランジスタ2aのドレインはスイッチング端子SW及び同期整流素子3のドレインに接続される。同期整流素子3のソースは、接地端子PGNDを介して接地電位GNDに接続されている。接地端子AGNDは、接地端子PGNDと同様に接地電位GNDに接続されるが、接地端子PGNDとは別に用意されている。これは、比較的小電流が流れ接地端子AGNDに接続されているソフトスタート制御回路4、オペアンプ5、発振回路装置6、PWMコンパレータ13、および駆動制御回路14等の回路動作が比較的大きな電流が流れる接地端子PGNDの電位の変動の影響を受けないようにするためである。 The input voltage Vin is, for example, a DC voltage selected from 10V to 15V, and is applied to the input terminal IN. The output voltage Vout is set to, for example, around 5V. The source of the switching transistor 2a is connected to the input terminal IN. The drain of the switching transistor 2a is connected to the switching terminal SW and the drain of the synchronous rectifying element 3. The source of the synchronous rectifying element 3 is connected to the ground potential GND via the ground terminal PGND. The ground terminal AGND is connected to the ground potential GND in the same manner as the ground terminal PGND, but is prepared separately from the ground terminal PGND. This is because a relatively small current flows and the circuit operation of the soft start control circuit 4, the operational capacitor 5, the oscillation circuit device 6, the PWM comparator 13, and the drive control circuit 14 connected to the ground terminal AGND has a relatively large current. This is to prevent the influence of the fluctuation of the potential of the flowing ground terminal PGND.

なお、図1にはスイッチングトランジスタ2aは、pチャネル形MOSトランジスタを、同期整流素子3はnチャネル形MOSトランジスタとしたが、これらの組み合わせに限定されない。たとえば、スイッチングトランジスタ2aはnMOSトランジスタであってもよいし、同期整流素子3はダイオードに置き換えることもできる。 In FIG. 1, the switching transistor 2a is a p-channel type MOS transistor, and the synchronous rectifying element 3 is an n-channel type MOS transistor, but the combination is not limited to these. For example, the switching transistor 2a may be an nMOS transistor, or the synchronous rectifying element 3 may be replaced with a diode.

インダクタLの一端はスイッチング端子SWに接続されている。インダクタLの他端は出力端子OUT及びキャパシタC1の一端に、キャパシタC1の他端はそれぞれ接地電位GNDに接続されている。 One end of the inductor L is connected to the switching terminal SW. The other end of the inductor L is connected to the output terminal OUT and one end of the capacitor C1, and the other end of the capacitor C1 is connected to the ground potential GND.

出力端子OUTと接地電位GNDとの間に直列接続される抵抗R1及びR2は帰還電圧生成回路として動作する。抵抗R1及びR2は、互いの共通接続ノードに帰還電圧Vfbを出力する。帰還電圧Vfbはフィードバック端子FBを介して、誤差増幅器5の反転入力端子(−)に入力される。 The resistors R1 and R2 connected in series between the output terminal OUT and the ground potential GND operate as a feedback voltage generation circuit. The resistors R1 and R2 output a feedback voltage Vfb to each other's common connection node. The feedback voltage Vfb is input to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 5 via the feedback terminal FB.

キャパシタC2の一端はソフトスタート端子SSを介してソフトスタート制御回路4と接続されており、その他端は接地電位GNDに接続されている。ソフトスタート制御回路4は、図示しない例えば抵抗、キャパシタ及びスイッチング素子等で構成されており、ソフトスタート電圧Vssを生成する。ソフトスタート電圧Vssは、誤差増幅器5の第1非反転入力端子(+)に入力されている。 One end of the capacitor C2 is connected to the soft start control circuit 4 via the soft start terminal SS, and the other end is connected to the ground potential GND. The soft start control circuit 4 is composed of, for example, a resistor, a capacitor, a switching element, or the like (not shown), and generates a soft start voltage Vss. The soft start voltage Vss is input to the first non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 5.

誤差増幅器5の第1非反転入力端子(+)にはソフトスタート電圧Vss、第2非反転入力端子(+)には参照電圧Vref、および反転入力端子(−)には帰還電圧Vfbがそれぞれ入力される。誤差増幅器5はそれぞれの入力端子が受け入れる電圧に応じた誤差信号Verrを、PWMコンパレータ13の反転入力端子(−)に出力する。また、誤差増幅器5の出力端子は位相補償端子COMPを介して抵抗R4及びキャパシタC3が接続されている。 The soft start voltage Vss is input to the first non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 5, the reference voltage Vref is input to the second non-inverting input terminal (+), and the feedback voltage Vfb is input to the inverting input terminal (-). Will be done. The error amplifier 5 outputs an error signal Verr corresponding to the voltage received by each input terminal to the inverting input terminal (−) of the PWM comparator 13. Further, the output terminal of the error amplifier 5 is connected to the resistor R4 and the capacitor C3 via the phase compensation terminal COMP.

発振回路装置6は、入力電圧変換部7、基準電圧部8、基準電圧調整部9及びクロック信号生成部10により構成されている。発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの周波数は、基準電圧調整部9によって制御、調整される。基準電圧調整部9の回路機能は、入力電圧変換部7および基準電圧部8が共にイネーブル(有効)状態に置かれたときに有効となり、いずれか一方がディスネーブル(無効)状態に置かれたときは無効となる。したがって、入力電圧変換部7に入力端子INを介して所定の範囲を超える過電圧または所定の範囲を下回る低電圧が印加されても、基準電圧部8側で、基準電圧調整部9の回路機能をディスネーブルさせることができる。同様に、基準電圧部8がイネーブル状態に置かれたとしても入力電圧変換部7が所定の電圧を出力しなかった場合には基準電圧調整部9の回路機能はディスネーブル状態となり、クロック信号生成部10で生成されるクロック信号CLKの周波数の調整、制御は実行されない。 The oscillation circuit device 6 includes an input voltage conversion unit 7, a reference voltage unit 8, a reference voltage adjustment unit 9, and a clock signal generation unit 10. The frequency of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 6 is controlled and adjusted by the reference voltage adjusting unit 9. The circuit function of the reference voltage adjusting unit 9 is enabled when both the input voltage conversion unit 7 and the reference voltage unit 8 are placed in the enabled (enabled) state, and one of them is placed in the disabled (disabled) state. When it becomes invalid. Therefore, even if an overvoltage exceeding a predetermined range or a low voltage below a predetermined range is applied to the input voltage conversion unit 7 via the input terminal IN, the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9 is performed on the reference voltage unit 8 side. It can be disabled. Similarly, even if the reference voltage unit 8 is placed in the enabled state, if the input voltage conversion unit 7 does not output a predetermined voltage, the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9 is in a disable state and a clock signal is generated. The frequency adjustment and control of the clock signal CLK generated by the unit 10 is not executed.

ここで少し具体的に述べると、発振回路装置6は、入力電圧Vinが一定の電圧以上(例えば23V以上)の過電圧状態または、一定の電圧以下(例えば10V以下)の低電圧状態に置かれた場合、クロック信号CLKの周波数を調整するように働く。基準電圧調整部9をイネーブル状態とするか、それともディスネーブル状態にするかの選択は、基準電圧部8に流れる電流の大きさによって決めることができ、その電流の大きさは基準電圧部8側に接続される抵抗R3の抵抗値によって決められている。したがって、基準電圧調整部9の回路機能を有効とするか、それとも無効とするかを抵抗R3で設定できることが本発明の大きな特徴の1つとなる。 More specifically, the oscillator circuit device 6 is placed in an overvoltage state in which the input voltage Vin is a constant voltage or more (for example, 23 V or more) or a low voltage state in which the input voltage Vin is a constant voltage or less (for example, 10 V or less). If so, it works to adjust the frequency of the clock signal CLK. The selection of whether to enable or disable the reference voltage adjustment unit 9 can be determined by the magnitude of the current flowing through the reference voltage section 8, and the magnitude of the current is on the reference voltage section 8 side. It is determined by the resistance value of the resistor R3 connected to. Therefore, one of the major features of the present invention is that the resistor R3 can set whether to enable or disable the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9.

極論すると抵抗R3が例えば数百kΩ以上の場合には基準電圧調整部9はディスネーブルとなり、抵抗R3が例えば数十kΩ以下の場合にはイネーブル状態に設定することができる。いずれにしても、基準電圧調整部9がイネーブル状態に置かれると、入力電圧Vinが所定の範囲よりも高くなる方向(過電圧状態)、または低くなる方向(低電圧状態)のいずれに変動したとしてもクロック信号生成部10で生成するクロック信号CLKの周波数は増減電圧の大きさに比例して低下させ、後段の駆動制御回路14に出力する。 To put it the other way around, when the resistance R3 is, for example, several hundred kΩ or more, the reference voltage adjusting unit 9 becomes disable, and when the resistance R3 is, for example, several tens of kΩ or less, it can be set to the enable state. In any case, when the reference voltage adjusting unit 9 is placed in the enabled state, it is assumed that the input voltage Vin fluctuates in either the direction higher than the predetermined range (overvoltage state) or the direction lower than the predetermined range (undervoltage state). The frequency of the clock signal CLK generated by the clock signal generation unit 10 is lowered in proportion to the magnitude of the increase / decrease voltage, and is output to the drive control circuit 14 in the subsequent stage.

スロープ信号生成回路11は、後段の合算手段12にランプ信号Vrampを出力する。ランプ信号Vrampはクロック信号CLKに追随して周期が変化する例えば三角波または鋸歯状波である。 The slope signal generation circuit 11 outputs the lamp signal Vramp to the summing means 12 in the subsequent stage. The ramp signal Vramp is, for example, a triangular wave or a sawtooth wave whose period changes following the clock signal CLK.

合算手段12ではランプ信号Vramp及びスイッチング電流Iswに応じた電圧成分を、信号線CSを介して合算し、スロープ信号Vslopeを生成してPWMコンパレータ13の非反転入力端子(+)に出力する。合算手段12は、スイッチングレギュレータ1を電流帰還形と構成するために用意したものであるので、電圧帰還形で用いる場合には不要となる。 In the summing means 12, the voltage components corresponding to the lamp signal Vram and the switching current Isw are summed via the signal line CS, a slope signal Vslope is generated, and the voltage components are output to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 13. Since the summing means 12 is prepared to configure the switching regulator 1 as a current feedback type, it is unnecessary when it is used in the voltage feedback type.

PWMコンパレータ13は、非反転入力端子(+)にスロープ信号Vslope、反転入力端子(−)に誤差信号Verrをそれぞれ受け、リセット信号Sresetを駆動制御回路14に出力する。駆動制御回路14は、スイッチングトランジスタ2a及び同期整流素子3のゲートに接続されている。 The PWM comparator 13 receives a slope signal Vslope at the non-inverting input terminal (+) and an error signal Verr at the inverting input terminal (−), and outputs a reset signal Reset to the drive control circuit 14. The drive control circuit 14 is connected to the gate of the switching transistor 2a and the synchronous rectifier element 3.

このような構成の降圧型のスイッチングレギュレータ1の動作について以下に説明する。降圧モードにおけるスイッチングレギュレータ1は、スイッチングトランジスタ2aがオン状態で同期整流素子3がオフ状態である場合、入力端子INからインダクタLを介してキャパシタC1にスイッチング電流Iswが流れ、磁気エネルギーが蓄えられる。逆にスイッチングトランジスタ2aがオフ状態で同期整流素子3がオン状態である場合、同期整流素子3側からインダクタLを介してキャパシタC1に電流が流れることにより、インダクタLに蓄えられていた磁気エネルギーが放出される。このような動作により、入力電圧Vinは降圧され、出力端子OUTから出力電圧Voutが出力される。抵抗R1と抵抗R2は、出力端子OUTから出力される出力電圧Voutを分圧して帰還電圧Vfbを生成し、フィードバック端子FBに送出する。 The operation of the step-down switching regulator 1 having such a configuration will be described below. In the step-down mode, when the switching transistor 2a is on and the synchronous rectifier element 3 is off, the switching current Isw flows from the input terminal IN to the capacitor C1 via the inductor L, and magnetic energy is stored in the switching regulator 1. Conversely, when the switching transistor 2a is in the off state and the synchronous rectifier element 3 is in the on state, a current flows from the synchronous rectifier element 3 side to the capacitor C1 via the inductor L, so that the magnetic energy stored in the inductor L is released. It is released. By such an operation, the input voltage Vin is stepped down, and the output voltage Vout is output from the output terminal OUT. The resistors R1 and R2 divide the output voltage Vout output from the output terminal OUT to generate a feedback voltage Vfb, which is sent to the feedback terminal FB.

ソフトスタート制御回路4は、スイッチングレギュレータ1の起動と共に、ソフトスタート端子SSに接続されるキャパシタC2の充電を開始させる。キャパシタC2に充電された電圧はソフトスタート端子SSを介してソフトスタート制御回路4に入力され、ソフトスタート電圧Vssとして出力される。キャパシタC2の容量値は例えば数百pF〜数千pFに選ぶことができる。このようなソフトスタート制御回路4により、スイッチングレギュレータ1の起動時には、穏やかに上昇するソフトスタート電圧Vssと、それに追従するように帰還電圧Vfbの出力帰還制御が行われるので、出力電圧VoutのオーバーシュートやキャパシタC1への突入電流を未然に防止することが可能となる。 The soft start control circuit 4 starts charging of the capacitor C2 connected to the soft start terminal SS at the same time as starting the switching regulator 1. The voltage charged in the capacitor C2 is input to the soft start control circuit 4 via the soft start terminal SS, and is output as the soft start voltage Vss. The capacitance value of the capacitor C2 can be selected, for example, from several hundred pF to several thousand pF. With such a soft start control circuit 4, when the switching regulator 1 is started, the soft start voltage Vss that gradually rises and the output feedback control of the feedback voltage Vfb are performed so as to follow the soft start voltage Vss. And the inrush current to the capacitor C1 can be prevented.

誤差増幅器5は、ソフトスタート入力電圧Vss又は参照電圧Vrefの低い方とフィードバック電圧Vfbとを比較し、比較結果に応じた誤差信号Verrを出力する。フィードバック電圧Vfbは、例えば、0.6V〜5Vである。 The error amplifier 5 compares the lower soft start input voltage Vss or reference voltage Vref with the feedback voltage Vfb, and outputs an error signal Verr according to the comparison result. The feedback voltage Vfb is, for example, 0.6V to 5V.

位相補償端子COMPと接地電位GND間に直列接続された抵抗R4及びキャパシタC3は位相補償回路として構成されている。抵抗R4及びキャパシタC3は、誤差増幅器5のゲインと周波数特性を設定する。位相補償によってスイッチングレギュレータ1の周波数特性が補正される。なお、位相補償回路は抵抗R4とキャパシタC3との直列回路ではなく、これらに別のキャパシタを例えば並列に接続して、いわゆる2次特性をもたせるようにしてもよい。なお、抵抗R4およびキャパシタC3は誤差増幅器5の電圧利得も設定している。 The resistor R4 and the capacitor C3 connected in series between the phase compensation terminal COMP and the ground potential GND are configured as a phase compensation circuit. The resistor R4 and the capacitor C3 set the gain and frequency characteristics of the error amplifier 5. The frequency characteristic of the switching regulator 1 is corrected by the phase compensation. The phase compensation circuit is not a series circuit of the resistor R4 and the capacitor C3, but another capacitor may be connected to them in parallel, for example, to give a so-called secondary characteristic. The resistor R4 and the capacitor C3 also set the voltage gain of the error amplifier 5.

発振回路装置6は、後述でさらに明らかとなるが設定端子RTに接続される抵抗R3に流れる電流に応じた周波数で発振する。設定端子RTは、半導体集積回路装置1aの外部端子として用意され、抵抗R3を外付けすることが好ましい。これによって抵抗R3の値を自由に選べ、また抵抗の温度特性や抵抗値のばらつき等による影響を排除することができる。抵抗R3の抵抗値は、設定端子RTの端子電圧や、クロック信号CLKの周波数の大きさの設定に応じて選ばれる。設定端子RTの設定電圧Vrtは例えば0.3V〜0.5Vに設定され、抵抗R3の抵抗値は例えば数十kΩ〜数百kΩに選ぶことができる。抵抗R3によって発振回路装置6から出力されるクロック信号CLK(セット信号Sset)の周波数(周期)を設定する。クロック信号CLKの周波数は、例えば200kHz〜5MHzに選ばれる。通常、これらの範囲の中の1つの周波数でスイッチングトランジスタ2aおよび同期整流素子3がオン/オフ制御される。例えば周波数が1MHzに設定された場合にはオンデューティ比が90%のときは、0.9μsであり、オンデューティ比が10%のときは0.1μsとなる。 The oscillating circuit device 6 oscillates at a frequency corresponding to the current flowing through the resistor R3 connected to the setting terminal RT, which will be further clarified later. The setting terminal RT is prepared as an external terminal of the semiconductor integrated circuit device 1a, and it is preferable that the resistor R3 is externally attached. As a result, the value of the resistor R3 can be freely selected, and the influence of the temperature characteristics of the resistor, the variation in the resistance value, and the like can be eliminated. The resistance value of the resistor R3 is selected according to the terminal voltage of the setting terminal RT and the setting of the frequency magnitude of the clock signal CLK. The set voltage Vrt of the setting terminal RT is set to, for example, 0.3V to 0.5V, and the resistance value of the resistor R3 can be selected, for example, from several tens of kΩ to several hundreds of kΩ. The frequency (period) of the clock signal CLK (set signal Set) output from the oscillation circuit device 6 is set by the resistor R3. The frequency of the clock signal CLK is selected, for example, from 200 kHz to 5 MHz. Normally, the switching transistor 2a and the synchronous rectifying element 3 are on / off controlled at one frequency within these ranges. For example, when the frequency is set to 1 MHz, it is 0.9 μs when the on-duty ratio is 90%, and 0.1 μs when the on-duty ratio is 10%.

駆動制御回路14は、発振回路装置6から出力されるセット信号Sset及びPWMコンパレータ13から出力されるリセット信号Sresetを受け、ゲート信号Gp及びゲート信号Gnを出力する。ゲート信号Gp及びゲート信号Gnにより、スイッチングトランジスタ2a及び同期整流素子3を相補的にオン/オフされる。駆動制御回路14の内部には図示しない、例えばRSフリップフロップが用意されており、このRSフリップフロップのセット端子には発振回路装置6で生成されるセット信号Sset(クロック信号CLK)が、リセット端子にはPWMコンパレータ13から出力されるリセット信号Sresetがそれぞれ印加される。 The drive control circuit 14 receives the set signal Set output from the oscillation circuit device 6 and the reset signal Set output from the PWM comparator 13, and outputs the gate signal Gp and the gate signal Gn. The switching transistor 2a and the synchronous rectifying element 3 are complementarily turned on / off by the gate signal Gp and the gate signal Gn. An RS flip-flop (not shown), for example, is prepared inside the drive control circuit 14, and a set signal Sset (clock signal CLK) generated by the oscillation circuit device 6 is set as a reset terminal at the set terminal of the RS flip-flop. A reset signal Reset output from the PWM comparator 13 is applied to each of the PWM comparators 13.

駆動制御回路14には、図示はしないがスイッチングトランジスタ2aから同期整流素子3に向かって流れる過大な貫通電流を防止するため、すなわちゲート信号Gpがハイレベル(“H”)、ゲート信号Gnがローレベル(“L”)となる区間、いわゆるデッドタイムが設けられている。デッドタイムの区間、スイッチングトランジスタ2a及び同期整流素子3は共にオフ状態に置かれ貫通電流の電流経路を阻止する。 Although not shown, the drive control circuit 14 has a gate signal Gp of high level (“H”) and a gate signal Gn of low in order to prevent an excessive through current flowing from the switching transistor 2a toward the synchronous rectifier element 3. A section that becomes a level (“L”), a so-called dead time, is provided. In the dead time section, the switching transistor 2a and the synchronous rectifying element 3 are both placed in the off state to block the current path of the through current.

(第2実施形態)
図2は、本発明を適用したスイッチングレギュレータの第2実施形態を示す回路構成図である。第2実施形態は、図1に示した第1実施形態とは、第1に半導体集積回路装置100Aにブートストラップ端子Boを用意し、ブートストラップ端子Boに駆動制御回路14を接続したこと、次にpMOSトランジスタで構成したスイッチングトランジスタ2aを、nMOSトランジスタであるスイッチングトランジスタ2bに置き換えたこと、第3にダイオードd1及びキャパシタC4でブートストラップ回路を構成し、これらの共通接続点をブートストラップ端子Boに接続したことである。その他の回路構成は同じである。ここでは、図2が図1と異なるこうした回路構成の違いについて説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of a switching regulator to which the present invention is applied. The second embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG. 1. First, a bootstrap terminal Bo is prepared in the semiconductor integrated circuit device 100A, and a drive control circuit 14 is connected to the bootstrap terminal Bo. The switching transistor 2a composed of the pMOS transistor was replaced with the switching transistor 2b which is an nMOS transistor. Third, the bootstrap circuit was composed of the diode d1 and the capacitor C4, and these common connection points were used as the bootstrap terminal Bo. It is connected. Other circuit configurations are the same. Here, a difference in such a circuit configuration in which FIG. 2 is different from FIG. 1 will be described.

図2に示す第2実施形態ではスイッチングレギュレータ100のスイッチングトランジスタ2bおよび同期整流素子3として、いずれもnMOSトランジスタを用いている。特に、ハイサイド側にnMOSトランジスタを使用するスイッチングレギュレータにおいては、スイッチングトランジスタ2bを十分にオンさせるために、そのゲートに印加する駆動電圧をドレインに印加される入力電圧Vin以上に昇圧するブートストラップ回路が採用されることになる。 In the second embodiment shown in FIG. 2, an nMOS transistor is used as the switching transistor 2b and the synchronous rectifying element 3 of the switching regulator 100. In particular, in a switching regulator that uses an nMOS transistor on the high side, a bootstrap circuit that boosts the drive voltage applied to the gate to more than the input voltage Vin applied to the drain in order to turn on the switching transistor 2b sufficiently. Will be adopted.

ダイオードd1及びキャパシタC4は、ブートストラップ回路を構成している。ダイオードd1及びキャパシタC4の共通接続ノードはブートストラップ端子Boを介して駆動制御回路14に接続されている。スイッチングトランジスタ2bがオフのとき、即ち同期整流素子3がオンしている期間中に、所定時間(例えば80ns)だけキャパシタC4を充電する。同期整流素子3がオンしている期間、駆動電源Vddからダイオードd1、キャパシタC4、スイッチング端子SW、同期整流素子3及び接地端子PGNDを介して接地電位GNDに向かって電流が流れる。その結果、キャパシタC4の一端すなわちノードNboにおける電位Vboは、Vdd−Vd1(Vd1はダイオードd1の順方向電圧)まで上昇し、入力電圧Vinの電位より高く設定される。この動作によって、スイッチングトランジスタ2bを十二分に駆動できるまで持ち上げられる。 The diode d1 and the capacitor C4 form a bootstrap circuit. The common connection node of the diode d1 and the capacitor C4 is connected to the drive control circuit 14 via the bootstrap terminal Bo. When the switching transistor 2b is off, that is, during the period when the synchronous rectifying element 3 is on, the capacitor C4 is charged for a predetermined time (for example, 80 ns). While the synchronous rectifying element 3 is on, a current flows from the drive power supply Vdd toward the ground potential GND via the diode d1, the capacitor C4, the switching terminal SW, the synchronous rectifying element 3 and the ground terminal PGND. As a result, the potential Vbo at one end of the capacitor C4, that is, the node Nbo, rises to Vdd-Vd1 (Vd1 is the forward voltage of the diode d1) and is set higher than the potential of the input voltage Vin. By this operation, the switching transistor 2b is lifted until it can be sufficiently driven.

なお、本発明においては降圧型のスイッチングレギュレータを用いているが、スイッチングレギュレータは降圧型、昇圧型にかかわらず、さらには同期整流方式、非同期整流方式にも限定されない。さらに、ブートストラップ回路は半導体集積回路装置100aに内蔵されていてもよい。 Although a step-down type switching regulator is used in the present invention, the switching regulator is not limited to the step-down type or the step-up type, and is not limited to the synchronous rectification method or the asynchronous rectification method. Further, the bootstrap circuit may be built in the semiconductor integrated circuit device 100a.

図3は、図1に示したスイッチングレギュレータ1の主なノードのタイミングチャートを示す。スイッチングレギュレータ1、100が過電圧状態、すなわち、入力端子INに印加される入力電圧Vinが所定の範囲を超え、かつ、抵抗R3が数百kΩ以上と比較的大きい場合のタイミングチャートである。 FIG. 3 shows a timing chart of the main nodes of the switching regulator 1 shown in FIG. It is a timing chart when the switching regulators 1 and 100 are in an overvoltage state, that is, when the input voltage Vin applied to the input terminal IN exceeds a predetermined range and the resistance R3 is relatively large, such as several hundred kΩ or more.

本発明に係るスイッチングレギュレータ1、100は、本来、発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの発振周波数を調整できるようにすることが1つの特徴ではあるが、こうした発振周波数調整機能を極めて容易に無効にできることも大きな特徴の1つとなる。一般的にPWM制御方式のスイッチングレギュレータに周波数調整機能をもたせるか否かの選択は、ユーザーによって異なってくる。本発明に係るスイッチングレギュレータ1、100はこうした需要に対して容易に応えようというものである。 One of the features of the switching regulators 1 and 100 according to the present invention is that the oscillation frequency of the clock signal CLK originally generated by the oscillation circuit device 6 can be adjusted, but such an oscillation frequency adjustment function is extremely easy. One of the major features is that it can be disabled. Generally, the selection of whether or not a PWM control type switching regulator has a frequency adjustment function differs depending on the user. The switching regulators 1 and 100 according to the present invention are intended to easily meet such demand.

発振回路装置6の発振周波数調整機能をイネーブル状態とするか、ディスネーブル状態とするかは前に述べたように基準電圧調整部9の回路機能を有効にするか無効にするかによって決定できる。しかも、基準電圧調整部9は基準電圧部8に接続する抵抗R3の抵抗値によって設定できる。図3は抵抗R3を例えば、数百kΩ以上に選び、基準電圧調整部9の機能を無効にする場合を示している。 Whether to enable or disable the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6 can be determined by enabling or disabling the circuit function of the reference voltage adjustment unit 9 as described above. Moreover, the reference voltage adjusting unit 9 can be set by the resistance value of the resistor R3 connected to the reference voltage unit 8. FIG. 3 shows a case where the resistor R3 is selected to be, for example, several hundred kΩ or more, and the function of the reference voltage adjusting unit 9 is invalidated.

図3においては、上から順に入力電圧Vin、クロック信号CLK(セット信号Sset)、ランプ信号Vramp、スロープ信号Vslope、リセット信号Sreset、およびスイッチング電圧Vswがそれぞれ描写されている。 In FIG. 3, the input voltage Vin, the clock signal CLK (set signal Set), the lamp signal Vram, the slope signal Vslope, the reset signal Reset, and the switching voltage Vsw are depicted in this order from the top.

入力電圧Vinは、入力端子INに印加される。本発明に係るスイッチングレギュレータ1、100において、入力電圧Vinの変動が監視、検出の対象となり、入力電圧Vinの増減に応じて発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの周波数の大きさが変動する。入力電圧Vinは時刻t1〜t5までの区間は所定の大きさで一定である。時刻t6〜t9の区間は何らかの原因によって徐々に増加する状態を模式的に示している。 The input voltage Vin is applied to the input terminal IN. In the switching regulators 1 and 100 according to the present invention, fluctuations in the input voltage Vin are monitored and detected, and the magnitude of the frequency of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 6 fluctuates according to the increase / decrease in the input voltage Vin. To do. The input voltage Vin has a predetermined magnitude and is constant in the section from time t1 to t5. The section from time t6 to t9 schematically shows a state in which the time gradually increases for some reason.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、クロック信号生成回路10で生成され、時刻t1〜t9に関わらず一定の周期で発生している状態を示す。クロック信号CLK(セット信号Sset)は、基準電圧調整部9が無効状態に置かれている場合には、入力電圧Vinが変動する時刻t6以降であっても一定の周波数(周期)で発生することになる。 The clock signal CLK (set signal Sset) is generated by the clock signal generation circuit 10 and indicates a state in which the clock signal CLK (set signal Sset) is generated at a constant cycle regardless of the times t1 to t9. When the reference voltage adjusting unit 9 is placed in the invalid state, the clock signal CLK (set signal Sset) is generated at a constant frequency (cycle) even after the time t6 when the input voltage Vin fluctuates. become.

ランプ信号Vrampは、スロープ信号生成回路11から出力され、クロック信号CLKに追随した三角波状または鋸歯状波の信号となる。ランプ信号Vrampはクロック信号CLKと同様に時刻t1〜t9の区間、一定の周期で発生する。 The lamp signal Vramp is output from the slope signal generation circuit 11 and becomes a triangular wave-like or sawtooth-like wave signal that follows the clock signal CLK. Similar to the clock signal CLK, the lamp signal Vramp is generated in the interval of time t1 to t9 at a constant cycle.

スロープ信号Vslopeは、合算手段12から出力されPWMコンパレータ13の非反転入力端子(+)に入力される。スロープ信号Vslopeは、ランプ信号Vrampにスイッチング電流Iswに応じた電圧成分を、信号線CSを介して合算した信号となる。スロープ信号Vslopeは、セット信号Sset(クロック信号CLK)の立下りエッジのタイミングから徐々に増加し始め、誤差信号Verrに到達すると急峻に所定の電位V1まで低下する。なお、誤差信号Verrは入力電圧Vinの増加に応じて、徐々に降圧される。 The slope signal Vslope is output from the summing means 12 and input to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 13. The slope signal Vslope is a signal obtained by adding the voltage components corresponding to the switching current Isw to the lamp signal Vram via the signal line CS. The slope signal Vslope starts to gradually increase from the timing of the falling edge of the set signal Sset (clock signal CLK), and suddenly drops to a predetermined potential V1 when the error signal Verr is reached. The error signal Verr is gradually stepped down as the input voltage Vin increases.

リセット信号Sresetは、PWMコンパレータ13から出力され駆動制御回路14に入力される。リセット信号Sresetは、スロープ信号VslopeがハイレベルからローレベルLに遷移するタイミングで生成される。駆動制御回路14は、リセット信号Sresetおよびセット信号Ssetで制御される。 The reset signal Reset is output from the PWM comparator 13 and input to the drive control circuit 14. The reset signal Reset is generated at the timing when the slope signal Vslope transitions from the high level to the low level L. The drive control circuit 14 is controlled by the reset signal Reset and the set signal Set.

スイッチング電圧Vswは、スイッチング端子SWから出力される。スイッチング電圧Vswは、駆動制御回路14、スイッチングトランジスタ2a、および同期整流素子3によって生成、出力されるがその発生タイミングは、セット信号Ssetおよびリセット信号Sresetに同期する。したがって、時刻t1〜t3の区間はハイレベルHとなり、区間t3〜t5の区間はローレベルLとなる。スイッチング電圧VswのハイレベルHのパルス幅は入力電圧Vinの増加に応じて狭くなり、時刻t7〜t8の区間で最も狭くなって、スイッチングトランジスタ2aをオンさせるには不利な状態となるが、こうした状態であってもスイッチングトランジスタ2aをオンさせる必要な最小オン時間tmonは確保できるように制御される。 The switching voltage Vsw is output from the switching terminal SW. The switching voltage Vsw is generated and output by the drive control circuit 14, the switching transistor 2a, and the synchronous rectifying element 3, but the generation timing thereof is synchronized with the set signal Set and the reset signal Reset. Therefore, the section at times t1 to t3 has a high level H, and the section between sections t3 to t5 has a low level L. The pulse width of the high level H of the switching voltage Vsw becomes narrower as the input voltage Vin increases, and becomes the narrowest in the section from time t7 to t8, which is disadvantageous for turning on the switching transistor 2a. Even in the state, the minimum on-time ton required to turn on the switching transistor 2a is controlled so as to be secured.

図4は、図1に示したスイッチングレギュレータ1の主なノードのタイミングチャートを示す。とりわけ、スイッチングレギュレータ1において、過電圧状態、すなわち、入力端子INに印加される入力電圧Vinが所定の範囲を超えた場合に、かつ抵抗R3が数十kΩ以上と比較的小さい抵抗値の場合のタイミングチャートである。前に述べた図3は、発振回路装置6が有する発振周波数の調整機能をディスネーブル状態とするものであったが、 図4は、イネーブル状態に設定する点で両者は相違する。 FIG. 4 shows a timing chart of the main nodes of the switching regulator 1 shown in FIG. In particular, in the switching regulator 1, the timing is in an overvoltage state, that is, when the input voltage Vin applied to the input terminal IN exceeds a predetermined range and the resistance R3 is a relatively small resistance value of several tens of kΩ or more. It is a chart. In FIG. 3 described above, the oscillation frequency adjusting function of the oscillation circuit device 6 is set to the disable state, but FIG. 4 is different from each other in that it is set to the enable state.

発振回路装置6の発振周波数調整機能をイネーブル状態とするか、それともディスネーブル状態とするかは基準電圧調整部9の機能を有効にするか無効にするかによって決定できる。かつ、基準電圧調整部9は基準電圧部8に接続する抵抗R3の抵抗値によって設定できることも前に述べたとおりである。図4では抵抗R3を例えば、数十kΩ程度に選び基準電圧調整部9の回路機能を有効にする場合を示す。 Whether to enable or disable the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6 can be determined by enabling or disabling the function of the reference voltage adjustment unit 9. Moreover, as described above, the reference voltage adjusting unit 9 can be set by the resistance value of the resistor R3 connected to the reference voltage unit 8. FIG. 4 shows a case where the resistor R3 is selected to be, for example, about several tens of kΩ and the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9 is enabled.

図4においても図3と同様に、上から順に入力電圧Vin、クロック信号CLK(セット信号Sset)、ランプ信号Vramp、スロープ信号Vslope、リセット信号Sreset、およびスイッチング電圧Vswがそれぞれ描写されている。 In FIG. 4, similarly to FIG. 3, the input voltage Vin, the clock signal CLK (set signal Sset), the lamp signal Vram, the slope signal Vslope, the reset signal Sset, and the switching voltage Vsw are depicted in this order from the top.

入力電圧Vinは、入力端子INに印加される。本発明に係るスイッチングレギュレータ1、100において、入力電圧Vinの変動が監視、検出の対象となり、入力電圧Vinの増減に応じて発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの周波数の大きさが制御、調整される。入力電圧Vinは時刻t1から時刻t8まで徐々に増加する状態を模式的に示す。入力電圧Vinは、時刻t2で所定の電圧の大きさよりも所定電圧Δv1だけ高くなったとしている。 The input voltage Vin is applied to the input terminal IN. In the switching regulators 1 and 100 according to the present invention, fluctuations in the input voltage Vin are monitored and detected, and the magnitude of the frequency of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 6 is controlled according to the increase or decrease in the input voltage Vin. , Adjusted. The input voltage Vin schematically shows a state in which the input voltage Vin gradually increases from the time t1 to the time t8. It is assumed that the input voltage Vin is higher than the magnitude of the predetermined voltage at time t2 by a predetermined voltage Δv1.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、発振回路装置6に内蔵されるクロック信号生成回路10で生成されるが、入力電圧Vinが通常状態の電圧より所定電圧Δv1だけ高くなった時刻t2以降周期が拡がり周波数が低くなるように調整される状態を示す。すなわち、発振周波数調整機能がイネーブル状態に設定されていることを示す。発振周波数調整機能の具体的な回路構成については後述する。 The clock signal CLK (set signal Sset) is generated by the clock signal generation circuit 10 built in the oscillation circuit device 6, but the period after the time t2 when the input voltage Vin is higher than the voltage in the normal state by a predetermined voltage Δv1 Indicates a state in which the spread frequency is adjusted to be low. That is, it indicates that the oscillation frequency adjustment function is set to the enabled state. The specific circuit configuration of the oscillation frequency adjustment function will be described later.

ランプ信号Vrampは、スロープ信号生成回路11から出力され、クロック信号CLKに追随した三角波状または鋸歯状波の信号となる。ランプ信号Vrampはクロック信号CLKと同様に時刻t1以降徐々に周期は長くなり、周波数が低くなる。 The lamp signal Vramp is output from the slope signal generation circuit 11 and becomes a triangular wave-like or sawtooth-like wave signal that follows the clock signal CLK. Similar to the clock signal CLK, the lamp signal Vram gradually has a longer cycle and a lower frequency after time t1.

スロープ信号Vslopeは、合算手段12から出力されPWMコンパレータ13の非反転入力端子(+)に入力される。スロープ信号Vslopeは、ランプ信号Vrampにスイッチング電流Iswに応じた電圧成分を、信号線CSを介して合算した信号となる。スロープ信号Vslopeは、セット信号Sset(クロック信号CLK)の立下りエッジのタイミングから徐々に増加し始め、誤差信号Verrに到達すると急峻に所定の電位V1まで低下する。なお、誤差信号Verrは入力電圧Vinの増加に応じて、徐々に降圧される。 The slope signal Vslope is output from the summing means 12 and input to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 13. The slope signal Vslope is a signal obtained by adding the voltage components corresponding to the switching current Isw to the lamp signal Vram via the signal line CS. The slope signal Vslope starts to gradually increase from the timing of the falling edge of the set signal Sset (clock signal CLK), and suddenly drops to a predetermined potential V1 when the error signal Verr is reached. The error signal Verr is gradually stepped down as the input voltage Vin increases.

リセット信号Sresetは、PWMコンパレータ13から出力され駆動制御回路14に入力される。リセット信号Sresetは、スロープ信号Vslopeがハイレベルからローレベルに遷移するタイミングで生成される。駆動制御回路14は、リセット信号Sresetおよびセット信号Ssetで制御される。 The reset signal Reset is output from the PWM comparator 13 and input to the drive control circuit 14. The reset signal Reset is generated at the timing when the slope signal Vslope transitions from the high level to the low level. The drive control circuit 14 is controlled by the reset signal Reset and the set signal Set.

スイッチング電圧Vswは、スイッチング端子SWから出力される。スイッチング電圧Vswは、駆動制御回路14、スイッチングトランジスタ2a、および同期整流素子3によって生成、出力されるがその発生タイミングは、セット信号Ssetおよびリセット信号Sresetの各立ち上がりエッジに同期する。したがって、時刻t2〜t3の区間はハイレベルHとなり、区間t3〜t4の区間はローレベルLとなる。スイッチング電圧VswのハイレベルHの時間は入力電圧Vinの増加に比例して狭くなり、時刻t7〜t8の区間で最も狭くなって、スイッチングトランジスタ2aをオンさせるには不利な状態となるが、こうした状態であってもスイッチングトランジスタ2aをオンさせる必要な最小オン時間tmonは確保できるように制御される。 The switching voltage Vsw is output from the switching terminal SW. The switching voltage Vsw is generated and output by the drive control circuit 14, the switching transistor 2a, and the synchronous rectifying element 3, but the generation timing thereof is synchronized with each rising edge of the set signal Set and the reset signal Reset. Therefore, the section at time t2 to t3 has a high level H, and the section between sections t3 to t4 has a low level L. The time of the high level H of the switching voltage Vsw becomes narrower in proportion to the increase of the input voltage Vin, and becomes the narrowest in the section from time t7 to t8, which is disadvantageous for turning on the switching transistor 2a. Even in the state, the minimum on-time ton required to turn on the switching transistor 2a is controlled so as to be secured.

図5は、図1に示したスイッチングレギュレータ1の主なノードのタイミングチャートを示す。とりわけ、スイッチングレギュレータ1において、低電圧状態、すなわち、入力端子INに印加される入力電圧Vinが所定の範囲を下回っており、かつ、抵抗R3が数百kΩと比較的大きい抵抗値の場合のタイミングチャートである。 FIG. 5 shows a timing chart of the main nodes of the switching regulator 1 shown in FIG. In particular, in the switching regulator 1, the timing is in the low voltage state, that is, when the input voltage Vin applied to the input terminal IN is below a predetermined range and the resistance R3 is a relatively large resistance value of several hundred kΩ. It is a chart.

入力電圧Vinが低電圧状態においては、過電圧状態と同様に発振回路装置6の発振周波数調整機能をディスネーブル状態とするために、抵抗R3を例えば、数百kΩ以上の比較的高抵抗値に選び基準電圧調整部9の回路機能を無効にすることによって達成できる。 When the input voltage Vin is in a low voltage state, the resistor R3 is selected to have a relatively high resistance value of, for example, several hundred kΩ or more in order to disable the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6 as in the overvoltage state. This can be achieved by disabling the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9.

図5においても、図3〜図4と同様に、上から順に入力電圧Vin、クロック信号CLK(セット信号Sset)、ランプ信号Vramp、スロープ信号Vslope、リセット信号Sreset、およびスイッチング電圧Vswがそれぞれ描写されている。 In FIG. 5, similarly to FIGS. 3 to 4, the input voltage Vin, the clock signal CLK (set signal Sset), the lamp signal Vram, the slope signal Vslope, the reset signal Sset, and the switching voltage Vsw are depicted in this order from the top. ing.

入力電圧Vinは、入力端子INに印加される。本発明に係るスイッチングレギュレータ1、100において、入力電圧Vinの変動が監視、検出の対象となり、入力電圧Vinの減少に応じて発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの周波数の大きさが低くなるように調整される。入力電圧Vinは時刻t1〜t5までの区間は所定の大きさで一定である。時刻t6〜t8の区間は何らかの原因によって低下する状態を模式的に示す。 The input voltage Vin is applied to the input terminal IN. In the switching regulators 1 and 100 according to the present invention, fluctuations in the input voltage Vin are monitored and detected, and the frequency magnitude of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 6 is low in response to the decrease in the input voltage Vin. It is adjusted to be. The input voltage Vin has a predetermined magnitude and is constant in the section from time t1 to t5. The section from time t6 to t8 schematically shows a state of decrease for some reason.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、クロック信号生成回路10で生成され、時刻t1〜t8に関わらず一定の周期で発生している状態を示す。クロック信号CLK(セット信号Sset)は、基準電圧調整部9がディスネーブル状態に置かれている場合には、入力電圧Vinが変動する時刻t6以降であっても一定の周波数(周期)で発生する。 The clock signal CLK (set signal Sset) is generated by the clock signal generation circuit 10 and indicates a state in which the clock signal CLK (set signal Sset) is generated at a constant cycle regardless of the times t1 to t8. The clock signal CLK (set signal Sset) is generated at a constant frequency (cycle) even after the time t6 when the input voltage Vin fluctuates when the reference voltage adjusting unit 9 is placed in the disable state. ..

ランプ信号Vrampは、スロープ信号生成回路11から出力され、クロック信号CLKに追随した三角波状または鋸歯状波の信号となる。ランプ信号Vrampはクロック信号CLKと同様に時刻t1〜t8の全区間、一定の周期で発生する。 The lamp signal Vramp is output from the slope signal generation circuit 11 and becomes a triangular wave-like or sawtooth-like wave signal that follows the clock signal CLK. Like the clock signal CLK, the lamp signal Vramp is generated in the entire section of time t1 to t8 at a constant cycle.

スロープ信号Vslopeは、合算手段12から出力されPWMコンパレータ13の非反転入力端子(+)に入力される。スロープ信号Vslopeは、ランプ信号Vrampにスイッチング電流Iswに応じた電圧成分を、信号線CSを介して合算した信号となる。スロープ信号Vslopeは、セット信号Sset(クロック信号CLK)の立下りエッジのタイミングから徐々に増加し始め、誤差信号Verrに到達すると急峻に所定の電位V1まで低下する。なお、誤差信号Verrは入力電圧Vinの増加に応じて、徐々に昇圧される。 The slope signal Vslope is output from the summing means 12 and input to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 13. The slope signal Vslope is a signal obtained by adding the voltage components corresponding to the switching current Isw to the lamp signal Vram via the signal line CS. The slope signal Vslope starts to gradually increase from the timing of the falling edge of the set signal Sset (clock signal CLK), and suddenly drops to a predetermined potential V1 when the error signal Verr is reached. The error signal Verr is gradually boosted as the input voltage Vin increases.

リセット信号Sresetは、PWMコンパレータ13から出力され駆動制御回路14に入力される。リセット信号Sresetは、スロープ信号VslopeがハイレベルからローレベルLに遷移するタイミングで生成される。駆動制御回路14は、リセット信号Sresetおよびセット信号Ssetで制御される。 The reset signal Reset is output from the PWM comparator 13 and input to the drive control circuit 14. The reset signal Reset is generated at the timing when the slope signal Vslope transitions from the high level to the low level L. The drive control circuit 14 is controlled by the reset signal Reset and the set signal Set.

スイッチング電圧Vswは、スイッチング端子SWから出力される。スイッチング電圧Vswは、駆動制御回路14、スイッチングトランジスタ2a、および同期整流素子3によって生成、出力されるがその発生タイミングは、セット信号Ssetおよびリセット信号Sresetの各立ち上がりエッジに同期する。したがって、時刻t1〜t3の区間はハイレベルHとなり、区間t3〜t5の区間はローレベルLとなる。スイッチング電圧VswのローレベルLの時間は入力電圧Vinの低下と共に狭くなり、時刻t7〜t8の区間で最も狭くなる。特に、スイッチングレギュレータ100のように、スイッチングトランジスタがnMOSトランジスタの場合、nMOSトランジスタをオンさせる必要な最小オン時間tmoffは確保できるように制御される。 The switching voltage Vsw is output from the switching terminal SW. The switching voltage Vsw is generated and output by the drive control circuit 14, the switching transistor 2a, and the synchronous rectifying element 3, but the generation timing thereof is synchronized with each rising edge of the set signal Set and the reset signal Reset. Therefore, the section at times t1 to t3 has a high level H, and the section between sections t3 to t5 has a low level L. The low level L time of the switching voltage Vsw becomes narrower as the input voltage Vin decreases, and becomes the narrowest in the section from time t7 to t8. In particular, when the switching transistor is an nMOS transistor such as the switching regulator 100, it is controlled so that the minimum on-time tmoff required to turn on the nMOS transistor can be secured.

図6は、図1に示したスイッチングレギュレータ1の主なノードのタイミングチャートを示す。とりわけ、スイッチングレギュレータ1において、低電圧状態、すなわち、入力端子INに印加される入力電圧Vinが所定の範囲を下回り、かつ、抵抗R3が数十kΩと比較的小さい抵抗値の場合のタイミングチャートである。前に述べた図5は、発振回路装置6が有する発振周波数の調整機能をディスネーブル状態とするものであったが、図6は、イネーブル状態に設定する点で両者は相違する。 FIG. 6 shows a timing chart of the main nodes of the switching regulator 1 shown in FIG. In particular, in the switching regulator 1, in the timing chart in the low voltage state, that is, when the input voltage Vin applied to the input terminal IN is below a predetermined range and the resistance R3 is a relatively small resistance value of several tens of kΩ. is there. FIG. 5 described above shows that the oscillation frequency adjusting function of the oscillation circuit device 6 is in a disable state, but FIG. 6 is different from each other in that it is set in the enable state.

発振回路装置6の発振周波数調整機能をイネーブル状態とするには基準電圧部8に設けた抵抗R3を例えば、数十kΩ程度の比較的低抵抗値に選び基準電圧調整部9の回路機能を有効とする。 To enable the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6, select the resistor R3 provided in the reference voltage unit 8 to a relatively low resistance value of, for example, several tens of kΩ, and enable the circuit function of the reference voltage adjustment unit 9. And.

図6においても図3〜図5と同様に、上から順に入力電圧Vin、クロック信号CLK(セット信号Sset)、ランプ信号Vramp、スロープ信号Vslope、リセット信号Sreset、およびスイッチング電圧Vswがそれぞれ描写されている。 In FIG. 6, similarly to FIGS. 3 to 5, the input voltage Vin, the clock signal CLK (set signal Sset), the lamp signal Vram, the slope signal Vslope, the reset signal Sset, and the switching voltage Vsw are depicted in this order from the top. There is.

入力電圧Vinは、入力端子INに印加される。本発明に係るスイッチングレギュレータ1,100において、入力電圧Vinの変動が監視、検出の対象となり、入力電圧Vinの増減に応じて発振回路装置6で生成されるクロック信号CLKの周波数の大きさが制御、調整される。入力電圧Vinは時刻t1以降に徐々に低下する状態を模式的に示す。そして入力電圧Vinは、時刻t2で所定の電圧の大きさよりも所定電圧Δv2だけ低くなったとしている。 The input voltage Vin is applied to the input terminal IN. In the switching regulators 1,100 according to the present invention, fluctuations in the input voltage Vin are monitored and detected, and the magnitude of the frequency of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 6 is controlled according to the increase or decrease in the input voltage Vin. , Adjusted. The input voltage Vin schematically shows a state in which the input voltage Vin gradually decreases after the time t1. Then, it is assumed that the input voltage Vin becomes lower than the magnitude of the predetermined voltage by the predetermined voltage Δv2 at the time t2.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、発振回路装置6に内蔵されるクロック信号生成回路10で生成されるが、入力電圧Vinが低下し始める時刻t1以降は周期が広がり周波数が低くなるように調整される状態を示す。すなわち、発振周波数調整機能がイネーブル状態に設定されていることを示す。発振周波数調整機能の具体的な回路構成については後述する。 The clock signal CLK (set signal Sset) is generated by the clock signal generation circuit 10 built in the oscillation circuit device 6, but is adjusted so that the period becomes wider and the frequency becomes lower after the time t1 when the input voltage Vin starts to decrease. Indicates the state to be performed. That is, it indicates that the oscillation frequency adjustment function is set to the enabled state. The specific circuit configuration of the oscillation frequency adjustment function will be described later.

ランプ信号Vrampは、スロープ信号生成回路11から出力され、クロック信号CLKに追随した三角波状または鋸歯状波の信号となる。ランプ信号Vrampはクロック信号CLKと同様に時刻t1以降周期は徐々に長くなり、周波数が低くなる。 The lamp signal Vramp is output from the slope signal generation circuit 11 and becomes a triangular wave-like or sawtooth-like wave signal that follows the clock signal CLK. Similar to the clock signal CLK, the lamp signal Vramp has a gradually longer cycle and a lower frequency after time t1.

スロープ信号Vslopeは、合算手段12から出力されPWMコンパレータ13の非反転入力端子(+)に入力される。スロープ信号Vslopeは、ランプ信号Vrampにスイッチング電流Iswに応じた電圧成分を、信号線CSを介して合算した信号である。スロープ信号Vslopeは、セット信号Sset(クロック信号CLK)の立下りエッジのタイミングから徐々に増加し始め、誤差信号Verrに到達すると急峻に所定の電位V1まで低下する。なお、誤差信号Verrは入力電圧Vinに応じて徐々に降圧される。 The slope signal Vslope is output from the summing means 12 and input to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 13. The slope signal Vslope is a signal obtained by adding the voltage components corresponding to the switching current Isw to the lamp signal Vram via the signal line CS. The slope signal Vslope starts to gradually increase from the timing of the falling edge of the set signal Sset (clock signal CLK), and suddenly drops to a predetermined potential V1 when the error signal Verr is reached. The error signal Verr is gradually stepped down according to the input voltage Vin.

リセット信号Sresetは、PWMコンパレータ13から出力され駆動制御回路14に入力される。リセット信号Sresetは、スロープ信号VslopeがハイレベルからローレベルLに遷移するタイミングで生成される。駆動制御回路14は、リセット信号Sresetおよびセット信号Ssetで制御される。 The reset signal Reset is output from the PWM comparator 13 and input to the drive control circuit 14. The reset signal Reset is generated at the timing when the slope signal Vslope transitions from the high level to the low level L. The drive control circuit 14 is controlled by the reset signal Reset and the set signal Set.

スイッチング電圧Vswは、スイッチング端子SWから出力される。スイッチング電圧Vswは、駆動制御回路14、スイッチングトランジスタ2a、および同期整流素子3によって生成、出力されるがその発生タイミングは、セット信号Ssetおよびリセット信号Sresetに同期する。スイッチング電圧VswのローレベルLの区間のパルス幅は、入力電圧Vinの低下と共に狭くなる。時刻t3〜t4の区間であっても、スイッチングトランジスタがnMOSトランジスタの場合、nMOSトランジスタをオンさせる最小オン時間tmoffが十分に確保できるように制御される。なお、周期T1,T2およびT3は、時刻t2以降徐々に変化し、T1<T2<T3となり、スイッチング電圧Vswの周期が長くなり、周波数が徐々に低下していく状態を示している。 The switching voltage Vsw is output from the switching terminal SW. The switching voltage Vsw is generated and output by the drive control circuit 14, the switching transistor 2a, and the synchronous rectifying element 3, but the generation timing thereof is synchronized with the set signal Set and the reset signal Reset. The pulse width in the low level L section of the switching voltage Vsw becomes narrower as the input voltage Vin decreases. Even in the period from time t3 to t4, when the switching transistor is an nMOS transistor, it is controlled so that the minimum on-time tmoff for turning on the nMOS transistor can be sufficiently secured. The cycles T1, T2 and T3 gradually change after the time t2, T1 <T2 <T3, the cycle of the switching voltage Vsw becomes long, and the frequency gradually decreases.

以上図1〜図6を用いて本発明に係るスイッチングレギュレータ1,100においては、入力電圧Vinが過電圧状態または低電圧状態に陥った際の発振回路装置6の発振周波数調整機能を説明した。いずれの状態においても発振周波数調整機能を有効にするか無効にするかの設定は、基準電圧部8に接続する抵抗R3の抵抗値を選ぶことにより極めて容易に設定できることが本発明の1つの特徴であることは前述したとおりである。次にこうした回路機能を取捨選択するための発振回路装置6の具体的な回路構成について説明する。 In the switching regulators 1 and 100 according to the present invention with reference to FIGS. 1 to 6, the oscillation frequency adjusting function of the oscillation circuit device 6 when the input voltage Vin falls into an overvoltage state or an undervoltage state has been described. One of the features of the present invention is that the setting of whether to enable or disable the oscillation frequency adjustment function in any state can be set extremely easily by selecting the resistance value of the resistor R3 connected to the reference voltage unit 8. As mentioned above. Next, a specific circuit configuration of the oscillation circuit device 6 for selecting such a circuit function will be described.

図7は、本発明に係るスイッチングレギュレータ1,100に用いる発振回路装置6の一例を示す。とりわけ入力電圧Vinが過電圧状態に陥った際に、その過電圧を監視、検出してクロック信号CLK(セット信号Sset)の発振周波数を調整するに好適な回路構成を示す。 FIG. 7 shows an example of the oscillation circuit device 6 used in the switching regulators 1, 100 according to the present invention. In particular, a circuit configuration suitable for monitoring and detecting the overvoltage when the input voltage Vin falls into an overvoltage state and adjusting the oscillation frequency of the clock signal CLK (set signal Set) is shown.

発振回路装置6は、入力電圧変換部7、基準電圧部8、基準電圧調整部9、クロック信号生成回路10及びカレントミラー回路15で構成される。 The oscillation circuit device 6 includes an input voltage conversion unit 7, a reference voltage unit 8, a reference voltage adjustment unit 9, a clock signal generation circuit 10, and a current mirror circuit 15.

入力電圧変換部7は、ツェナーダイオードz1〜z4、抵抗r1、pMOSトランジスタp1,p2及びnMOSトランジスタn1,n2から構成されている。定電圧素子としてのツェナーダイオードz1のカソードは、入力端子INと接続され、そのアノードはツェナーダイオードz2のカソードに接続されている。以下同様に、ツェナーダイオードz2〜z4が直列に接続されている。入力電圧Vinはツェナーダイオードz1〜z4の順方向電圧(例えば1個に付き5.0V)に基づきクランプされる。抵抗r1は、ツェナーダイオードz1〜z4に流れる検知電流Ijを決めている。ツェナーダイオードz1〜z4の数はこれらに限定されずに異なった数の直列接続、並列接続、または直列と並列接続の組み合わせなど、降圧の方法については種々の形態が当業者には容易に想定できる。例えばツェナーダイオード1個に定電圧素子である一般的なpn接合を順方向で利用する一般的なダイオードを数個直列に接続してもよい。検知電流Ijが流れたときのnMOSトランジスタn1,n2のゲート電圧Vj2は、nMOSトランジスタn1,n2のゲート・ソース間の閾値電圧とほぼ等しくなる。nMOSトランジスタn1,n2はカレントミラー回路を、pMOSトランジスタp1,p2もそれぞれ別のカレントミラー回路を構成している。そのため、抵抗r1側で生成されnMOSトランジスタn1に流れる検知電流Ijは、pMOSトランジスタp2に同じ検知電流Ijを生成する。なお、定電圧素子を入力電圧変換部7に用いると定電圧素子が導通するまでは電流が流れないので消費電力の軽減化が図れる。 The input voltage conversion unit 7 is composed of Zener diodes z1 to z4, resistors r1, pMOS transistors p1 and p2, and nMOS transistors n1 and n2. The cathode of the Zener diode z1 as a constant voltage element is connected to the input terminal IN, and its anode is connected to the cathode of the Zener diode z2. Similarly, the Zener diodes z2 to z4 are connected in series. The input voltage Vin is clamped based on the forward voltage of the Zener diodes z1 to z4 (for example, 5.0 V per one). The resistor r1 determines the detection current Ij flowing through the Zener diodes z1 to z4. The number of Zener diodes z1 to z4 is not limited to these, and various forms can be easily assumed by those skilled in the art for step-down methods such as different numbers of series connection, parallel connection, or a combination of series and parallel connection. .. For example, several general diodes that utilize a general pn junction, which is a constant voltage element, in the forward direction may be connected in series to one Zener diode. The gate voltage Vj2 of the nMOS transistors n1 and n2 when the detection current Ij flows is substantially equal to the threshold voltage between the gate and source of the nMOS transistors n1 and n2. The nMOS transistors n1 and n2 form a current mirror circuit, and the pMOS transistors p1 and p2 also form separate current mirror circuits. Therefore, the detection current Ij generated on the resistor r1 side and flowing through the nMOS transistor n1 generates the same detection current Ij on the pMOS transistor p2. If the constant voltage element is used for the input voltage conversion unit 7, the current does not flow until the constant voltage element conducts, so that the power consumption can be reduced.

基準電圧部8は、抵抗R3の抵抗値に応じた基準電流Irtを生成する。設定端子RTには、抵抗R3が外付け可能となっている。基準電圧部8は、バイポーラトランジスタb1,b2、バンドギャップリファレンス回路16、定電流源17、抵抗r2,r3を備える。バンドギャップリファレンス回路16は、所定のバンドギャップ電圧Vbgr1(例えば1.25V)を生成する。バンドギャップ電圧Vbgr1は、抵抗r1,r2によって分圧され、抵抗r2及び抵抗r3の共通接続ノードに分圧電圧Vbgr2が生成される。 The reference voltage unit 8 generates a reference current Irt corresponding to the resistance value of the resistor R3. A resistor R3 can be externally attached to the setting terminal RT. The reference voltage unit 8 includes bipolar transistors b1 and b2, a bandgap reference circuit 16, a constant current source 17, and resistors r2 and r3. The bandgap reference circuit 16 produces a predetermined bandgap voltage Vbgr1 (eg, 1.25V). The bandgap voltage Vbgr1 is divided by the resistors r1 and r2, and the divided voltage Vbgr2 is generated at the common connection node of the resistors r2 and r3.

NPN型のバイポーラトランジスタb2のエミッタは、設定端子RTと接続される。定電流源17はPNP型のバイポーラトランジスタb1のエミッタ及びバイポーラトランジスタb2のベースと接続される。バイポーラトランジスタb1のベースには分圧された分圧電圧Vbgr2が印加される。バイポーラトランジスタb2のエミッタには、バイポーラトランジスタb1のエミッタ電流およびバイポーラトランジスタb2のベース電流を供給するための回路が接続されるが、その構成は特に限定されないため図示を省略している。 The emitter of the NPN type bipolar transistor b2 is connected to the setting terminal RT. The constant current source 17 is connected to the emitter of the PNP type bipolar transistor b1 and the base of the bipolar transistor b2. A divided voltage dividing voltage Vbgr2 is applied to the base of the bipolar transistor b1. A circuit for supplying the emitter current of the bipolar transistor b1 and the base current of the bipolar transistor b2 is connected to the emitter of the bipolar transistor b2, but the configuration is not particularly limited and is not shown.

バイポーラトランジスタb1およびバイポーラトランジスタb2のベース・エミッタ間電圧Vbeが等しいと仮定すると、設定端子RTの設定電圧Vrtは、分圧電圧Vbgr2と等しくなる。したがって、抵抗R3には、バイポーラトランジスタb2を経由して数式(1)で与えられる基準電流Irtが流れる。
Irt=Vbgr2/R3 …(1)
基準電圧部8は、バイポーラトランジスタb2に流れる電流を、基準電流Irtとして出力する。
Assuming that the base-emitter voltage Vbe of the bipolar transistor b1 and the bipolar transistor b2 is equal, the set voltage Vrt of the setting terminal RT becomes equal to the voltage dividing voltage Vbgr2. Therefore, the reference current Irt given by the mathematical formula (1) flows through the resistor R3 via the bipolar transistor b2.
Irt = Vbgr2 / R3 ... (1)
The reference voltage unit 8 outputs the current flowing through the bipolar transistor b2 as the reference current Irt.

カレントミラー回路15は、pMOSトランジスタp3〜p5により構成されている。pMOSトランジスタp3のドレイン及び、pMOSトランジスタp3〜p5のゲートはバイポーラトランジスタb2のコレクタと接続されており、pMOSトランジスタp3〜p5のドレインでは、基準電流Irtがそれぞれ生成される。pMOSトランジスタp4のドレインは、キャパシタC、nMOSトランジスタn3のドレイン及びヒステリシスコンパレータ18の非反転入力端子(+)に接続されている。pMOSトランジスタp5のドレインは、抵抗r4の一端に接続され、ノードN1においてノード電圧Vn1を生成する。ノード電圧Vn1はラッチ回路19に出力される。 The current mirror circuit 15 is composed of pMOS transistors p3 to p5. The drain of the pMOS transistor p3 and the gate of the pMOS transistors p3 to p5 are connected to the collector of the bipolar transistor b2, and the reference current Irt is generated at the drain of the pMOS transistors p3 to p5, respectively. The drain of the pMOS transistor p4 is connected to the drain of the capacitor C, the nMOS transistor n3, and the non-inverting input terminal (+) of the hysteresis comparator 18. The drain of the pMOS transistor p5 is connected to one end of the resistor r4 to generate a node voltage Vn1 at the node N1. The node voltage Vn1 is output to the latch circuit 19.

クロック信号生成回路10は、キャパシタC、nMOSトランジスタn3、ヒステリシスコンパレータ18、第1比較電圧V1及び第2比較電圧V2を備える。ヒステリシスコンパレータ18ではキャパシタCの両端間電圧と第1比較電圧V1および第2比較電圧V2とを比較して、矩形状のクロック信号CLKおよびセット信号Ssetを出力する。 The clock signal generation circuit 10 includes a capacitor C, an nMOS transistor n3, a hysteresis comparator 18, a first comparison voltage V1 and a second comparison voltage V2. The hysteresis comparator 18 compares the voltage between both ends of the capacitor C with the first comparison voltage V1 and the second comparison voltage V2, and outputs a rectangular clock signal CLK and a set signal Sset.

クロック信号生成回路10の一部を構成するnMOSトランジスタn3がオフのとき、キャパシタCには基準電流Irtが流れ充電され、nMOSトランジスタn3がオンのとき、キャパシタCに充電された電荷はnMOSトランジスタn3を介して放電される。キャパシタCが充電されているとき、特にキャパシタ電圧Vcが第1比較電圧V1に到達してから第2比較電圧V2に充電されるまでの期間をオフ期間Toffとして、ヒステリシスコンパレータ18ではローレベルのセット信号Ssetを出力する。 When the nMOS transistor n3 forming a part of the clock signal generation circuit 10 is off, a reference current Irt flows through the capacitor C to charge the capacitor C, and when the nMOS transistor n3 is on, the charge charged to the capacitor C is the nMOS transistor n3. Is discharged via. When the capacitor C is charged, the period from when the capacitor voltage Vc reaches the first comparison voltage V1 to when the capacitor C is charged to the second comparison voltage V2 is set as the off period Toff, and the hysteresis comparator 18 sets a low level. Output the signal set.

キャパシタ電圧Vcが第2比較電圧V2に到達した後、キャパシタCに蓄積された電荷は放電される。キャパシタCが放電されているとき、特にキャパシタ電圧Vcが第2比較電圧V2から第1比較電圧V1に放電されるまでの期間をオン期間Tonとして、ヒステリシスコンパレータ18ではハイレベルのセット信号Ssetを出力する。即ちこの時、nMOSトランジスタn3はオンであるためキャパシタCはnMOSトランジスタn3を介して放電される。以降この動作を繰り返すことで、ヒステリシスコンパレータ18では一定の周期Tでセット信号Ssetを出力し続ける。 After the capacitor voltage Vc reaches the second comparison voltage V2, the electric charge accumulated in the capacitor C is discharged. When the capacitor C is discharged, the hysteresis comparator 18 outputs a high-level set signal Sset, in particular, with the period from the second comparison voltage V2 to the discharge of the first comparison voltage V1 as the on-period Ton. To do. That is, at this time, since the nMOS transistor n3 is on, the capacitor C is discharged via the nMOS transistor n3. After that, by repeating this operation, the hysteresis comparator 18 continues to output the set signal Sset at a constant period T.

以上述べたように、基準電圧部8、カレントミラー回路15及びクロック生成回路10がセット信号Ssetおよびクロック信号CLKの生成及び出力を行う構成となっている。上記の数式(1)に示す基準電流Irtは抵抗R3に応じて調整され、クロック信号CLKおよびセット信号Ssetの周波数を調整する。さらにカレントミラー回路15から後段の基準電圧調整部9に基準電流Irtを伝えるため、ノード電圧Vn1の大きさは設定抵抗R3により定まる。 As described above, the reference voltage unit 8, the current mirror circuit 15, and the clock generation circuit 10 are configured to generate and output the set signal Set and the clock signal CLK. The reference current Irt shown in the above equation (1) is adjusted according to the resistance R3, and adjusts the frequencies of the clock signal CLK and the set signal Sset. Further, since the reference current Irt is transmitted from the current mirror circuit 15 to the reference voltage adjusting unit 9 in the subsequent stage, the magnitude of the node voltage Vn1 is determined by the set resistor R3.

次に、抵抗R3を数十kΩ程度の比較的低抵抗に設定して基準電圧調整部9をイネーブル状態とする場合の入力電圧変換部7及び基準電圧調整部9の回路動作について説明する。入力電圧変換部7は、入力端子INに印加される入力電圧VinをツェナーダイオードZ1〜Z4及び抵抗r1を用いて降圧することで、所定の第2検出電圧Vj2を生成する。第2検出電圧Vj2はnMOSトランジスタn1,n2のゲート・ソース間の閾値電圧とほぼ等しくなる。第2検出電圧Vj2は、nMOSトランジスタn1,n2の各ゲートのゲート電圧として動作する。nMOSトランジスタn1,n2及びpMOSトランジスタp1,p2はカレントミラー回路を構成しており、抵抗r1に流れる検知電流Ijをラッチ回路19側に設けた抵抗r5に伝えることで、ノードN2においてノード電圧Vn2を生成する。ノード電圧Vn2はラッチ回路19に出力される。 Next, the circuit operation of the input voltage conversion unit 7 and the reference voltage adjustment unit 9 when the resistor R3 is set to a relatively low resistance of about several tens of kΩ and the reference voltage adjustment unit 9 is enabled will be described. The input voltage conversion unit 7 generates a predetermined second detection voltage Vj2 by stepping down the input voltage Vin applied to the input terminal IN by using the Zener diodes Z1 to Z4 and the resistor r1. The second detection voltage Vj2 is substantially equal to the threshold voltage between the gate and source of the nMOS transistors n1 and n2. The second detection voltage Vj2 operates as the gate voltage of each gate of the nMOS transistors n1 and n2. The nMOS transistors n1 and n2 and the pMOS transistors p1 and p2 form a current mirror circuit, and by transmitting the detection current Ij flowing through the resistor r1 to the resistor r5 provided on the latch circuit 19 side, the node voltage Vn2 is transmitted to the node N2. Generate. The node voltage Vn2 is output to the latch circuit 19.

基準電圧調整部9は抵抗r4,r5、ラッチ回路19、第1検知トランジスタJT1及び第2検知トランジスタJT2で構成されている。ラッチ回路19では、入力されたノード電圧Vn1及びVn2に応じて、第1検知トランジスタJT1のオン/オフを行う。通常状態すなわち入力電圧Vinが所定の範囲内にある場合には第1検知トランジスタJT1をオンさせ、過電圧状態のとき第1検知トランジスタJT1をオフさせる。なお、ラッチ回路19の内部にはノード電圧Vn1,Vn2をハイレベルHおよびローレベルLに変換する図示しないコンパレータを含めることができる。 The reference voltage adjusting unit 9 is composed of resistors r4 and r5, a latch circuit 19, a first detection transistor JT1 and a second detection transistor JT2. The latch circuit 19 turns on / off the first detection transistor JT1 according to the input node voltages Vn1 and Vn2. In the normal state, that is, when the input voltage Vin is within a predetermined range, the first detection transistor JT1 is turned on, and in the overvoltage state, the first detection transistor JT1 is turned off. A comparator (not shown) that converts the node voltages Vn1 and Vn2 into high level H and low level L can be included in the latch circuit 19.

入力電圧Vinが通常状態のとき、ラッチ回路19は第1検知トランジスタJT1のゲートにハイレベルの第1検出電圧Vj1を出力する。このとき、ノード電圧Vn1はハイレベル(例えば0.65V)、ノード電圧Vn2はローレベル(例えば0V)である。第1検知トランジスタJT1がオン状態のとき、第2検知電圧Vj2はほぼ接地電位GND(ローレベル)と等しくなる。第2検知電圧Vj2がローレベルであるとき、nMOSトランジスタn1,n2のゲートには閾値電圧が印加されないため、nMOSトランジスタn1,n2は全てオフ状態にある。したがって、入力電圧Vinが通常状態のときには、基準電圧部8、カレントミラー回路14及びクロック生成回路10は周波数調整されない本来のクロック信号CLK(セット信号Sset)の生成及び出力を行う。 When the input voltage Vin is in the normal state, the latch circuit 19 outputs a high-level first detection voltage Vj1 to the gate of the first detection transistor JT1. At this time, the node voltage Vn1 is at a high level (for example, 0.65V), and the node voltage Vn2 is at a low level (for example, 0V). When the first detection transistor JT1 is in the ON state, the second detection voltage Vj2 is substantially equal to the ground potential GND (low level). When the second detection voltage Vj2 is at a low level, the threshold voltage is not applied to the gates of the nMOS transistors n1 and n2, so that all the nMOS transistors n1 and n2 are in the off state. Therefore, when the input voltage Vin is in the normal state, the reference voltage unit 8, the current mirror circuit 14, and the clock generation circuit 10 generate and output the original clock signal CLK (set signal Sset) whose frequency is not adjusted.

一方、入力電圧Vinが過電圧状態のとき、ラッチ回路19は第1検知トランジスタJT1のゲートにハイレベルに相当する第1検知電圧Vj1を出力する。このとき、ノード電圧Vn1はハイレベル(例えば0.65V)、ノード電圧Vn2はローレベル(例えば0V)である。第1検知トランジスタJT1にローレベルのとき、第2検知電圧Vj2はハイレベルとなる。第2検知電圧Vj2がハイレベルのとき、nMOSトランジスタn1,n2のゲートには閾値電圧以上の電圧印加されるため、nMOSトランジスタn1,n2は全てオン状態になる。 On the other hand, when the input voltage Vin is in the overvoltage state, the latch circuit 19 outputs the first detection voltage Vj1 corresponding to the high level to the gate of the first detection transistor JT1. At this time, the node voltage Vn1 is at a high level (for example, 0.65V), and the node voltage Vn2 is at a low level (for example, 0V). When the first detection transistor JT1 has a low level, the second detection voltage Vj2 has a high level. When the second detection voltage Vj2 is at a high level, a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to the gates of the nMOS transistors n1 and n2, so that all the nMOS transistors n1 and n2 are turned on.

第2検知トランジスタJT2がオン状態のとき、第2検知トランジスタJT2には検知電流Ijが流れている。なぜなら、nMOSトランジスタn1,n2及び第2検知トランジスタJT2はカレントミラー回路を形成しており、各nMOSトランジスタのドレインには同じ検知電流Ijが流れているものとみなせるからである。徐々に増加していく入力電圧Vinに応じて、検知電流Ijは変化する。このため、分圧電圧Vbgr2は徐々に降圧されていく。 When the second detection transistor JT2 is on, the detection current Ij is flowing through the second detection transistor JT2. This is because the nMOS transistors n1 and n2 and the second detection transistor JT2 form a current mirror circuit, and it can be considered that the same detection current Ij is flowing through the drain of each nMOS transistor. The detection current Ij changes according to the input voltage Vin that gradually increases. Therefore, the voltage dividing voltage Vbgr2 is gradually lowered.

設定端子RTの電圧は分圧電圧Vbgr2と等しくなるため、徐々に降圧していく。したがって、抵抗R3に流れる基準電流Irtも徐々に減少していく。このとき、キャパシタCに流れる基準電流Irtも徐々に減少し、充電時間は必然的に延びる。これに応じて、第1比較電圧V1に到達してから第2比較電圧V2に充電されるまでのオフ期間Toffが長くなる。キャパシタ電圧Vcが第2比較電圧V2から第1比較電圧V1に放電されるまでのオン期間Tonは不変である。以降この動作を繰り返すことで、周期Tが徐々に大きくなるセット信号Ssetを出力する。なお、セット信号Ssetの変化については後述する。 Since the voltage of the setting terminal RT becomes equal to the voltage dividing voltage Vbgr2, the voltage is gradually lowered. Therefore, the reference current Irt flowing through the resistor R3 also gradually decreases. At this time, the reference current Irt flowing through the capacitor C also gradually decreases, and the charging time inevitably increases. Correspondingly, the off period Toff from reaching the first comparison voltage V1 to being charged to the second comparison voltage V2 becomes longer. The on-period Ton until the capacitor voltage Vc is discharged from the second comparison voltage V2 to the first comparison voltage V1 is invariant. After that, by repeating this operation, a set signal Sset whose period T gradually increases is output. The change of the set signal Sset will be described later.

図8は、入力電圧Vinが過電圧状態における図7に示した発振回路装置6の各部のタイミングチャートを示す。図8は前に述べた図3に関連する。すなわち図3は、発振回路装置6が有する発振周波数の調整機能をディスネーブル状態に設定するために抵抗R3を数百kΩ以上に選んだ場合を説明したものであったが、図8は、図7に示した発振回路装置6の主なノードのタイミングチャートである。 FIG. 8 shows a timing chart of each part of the oscillation circuit device 6 shown in FIG. 7 when the input voltage Vin is in an overvoltage state. FIG. 8 relates to FIG. 3 previously mentioned. That is, FIG. 3 has described a case where the resistor R3 is selected to be several hundred kΩ or more in order to set the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6 to the disable state, but FIG. 8 is a diagram. It is a timing chart of the main node of the oscillation circuit apparatus 6 shown in 7.

図8には、上から順に入力電圧Vinに応じてセット信号Ssetが出力されるまでの各ノードでの電圧が描写されている。 FIG. 8 shows the voltage at each node until the set signal Sset is output according to the input voltage Vin in order from the top.

入力電圧Vinは時刻t1から増加し始め、時刻t2で所定の電圧をΔv1だけ超えたときに過電圧状態として検出されるが、基準電圧調整部9の回路機能はディスネーブルに置かれる。 The input voltage Vin starts to increase at time t1 and is detected as an overvoltage state when the predetermined voltage exceeds a predetermined voltage by Δv1 at time t2, but the circuit function of the reference voltage adjusting unit 9 is placed in the disable.

ノード電圧Vn1はノードN1に表われる。ノード電圧Vn1は、時刻の推移に関わらず、はほぼローレベルLである。ノード電圧Vn1の大きさは基準電流Irtと抵抗r4との積によって決定される。基準電流Irtは抵抗R3によって決められており、抵抗R3が数百kΩ以上の比較的高抵抗値に選ばれると基準電流Irtは無視できる程度に小さくなり、ノード電圧Vn1はほぼローレベルLまたはラッチ回路19を動作させる電位までは至らない電位となる。 The node voltage Vn1 appears at the node N1. The node voltage Vn1 is substantially low level L regardless of the transition of time. The magnitude of the node voltage Vn1 is determined by the product of the reference current Irt and the resistor r4. The reference current Irt is determined by the resistor R3, and when the resistor R3 is selected to have a relatively high resistance value of several hundred kΩ or more, the reference current Irt becomes negligibly small, and the node voltage Vn1 is almost low level L or latch. The potential does not reach the potential at which the circuit 19 is operated.

ノード電圧Vn2はノードN2に表われる。ノード電圧Vn2は、基準電圧部7に検知電流Ijが流れ始めたとき、すなわちツェナーダイオードz1〜z4に検知電流Ijが流れ始める時刻t2でローレベルLからハイレベルHとなる。 The node voltage Vn2 appears at the node N2. The node voltage Vn2 changes from low level L to high level H when the detection current Ij starts to flow in the reference voltage unit 7, that is, at the time t2 when the detection current Ij starts to flow in the Zener diodes z1 to z4.

第1検知電圧Vj1は、ラッチ回路19から第1検知トランジスタJT1のゲートに出力される。第1検知電圧Vj1はラッチ回路19に印加されるノード電圧Vn1とVn2が共にハイレベルHの場合にのみローレベルLとなり、これ以外の組み合わせではハイレベルHとなりように設定されている。したがって第1検知電圧Vj1は、時刻の推移に関わらずハイレベルHとなる。 The first detection voltage Vj1 is output from the latch circuit 19 to the gate of the first detection transistor JT1. The first detection voltage Vj1 is set to be low level L only when both the node voltages Vn1 and Vn2 applied to the latch circuit 19 are high level H, and to be high level H in other combinations. Therefore, the first detection voltage Vj1 becomes the high level H regardless of the transition of time.

第2検知電圧Vj2は、第1検知電圧Vj1が反転されたものであるので時刻の推移に関わらずローレベルLとなる。 Since the second detection voltage Vj2 is the inverted version of the first detection voltage Vj1, the second detection voltage Vj2 has a low level L regardless of the transition of time.

分圧電圧Vbgr2は、バイポーラトランジスタb1のベースに印加される。分圧電圧Vbgr2は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定される。さらに基準電圧調整部9のオン/オフ状態に追随する。時刻t2まですなわち過電圧状態が検出されるまでの区間は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定された比較的高いハイレベルHに維持される。 The voltage dividing voltage Vbgr2 is applied to the base of the bipolar transistor b1. The voltage dividing voltage Vbgr2 is set by the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the resistors r2 and r3. Further, it follows the on / off state of the reference voltage adjusting unit 9. The period until time t2, that is, until the overvoltage state is detected, is maintained at the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the relatively high high level H set by the resistors r2 and r3.

設定電圧Vrtは、バイポーラトランジスタb1とb2のベース・エミッタ間順方向電圧が等しいときには分圧電圧Vbgr2の変化に追随しかつその大きさも設定端子RTの電圧とほぼ等しくなる。したがって時刻の推移に関わらずハイレベルHとなる。 When the base-emitter forward voltage of the bipolar transistors b1 and b2 is equal, the set voltage Vrt follows the change of the voltage dividing voltage Vbgr2, and its magnitude is also substantially equal to the voltage of the setting terminal RT. Therefore, the high level H is obtained regardless of the time transition.

キャパシタ電圧VcはキャパシタCに生じる三角波状または鋸歯状波電圧となり、基準電流IrtによってキャパシタCが充電され、また、nMOSトランジスタn3によって急峻に放電を繰り返して生成されるので直線性が高い傾斜電圧となる。キャパシタ電圧Vcは、入力電圧Vinが通常状態である時刻t1であっても過電圧状態に入る時刻t2以降においても周期は同じとなる。なぜならば、設定端子RTの設定電圧Vrtが時刻の推移に関わらず一定であり、キャパシタCを充電する基準電流Irtが変化せずに一定となるからである。 The capacitor voltage Vc becomes a triangular wave-shaped or serrated wave voltage generated in the capacitor C, the capacitor C is charged by the reference current Irt, and the nMOS transistor n3 repeatedly discharges steeply, so that the gradient voltage has high linearity. Become. The period of the capacitor voltage Vc is the same regardless of whether the input voltage Vin is in the normal state at time t1 or after the time t2 when the input voltage Vin enters the overvoltage state. This is because the set voltage Vrt of the setting terminal RT is constant regardless of the transition of time, and the reference current Irt for charging the capacitor C is constant without changing.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、ヒステリシスコンパレータ10から出力されるクロック信号CLK(セット信号Sset)である。キャパシタ電圧Vcが、第1比較電圧V1と第2比較電圧V2にそれぞれ達したときにハイレベル、およびローレベルを繰り返す矩形波信号となる。クロック信号CLK(セット信号Sset)の周期(周波数)は、キャパシタ電圧Vcの周期と同様に時刻の推移に関わらず、すなわち通常状態、過電圧状態に関わらず同じとなる。 The clock signal CLK (set signal Sset) is a clock signal CLK (set signal Sset) output from the hysteresis comparator 10. When the capacitor voltage Vc reaches the first comparison voltage V1 and the second comparison voltage V2, respectively, it becomes a rectangular wave signal that repeats high level and low level. The period (frequency) of the clock signal CLK (set signal Sset) is the same regardless of the time transition, that is, regardless of the normal state or the overvoltage state, like the period of the capacitor voltage Vc.

図9は、図7において入力電圧Vinが過電圧状態に陥ったときの発振回路装置6の各部のタイミングチャートである。図9は前に述べた図4に関連する。すなわち、図4は発振回路装置6が有する発振周波数の調整機能をイネーブル状態に設定するために抵抗R3を数十kΩ程度の比較的低抵抗値に選んだ場合を説明したものであったが、図9は、図7に示した発振回路装置6がイネーブル状態に設定されたときの各部のタイミングチャートを示している。 FIG. 9 is a timing chart of each part of the oscillation circuit device 6 when the input voltage Vin falls into the overvoltage state in FIG. 7. FIG. 9 relates to FIG. 4 previously mentioned. That is, FIG. 4 illustrates the case where the resistor R3 is selected to have a relatively low resistance value of about several tens of kΩ in order to set the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6 to the enable state. FIG. 9 shows a timing chart of each part when the oscillator circuit device 6 shown in FIG. 7 is set to the enabled state.

図9には、上から順に入力電圧Vinに応じてクロック信号CLK(セット信号Sset)が出力されるまでの各ノードでの電圧が描写されている。入力電圧Vinは時刻t1から増加し始め、時刻t2で所定の電圧をΔv1だけ超えたときに過電圧状態と判定され、基準電圧調整部9によって発振回路装置6において発振周波数の調整が実行される。 FIG. 9 shows the voltage at each node until the clock signal CLK (set signal Set) is output according to the input voltage Vin in order from the top. The input voltage Vin starts to increase from time t1, and when the predetermined voltage exceeds a predetermined voltage by Δv1 at time t2, it is determined to be in an overvoltage state, and the reference voltage adjusting unit 9 adjusts the oscillation frequency in the oscillation circuit device 6.

ノード電圧Vn1は図7に示したノードN1に表われる。ノード電圧Vn1はほぼローレベルLである。ノード電圧Vn1の大きさは基準電流Irtと抵抗r4との積によって決定される。基準電流Irtは抵抗R3によって決められており、抵抗R3が数十kΩ程度に選ばれると基準電流Irtは比較的大きくなるのでノード電圧Vn1は入力電圧Vinが通常状態である時刻t1および過電圧状態が検出される時刻t2においてはハイレベルHに置かれる。時刻t2からt3においては第2検知トランジスタJT2が徐々にオン状態が強くなり、それに伴い設定電圧Vrtは低くなる。このときカレントミラー回路15側からノードN1に向かって流れる電流も徐々に減少し、時刻t3でハイレベルHからローレベルLに遷移する。これによって、ラッチ回路19から出力される第1検出電圧Vj1を適正に出力することができる。 The node voltage Vn1 appears at the node N1 shown in FIG. The node voltage Vn1 is substantially low level L. The magnitude of the node voltage Vn1 is determined by the product of the reference current Irt and the resistor r4. The reference current Irt is determined by the resistor R3, and when the resistor R3 is selected to be about several tens of kΩ, the reference current Irt becomes relatively large. Therefore, the node voltage Vn1 is the time t1 when the input voltage Vin is in the normal state and the overvoltage state. At the detected time t2, it is placed at the high level H. From time t2 to t3, the second detection transistor JT2 gradually becomes stronger in the ON state, and the set voltage Vrt becomes lower accordingly. At this time, the current flowing from the current mirror circuit 15 side toward the node N1 also gradually decreases, and the transition from the high level H to the low level L occurs at time t3. As a result, the first detection voltage Vj1 output from the latch circuit 19 can be properly output.

ノード電圧Vn2は図7に示したノードN2に表われる。ノード電圧Vn2は、基準電圧部7に検知電流Ijが流れ始めたとき、すなわちツェナーダイオードz1〜z4に検知電流Ijが流れ始める時刻t2でハイレベルHとなる。 The node voltage Vn2 appears at the node N2 shown in FIG. The node voltage Vn2 becomes a high level H when the detection current Ij starts to flow in the reference voltage unit 7, that is, at the time t2 when the detection current Ij starts to flow in the Zener diodes z1 to z4.

第1検知電圧Vj1は、ラッチ回路19から第1検知トランジスタJT1のゲートに出力される。第1検知電圧Vj1は、ノード電圧Vn1とノード電圧Vn2によって定まり、両者の電位が共にハイレベルHであるときにローレベルLとなり、これ以外の組み合わせにおいてはハイレベルHが出力される。したがって、時刻t2〜t3の区間ローレベルLとなる。 The first detection voltage Vj1 is output from the latch circuit 19 to the gate of the first detection transistor JT1. The first detection voltage Vj1 is determined by the node voltage Vn1 and the node voltage Vn2, becomes low level L when both potentials are high level H, and outputs high level H in other combinations. Therefore, the section low level L at times t2 to t3 is obtained.

第2検知電圧Vj2は、nMOSトランジスタn1,n2のゲートに表われる。第2検知電圧Vj2は、ツェナーダイオードz1〜z4に検知電流Ijが流れるタイミングに追随するが第1検知電圧Vj1すなわち第1検知トランジスタJT1のオン/オフ状態で決まる。第1検知トランジスタJT1のオン、すなわち第1検知電圧Vj1がハイレベルHおよびローレベルLのとき、それぞれローレベルLおよびハイレベルHとなる。したがって、第2検知電圧Vj2は、第1検知電圧Vj1とは極性が反転されたものとなる。 The second detection voltage Vj2 appears at the gate of the nMOS transistors n1 and n2. The second detection voltage Vj2 follows the timing at which the detection current Ij flows through the Zener diodes z1 to z4, but is determined by the on / off state of the first detection voltage Vj1, that is, the first detection transistor JT1. When the first detection transistor JT1 is turned on, that is, when the first detection voltage Vj1 is high level H and low level L, it becomes low level L and high level H, respectively. Therefore, the polarity of the second detection voltage Vj2 is reversed from that of the first detection voltage Vj1.

分圧電圧Vbgr2は、バイポーラトランジスタb1のベースに印加される。分圧電圧Vbgr2は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定される。さらに基準電圧調整部9のオン/オフ状態に追随する。時刻t2まですなわち過電圧状態が検出されるまでの区間は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定された比較的高い電位に維持される。しかし、時刻t2以降は、第2検知トランジスタJT2に徐々に電流が始めるので分圧電圧Vbgr2の電圧はリニアに下降していく。 The voltage dividing voltage Vbgr2 is applied to the base of the bipolar transistor b1. The voltage dividing voltage Vbgr2 is set by the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the resistors r2 and r3. Further, it follows the on / off state of the reference voltage adjusting unit 9. The period until time t2, that is, until the overvoltage state is detected, is maintained at the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the relatively high potential set by the resistors r2 and r3. However, after time t2, a current gradually starts in the second detection transistor JT2, so that the voltage of the voltage dividing voltage Vbgr2 drops linearly.

設定電圧Vrtは、バイポーラトランジスタb1とb2のベース・エミッタ間順方向電圧が等しいときには分圧電圧Vbgr2の変化に追随しかつその大きさも設定端子RTの電圧とほぼ等しくなる。したがって、時刻t2以降徐々に低下していく。 When the base-emitter forward voltage of the bipolar transistors b1 and b2 is equal, the set voltage Vrt follows the change of the voltage dividing voltage Vbgr2, and its magnitude is also substantially equal to the voltage of the setting terminal RT. Therefore, it gradually decreases after the time t2.

キャパシタ電圧VcはキャパシタCに表われる三角波状電圧となり、基準電流Irtによってキャパシタが充電され、また、nMOSトランジスタn3によって急峻に放電を繰り返して生成されるので直線性に優れた傾斜(スロープ)電圧となる。キャパシタ電圧Vcは、第1比較電圧V1と第2比較電圧V2にそれぞれ達したときにハイレベル、およびローレベルを繰り返す三角波状電圧となる。キャパシタ電圧Vcは、入力電圧Vinが通常状態である時刻t1であっても過電圧状態に入る直前の時刻t2までは所定の周波数(周期)である。過電圧が検知される時刻t2以降は徐々に周波数は低下し、周期T1よりも周期T2は長くなる。 The capacitor voltage Vc becomes a triangular wavy voltage appearing in the capacitor C, the capacitor is charged by the reference current Irt, and the nMOS transistor n3 repeatedly discharges steeply repeatedly, so that the gradient voltage has excellent linearity. Become. The capacitor voltage Vc becomes a triangular wavy voltage that repeats high level and low level when the first comparison voltage V1 and the second comparison voltage V2 are reached, respectively. The capacitor voltage Vc has a predetermined frequency (cycle) up to the time t2 immediately before entering the overvoltage state even at the time t1 when the input voltage Vin is in the normal state. After the time t2 when the overvoltage is detected, the frequency gradually decreases, and the period T2 becomes longer than the period T1.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、ヒステリシスコンパレータ10から出力されるクロック信号CLK(セット信号Sset)である。クロック信号CLKは、キャパシタ電圧Vcを波形整形したものであるので、時刻t2以降の周波数は徐々に低下し、当然のことながら周期T1よりも周期T2は長くなる。 The clock signal CLK (set signal Sset) is a clock signal CLK (set signal Sset) output from the hysteresis comparator 10. Since the clock signal CLK is a waveform-shaped capacitor voltage Vc, the frequency after the time t2 gradually decreases, and naturally the period T2 becomes longer than the period T1.

図10は、本発明に係る発振回路装置別の一例を示す。図10の発振回路装置6aは、図7に示した発振回路装置6とは抵抗R3に対応する抵抗R3a,R3bが発振回路6cの内部に組み込まれているという点、カレントミラー回路15に設けられたpMOSトランジスタp5を用意していない点、さらにラッチ回路19をシュミットインバータ回路Stに置き換えているという点で異なる。その他の回路構成及び低周波数動作は同じである。ここでは、図10が図7の異なる構成による効果の違いについて説明する。 FIG. 10 shows an example of each oscillation circuit device according to the present invention. The oscillation circuit device 6a of FIG. 10 is provided in the current mirror circuit 15 in that the resistors R3a and R3b corresponding to the resistors R3 are incorporated in the oscillation circuit 6c as compared with the oscillation circuit device 6 shown in FIG. The difference is that the pMOS transistor p5 is not prepared, and the latch circuit 19 is replaced with the Schmidt inverter circuit St. Other circuit configurations and low frequency operation are the same. Here, FIG. 10 describes the difference in effect due to the different configurations of FIG. 7.

図10中の抵抗R3a,R3bは、発振回路装置6aの内部に組み込まれることにより固定抵抗として動作する。この回路構成により、ノード電圧Vn1を常にハイレベルHまたはローレベルLのどちらかに設定され、入力電圧Vinの状態のみでクロック信号生成回路10での周波数調整機能を用いることができる。 The resistors R3a and R3b in FIG. 10 operate as fixed resistors by being incorporated inside the oscillation circuit device 6a. With this circuit configuration, the node voltage Vn1 is always set to either high level H or low level L, and the frequency adjustment function in the clock signal generation circuit 10 can be used only in the state of the input voltage Vin.

図10に示す発振回路装置6aは、図7の発振回路装置6に設けた抵抗R3に相当する抵抗が、抵抗R3a、R3bとして内蔵されている。抵抗R3bは抵抗R3aに比べて例えば1桁以上大きく例えば数百kΩ以上に選ばれている。抵抗R3aは例えば数十kΩ程度に設定され、これらの抵抗を発振回路装置6cに内蔵することにより図7では用意された設定端子RTは不要となり、外部端子の削減を図ることができる。抵抗R3aとR3bとの共通接続点には、第3検知トランジスタJT3が接続され、第3検知トランジスタJT3がオフであるときには抵抗R3aと抵抗R3bはバイポーラトランジスタb2のエミッタと接地電位GNDとの間に直列に接続される。 In the oscillation circuit device 6a shown in FIG. 10, resistors corresponding to the resistors R3 provided in the oscillation circuit device 6 of FIG. 7 are built in as resistors R3a and R3b. The resistor R3b is selected to be, for example, an order of magnitude larger than the resistor R3a, for example, several hundred kΩ or more. The resistor R3a is set to, for example, about several tens of kΩ, and by incorporating these resistors in the oscillation circuit device 6c, the setting terminal RT prepared in FIG. 7 becomes unnecessary, and the number of external terminals can be reduced. The third detection transistor JT3 is connected to the common connection point between the resistors R3a and R3b, and when the third detection transistor JT3 is off, the resistors R3a and R3b are located between the emitter of the bipolar transistor b2 and the ground potential GND. Connected in series.

クロック信号生成回路10に周波数調整機能をもたせるには第3検知トランジスタJT3をオンさせて比較的低抵抗のR3aを選択する。周波数調整機能を無効とするには第3検知トランジスタJT3をオフさせて抵抗R3aと抵抗R3bとの直列抵抗を選択する。 To give the clock signal generation circuit 10 a frequency adjustment function, the third detection transistor JT3 is turned on and R3a having a relatively low resistance is selected. To disable the frequency adjustment function, the third detection transistor JT3 is turned off and the series resistance of the resistor R3a and the resistor R3b is selected.

なお、制御電圧Vjt3は、ハイレベルまたはローレベルのいずれかに固定せずに、例えば第1検知トランジスタJT1のゲートに印加される第1検知電圧Vj1を利用し、第1検知電圧Vj1またはその反転電圧に連動するようにしてもかまわない。 The control voltage Vjt3 is not fixed to either the high level or the low level, but uses, for example, the first detection voltage Vj1 applied to the gate of the first detection transistor JT1 to use the first detection voltage Vj1 or its inversion. It may be linked to the voltage.

もちろん抵抗R3a,R3bの直列抵抗回路や第3検知トランジスタJT3を用意せずに、抵抗R3aまたは抵抗R3bのみをバイポーラトランジスタb2のエミッタに接続しておいてもよい。 Of course, only the resistor R3a or the resistor R3b may be connected to the emitter of the bipolar transistor b2 without preparing the series resistance circuit of the resistors R3a and R3b or the third detection transistor JT3.

図11は、本発明に係るスイッチングレギュレータにおいて、過電圧状態を監視、検出するに好適な別の発振回路装置6bを示す。図11は図7に示した発振回路装置6、図10に示した発振回路装置6aとは、入力電圧変換部7及び基準電圧調整部9の内部構成が異なる。その他の回路構成及び回路動作は同じである。ここでは、図11が図7と異なる回路構成と効果の違いについて説明する。 FIG. 11 shows another oscillator circuit device 6b suitable for monitoring and detecting an overvoltage state in the switching regulator according to the present invention. FIG. 11 shows that the internal configurations of the input voltage conversion unit 7 and the reference voltage adjustment unit 9 are different from those of the oscillation circuit device 6 shown in FIG. 7 and the oscillation circuit device 6a shown in FIG. Other circuit configurations and circuit operations are the same. Here, a circuit configuration different from that of FIG. 7 and a difference in effect will be described.

図11の発振回路装置6bは、入力電圧変換部7に抵抗r6〜r8が直列に接続される抵抗回路を含む。入力電圧Vinは抵抗r6、抵抗r7及び抵抗r8でそれぞれ分圧され、ノードN3でノード電圧Vn3、ノードN4でノード電圧Vn4が生成される。 The oscillation circuit device 6b of FIG. 11 includes a resistor circuit in which resistors r6 to r8 are connected in series to the input voltage conversion unit 7. The input voltage Vin is divided by the resistor r6, the resistor r7, and the resistor r8, respectively, and the node voltage Vn3 is generated at the node N3 and the node voltage Vn4 is generated at the node N4.

図11において、基準電圧調整部9はラッチ回路19、第1検知トランジスタJT1、第2検知トランジスタJT2、バッファコンパレータ22、抵抗r4及び抵抗r9を含む。ラッチ回路19はノード電圧Vn1及びVn3の入力に応じて、第1検知トランジスタJT1をオン/オフ制御する。 In FIG. 11, the reference voltage adjusting unit 9 includes a latch circuit 19, a first detection transistor JT1, a second detection transistor JT2, a buffer comparator 22, a resistor r4, and a resistor r9. The latch circuit 19 controls the first detection transistor JT1 on / off according to the inputs of the node voltages Vn1 and Vn3.

バッファコンパレータ22は、非反転入力端子にノード電圧Vn4、反転入力端子に第2検知トランジスタJT2と抵抗r9の接続点が接続されている。バッファコンパレータ22は、第2検知トランジスタJT2のゲートに第2検出電圧Vj2を出力する。第1検知トランジスタJT1及び第2検知トランジスタJT2は相補的に動作する。即ち、第1検知トランジスタJT1がオンのとき、バッファコンパレータ22はローレベルの第2検知電圧Vj2を出力し、第2検知トランジスタJT2はオフさせる。第1検知トランジスタJT1がオフのとき、バッファコンパレータ22は第2検知電圧Vj2を出力し、第2検知トランジスタJT2をオンさせる。 In the buffer comparator 22, the node voltage Vn4 is connected to the non-inverting input terminal, and the connection point of the second detection transistor JT2 and the resistor r9 is connected to the inverting input terminal. The buffer comparator 22 outputs the second detection voltage Vj2 to the gate of the second detection transistor JT2. The first detection transistor JT1 and the second detection transistor JT2 operate in a complementary manner. That is, when the first detection transistor JT1 is on, the buffer comparator 22 outputs a low-level second detection voltage Vj2, and turns off the second detection transistor JT2. When the first detection transistor JT1 is off, the buffer comparator 22 outputs the second detection voltage Vj2 and turns on the second detection transistor JT2.

図12は、図11において入力電圧Vinが過電圧状態に陥ったときの発振回路装置6bの各部のタイミングチャートである。特に基準電圧部8に設けた抵抗R3を数十kΩ程度の比較的低抵抗値に選び、基準電圧調整部9をイネーブル状態にする場合のタイミングチャートである。図12は前に述べた図9の大部分と同じとなるが、ノードN3およびノードN4のタイミングチャートが描写されている点で異なる。 FIG. 12 is a timing chart of each part of the oscillation circuit device 6b when the input voltage Vin falls into the overvoltage state in FIG. In particular, it is a timing chart when the resistor R3 provided in the reference voltage section 8 is selected to have a relatively low resistance value of about several tens of kΩ and the reference voltage adjusting section 9 is enabled. FIG. 12 is the same as most of FIG. 9 described above, except that the timing charts of node N3 and node N4 are depicted.

図12には、上から順に入力電圧Vinに応じてクロック信号CLK(セット信号Sset)が出力されるまでの各ノードでの電圧が描写されている。入力電圧Vinは時刻t1から増加し始め、時刻t2で所定の電圧をΔv1だけ超えたときに過電圧状態と判定され、基準電圧調整部9によって発振回路装置6において発振周波数の調整が実行される。 FIG. 12 shows the voltage at each node until the clock signal CLK (set signal Set) is output according to the input voltage Vin in order from the top. The input voltage Vin starts to increase from time t1, and when the predetermined voltage exceeds a predetermined voltage by Δv1 at time t2, it is determined to be in an overvoltage state, and the reference voltage adjusting unit 9 adjusts the oscillation frequency in the oscillation circuit device 6.

ノード電圧Vn1は図11に示したノードN1に表われる。ノード電圧Vn1の大きさは基準電流Irtと抵抗r4との積によって決定される。基準電流Irtは抵抗R3によって決められており、抵抗R3が数十kΩ程度に選ばれると基準電流Irtは比較的大きくなるのでノード電圧Vn1は入力電圧Vinが通常状態である時刻t1および過電圧状態が検出される時刻t2においてはハイレベルHに置かれる。時刻t2〜t3においては第2検知トランジスタJT2が徐々にオン状態が強くなり、それに伴い設定電圧Vrtは低くなる。このときカレントミラー回路15側からノードN1に向かって流れる電流も徐々に減少し、時刻t3でハイレベルHからローレベルLにレベルが遷移する。時刻t3は基準電流Irtと抵抗r4の大きさで調整、制御できるものであり、他のノードの電圧や電流では決定されないものである。 The node voltage Vn1 appears at the node N1 shown in FIG. The magnitude of the node voltage Vn1 is determined by the product of the reference current Irt and the resistor r4. The reference current Irt is determined by the resistor R3, and when the resistor R3 is selected to be about several tens of kΩ, the reference current Irt becomes relatively large. Therefore, the node voltage Vn1 is the time t1 when the input voltage Vin is in the normal state and the overvoltage state. At the detected time t2, it is placed at the high level H. At times t2 to t3, the second detection transistor JT2 gradually becomes stronger in the ON state, and the set voltage Vrt becomes lower accordingly. At this time, the current flowing from the current mirror circuit 15 side toward the node N1 also gradually decreases, and the level transitions from the high level H to the low level L at time t3. The time t3 can be adjusted and controlled by the magnitudes of the reference current Irt and the resistor r4, and is not determined by the voltage or current of another node.

ノード電圧Vn3は図11に示したノードN3に表われる。ノード電圧Vn3は、過電圧状態と検知される時刻t1以降徐々に上昇する。ノード電圧Vn3に基づき、時刻t2でラッチ回路19側に設けた図示しないコンパレータでハイレベルHが出力される。 The node voltage Vn3 appears at the node N3 shown in FIG. The node voltage Vn3 gradually rises after the time t1 when the overvoltage state is detected. Based on the node voltage Vn3, the high level H is output by a comparator (not shown) provided on the latch circuit 19 side at time t2.

第1検知電圧Vj1は、ラッチ回路19から第1検知トランジスタJT1のゲートに出力される。第1検知電圧Vj1は、ノード電圧Vn1とノード電圧Vn3のレベル応じて生成される信号によって定まり、両者の電位が共にハイレベルHであるときにローレベルLとなり、これ以外の組み合わせにおいてはハイレベルHが出力される。したがって、時刻t2〜t3の区間ローレベルLとなる。 The first detection voltage Vj1 is output from the latch circuit 19 to the gate of the first detection transistor JT1. The first detection voltage Vj1 is determined by the signals generated according to the levels of the node voltage Vn1 and the node voltage Vn3, becomes low level L when both potentials are high level H, and is high level in other combinations. H is output. Therefore, the section low level L at times t2 to t3 is obtained.

第2検知電圧Vj2は、バッファコンパレータ22に出力される。第2検知電圧Vj2はノードN4に生成されるノード電圧Vn4と同じである。ノード電圧Vn4はノード電圧Vn3と同様に時刻t1以降徐々に増加する。 The second detection voltage Vj2 is output to the buffer comparator 22. The second detection voltage Vj2 is the same as the node voltage Vn4 generated in the node N4. The node voltage Vn4 gradually increases after the time t1 like the node voltage Vn3.

分圧電圧Vbgr2は、バイポーラトランジスタb1のベースに印加される。分圧電圧Vbgr2は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定される。さらに基準電圧調整部9のオン/オフ状態に追随する。時刻t2まですなわち過電圧状態が検出されるまでの区間は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定された比較的高い電位に維持される。しかし、時刻t2以降は、第2検知トランジスタJT2に徐々に電流が始めるので分圧電圧Vbgr2の電圧はリニアに下降していく。 The voltage dividing voltage Vbgr2 is applied to the base of the bipolar transistor b1. The voltage dividing voltage Vbgr2 is set by the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the resistors r2 and r3. Further, it follows the on / off state of the reference voltage adjusting unit 9. The period until time t2, that is, until the overvoltage state is detected, is maintained at the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the relatively high potential set by the resistors r2 and r3. However, after time t2, a current gradually starts in the second detection transistor JT2, so that the voltage of the voltage dividing voltage Vbgr2 drops linearly.

設定電圧Vrtは、バイポーラトランジスタb1,b2のベース・エミッタ間順方向電圧が等しいときには分圧電圧Vbgr2の振る舞いに追随し、かつその大きさも設定端子RTの電圧とほぼ等しくなる。したがって、時刻t2以降徐々に低下していく。 The set voltage Vrt follows the behavior of the voltage dividing voltage Vbgr2 when the base-emitter forward voltage of the bipolar transistors b1 and b2 is equal, and its magnitude is also substantially equal to the voltage of the setting terminal RT. Therefore, it gradually decreases after the time t2.

キャパシタ電圧VcはキャパシタCに表われる三角波状または鋸歯状の電圧となり、基準電流Irtによってキャパシタが充電され、また、nMOSトランジスタn3によって急峻に放電を繰り返して生成されるので直線性に優れた傾斜(スロープ)電圧となる。キャパシタ電圧Vcは、第1比較電圧V1と第2比較電圧V2にそれぞれ達したときにハイレベル、およびローレベルを繰り返す三角波状電圧となる。キャパシタ電圧Vcは、入力電圧Vinが通常状態である時刻t1であっても過電圧状態に入る直前の時刻t2までは所定の周波数(周期)である。過電圧が検知される時刻t2以降は徐々に周波数は低下し、周期T1よりも周期T2は長くなる。 The capacitor voltage Vc becomes a triangular wavy or serrated voltage appearing on the capacitor C, the capacitor is charged by the reference current Irt, and the nMOS transistor n3 is generated by repeating a steep discharge, so that the gradient has excellent linearity. Slope) It becomes a voltage. The capacitor voltage Vc becomes a triangular wavy voltage that repeats high level and low level when the first comparison voltage V1 and the second comparison voltage V2 are reached, respectively. The capacitor voltage Vc has a predetermined frequency (cycle) up to the time t2 immediately before entering the overvoltage state even at the time t1 when the input voltage Vin is in the normal state. After the time t2 when the overvoltage is detected, the frequency gradually decreases, and the period T2 becomes longer than the period T1.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、ヒステリシスコンパレータ18から出力されるクロック信号CLK(セット信号Sset)である。クロック信号CLKは、キャパシタ電圧Vcを波形整形したものであるので、時刻t2以降の周波数は徐々に低下し、当然のことながら周期T1よりも周期T2は長くなる。 The clock signal CLK (set signal Sset) is a clock signal CLK (set signal Sset) output from the hysteresis comparator 18. Since the clock signal CLK is a waveform-shaped capacitor voltage Vc, the frequency after the time t2 gradually decreases, and naturally the period T2 becomes longer than the period T1.

図13は、本発明に係る発振回路装置のさらに別の一例を示す。図13の発振回路装置6cは、入力電圧Vinが低電圧状態に陥った場合に好適な回路構成である。図7に示した過電圧状態を検出するものとは、入力電圧変換部7の回路構成が異なる。その他の回路構成及び回路動作はほぼ同じである。ここでは、図13が図7と異なる回路構成とその効果の違いについて説明する。 FIG. 13 shows still another example of the oscillation circuit device according to the present invention. The oscillation circuit device 6c of FIG. 13 has a circuit configuration suitable when the input voltage Vin falls into a low voltage state. The circuit configuration of the input voltage conversion unit 7 is different from that for detecting the overvoltage state shown in FIG. 7. Other circuit configurations and circuit operations are almost the same. Here, the circuit configuration in which FIG. 13 is different from that in FIG. 7 and the difference in its effect will be described.

図13では、入力電圧変換部7に抵抗r10〜r12、pMOSトランジスタpL、nMOSトランジスタn1,n2及びpMOSトランジスタp1,p2を含む。入力端子INと接地電位GNDとの間に抵抗r10及び抵抗r11が直列に接続されている。入力電圧Vinは抵抗r10及び抵抗r11で分圧され、ノードN5においてノード電圧Vn5を生成し、pMOSトランジスタpLのゲートに出力する。 In FIG. 13, the input voltage conversion unit 7 includes resistors r10 to r12, pMOS transistors pL, nMOS transistors n1 and n2, and pMOS transistors p1 and p2. A resistor r10 and a resistor r11 are connected in series between the input terminal IN and the ground potential GND. The input voltage Vin is divided by the resistor r10 and the resistor r11 to generate a node voltage Vn5 at the node N5 and output it to the gate of the pMOS transistor pL.

pMOSトランジスタpLのソースは抵抗r12を介して電源電圧Vccに、そのドレインはnMOSトランジスタn1のドレインとゲート、およびnMOSトランジスタn2のゲートに接続されている。pMOSトランジスタpLで生成される検知電流Ijは、ノード電圧Vn5、pMOSトランジスタpLのゲート・ソース間の閾値電圧Vgs、および抵抗r12によって決定される。カレントミラー回路を構成するnMOSトランジスタn1,n2及びpMOSトランジスタp1,p2にはpMOSトランジスタpLに流れる電流とほぼ同じ電流または異なる電流を流すことができる。 The source of the pMOS transistor pL is connected to the power supply voltage Vcc via the resistor r12, and its drain is connected to the drain and gate of the nMOS transistor n1 and the gate of the nMOS transistor n2. The detection current Ij generated by the pMOS transistor pL is determined by the node voltage Vn5, the threshold voltage Vgs between the gate and source of the pMOS transistor pL, and the resistor r12. A current substantially the same as or different from the current flowing through the pMOS transistor pL can be passed through the nMOS transistors n1 and n2 and the pMOS transistors p1 and p2 constituting the current mirror circuit.

入力電圧Vinが、低電圧に陥り通常動作時の電圧と設定電圧Δv2以上の電位差となったとき、低電圧状態と判断されpMOSトランジスタpLがオンされる。この時、ゲート・ソース間電圧Vgsは例えば0.65Vであり、後段のカレントミラー回路を形成しているnMOSトランジスタn1,n2及びpMOSトランジスタp1,p2を介してノードN2にハイレベルのノード電圧Vn2を生成する。 When the input voltage Vin falls into a low voltage and becomes a potential difference between the voltage during normal operation and the set voltage Δv2 or more, it is determined that the voltage is low and the pMOS transistor pL is turned on. At this time, the gate-source voltage Vgs is, for example, 0.65 V, and a high-level node voltage Vn2 is connected to the node N2 via the nMOS transistors n1 and n2 and the pMOS transistors p1 and p2 forming the current mirror circuit in the subsequent stage. To generate.

ラッチ回路19は図7に示したものと同様に、ノード電圧Vn1,Vn2が共にハイレベルHのときに第1検知トランジスタJT1をオフさせ、ノード電圧Vn1,Vn2の少なくとも一方がローレベルであるとき、第1検知トランジスタJT1をオンさせるように動作する。 Similar to that shown in FIG. 7, the latch circuit 19 turns off the first detection transistor JT1 when both the node voltages Vn1 and Vn2 are at high level H, and when at least one of the node voltages Vn1 and Vn2 is at low level. , Operates to turn on the first detection transistor JT1.

なお図13における基準電圧部8、基準電圧調整部9、カレントミラー回路15及びクロック信号生成部10は図7に示したものと同じである。 The reference voltage unit 8, the reference voltage adjusting unit 9, the current mirror circuit 15, and the clock signal generation unit 10 in FIG. 13 are the same as those shown in FIG.

図14は、本発明に係る発振回路装置の第4実施形態の低電圧状態における各部のタイミングチャートである。図13は、上から順に入力電圧Vinに応じてセット信号Ssetが出力されるまでの、各ノードでの電圧が描写されている。図14は、図13において入力電圧Vinが低電圧状態に陥ったときの発振回路装置6cの各部のタイミングチャートである。すなわち、図14は発振回路装置6cが有する発振周波数の調整機能をイネーブル状態に設定するために抵抗R3を数十kΩ程度の比較的低抵抗値に選んだ場合のタイミングチャートである。 FIG. 14 is a timing chart of each part in the low voltage state of the fourth embodiment of the oscillation circuit device according to the present invention. FIG. 13 shows the voltage at each node until the set signal Sset is output according to the input voltage Vin in order from the top. FIG. 14 is a timing chart of each part of the oscillation circuit device 6c when the input voltage Vin falls into the low voltage state in FIG. That is, FIG. 14 is a timing chart when the resistor R3 is selected to have a relatively low resistance value of about several tens of kΩ in order to set the oscillation frequency adjustment function of the oscillation circuit device 6c to the enable state.

図14には、上から順に入力電圧Vinに応じてクロック信号CLK(セット信号Sset)が出力されるまでの各ノードでの電圧が描写されている。入力電圧Vinは時刻t1から降圧し始め、時刻t2で所定の電圧をΔv2だけ下回ったときに低電圧状態と判定され、基準電圧調整部9によって発振回路装置6において発振周波数の調整が実行される。 FIG. 14 shows the voltage at each node until the clock signal CLK (set signal Set) is output according to the input voltage Vin in order from the top. The input voltage Vin starts stepping down at time t1, and when it falls below a predetermined voltage by Δv2 at time t2, it is determined to be in a low voltage state, and the reference voltage adjusting unit 9 adjusts the oscillation frequency in the oscillation circuit device 6. ..

ノード電圧Vn1の大きさは基準電流Irtと抵抗r4との積によって決定される。基準電流Irtは抵抗R3によって決められている。抵抗R3が数十kΩ程度に選ばれると基準電流Irtは比較的大きくなるのでノード電圧Vn1は入力電圧Vinが通常状態である時刻t1および低電圧状態が検出される時刻t2においてはハイレベルHに置かれる。時刻t2からt3においては第2検知トランジスタJT2が徐々にオン状態が強くなり、それに伴い設定電圧Vrtは低くなる。このときカレントミラー回路15側からノードN1に向かって流れる電流も徐々に減少し、時刻t3でハイレベルHからローレベルLに相当するレベルまで遷移する。なお時刻t3のタイミングは基準電流Irtと抵抗r4の大きさで調整、制御できるものであり、他のノードの電圧や電流では決定されないものであるが、ノード電圧Vn2がローレベルからハイレベルに遷移する時刻t2よりは遅れるように調整されている。これによって、ラッチ回路19から出力される第1検出電圧Vj1を適正に出力することができる。 The magnitude of the node voltage Vn1 is determined by the product of the reference current Irt and the resistor r4. The reference current Irt is determined by the resistor R3. When the resistor R3 is selected to be about several tens of kΩ, the reference current Irt becomes relatively large, so that the node voltage Vn1 becomes high level H at the time t1 when the input voltage Vin is in the normal state and at the time t2 when the low voltage state is detected. Be placed. From time t2 to t3, the second detection transistor JT2 gradually becomes stronger in the ON state, and the set voltage Vrt becomes lower accordingly. At this time, the current flowing from the current mirror circuit 15 side toward the node N1 also gradually decreases, and at time t3, the current flows from the high level H to the level corresponding to the low level L. The timing of time t3 can be adjusted and controlled by the magnitude of the reference current Irt and the resistor r4, and is not determined by the voltage or current of other nodes, but the node voltage Vn2 changes from low level to high level. It is adjusted to be later than the time t2. As a result, the first detection voltage Vj1 output from the latch circuit 19 can be properly output.

ノード電圧Vn5はノードN5に表われる。ノード電圧Vn5は、低電圧状態に入る時刻t1より徐々に低下していく。時刻t2においてノード電圧Vn5が所定の電圧ΔV3だけ低くなり、以降時刻の経過と共に低下していく。 The node voltage Vn5 appears at the node N5. The node voltage Vn5 gradually decreases from the time t1 when the low voltage state is entered. At time t2, the node voltage Vn5 decreases by a predetermined voltage ΔV3, and thereafter decreases with the passage of time.

第1検知電圧Vj1は、ラッチ回路19から第1検知トランジスタJT1のゲートに出力される。第1検知電圧Vj1は、低電圧が検知される時刻t2まではハイレベルHに設定され、低電圧状態である時刻t2以降はローレベルLとなるように設定される。なお、第1検知電圧Vj1はノード電圧Vn1と図14には図示しないノード電圧Vn2(図9、Vn2と同じ)とによってラッチ回路で設定されている。 The first detection voltage Vj1 is output from the latch circuit 19 to the gate of the first detection transistor JT1. The first detection voltage Vj1 is set to the high level H until the time t2 when the low voltage is detected, and is set to the low level L after the time t2 in the low voltage state. The first detection voltage Vj1 is set by the latch circuit by the node voltage Vn1 and the node voltage Vn2 (same as Vn2 in FIG. 9) (not shown in FIG. 14).

第2検知電圧Vj2は、nMOSトランジスタn1,n2のゲートに表われる。第2検知電圧Vj2は、第1検知電圧Vj1の極性が反転されたものとなる。 The second detection voltage Vj2 appears at the gate of the nMOS transistors n1 and n2. The second detection voltage Vj2 has the polarity of the first detection voltage Vj1 reversed.

分圧電圧Vbgr2は、バイポーラトランジスタb1のベースに印加される。分圧電圧Vbgr2は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定される。さらに基準電圧調整部9のオン/オフ状態に追随する。時刻t2まですなわち、低電圧状態が検出されるまでの区間は、バンドギャップレファレンス回路16で生成される電圧と、抵抗r2,r3によって設定された比較的高い電位に維持されているが、時刻t2以降は、第2検知トランジスタJT2に徐々に電流が始めるので分圧電圧Vbgr2の電圧はリニアに下降していく。 The voltage dividing voltage Vbgr2 is applied to the base of the bipolar transistor b1. The voltage dividing voltage Vbgr2 is set by the voltage generated by the bandgap reference circuit 16 and the resistors r2 and r3. Further, it follows the on / off state of the reference voltage adjusting unit 9. Until time t2, that is, the section until the low voltage state is detected, the voltage generated by the band gap reference circuit 16 and the relatively high potential set by the resistors r2 and r3 are maintained, but at time t2. After that, since the current gradually starts in the second detection transistor JT2, the voltage of the voltage dividing voltage Vbgr2 drops linearly.

設定電圧Vrtは、バイポーラトランジスタb1,b2のベース・エミッタ間順方向電圧が等しいときには分圧電圧Vbgr2の変化に追随しかつその大きさも設定端子RTの電圧とほぼ等しくなる。 When the base-emitter forward voltage of the bipolar transistors b1 and b2 is equal, the set voltage Vrt follows the change of the voltage dividing voltage Vbgr2, and its magnitude is substantially equal to the voltage of the setting terminal RT.

キャパシタ電圧VcはキャパシタCに生じ三角波状または鋸歯状の電圧となり、基準電流Irtによってキャパシタが充電され、また、nMOSトランジスタn3によって急峻に放電を繰り返して生成されるので直線性に優れた傾斜(スロープ)電圧となる。キャパシタ電圧Vcの周期は、設定電圧Vrtの低下とともに拡がり、周波数は低下していく。 The capacitor voltage Vc is generated in the capacitor C and becomes a triangular wave-shaped or serrated voltage. The capacitor is charged by the reference current Irt, and the nMOS transistor n3 repeatedly discharges steeply repeatedly, so that the slope has excellent linearity. ) It becomes a voltage. The period of the capacitor voltage Vc expands as the set voltage Vrt decreases, and the frequency decreases.

クロック信号CLK(セット信号Sset)は、ヒステリシスコンパレータ10から出力されるクロック信号CLK(セット信号Sset)である。キャパシタ電圧Vcが、第1比較電圧V1と第2比較電圧V2にそれぞれ達したときにハイレベル、およびローレベルを繰り返す矩形波信号となる。クロック信号CLK(セット信号Sset)の周期(周波数)は、時刻の経過と共に拡がり、周波数は低下していく。 The clock signal CLK (set signal Sset) is a clock signal CLK (set signal Sset) output from the hysteresis comparator 10. When the capacitor voltage Vc reaches the first comparison voltage V1 and the second comparison voltage V2, respectively, it becomes a rectangular wave signal that repeats high level and low level. The period (frequency) of the clock signal CLK (set signal Sset) increases with the passage of time, and the frequency decreases.

図15は、本発明に係る発振回路装置のさらに別の一例を示す。発振回路装置6dは、入力電圧Vinが低電圧状態に用いることができる回路構成である。図13とは、入力電圧変換部7の一部及び基準電圧調整部9の構成が異なる。その他の回路構成及び回路動作は同じである。ここでは、図15が図13と異なる回路構成について説明する。 FIG. 15 shows still another example of the oscillation circuit device according to the present invention. The oscillation circuit device 6d has a circuit configuration that can be used when the input voltage Vin is in a low voltage state. The configuration of a part of the input voltage conversion unit 7 and the reference voltage adjustment unit 9 is different from that of FIG. Other circuit configurations and circuit operations are the same. Here, a circuit configuration in which FIG. 15 is different from FIG. 13 will be described.

発振回路装置6dは、基準電圧調整部9に抵抗r13,r14、第1検知トランジスタJT1及び第2検知トランジスタJT2を含む。抵抗r13,r14は、セレクト端子SELECTと接地間に直列に接続されている。抵抗r13,r14の共通接続ノードN6において、ノード電圧Vn6が生成され、これが第1検知トランジスタJT1のゲートに入力される。発振回路装置6dはセレクト端子SELECを外部端子として用意しなければならないが、その分周波数調整機能を有効とするか、それとも無効とするかの設定を、ラッチ回路等を採用せずに行えるので極めて容易にかつ確実に設定することが可能となる。また、外部端子が用意するならば、低電圧時において、クロック信号生成回路10に周波数調整をもたせるか否かの設定も容易に設定することができる。 The oscillation circuit device 6d includes resistors r13 and r14, a first detection transistor JT1 and a second detection transistor JT2 in the reference voltage adjusting unit 9. The resistors r13 and r14 are connected in series between the select terminal SELECT and the ground. A node voltage Vn6 is generated at the common connection node N6 of the resistors r13 and r14, and this is input to the gate of the first detection transistor JT1. The oscillation circuit device 6d must prepare the select terminal SELECT as an external terminal, but it is extremely possible to set whether to enable or disable the frequency adjustment function by that amount without adopting a latch circuit or the like. It is possible to set it easily and surely. Further, if an external terminal is prepared, it is possible to easily set whether or not the clock signal generation circuit 10 has frequency adjustment at the time of low voltage.

図16は、本発明に係るラッチ回路の詳細な構成例である。ラッチ回路19はシュミットインバータ回路20,21、インバータIn1及び否定論理積回路NAND1,NAND2で構成したよく知られた2入力ラッチ回路である。セット信号として入力されるノード電圧Vn1は端子aに、リセット信号として入力されるノード電圧Vn2は端子bに、及び第1検知電圧Vj1は端子cを介してそれぞれ入力または出力されている。ラッチ回路19はノード電圧Vn1の立下りエッジをトリガとして第1検知電圧Vj1をハイレベルHにセットし、ノード電圧Vn2の立ち上りエッジをトリガとして第1検知電圧Vj1をローレベルLにリセットする。なお、ラッチ回路19は否定論理積回路ではなく否定論理和回路とインバータ等で組み合わせて構成してもよい。 FIG. 16 is a detailed configuration example of the latch circuit according to the present invention. The latch circuit 19 is a well-known two-input latch circuit composed of Schmidt inverter circuits 20 and 21, inverter In1 and negative logic products NAND1 and NAND2. The node voltage Vn1 input as a set signal is input or output to the terminal a, the node voltage Vn2 input as a reset signal is input or output to the terminal b, and the first detection voltage Vj1 is input or output via the terminal c. The latch circuit 19 sets the first detection voltage Vj1 to the high level H by using the falling edge of the node voltage Vn1 as a trigger, and resets the first detection voltage Vj1 to the low level L by using the rising edge of the node voltage Vn2 as a trigger. The latch circuit 19 may be configured by combining a NOR circuit and an inverter or the like instead of the sheffer fatigue circuit.

なお、ノード電圧Vn1は基準電流Irtを抵抗r4で電圧に変換したもの、ノード電圧Vn2は入力電流Ijを抵抗r5で電圧に変換したものである。過電圧状態において分周動作が行われると、検知電流Irtが減少することでノード電圧Vn1も降圧し、ノード電圧Vn1がハイレベルからローレベルに立ち下がることで論理演算が反転してしまう。よってラッチ回路19は図14で示すような、リセット優先型のものであることが望ましい。 The node voltage Vn1 is the reference current Irt converted into a voltage by the resistor r4, and the node voltage Vn2 is the input current Ij converted into a voltage by the resistor r5. When the frequency dividing operation is performed in the overvoltage state, the detection current Irt decreases and the node voltage Vn1 is also stepped down, and the node voltage Vn1 drops from the high level to the low level, so that the logical operation is reversed. Therefore, it is desirable that the latch circuit 19 is a reset priority type as shown in FIG.

以上述べたように本発明に係る発振回路装置は各種様式のスイッチングレギュレータは、もちろんのこと他の電子回路装置にも応用できるのでその産業上の利用価値は極めて高い。またこうした発振回路装置で駆動されるスイッチングレギュレータは、入力電圧の過電圧状態および低電圧状態のいずれにも同様の周波数の調整が実行されるので安定した出力を得ることができる。 As described above, the oscillation circuit device according to the present invention has extremely high industrial utility value because it can be applied not only to various types of switching regulators but also to other electronic circuit devices. Further, the switching regulator driven by such an oscillation circuit device can obtain a stable output because the same frequency adjustment is executed in both the overvoltage state and the undervoltage state of the input voltage.

1,100 スイッチングレギュレータ
1a,100a 半導体集積回路装置
2a,2b スイッチングトランジスタ
3 同期整流素子
4 ソフトスタート制御回路
5 誤差増幅器
6 発振回路装置
7 入力電圧変換部
8 基準電圧部
9 基準電圧調整部
10 クロック信号生成回路
11 スロープ信号生成回路
12 合算手段
13 PWMコンパレータ
14 駆動制御回路
15 カレントミラー回路
16 バンドギャップリファレンス回路
17 定電流源
18 ヒステリシスコンパレータ
19 ラッチ回路
20,21 シュミットトリガー回路
22 バッファコンパレータ
a,b,c 端子
b1,b2 バイポーラトランジスタ
C,C1,C2,C3 キャパシタ
COMP 位相補償端子
CS 信号線
FB フィードバック端子
Gp、Gn ゲート電圧
Ij 検知電流
In1,In2 インバータ
IN 入力端子
Irt 基準電流
Isw スイッチング電流
JT1 第1検知トランジスタ
JT2 第2検知トランジスタ
L インダクタ
n1〜n5 nMOSトランジスタ
N1〜N4 ノード
NAND1,NAND2 否定論理積回路
OUT 出力端子
p1〜p5 pMOSトランジスタ
PGND,AGND 接地端子
r1〜r8,R1〜R4 抵抗
RT 設定端子
Sreset リセット信号
Sset セット信号
SS ソフトスタート端子
SW スイッチング端子
V1 第1比較電圧
V2 第2比較電圧
Vbgr1 バンドギャップ電圧
Vbgr2 分圧電圧
Vc キャパシタ電圧
Vcs 電流検出信号
Verr 誤差信号
Vfb フィードバック電圧
Vin 入力電圧
Vj1 第1検知電圧
Vj2 第2検知電圧
Vn1〜Vn3 ノード電圧
Vout 出力電圧
Vref 閾値電圧
Vslope スロープ信号
Vss ソフトスタート電圧
Vsw スイッチング電圧
z1〜z4 ツェナーダイオード
1,100 Switching regulator 1a, 100a Semiconductor integrated circuit device 2a, 2b Switching transistor 3 Synchronous rectifying element 4 Soft start control circuit 5 Error amplifier 6 Oscillating circuit device 7 Input voltage conversion unit 8 Reference voltage unit 9 Reference voltage adjustment unit 10 Clock signal Generation circuit 11 Slope signal generation circuit 12 Summing means 13 PWM comparator 14 Drive control circuit 15 Current mirror circuit 16 Band gap reference circuit 17 Constant current source 18 Hysteresis comparator 19 Latch circuits 20, 21 Schmidt trigger circuits 22 Buffer comparators a, b, c Terminals b1, b2 Bipolar transistors C, C1, C2, C3 Capacitor COMP Phase compensation terminal CS signal line FB Feedback terminal Gp, Gn Gate voltage Ij Detection current In1, In2 Inverter IN Input terminal Irt Reference current Isw Switching current JT1 First detection transistor JT2 2nd detection transistor L inductor n1 to n5 nMOS transistor N1 to N4 node NAND1, NAND2 Negative logic product circuit OUT output terminal p1 to p5 pMOS transistor PGND, AGND ground terminal r1 to r8, R1 to R4 resistance RT setting terminal Voltage reset signal Set signal SS soft start terminal SW switching terminal V1 1st comparison voltage V2 2nd comparison voltage Vbgr1 Band gap voltage Vbgr2 Divided voltage Vc Capsule voltage Vcs Current detection signal Verr Error signal Vfb Feedback voltage Vin Input voltage Vj1 1st detection voltage Vj2 Second detection voltage Vn1 to Vn3 Node voltage Vout Output voltage Vref Threshold voltage Vslope Slope signal Vss Soft start voltage Vsw Switching voltage z1 to z4 Zener diode

Claims (15)

クロック信号に同期してスイッチング手段を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータの発振回路装置であって、
前記入力電圧を所定の電圧に変換する入力電圧変換部と、
基準電圧を生成する基準電圧部と、
前記所定の電圧を受け、前記入力電圧が通常状態時の所定の範囲の電圧を超える過電圧状態であっても前記入力電圧が前記所定の範囲の電圧を下回る低電圧状態であっても前記所定の範囲から逸脱した場合には前記所定の電圧に応じて前記基準電圧を低下させる基準電圧調整部と、
前記基準電圧が高いほど大きくなる基準電流を受け、前記基準電流の大きさに比例する発振周波数の前記クロック信号を生成するクロック信号生成回路とを備え、
前記入力電圧変換部、前記基準電圧部、前記基準電圧調整部、および前記クロック信号生成回路半導体集積回路装置に内蔵されており、
前記入力電圧変換部は、前記入力電圧が前記所定の範囲から逸脱した場合に前記入力電圧を前記所定の電圧に変換する検知手段と、前記所定の電圧を第1電流に変換する第1の電圧−電流変換手段を有し、
前記基準電圧部は、所定のバンドギャップ電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、前記バンドギャップ電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路で生成される分圧電圧に比例した第2電流を生成する第2の電圧−電流変換手段を有し、前記分圧電圧を前記基準電圧として出力するとともに前記第2電流を前記基準電流として出力し、
前記基準電圧調整部は、前記第1電流と前記第2電流に基づいて、イネーブル状態とディスネーブル状態が制御される発振回路装置。
It is an oscillation circuit device of a switching regulator that generates an output voltage from an input voltage by driving a switching means in synchronization with a clock signal.
An input voltage converter that converts the input voltage into a predetermined voltage,
The reference voltage section that generates the reference voltage and
The predetermined voltage is received, and the input voltage is in an overvoltage state exceeding the voltage in the predetermined range in the normal state , or the input voltage is in a low voltage state lower than the voltage in the predetermined range . A reference voltage adjusting unit that lowers the reference voltage according to the predetermined voltage when it deviates from the range.
The reference voltage is received a higher larger the reference current, and a clock signal generating circuit for generating the clock signal having an oscillation frequency proportional to the magnitude of the reference current,
The input voltage conversion unit, the reference voltage unit, the reference voltage adjustment unit, and the clock signal generation circuit are built in the semiconductor integrated circuit device .
The input voltage conversion unit includes a detection means for converting the input voltage into the predetermined voltage when the input voltage deviates from the predetermined range, and a first voltage for converting the predetermined voltage into a first current. -Has a current conversion means
The reference voltage section uses a band gap reference circuit that generates a predetermined band gap voltage, a voltage dividing circuit that divides the band gap voltage, and a second current proportional to the voltage dividing voltage generated by the voltage dividing circuit. It has a second voltage-current conversion means to be generated, outputs the divided voltage as the reference voltage, and outputs the second current as the reference current.
The reference voltage adjusting unit is an oscillation circuit device whose enable state and disable state are controlled based on the first current and the second current.
前記入力電圧変換部は、前記入力電圧が前記過電圧状態となった場合、前記入力電圧を抵抗回路によって降圧することにより前記所定の電圧を生成する請求項1に記載の発振回路装置。 The oscillation circuit device according to claim 1, wherein the input voltage conversion unit generates the predetermined voltage by stepping down the input voltage by a resistance circuit when the input voltage is in the overvoltage state. 前記入力電圧変換部は、前記入力電圧が前記過電圧状態となった場合、前記入力電圧定電圧素子を介して降圧することにより前記所定の電圧を生成する請求項1に記載の発振回路装置。 The input voltage conversion unit, when the input voltage becomes the overvoltage condition, the oscillator circuit device according to claim 1 for generating a predetermined voltage by stepping down the input voltage through a constant voltage element. 前記第2電流は前記分圧電圧が供給され前記基準電圧部に用意され前記半導体集積回路装置の外部に接続される抵抗によって設定される請求項1〜3のいずれか一項に記載の発振回路装置。 Oscillator circuit, wherein said second current to claim 1 which is set by the resistor connected to an external is provided in the reference voltage unit is supplied the divided voltage of the semiconductor integrated circuit device apparatus. 前記第2電流は前記分圧電圧が供給され前記基準電圧部に用意され前記半導体集積回路装置に内蔵される抵抗によって設定される請求項1〜3のいずれか一項に記載の発振回路装置。 The second current oscillator circuit device according to claim 1 which is set by a resistor built in is provided in the reference voltage unit and the divided voltage is supplied the semiconductor integrated circuit device. 前記分圧回路は共通接続回路点を介して直列に接続される第1抵抗と第2抵抗を含む抵抗回路を含み、前記第1抵抗の一端はバンドギャップレファレンス回路に前記第1抵抗の他端は前記共通接続回路点にそれぞれ接続され、前記第2抵抗の一端は前記共通接続回路点に前記第2抵抗の他端は接地電位にそれぞれ接続される請求項1〜5のいずれか一項に記載の発振回路装置。 The voltage divider circuit includes a resistor circuit including a first resistor and a second resistor connected in series via a common connection circuit point, and one end of the first resistor is connected to a band gap reference circuit and the other end of the first resistor. Is connected to the common connection circuit point, one end of the second resistor is connected to the common connection circuit point, and the other end of the second resistor is connected to the ground potential, according to any one of claims 1 to 5. The oscillator circuit device described. 前記基準電圧調整部の出力は、前記共通接続回路点に接続され、前記基準電圧調整部が前記ディスネーブル状態から前記イネーブル状態に制御されとき前記基準電圧は前記ディスネーブル状態時よりも低下される請求項に記載の発振回路装置。 The output of the reference voltage adjusting unit, said common connection being connected to a circuit point, the reference voltage said reference voltage when the adjusting unit is controlled to the enable state from the disk enabled state is lower than when the disc enable state The oscillation circuit device according to claim 6. 前記基準電圧調整部は、セット端子およびリセット端子を有するラッチ回路を含み前記セット端子には前記第2電流に応じたセット入力信号が、前記リセット端子には前記第1電流に応じたリセット入力信号が入力され、前記ラッチ回路はリセット優先型であり、前記ラッチ回路の出力は、前記基準電圧調整部が前記ディスネーブル状態であるか前記イネーブル状態であるかを示す請求項に記載の発振回路装置。 The reference voltage adjusting unit includes a latch circuit having a set terminal and a reset terminal, a set input signal corresponding to the second current to the set terminal, a reset input to the reset terminal in accordance with the first current signal is input, the latch circuit is reset-priority der is, the output of the latch circuit, the reference voltage adjusting unit according to claim 7 indicating which said enable state or a disk enabled state Oscillation circuit device. 前記クロック信号生成回路は、前記第2電流に基づき第3電流を生成するカレントミラー回路と、前記第3電流で充電または放電が繰り返されるキャパシタと、前記キャパシタに生じさせる三角波状電圧の上限値および下限値を設定するコンパレータを有し、前記コンパレータの出力から矩形状の前記クロック信号を出力する請求項1〜8のいずれか一項に記載の発振回路装置。 The clock signal generation circuit includes a current mirror circuit that generates a third current based on the second current, a capacitor that is repeatedly charged or discharged by the third current, an upper limit value of a triangular wavy voltage generated in the capacitor, and an upper limit value of a triangular wavy voltage generated in the capacitor. It has a comparator to set the lower limit, the oscillator circuit device according to any one of claims 1 to 8 for outputting the clock signal of rectangular shape from the output of the comparator. クロック信号に同期してスイッチング手段を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータの発振回路装置であって、
前記入力電圧を降圧して第1降圧電圧及び前記第1降圧電圧よりも低い第2降圧電圧に変換する入力電圧変換部と、
基準電圧を生成する基準電圧部と、
前記第2降圧電圧を受け、前記入力電圧が通常状態時の所定の範囲の電圧を超える過電圧状態となり前記所定の範囲から逸脱した場合には前記第2降圧電圧に応じて前記基準電圧を低下させる基準電圧調整部と、
前記基準電圧が高いほど大きくなる基準電流を受け、前記基準電流の大きさに比例する発振周波数の前記クロック信号を生成するクロック信号生成回路とを備え、
前記入力電圧変換部、前記基準電圧部、前記基準電圧調整部、および前記クロック信号生成回路半導体集積回路装置に内蔵されており、
前記基準電圧部は、所定のバンドギャップ電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、前記バンドギャップ電圧を分圧して前記基準電圧を生成する分圧回路と、前記基準電圧に比例した前記基準電流を生成する電圧−電流変換手段を有し、
前記基準電圧調整部は、前記基準電流と前記第1降圧電圧に基づいて、イネーブル状態とディスネーブル状態が制御される発振回路装置。
It is an oscillation circuit device of a switching regulator that generates an output voltage from an input voltage by driving a switching means in synchronization with a clock signal.
An input voltage conversion unit that steps down the input voltage and converts it into a first step-down voltage and a second step-down voltage lower than the first step-down voltage.
The reference voltage section that generates the reference voltage and
When the input voltage receives the second step-down voltage and becomes an overvoltage state exceeding the voltage in the predetermined range in the normal state and deviates from the predetermined range, the reference voltage is lowered according to the second step-down voltage. Reference voltage adjustment unit and
The reference voltage is received a higher larger the reference current, and a clock signal generating circuit for generating the clock signal having an oscillation frequency proportional to the magnitude of the reference current,
The input voltage conversion unit, the reference voltage unit, the reference voltage adjustment unit, and the clock signal generation circuit are built in the semiconductor integrated circuit device .
The reference voltage unit generates a bandgap reference circuit that generates a predetermined bandgap voltage, a voltage dividing circuit that divides the bandgap voltage to generate the reference voltage, and the reference current proportional to the reference voltage. Has a voltage-current conversion means to
The reference voltage adjusting unit is an oscillation circuit device whose enable state and disable state are controlled based on the reference current and the first step-down voltage.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の発振回路装置と、
前記入力電圧から前記出力電圧を生成するためにオン/オフされる前記スイッチング手段と、
前記スイッチング手段のスイッチング動作によりエネルギーの蓄積と放出とを繰り返すインダクタと、
前記インダクタから放出されるエネルギーを受け取り、前記出力電圧を平滑する平滑手段と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と第1参照電圧との差に応じた誤差信号を生成する誤差増幅回路と、
前記発振回路装置の前記クロック信号生成回路で生成された前記クロック信号に基づき生成される三角波状または鋸歯状のスロープ信号を生成するスロープ信号生成回路と、
前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較して、パルス幅が変調されたPWM信号を出力するPWMコンパレータと、
前記クロック信号と前記PWM信号を受け、前記スイッチング手段を制御する駆動制御回路とを備えるスイッチングレギュレータ。
The oscillator circuit device according to any one of claims 1 to 10.
And said switching means which is turned on / off to generate the output voltage from the input voltage,
An inductor that repeatedly stores and releases energy by the switching operation of the switching means.
A smoothing means that receives the energy emitted from the inductor and smoothes the output voltage.
An error amplifier circuit that generates an error signal according to the difference between the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and the first reference voltage, and
A slope signal generation circuit for generating the triangular or sawtooth slope signal is generated based on the clock signal generated by the clock signal generation circuit of the oscillator circuit device,
A PWM comparator that compares the slope signal with the error signal and outputs a PWM signal with a modulated pulse width.
A switching regulator including a drive control circuit that receives the clock signal and the PWM signal and controls the switching means.
前記スイッチング手段、前記誤差増幅回路、前記スロープ信号生成回路、前記PWMコンパレータ、および前記駆動制御回路は、前記入力電圧変換部、前記基準電圧部、前記基準電圧調整部、および前記クロック信号生成回路とともに、1つの前記半導体集積回路装置に内蔵される請求項11に記載のスイッチングレギュレータ。 The switching means, the error amplification circuit, the slope signal generation circuit, the PWM comparator, and the drive control circuit are together with the input voltage conversion unit, the reference voltage unit, the reference voltage adjustment unit, and the clock signal generation circuit. the switching regulator of claim 11 which is incorporated in one of said semiconductor integrated circuit device. 前記入力電圧が前記所定の範囲から逸脱した場合、前記スイッチング手段は前記通常状態時よりも低い周波数のスイッチング電圧でオン/オフ制御される請求項11または12に記載のスイッチングレギュレータ。 The switching regulator according to claim 11 or 12 , wherein when the input voltage deviates from the predetermined range , the switching means is on / off controlled at a switching voltage having a frequency lower than that in the normal state. 入力電圧から出力電圧を生成するためにオン/オフされるスイッチング手段と、
前記スイッチング手段のスイッチング動作によりエネルギーの蓄積と放出とを繰り返すインダクタと、
前記インダクタから放出されるエネルギーを受け取り、前記出力電圧を平滑する平滑手段と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と第1参照電圧との差に応じた誤差信号を生成する誤差増幅回路と、
クロック信号を生成する発振回路装置と、
前記クロック信号に基づき生成される三角波状または鋸歯状のスロープ信号を生成するスロープ信号生成回路と、
前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較して、パルス幅が変調されたPWM信号を出力するPWMコンパレータと、
前記クロック信号と前記PWM信号を受け、前記スイッチング手段を制御する駆動制御回路とを備え
前記発振回路装置は、
前記入力電圧を所定の電圧に変換する入力電圧変換部と、
基準電圧を生成する基準電圧部と、
前記所定の電圧を受け、前記入力電圧が通常状態時の所定の範囲の電圧を超える過電圧状態であっても前記入力電圧が前記所定の範囲の電圧を下回る低電圧状態であっても前記所定の範囲から逸脱した場合には前記基準電圧を低下させる基準電圧調整部と、
前記基準電圧が高いほど大きくなる基準電流を受け、前記基準電流の大きさに比例する発振周波数の前記クロック信号を生成するクロック信号生成回路とを備え、
前記入力電圧が前記過電圧状態であっても前記低電圧状態であっても、前記スイッチング手段は前記通常状態時よりも低い周波数のスイッチング電圧でオン/オフ制御されるスイッチングレギュレータ。
Switching means that are turned on and off to generate an output voltage from the input voltage,
An inductor that repeatedly stores and releases energy by the switching operation of the switching means.
A smoothing means that receives the energy emitted from the inductor and smoothes the output voltage.
An error amplifier circuit that generates an error signal according to the difference between the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and the first reference voltage, and
Oscillator circuit device that generates clock signal and
A slope signal generation circuit that generates a triangular wave-shaped or serrated slope signal generated based on the clock signal, and a slope signal generation circuit.
A PWM comparator that compares the slope signal with the error signal and outputs a PWM signal with a modulated pulse width.
A drive control circuit that receives the clock signal and the PWM signal and controls the switching means is provided.
The oscillation circuit device is
An input voltage converter that converts the input voltage into a predetermined voltage,
The reference voltage section that generates the reference voltage and
The predetermined voltage is received, and even if the input voltage is in an overvoltage state exceeding the voltage in the predetermined range in the normal state or the input voltage is in a low voltage state lower than the voltage in the predetermined range. A reference voltage adjusting unit that lowers the reference voltage when it deviates from the range,
It is provided with a clock signal generation circuit that receives a reference current that increases as the reference voltage increases and generates the clock signal having an oscillation frequency proportional to the magnitude of the reference current.
A switching regulator in which the switching means is on / off controlled at a switching voltage having a frequency lower than that in the normal state, regardless of whether the input voltage is in the overvoltage state or the undervoltage state.
前記スイッチング電圧の周波数は、前記過電圧状態における過電圧の大きさ、および前記低電圧状態における低電圧の大きさに比例してリニアに低下する請求項13または14に記載のスイッチングレギュレータ。 The switching regulator according to claim 13 or 14 , wherein the frequency of the switching voltage decreases linearly in proportion to the magnitude of the overvoltage in the overvoltage state and the magnitude of the low voltage in the undervoltage state.
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