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公開番号2021182822
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211125
出願番号2020087560
出願日20200519
発明の名称DC-DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路並びに電源装置
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20211029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷側の抵抗値を事前に考慮して設計を行う必要をなくしシステム設計者の負担を軽減することができるDC-DCコンバータを提供する。
【解決手段】電源IC10は、出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて、電圧入力端子と電圧出力端子との間に接続されたスイッチング素子またはトランジスタを制御する制御回路11と、所定の電流を流す電流源回路15と、参照電圧またはフィードバック電圧を補正する電圧補正回路41と、外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の有意なレベルへの変化に応じて、電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段SW1と、を備える。電圧補正回路は、電流源回路の電流が出力された際に外部より入力される負荷側の抵抗に関する情報に基づいて電圧補正量を決定し、参照電圧またはフィードバック電圧を補正する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
直流電源から供給される直流入力電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力するDC−DCコンバータであって、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて、スイッチング素子を制御する制御回路と、
所定の電流を流す電流源回路と、
前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正する電圧補正回路と、
を備え、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に外部より入力される負荷側の抵抗に関する情報に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とするDC−DCコンバータ。
続きを表示(約 3,500 文字)【請求項2】
外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の有意なレベルへの変化に応じて、前記電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコンバータ。
【請求項3】
電圧入力端子と電圧出力端子との間に、前記スイッチング素子と直列に電流−電圧変換素子が接続され、
前記電流源回路の電流は前記電流−電圧変換素子を介して前記電圧出力端子へ向けて出力され、前記電圧補正回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のDC−DCコンバータ。
【請求項4】
前記電圧補正回路は、
前記電流−電圧変換素子の両端子の電位差を算出する減算回路と、
前記減算回路により算出された電位差を電流に変換する第1電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路に接続された可変抵抗回路と、
前記参照電圧を電流に変換する第2電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路により変換された電流と前記第2電圧−電流変換回路により変換された電流を合成して電圧に変換して補正後電圧として出力する合成回路と、
を備え、前記可変抵抗回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に応じて、電位差が大きいほど抵抗値が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のDC−DCコンバータ。
【請求項5】
前記制御回路は、
電圧出力端子と接地点との間に接続された分圧回路により分圧された電圧と前記参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じて前記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成するロジック回路と、を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のDC−DCコンバータ。
【請求項6】
電圧入力端子とインダクタの一方の端子が接続される外部端子との間に接続されたスイッチング素子をオン、オフさせて、前記インダクタに流れる電流を整流することで、直流電源から供給される直流入力電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力するDC−DCコンバータを構成する電源制御用半導体集積回路であって、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
所定の電流を流す電流源回路と、
前記電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段と、
前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正する電圧補正回路と、
外部からの情報信号が入力される外部情報入力端子と、を備え、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に負荷側から前記外部情報入力端子に入力される情報信号に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とする電源制御用半導体集積回路。
【請求項7】
外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の入力端子と、
前記インダクタの他方の端子に当該インダクタと直列に接続された電流−電圧変換素子の両端子の電圧が入力される一対の外部情報入力端子と、を備え、
前記スイッチ手段は、前記信号の有意なレベルへの変化に応じて、前記一対の外部情報入力端子のうち、前記インダクタと前記電流−電圧変換素子との接続点に接続される端子へ前記電流源回路の電流を出力し、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に前記一対の外部情報入力端子に入力される電圧の差に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の電源制御用半導体集積回路。
【請求項8】
前記電圧補正回路は、
前記電流−電圧変換素子の両端子の電位差を算出する減算回路と、
前記減算回路により算出された電位差を電流に変換する第1電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路に接続された可変抵抗回路と、
前記参照電圧を電流に変換する第2電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路により変換された電流と前記第2電圧−電流変換回路により変換された電流を合成して電圧に変換して補正後電圧として出力する合成回路と、
を備え、前記可変抵抗回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に応じて、電位差が大きいほど抵抗値が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の電源制御用半導体集積回路。
【請求項9】
前記制御回路は、
前記電圧出力端子と接地点との間に接続された分圧回路により分圧された電圧と前記参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じて前記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成するロジック回路と、を備えていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の電源制御用半導体集積回路。
【請求項10】
直流電源から供給される直流入力電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力する電源装置であって、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて、電圧入力端子と電圧出力端子との間に接続されたスイッチング素子または電圧制御用トランジスタを制御する制御回路と、
所定の電流を流す電流源回路と、
前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正する電圧補正回路と、
を備え、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に外部より入力される負荷側の抵抗に関する情報に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項11】
外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の有意なレベルへの変化に応じて、前記電流源回路の電流を前記電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段を備えることを特徴とする請求項10に記載の電源装置。
【請求項12】
前記電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に、前記スイッチング素子または電圧制御用トランジスタと直列に電流−電圧変換素子が接続され、
前記電流源回路の電流は前記電流−電圧変換素子を介して前記電圧出力端子へ向けて出力され、前記電圧補正回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の電源装置。
【請求項13】
前記電圧補正回路は、
前記電流−電圧変換素子の両端子の電位差を算出する減算回路と、
前記減算回路により算出された電位差を電流に変換する第1電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路に接続された可変抵抗回路と、
前記参照電圧を電流に変換する第2電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路により変換された電流と前記第2電圧−電流変換回路により変換された電流を合成して電圧に変換して補正後電圧として出力する合成回路と、
を備え、前記可変抵抗回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に応じて、電位差が大きいほど抵抗値が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の電源装置。
【請求項14】
前記制御回路は、
前記電圧出力端子と接地点との間に接続された分圧回路により分圧された電圧と前記参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じて前記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成するロジック回路と、を備えていることを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、直流電圧を変換する電源装置に関し、例えば負荷へ電源を供給するケーブルにおける電圧降下を補償する機能を有するDC−DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路に利用して有効な技術に関する。
続きを表示(約 9,700 文字)【背景技術】
【0002】
入力直流電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力する回路としてスイッチング・レギュレータ方式のDC−DCコンバータがある。かかるDC−DCコンバータには、直流電源から供給される直流電圧をインダクタ(コイル)に印加して電流を流しインダクタにエネルギーを蓄積させるスイッチング素子と、該スイッチング素子がオフされているエネルギー放出期間にインダクタの電流を整流する整流素子と、上記スイッチング素子をオン、オフ制御する制御回路を備えたDC−DCコンバータがある。そして、スイッチング・レギュレータ方式のDC−DCコンバータにおいては、出力電圧の大きさを誤差アンプで検出して、出力電圧が下がるとスイッチング素子のオン時間を長くし、出力電圧が上がるとオン時間を短くする制御が行われている。
【0003】
DC−DCコンバータのような電源装置から負荷となるデバイスへケーブルを介して電源を供給するシステムがある。このようなシステムにおいては、電源を供給するケーブルの長さが長くなると、ケーブルを通して電源装置から負荷へ電流が流れると、ケーブルが持つ抵抗によって電圧降下が発生し負荷デバイスが要求する電源電圧を保証することができなくなる。そのため、電源供給側で出力電圧を補正する必要がある。なお、電源装置は、インダクタなどの受動素子に電流を流すためのスイッチ素子やスイッチ素子を適正なタイミングでオン、オフ制御する信号を生成する回路を内蔵した半導体集積回路(以下、電源ICと称する)と、この電源ICに接続されるコンデンサや抵抗などの素子によって構成される。
【0004】
従来、DC−DCコンバータにおける出力電圧の補正は、電源ケーブルによる電圧降下を想定して、出力電圧の設定を予め高く設定したり、電源IC側に電圧を補正する回路を設けてケーブル接続時にケーブルの抵抗値を検出して電圧を補正したりすることが行われている。具体的には、図7に示すように、電源ケーブル21に接続される配線の途中に電流検出用抵抗Rsを設けるとともに、電源IC内の誤差アンプ13に入力され出力のフィードバック電圧VFBと比較される参照電圧VREFを、電流検出用抵抗Rsにより検出した電圧に応じて補正する電圧補正回路41を設けていた。なお、図7において、RLは負荷となるデバイスの等価抵抗、Rc1,Rc2はケーブル21の抵抗成分、ROVAは補正電圧調整用の外付け抵抗である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2013−85382号公報
特開2000−171270号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図7に示す従来の電源ICを使用したDC−DCコンバータにおいては、出力電流の大きさに関わらず負荷デバイスの電源端子に印加される電圧を一定にすることができる。しかし、このような構成の場合、出力の分圧抵抗Rb1、Rb2の抵抗値と調整用の抵抗ROVAの抵抗値で決定される電圧補正量を事前に設定する必要があるため、電源IC側はOUT1−OUT2端子間の情報(負荷側の抵抗値)を事前に考慮して設計をしなければならず、設計工数の増大に繋がるという課題があった。また、システムの設計者は、調整用の外付け抵抗の値を決定する必要があるとともに、外付け抵抗が必要であることからシステムを構成する部品点数が多くなるという課題があった。
【0007】
また、負荷デバイスに高精度な電圧を供給するようにするため、出力電圧補正回路を設けた発明として、例えば特許文献1に記載されているものがある。
しかしながら、特許文献1に記載されている発明は、入力電圧やインダクタ電流、スイッチング周波数、インダクタ値、出力コンデンサの直列等価寄生抵抗の値に依存するリップルを抑えて出力電圧を一定に保つことを課題としており、本発明とは課題が異なるとともに出力のフィードバック電圧に基づいて誤差アンプの参照電圧を補正しており、出力電流の大きさに応じて電圧を補正することはしていない点で本発明とは相異している。
【0008】
また、ケーブルを介して負荷デバイスへ電源を供給するシステムにおいて、ケーブルの配線長による電圧降下に合わせて、その都度出力電圧を調整することを不要にすることを課題とした電源回路に関する発明として、例えば特許文献2に記載されているものがある。しかし、特許文献2に記載されている発明は、負荷デバイスであるエンコーダに電源電圧レベル検出回路を設けて検出した電圧の情報を電源供給回路へ送信するようにしており、システム設計者の負担が大きくなるという課題がある。
さらに、特許文献1と2に記載されている発明はいずれも、システムの動作中ずっと継続して出力電圧または負荷側の電圧を検出している必要がある。
【0009】
この発明は上記のような背景の下になされたもので、その目的とするところは、負荷側の抵抗値を事前に考慮して設計を行う必要をなくしシステム設計者の負担を軽減することができるDC−DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路並びに電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、システムの動作中ずっと継続して出力電圧や負荷側の電圧を検出することなく、負荷デバイスの電源端子に印加される電圧を一定にすることができるDC−DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路並びに電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、この発明は、
直流電源から供給される直流入力電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力するDC−DCコンバータにおいて、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて、スイッチング素子を制御する制御回路と、
所定の電流を流す電流源回路と、
前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正する電圧補正回路と、
を備え、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に外部より入力される負荷側の抵抗に関する情報に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成した。
【0011】
上記のような構成によれば、フィードバック電圧と比較される参照電圧を自動的に補正する機能をDC−DCコンバータが備えているため、負荷側の抵抗値を事前に考慮して設計を行う必要がなくなりシステム設計者の負担を軽減することができる。
また、システムの動作中ずっと継続して出力電圧や負荷側の電圧を検出することなく、負荷デバイスの電源端子に印加される電圧を一定にさせることができる。
なお、負荷側の抵抗に関する情報には負荷デバイスや負荷装置へ電源を供給するケーブルもしくは配線の抵抗値が含まれる。また、負荷側の抵抗に関する情報は、例えばRS485のような規格の通信デバイスを使用して負荷デバイスや負荷装置からDC−DCコンバータへ送信することも可能である。
【0012】
ここで、望ましくは、外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の有意なレベルへの変化に応じて、前記電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段を備えるようにする。
かかる構成によれば、外部からの信号で電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力させることができる。
【0013】
また、望ましくは、電圧入力端子と電圧出力端子との間に、前記スイッチング素子と直列に電流−電圧変換素子が接続され、
前記電流源回路の電流は前記電流−電圧変換素子を介して電圧出力端子へ向けて出力され、前記電圧補正回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成する。
かかる構成によれば、電流−電圧変換素子(電流検出用抵抗)により変換された電圧に基づいて電圧補正量を決定し参照電圧またはフィードバック電圧を補正するため、負荷デバイス側から負荷側の抵抗値情報を送信する必要がないので、システム設計者の負担を軽減することができる。
【0014】
さらに、望ましくは、前記電圧補正回路は、
前記電流−電圧変換素子の両端子の電位差を算出する減算回路と、
前記減算回路により算出された電位差を電流に変換する第1電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路に接続された可変抵抗回路と、
前記参照電圧を電流に変換する第2電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路により変換された電流と前記第2電圧−電流変換回路により変換された電流を合成して電圧に変換して補正後電圧として出力する合成回路と、
を備え、前記可変抵抗回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に応じて、電位差が大きいほど抵抗値が大きくなるように構成する。
かかる構成によれば、電圧補正量を自動的に決定する可変抵抗回路を備えているため、システム設計者が調整用の外付け抵抗の値を決定する必要がないので、システム設計者の負担を軽減することができるとともに、可変抵抗回路を電源制御用ICに内蔵させることでDC−DCコンバータを構成する部品点数を減らすことができる。
【0015】
また、望ましくは、前記制御回路は、
電圧出力端子と接地点との間に接続された分圧回路により分圧された電圧と前記参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じて前記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成するロジック回路と、を備えているようにする。
これにより、従来の設計資産を利用してDC−DCコンバータを容易に設計することができる。
【0016】
本出願の他の発明は、
電圧入力端子とインダクタの一方の端子が接続される外部端子との間に接続されたスイッチング素子をオン、オフさせて、前記インダクタに流れる電流を整流することで、直流電源から供給される直流入力電圧を変換して異なる電位の直流電圧を出力するDC−DCコンバータを構成する電源制御用半導体集積回路であって、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の参照電圧との電位差に応じて前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
所定の電流を流す電流源回路と、
前記電流源回路の電流を電圧出力端子へ向けて出力するスイッチ手段と、
前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正する電圧補正回路と、
外部からの情報信号が入力される外部情報入力端子と、を備え、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に負荷側から前記外部情報入力端子に入力される情報信号に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成したものである。
【0017】
上記のような構成によれば、電源制御用ICが、外部からの情報によりフィードバック電圧と比較される参照電圧を自動的に補正する機能を備えているため、負荷側の抵抗値情報を事前に考慮してDC−DCコンバータの設計を行う必要がなくなりシステム設計者の負担を軽減することができる。また、システムの動作中ずっと継続して出力電圧や負荷側の電圧を検出することなく、負荷デバイスの電源端子に印加される電圧を一定にさせることができる。さらに、電流−電圧変換素子(電流検出用抵抗)により変換された電圧に基づいて電圧補正量を決定し参照電圧またはフィードバック電圧を補正するため、負荷デバイス側から負荷側の抵抗値情報を送信する必要がないので、システム設計者の負担を軽減することができる。
【0018】
ここで、望ましくは、外部から供給される回路動作の実行/停止を制御するための信号の入力端子と、
前記インダクタの他方の端子に当該インダクタと直列に接続された電流−電圧変換素子の両端子の電圧が入力される一対の外部情報入力端子と、を備え、
前記スイッチ手段は、前記信号の有意なレベルへの変化に応じて、前記一対の外部情報入力端子のうち、前記インダクタと前記電流−電圧変換素子との接続点に接続される端子へ前記電流源回路の電流を出力し、
前記電圧補正回路は、前記電流源回路の電流が出力された際に前記一対の外部情報入力端子に入力される電圧の差に基づいて電圧補正量を決定し、前記参照電圧または前記フィードバック電圧を補正するように構成する。
かかる構成によれば、電流−電圧変換素子(電流検出用抵抗)により変換された電圧を入力するための端子を利用して電流源回路の電流を電流−電圧変換素子へ流すことができるため、ICの外部端子数を減らすことができる。
【0019】
さらに、望ましくは、前記電圧補正回路は、
前記電流−電圧変換素子の両端子の電位差を算出する減算回路と、
前記減算回路により算出された電位差を電流に変換する第1電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路に接続された可変抵抗回路と、
前記参照電圧を電流に変換する第2電圧−電流変換回路と、
前記第1電圧−電流変換回路により変換された電流と前記第2電圧−電流変換回路により変換された電流を合成して電圧に変換して補正後電圧として出力する合成回路と、
を備え、前記可変抵抗回路は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧に応じて、電位差が大きいほど抵抗値が大きくなるように構成する。
かかる構成によれば、電圧補正量を自動的に決定する可変抵抗回路を備えているため、システム設計者が調整用の外付け抵抗の値を決定する必要がないので、システム設計者の負担を軽減することができるとともに、可変抵抗回路を電源制御用ICに内蔵させることでDC−DCコンバータを構成する部品点数を減らすことができる。
【0020】
また、望ましくは、前記制御回路は、
前記電圧出力端子と接地点との間に接続された分圧回路により分圧された電圧と前記参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じて前記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成するロジック回路と、を備えているようにする。
これにより、従来の設計資産を利用してDC−DCコンバータを容易に設計することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、フィードバック電圧と比較される参照電圧を自動的に補正する機能を持たせることによって、負荷側の抵抗値を事前に考慮して設計を行う必要をなくしシステム設計者の負担を軽減することができるDC−DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路を提供することができる。また、システムの動作中ずっと継続して出力電圧や負荷側の電圧を検出することなく、負荷デバイスの電源端子に印加される電圧を一定にすることができるDC−DCコンバータおよび電源制御用半導体集積回路並びに電源装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0022】
本発明を適用したDC−DCコンバータおよび電源用半導体集積回路(電源IC)の一実施形態を示す回路構成図である。
図1のDC−DCコンバータにおけるイネーブル信号と電流検出用抵抗へ流す電流と負荷デバイスへの供給電圧の変化を示すタイミングチャートである。
電源IC内の電圧補正回路の具体例を示す回路構成図である。
(A),(B)は実施形態の電源ICにおける外部端子SENSP,SENSNの入力電圧と電圧補正回路の出力電圧との関係を示すグラフ、外部端子SENSP,SENSNの入力電圧とDC−DCコンバータの出力電圧との関係を示すグラフである。
本発明を適用したシステムの変形例を示す構成図である。
(A),(B)は図5のシステムにおける電源ICの動作タイミング例を示すタイミングチャートである。
従来のDC−DCコンバータおよび電源ICの構成例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明をスイッチング制御方式のDC−DCコンバータ(直流電源装置)に適用した場合の一実施形態を示す。なお、特に限定されるわけではないが、図1において実線Aで囲まれている回路を構成する素子は、1個の半導体チップ上に形成され、半導体集積回路(IC)として構成される。また、出力端子OUT1,OUT2より左側の回路は、プリント配線基板のような基板上に形成され、出力端子OUT1,OUT2とICや基板上の部品や素子間は、基板に形成されたプリント配線によって接続される。
【0024】
この実施形態のDC−DCコンバータは、外部へ電流を流すためのスイッチ素子や該スイッチ素子を適正なタイミングでオン、オフ制御する信号を生成する制御回路を内蔵した電源制御用半導体集積回路(以下、電源ICと記す)10と、該電源IC10の外部端子SWに一方の端子が接続されたインダクタ(コイル)L1と、該インダクタL1の他方の端子と接地点(ICの接地端子PGND)との間に接続された平滑コンデンサC1と、上記外部端子SWと電圧出力端子OUT1との間にインダクタL1と直列に接続された電流検出用の抵抗Rsと、電圧出力端子OUT1と接地点との間に接続された平滑コンデンサC2などにより構成されている。
【0025】
また、本実施形態のDC−DCコンバータは、電源IC10の接地端子PGNDと同一の接地点に接続された電圧出力端子OUT2を備えており、電圧出力端子OUT1とOUT2にケーブル21の一端が、また他端が負荷となるデバイス22の電圧入力端子CN1,CN2に接続され、ケーブル21を介して負荷へ直流電圧を供給する。抵抗Rc1,Rc2はケーブル21の有する抵抗成分、RLは負荷デバイス22の等価抵抗(負荷抵抗)を表したものである。また、電圧出力端子OUT1と接地点との間に接続された直列抵抗Rb1,Rb2は、DC−DCコンバータの出力電圧Voutを分圧した電圧VFBを電源IC10のフィードバック端子FBに入力するブリーダ抵抗である。
【0026】
電源IC10は、バッテリなどの直流電源から供給される直流電圧が印加される電圧入力端子VINと上記外部端子SWとの間に接続されインダクタL1に電流を流して駆動するNチャネル形MOSFET(電界効果トランジスタ)からなるスイッチング素子としてのスイッチング・トランジスタM1と、外部端子SWと接地端子PGNDとの間に接続された同期整流トランジスタM2と、上記トランジスタM1,M2をオン、オフ制御する信号を生成する制御回路としてのロジック回路11と、ロジック回路11により生成されたオン、オフ制御信号により上記トランジスタM1,M2をオン、オフ駆動するドライバ回路12A,12Bと、フィードバック端子FBに反転入力端子が接続された誤差アンプ13と、該誤差アンプ13の非反転入力端子に印加する参照電圧VREF’を供給する参照電圧供給回路14などから構成されている。ドライバ回路12Aの電源電圧は、ICの内部電圧VDDをブーストアップした電圧BSである。
【0027】
また、電源IC10には、上記電流検出用抵抗Rsの両端子の電圧が入力される外部端子SENSP,SENSNと、内部電源電圧端子Vccと外部端子SENSPとの間に直列に接続された定電流源15およびスイッチ素子SW1と、当該電源IC10を外部から動作状態にするためのイネーブル信号ENを入力するための外部端子PENが設けられている。このイネーブル信号ENはロジック回路11に入力され、ロジック回路11はイネーブル信号ENの有意なレベルであるハイレベルへの立ち上がり時に上記スイッチ素子SW1を一時的にオンさせる制御信号CSを生成する。一方、負荷デバイス22の電圧入力端子CN1,CN2間にも、イネーブル信号ENによってCN1,CN2間を短絡するためのスイッチ素子SW2が設けられている。
【0028】
これにより、スイッチ素子SW1,SW2がオンされると、図2(B)に示すように、定電流源15から外部端子SENSPを介して電流検出用抵抗Rsに一時的に電流Ibiasが流されるようになる。
そして、外部端子SENSPにより出力される上記電流Ibiasによって、図2(C)の期間T1に示すように、出力端子OUT1−OUT2間の電圧が変化し、電流検出用抵抗Rsにおける電圧降下により生じた電圧が外部端子SENSP,SENSNに入力される。この際、電流検出用抵抗Rsにおける電圧降下により生じる電圧は、ケーブル21の抵抗成分や負荷デバイス22の等価抵抗RLに依存するため、負荷側の抵抗値を反映したものとなる。
【0029】
参照電圧供給回路14は、上記外部端子SENSP,SENSNの入力電圧に基づいて誤差アンプ13の非反転入力端子に印加される参照電圧を補正するための補正電圧VOVAを生成する電圧補正回路41と、電圧補正回路41により生成された電圧VOVAと基準となる参照電圧VREFとを合成して誤差アンプ13へ補正された参照電圧を供給する合成手段42と、電圧補正回路41による電圧補正量を調整するための可変抵抗回路VRを備える。そのため、図2(C)の期間T2のように、電圧補正がない場合には破線のように変化するものが、電圧補正によって実線のように変化するようになる。また、電圧補正回路41による電圧補正量は、負荷抵抗RLの抵抗値に応じた大きさとなる。
【0030】
図3には、上記電圧補正回路41の具体的な回路構成例が示されている。
図3に示すように、本実施例の電圧補正回路41は、入力抵抗R1,R2とオペアンプAMP1と帰還抵抗R3とからなる減算回路44、減算回路44の出力が非反転入力端子に入力されたバッファアンプAMP2と該アンプAMP2の出力がゲート端子に印加されたMOSトランジスタM3とからなる電圧−電流変換回路45、MOSトランジスタM3に流れる電流に比例した電流を流すカレントミラー回路(M4,M5)46を備える。減算回路44は、入力抵抗R1,R2を介して上記外部端子SENSP,SENSNの電圧が入力されることで、端子SENSP,SENSNの電位差ΔVに応じた電圧を出力し、電圧−電流変換回路45はこの電圧を電流に変換することでΔVに応じた電流を引き込む。
(【0031】以降は省略されています)

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