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公開番号2025027012
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-26
出願番号2024204854,2024008795
出願日2024-11-25,2020-09-23
発明の名称電源回路
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250218BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】平滑コンデンサの容量値に依存せず、安定した動作を行う電源回路を提供すること。
【解決手段】電源回路は、出力トランジスタQ1、Q2からの充電電流Iinで充電され、充電により生じた電圧を出力電圧Voutとして出力する平滑コンデンサCと、出力電圧と参照電圧Vrefの差分値に応じて出力トランジスタの導通状態を制御する制御ループと、を具備し、制御ループは、出力電圧と参照電圧を比較して、その差分出力に応じて制御信号controlを出力トランジスタに出力するエラーアンプ40と、充電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出回路と、検出信号に応じて前記エラーアンプの利得を調整する利得調整回路と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
出力トランジスタからの充電電流で充電され、前記充電により生じた電圧を出力電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記出力電圧と参照電圧の差分値に応じて前記出力トランジスタの導通状態を制御する制御ループと、
を具備し、
前記制御ループは、
前記出力電圧と前記参照電圧を比較して、その差分出力に応じて制御信号を前記出力トランジスタに出力するエラーアンプと、
前記充電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出回路と、
前記検出信号に応じて前記エラーアンプの利得を調整する利得調整回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御ループは、
前記制御信号を前記出力トランジスタのゲートに供給する、
請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
主電流路を有し、前記主電流路の一端に入力電圧が印可され、他端から充電電流を出力する出力トランジスタと、
前記充電電流で充電され、前記充電により生じた電圧を出力電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記充電電流を検出する電流検出回路と、
前記出力電圧と参照電圧の差分値を出力するエラーアンプを有する制御ループと、
前記充電電流による前記平滑コンデンサへの充電が開始した後の前記充電電流の変化に応じて前記エラーアンプの利得を調整する利得調整回路と、
を具備し、
前記制御ループは、
前記エラーアンプの出力信号に応じてオンデューティが調整されるＰＷＭ信号を生成する信号生成回路と、
前記ＰＷＭ信号に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記出力トランジスタに供給する駆動回路と、を備える、
ことを特徴とする電源回路。
【請求項４】
前記利得調整回路は、
前記充電が開始した時点から所定の時間が経過した時の前記充電電流の値を所定のしきい値と比較し、その比較結果に対応付けられた利得を選択して前記制御ループの利得を調整する請求項３に記載の電源回路。
【請求項５】
前記利得調整回路は、
前記充電の開始から前記充電電流が所定の設定値に達するまでの時間を所定のしきい値と比較し、その比較結果に対応付けられた利得を選択して前記制御ループの利得を調整する、
請求項３に記載の電源回路。
【請求項６】
前記利得調整回路は、
前記エラーアンプのバイアス電流を調整して前記エラーアンプの利得を調整する、
請求項４に記載の電源回路。
【請求項７】
前記利得調整回路は、
前記エラーアンプのバイアス電流を調整して前記エラーアンプの利得を調整する、
請求項５に記載の電源回路。
【請求項８】
前記制御ループは、
前記エラーアンプの出力信号に応じてオンデューティが調整されるＰＷＭ信号を生成する信号生成回路を備える、
請求項３に記載の電源回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、電源回路に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、出力トランジスタのオンデューティを制御ループにより調整し、平滑コンデンサへの充電を制御して出力電圧を調整する電源回路の技術が開示されている。平滑コンデンサの容量値によって負荷応答が変化する。平滑コンデンサの容量値が大きい場合には、回路動作は安定するが負荷応答が遅い。一方、平滑コンデンサの容量値が小さい場合には、負荷応答は早いが発振の問題が生じる為、発振を回避する構成が必要になる。平滑コンデンサの容量値に依存せず、安定した動作を行う電源回路が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１８４９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、平滑コンデンサの容量値に依存せず、安定した動作を行う電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態によれば、電源回路は、出力トランジスタからの充電電流で充電され、前記充電により生じた電圧を出力電圧として出力する平滑コンデンサと、前記出力電圧と参照電圧の差分値に応じて前記出力トランジスタの導通状態を制御する制御ループと、を具備し、前記制御ループは、前記出力電圧と前記参照電圧を比較して、その差分出力に応じて制御信号を前記出力トランジスタに出力するエラーアンプと、前記充電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出回路と、前記検出信号に応じて前記エラーアンプの利得を調整する利得調整回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１の実施形態の電源回路の構成を示す図。
図２は、制御ループの利得調整方法を説明する為の図。
図３は、制御ループの利得調整を行う一つの構成例を示す図。
図４は、制御ループの利得調整の効果を説明する為の図。
図５は、制御ループの利得調整を行う他の構成例を示す図。
図６は、制御ループの利得調整の他の方法を説明する為の図。
図７は、第２の実施形態の電源回路の構成を示す図。
図８は、第３の実施形態の電源回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる電源回路を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電源回路の構成を示す図である。本実施形態は、直流電圧源１０を有する。直流電圧源１０は、入力電圧Ｖｉｎを入力端子１に供給する。本実施形態は、出力トランジスタＱ１、Ｑ２を有する。出力トランジスタＱ１のソースは入力端子１に接続され、ドレインはインダクタＬの一端に接続される。出力トランジスタＱ２のドレインは出力トランジスタＱ１のドレインとインダクタＬの一端に接続され、ソースは接地される。出力トランジスタＱ１、Ｑ２は、駆動回路７０からの駆動信号に応答して交互にオン／オフし、導通状態が制御される。第１の実施形態は、スイッチング電源回路のＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。
【０００９】
インダクタＬの他端は、平滑コンデンサＣの一端に接続される。平滑コンデンサＣの他端は、接地される。平滑コンデンサＣはインダクタＬから供給される電流によって充電される。平滑コンデンサＣの充電電圧、すなわち、平滑コンデンサＣの一端の電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子２に供給される。負荷１２には、出力電圧Ｖｏｕｔが印加される。
【００１０】
本実施形態は、出力電圧Ｖｏｕｔを参照電圧Ｖｒｅｆに等しくする制御を行う制御ループを有する。制御ループは、エラーアンプ４０、比較回路６０を有する。エラーアンプ４０は、出力電圧Ｖｏｕｔと参照電圧Ｖｒｅｆを比較して、その差分値に応じた制御信号ｃｏｎｔｒｏｌを出力する。出力電圧Ｖｏｕｔが参照電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると制御信号ｃｏｎｔｒｏｌのレベルが高くなり、出力電圧Ｖｏｕｔが参照電圧Ｖｒｅｆより低くなると制御信号ｃｏｎｔｒｏｌのレベルが低くなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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