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公開番号2025177280
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024083950
出願日2024-05-23
発明の名称電源制御装置、スイッチング電源
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロードライン機能の有効/無効を任意に切り替える。
【解決手段】電源制御装置1は、スイッチング電源Aの出力電圧VOUTに応じた帰還電圧FBと基準電圧REFとの誤差に応じた誤差信号EOUTを生成するエラーアンプ10と、コイル電流ILに応じた電流検出信号ISNSを生成する電流センサ20と、誤差信号EOUTと電流検出信号ISNSの入力を受けてデューティ信号PWMを生成するデューティ信号生成回路30と、デューティ信号PWMの入力を受けて出力回路2の駆動信号GH及びGLを生成する駆動動信号生成回路40と、を備える。エラーアンプ10は、モード切替信号MODEに応じて第1モード又は第2モードに切り替えられる。第1モードでは差分値(REF-FB)の積分電圧(Vcal)を用いて誤差信号EOUTが生成され、第2モードでは積分電圧(Vcal)を用いずに誤差信号EOUTが生成される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング電源の出力回路を制御するように構成された電源制御装置であって、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との誤差に応じた誤差信号を生成するように構成されたエラーアンプと、
前記出力回路に流れるコイル電流に応じた電流検出信号を生成するように構成された電流センサと、
前記誤差信号と前記電流検出信号の入力を受けてデューティ信号を生成するように構成されたデューティ信号生成回路と、
前記デューティ信号の入力を受けて前記出力回路の駆動信号を生成するように構成された駆動信号生成回路と、
を備え、
前記エラーアンプは、モード切替信号に応じて第１モード又は第２モードに切り替えられ、前記第１モードでは前記帰還電圧から前記基準電圧を差し引いた差分値を積分することにより得られる積分電圧を用いて前記誤差信号を生成し、前記第２モードでは前記積分電圧を用いることなく前記誤差信号を生成する、電源制御装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記デューティ信号生成回路は、
前記誤差信号と前記電流検出信号の入力を受けてそれらに応じた制御電圧を生成するように構成された出力帰還アンプと、
前記制御電圧とランプ電圧とを比較して前記デューティ信号を生成するように構成されたコンパレータと、
を含む、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記エラーアンプは、
非反転入力端が前記基準電圧の印加端に接続されて反転入力端が前記帰還電圧の印加端に接続されて出力端が積分電圧の印加端に接続された第１アンプと、
第１非反転入力端が前記基準電圧の印加端に接続されて第１反転入力端が前記帰還電圧の印加端に接続されて第２非反転入力端が前記積分電圧の印加端に接続されて第２反転入力端がノード電圧の印加端に接続されて出力端が前記誤差信号の印加端に接続された第２アンプと、
バイアス電圧の印加端と前記ノード電圧の印加端との間に接続された第１抵抗と、
前記ノード電圧の印加端と前記誤差信号の印加端との間に接続された第２抵抗と、
前記積分電圧の印加端と基準電位端又は前記バイアス電圧の印加端との間に接続されたキャパシタと、
前記積分電圧の印加端と前記バイアス電圧の印加端との間に接続されて前記モード切替信号に応じてオン／オフされるように構成されたスイッチと、
を含む、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記誤差信号は、前記コイル電流が０であるときに前記バイアス電圧と一致する、請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記エラーアンプは、
非反転入力端が前記基準電圧の印加端に接続されて反転入力端が前記帰還電圧の印加端に接続されて出力端が前記誤差信号の印加端に接続されたアンプと、
前記帰還電圧の印加端とノード電圧の印加端との間に接続された抵抗と、
前記ノード電圧の印加端と前記誤差信号の印加端との間に接続されたキャパシタと、
前記ノード電圧の印加端と前記誤差信号の印加端との間に接続されて前記モード切替信号に応じてオン／オフされるように構成されたスイッチと、
を含む、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記基準電圧及び前記バイアス電圧は、前記電源制御装置の起動時にソフトスタート時間を掛けて所定値まで上昇する、請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記電流センサは、前記電流検出信号として正相電流検出信号と逆相電流検出信号を差動出力し、
前記出力帰還アンプは、前記誤差信号と前記バイアス電圧との差分値が前記正相電流検出信号と前記逆相電流検出信号との差分値と一致するように前記制御電圧を生成する、請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記電流センサは、前記バイアス電圧を基準値として前記電流検出信号を単相出力し、
前記出力帰還アンプは、前記誤差信号が前記電流検出信号と一致するように前記制御電圧を生成する、請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記モード切替信号は、専用端子への外部入力、シリアル通信、又は、メモリ若しくはレジスタへの書き込みにより設定される、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれかに記載の電源制御装置と、
前記出力回路と、
を備える、スイッチング電源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源制御装置及びスイッチング電源に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、様々なアプリケーションの電源手段として、出力トランジスタをオン／オフさせえて入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチング電源が用いられている。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１５３０７９号公報
【０００５】
［概要］
従来のスイッチング電源では、負荷電流に応じて出力電圧を変化させる機能、いわゆるロードライン機能の有効／無効を任意に切り替えることが難しかった。
【０００６】
本開示に係る電源制御装置は、入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング電源の出力回路を制御するように構成されており、前記出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧との誤差に応じた誤差信号を生成するように構成されたエラーアンプと、前記出力回路に流れるコイル電流に応じた電流検出信号を生成するように構成された電流センサと、前記誤差信号と前記電流検出信号の入力を受けてデューティ信号を生成するように構成されたデューティ信号生成回路と、前記デューティ信号の入力を受けて前記出力回路の駆動信号を生成するように構成された駆動信号生成回路と、を備え、前記エラーアンプは、モード切替信号に応じて第１モード又は第２モードに切り替えられ、前記第１モードでは前記帰還電圧から前記基準電圧を差し引いた差分値を積分することにより得られる積分電圧を用いて前記誤差信号を生成し、前記第２モードでは前記積分電圧を用いることなく前記誤差信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、スイッチング電源の比較例を示す図である。
図２は、ロードライン機能の無効時における負荷応答波形を示す図である。
図３は、ロードライン機能の有効時における負荷応答波形を示す図である。
図４は、本開示に係るスイッチング電源の全体構成を示す図である。
図５は、誤差信号とコイル電流との関係を示す図である。
図６は、エラーアンプの第１実施形態を示す図である。
図７は、第１実施形態のエラーアンプが第１モードとされているときの負荷応答波形を示す図である。
図８は、第１実施形態のエラーアンプが第２モードとされているときの負荷応答波形を示す図である。
図９は、エラーアンプの第２実施形態を示す図である。
図１０は、第２実施形態のエラーアンプが第１モードとされているときの負荷応答波形を示す図である。
図１１は、第２実施形態のエラーアンプが第２モードとされているときの負荷応答波形を示す図である。
図１２は、ソフトスタート機能の第１例を示す図である。
図１３は、ソフトスタート機能の第２例を示す図である。
図１４は、本開示に係るスイッチング電源の変形例を示す図である。
【０００８】
［詳細な説明］
＜スイッチング電源（比較例）＞
図１は、スイッチング電源Ａの比較例（＝後出の本開示と対比される構成）を示す図である。本比較例のスイッチング電源Ａは、入力電圧ＶＩＮから出力電圧ＶＯＵＴ及び負荷電流Ｉｌｏａｄを生成して不図示の負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータである。本図に即して述べると、スイッチング電源Ａは、電源制御装置１と、出力回路２と、を備える。
【０００９】
電源制御装置１は、出力電圧ＶＯＵＴ及びコイル電流ＩＬの帰還入力を受けて出力回路２の電流モード制御を行う。本図に即して述べると、電源制御装置１は、エラーアンプ１０と、電流センサ２０と、デューティ信号生成回路３０と、駆動信号生成回路４０と、ロードライン機能回路１００と、を備える。電源制御装置１は、他の構成要素（保護回路など）を備えてもよい。電源制御装置１は、電源制御ＩＣ［integrated circuit］又はＰＭＩＣ［power management IC］などの半導体集積回路装置として提供され得る。
【００１０】
エラーアンプ１０は、反転入力端（－）に印加される帰還電圧ＦＢ（＝ＶＯＵＴ＋Ｖｏｆｓ）と、非反転入力端（＋）に印加される基準電圧ＲＥＦとの誤差に応じた誤差信号ＥＯＵＴを生成する。誤差信号ＥＯＵＴは、帰還電圧ＦＢが基準電圧ＲＥＦよりも低いときに上昇し、帰還電圧ＦＢが基準電圧ＲＥＦよりも高いときに低下する。
（【００１１】以降は省略されています）

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