ＭＣ３４０６３Ａの動作説明
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このページではＭＣ３４０６３Ａのブロック図をもとに回路の動作を説明します。ブロック図は「スイッチング・レギュレータ（２）」を参照して下さい。 ＭＣ３４０６３Ａは以下のような機能ブロックから構成されています。 以下、各々のブロックについてその動作を説明してみます。説明はブロック図をもとに私なりの解釈をしたものですので、細かいところは実際と違うかもしれません。   基準電圧比較ブロック基準電圧は１．２５Ｖです。出力電圧を分圧した比較電圧が基準電圧より低いか、高いかを電圧比較器（コンパレータ）を使用して検出します。スイッチング・レギュレータは比較電圧が基準電圧より低ければ入力から電力を送り込み、高ければ出力への電力を抑制するように動作します。基準電圧のマイナス側は接地でなくてもかまいません。これによりインバーティング動作（マイナスの電圧を作る）をさせることができます。  出力電圧をＲ１とＲ２で分圧して比較電圧を作ります。Ｒ１およびＲ２は外付け部品です。比較電圧は電圧比較器のマイナス入力に接続されます。 基準電圧発生回路からは１．２５Ｖの電圧が出力され、基準電圧は電圧比較器のプラス入力に接続されています。 比較電圧が基準電圧より高いと、電圧比較器のマイナス入力が高いので比較器の出力はＬレベル状態になります。逆に比較電圧が基準電圧より低いと、電圧比較器のプラス入力が高いので比較器の出力はＨレベル状態になります。後ほど説明しますが、電圧比較器の出力がＬレベルになると入力から電力を取り込むのを抑止します。Ｈレベルになると電力を取り込む動作をします。 Ｒ１の値を変えることにより出力電圧を変化させることができます。 ステップ・アップおよびステップ・ダウン・コンバータの場合にはここで紹介しているような外付け回路にします。  インバーティング・コンバータの場合には左の図のような外付け回路にします。 出力電圧がマイナス側に高くなるとＲ２に流れる電流が増えます。それによりＲ２の両端の電圧は上がります。すると基準電圧より比較電圧の方が高くなり電圧比較器の出力はＬレベル状態になります。そのため、入力電力の取込が抑止され、出力電圧はプラス側へ低くなります。 出力電圧がプラス側に低くなるとＲ２の電圧は下がり、基準電圧より比較電圧の方が低くなります。その場合、電圧比較器の出力はＨレベルになり入力電力が取り込まれ、出力電圧はマイナス側へ高くなります。 Ｒ１の値を変えることにより出力電圧を調整することができます。 発振回路ブロック 発振周波数（スイッチング周波数）は外付けのコンデンサで変化させることができます。発振回路の出力はスイッチング制御用のＦＦ（フリップ・フロップ）に伝えられ、スイッチング・トランジスタを駆動します。 発振回路はさらに過電流検出も行っています。入力に入れられる過電流検出抵抗器の電圧を検出し、過電流状態の場合には発振動作を抑止し、スイッチング・トランジスタを破壊から保護します。過電流の検出電圧は０．３Ｖです。 今回の場合、Ｒｓｃは０．２２Ωの抵抗器を使用しました。入力電流の上限値は 0.3V / 0.22Ω = 1.36 A になります。抵抗器の消費電力は (1.36A)2 x 0.22Ω = 0.41 W ですので、１Ｗのものを使いました。 下の図はデータシートに載っているﾀｲﾐﾝｸﾞ･ｺﾝﾃﾞﾝｻと発振周波数の関係を表しているグラフです。  このグラフを見ると発振器の出力はスイッチがＯＮしている時間の方が長いことが分かります。 470pFのコンデンサを使用した場合、ton = 20μS、toff = 3μS になります。 周波数は 1 / (20 x 10-6 + 3 x 10-6) = 43kHz です。 100pFでは 1/(7x10-6+1.5x10-6) = 118kHz になります。 Vccが５Ｖでのグラフですので、使用する入力電圧により少し違う値になります。 周波数が高いほど平滑回路で使用するコイルを小さく出来るのですが、フライホイール・ダイオード（ショットキー・バリア・ダイオードを使用）での損失が大きくなります。100kHz以下の周波数で使用した方が良いと思います。 スイッチング・ブロック スイッチング・トランジスタは電圧比較器の出力および発振器の出力により制御されます。 トランジスタの制御にはＳＲタイプのフリップ・フロップ（ＦＦ）が使用されています。ＳＲ−ＦＦではＳがＬレベルになるとＱがＨレベルになりますが、ここで使用されているＦＦは出力にインバータ（ＬとＨを逆にする）が入っています。以下の説明ではインバータの出力をＱとします。ＳがＬレベルになるとＱがＬレベルになります。また、ＲがＬレベルになるとＱがＨレベルになります。ＳがＬレベルの場合にはＲの状態に関係なくＱはＬレベルになります。 このインバータのことはデータシートには書かれていません。動作を考えるとインバータが必要です。回路図では白い丸がインバータを表します。実際のＩＣで動作確認すると比較電圧が基準電圧より高いとスイッチング・トランジスタがＯＦＦになるので、インバータが入っていることが分かります。  電圧比較器の出力がＬレベルの場合（基準電圧より比較電圧が高い場合） 基準電圧より比較電圧が高い場合、電圧比較器（Ｃ）の出力はＬレベルになります。NANDゲート（Ｎ）は入力の一つでもＬレベルになると出力はＬレベルになります。ですから、この場合、発振器（ＯＳＣ）の出力に関係なくＳはＬレベルになります。ＳがＬレベルの場合、ＱもＬレベルになり、スイッチング・トランジスタはＯＦＦ状態になります。スイッチング・トランジスタがＯＦＦの場合、入力電力は出力に伝わらなくなり、出力電圧は低下します。 電圧比較器の出力がＨレベルに場合（基準電圧より比較電圧が低い場合） 基準電圧より比較電圧が高い場合、電圧比較器（Ｃ）の出力はＨレベルになります。この場合、NANDゲート（Ｎ）の出力は発振器（ＯＳＣ）の状態により変化します。 ＯＳＣの出力がＨレベルの場合、Ｎの出力はＨになります。Ｒにもインバータが入っていますので、ＯＳＣの出力がＨの場合、ＲはＬレベルになりＱはＨレベルになります。ＱがＨになるとスイッチング・トランジスタはＯＮ状態になります。  ＯＳＣの出力がＬレベルの場合、Ｎの出力もＬになります。この場合、ＱはＬになるので、スイッチング・トランジスタはＯＦＦ状態になります。
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