負の出力電圧を動的に調整する「ミッシングリンク」：電源設計のヒント（2/3 ページ）

負の出力電圧を生成する標準的な手法はいくつかあり、一方で出力電圧を動的に調整するよく知られた手法もあります。この技術記事では、シンプルなレベルシフト回路を使ってこの2つの手法をつなぎ合わせる「ミッシングリンク」について紹介します。

[Pradeep Shenoy（Texas Instruments），EDN Japan]

PWM信号を使用したVADJの生成

　VADJを生成する簡単な方法の1つは、抵抗コンデンサーローパスフィルターを通るPWM（パルス幅変調）信号を供給することです。PWM信号は、マイコンやその他のデジタルチップが出力できます。PWM信号のデューティ比を調整することで、VADJを変化させます。ただし、この方法を使って反転昇降圧コンバーターの負出力電圧を動的に調整するのは、降圧コンバーターICのローカルグランドが、システムグランド（0V）ではなく負出力電圧（-VOUT）に等しいため、難しい作業になることがあります。恐らく、前述のIOピンへのインタフェース接続と同様に、レベルシフト回路も必要になるでしょう。図3をご覧ください。

図3：グランド基準のPWM信号を使用してVADJを生成するには、レベルシフト回路が必要　出典：Texas Instruments

　図4に、このアプリケーションのレベルシフト回路の例を示します。この回路は、システムグランド（0V）を基準とするPWM信号を、ICのグランド（-VOUT）を基準とするPWM信号に変換します。

図4：このレベルシフト回路の例では、ディスクリート部品を使用してグランド基準からIC基準（-VOUT）にPWM信号を変換　出典：Texas Instruments

　PWMソースは、PチャンネルMOSFETをオンまたはオフにします。PチャンネルMOSFETがオンになると、NチャンネルMOSFETゲートの電圧が閾値電圧を超え、NチャンネルMOSFETがオンになります。すると、VPWMは-VOUTにプルダウンされます。逆にPチャンネルMOSFETがオフになると、NチャネルMOSFETがオフになり、抵抗RPUによってVPWMはVBIASにプルアップされます。

　VBIASは、「LM4040」（Texas Instruments製）のような高精度シャントレギュレーターを使って生成できますが、このレギュレーターは、-VOUTおよび、抵抗を介してVINに接続されます。図3に示されるように、RFLTとCFLTはローパスフィルターとして機能し、VADJを生成します。そして、RADJを流れる電流が、出力電圧を調整することになります。