專利名稱：Dc-dc轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變換直流電壓的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器，特別涉及對(duì)在輸入 電壓高時(shí)通過(guò)P麗(脈沖寬度調(diào)制)控制模式進(jìn)行開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，在輸入電壓低時(shí)切換驅(qū)動(dòng)方式 的DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為轉(zhuǎn)換直流輸入電壓輸出不同電位的直流電壓的電路，具有開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方式的 DC-DC轉(zhuǎn)換器。在該DC-DC轉(zhuǎn)換器中，存在以下一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其具有對(duì)電感器(線 圈)施加從電池等直流電源供給的直流電壓使其流過(guò)電流，在線圈中積蓄能量的驅(qū)動(dòng)用開(kāi) 關(guān)元件、在關(guān)斷該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件的能量釋放期間對(duì)線圈的電流進(jìn)行整流的整流元件、以 及對(duì)上述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行接通、關(guān)斷控制的控制電路。 在該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)行以下的控制通過(guò)誤差放大器檢測(cè) 輸出電壓的大小，然后向P麗(脈沖寬度調(diào)制)比較器或者PFM(脈沖頻率調(diào)制)比較器進(jìn) 行反饋，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間，當(dāng)輸出電壓上升時(shí)縮短開(kāi)關(guān)元件的 接通時(shí)間。 另外，在P麗控制中，使驅(qū)動(dòng)脈沖的周期恒定，與負(fù)載相對(duì)應(yīng)地使脈沖寬度變化， 但是在負(fù)載非常輕時(shí)輸出由電路的特性決定的最小脈沖寬度的脈沖。另外，在負(fù)載的變動(dòng) 幅度非常大時(shí)，有時(shí)即通過(guò)最小脈沖寬度的脈沖進(jìn)行驅(qū)動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)輸出電流過(guò)大的情況。 因此，如圖4所示還具有以下的DC-DC轉(zhuǎn)換器，設(shè)置P麗比較器和PFM比較器雙方，通常進(jìn)行 P麗控制，在流過(guò)負(fù)載的電流變小時(shí)，即輕負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)移到通過(guò)脈沖寬度恒定的固定脈沖進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，與負(fù)載對(duì)應(yīng)地改變周期的PFM控制。作為與這樣的DC/DC轉(zhuǎn)換器有關(guān)的發(fā)明，例如在 專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中進(jìn)行了記載。 在圖4所示的切換P麗控制和PFM控制進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輕 負(fù)載時(shí)的PFM控制模式下，如圖5所示，當(dāng)誤差放大器21的輸出超過(guò)了參照電壓Vref2時(shí) PFM比較器24的輸出變?yōu)榈碗娖?。并且，反相?5的輸出變?yōu)楦唠娖?，打開(kāi)AND門(mén)Gl，把來(lái) 自生成脈沖寬度固定的脈沖的脈沖生成電路29的脈沖經(jīng)由選擇器27提供給開(kāi)關(guān)元件SW1、 SW2，來(lái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)。 在圖4的P麗/PFM切換方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，具有以下的優(yōu)點(diǎn)與只有P麗控 制的DC-DC轉(zhuǎn)換器相比能夠提高輕負(fù)載時(shí)的功率利用系數(shù)。但是，在通過(guò)PFM控制脈沖的 驅(qū)動(dòng)中，在輸入電壓較高的期間與P麗控制時(shí)相比脈沖的周期長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)次數(shù)也少，但在將電 池作為輸入電源的系統(tǒng)中，由于電池的消耗輸入電壓降低，與目標(biāo)輸出電壓的電位減小時(shí)， 如圖5(E)所示，脈沖的周期縮短，開(kāi)關(guān)次數(shù)增加。并且，因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)次數(shù)多時(shí)流過(guò)開(kāi)關(guān)元件 SW1、 SW2的貫通電流增大，存在功率利用系數(shù)降低的不良情況。 另外，脈沖生成電路生成的脈沖，因?yàn)橐话惚辉O(shè)計(jì)為脈沖寬度固定，占空比最大為 50%，即接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間相同，所以輸入電壓范圍被限制為占空比，即當(dāng)輸入電壓成為 某個(gè)電平以下時(shí)，脈沖的占空比不會(huì)增大到上述占空比以上，所以存在流過(guò)線圈的電流不足，無(wú)法得到希望的輸出電壓的課題。專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2006-149067號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2003-219637號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于上述的課題而做出的，其目的在于提供一種控制技術(shù)，在具有P麗控制模式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，能夠提高輸入電壓降低時(shí)的功率利用系數(shù)，同時(shí)拓寬能夠得到希望的輸出電壓的輸入電壓范圍。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，在通過(guò)P麗控制脈沖驅(qū)動(dòng)使電感器中流過(guò)電流的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，對(duì)從直流電源提供的直流輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠輸出不同電位的直流電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，在所述直流輸入電壓高于規(guī)定的電平的第一條件下，通過(guò)P麗控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述直流輸入電壓低于規(guī)定的電平的第二條件下，在輸出電壓低于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通的狀態(tài)。 更具體地說(shuō)，本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器具有用于電壓轉(zhuǎn)換的電感器；對(duì)所述電感器施加從直流電源提供的直流輸入電壓使其流過(guò)電流，在電感器中積蓄能量的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件；在該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件被關(guān)斷的能量釋放期間對(duì)電感器的電流進(jìn)行整流的整流元件；和具有輸出與輸出電壓對(duì)應(yīng)的電壓的誤差放大器、將該誤差放大器的輸出與規(guī)定頻率的波形信號(hào)進(jìn)行比較的第一比較器、和將所述誤差放大器的輸出與規(guī)定的參照電壓進(jìn)行比較的第二比較器，根據(jù)所述第一比較器或第二比較器的輸出進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)控制電路，在所述直流輸入電壓高于規(guī)定的電平時(shí)，根據(jù)所述第一比較器的輸出通過(guò)P麗控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述直流輸入電壓低于規(guī)定的電平時(shí)，根據(jù)所述第二比較器的輸出，在輸出電壓低于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)。 根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器，在輸入電壓降低時(shí)，因?yàn)椴皇侵貜?fù)地對(duì)驅(qū)動(dòng)
用開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)而是持續(xù)地使其成為接通的狀態(tài)來(lái)防止貫通電流，所以提高了輸入電
壓降低時(shí)的功率利用系數(shù)。與此同時(shí)，即使輸入電壓降低到非常接近輸出電壓，通過(guò)持續(xù)流
過(guò)輸出電流能夠保證輸出電壓，所以能夠擴(kuò)寬能夠得到希望的輸出電壓的輸入電壓范圍。
另外，本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器具有用于電壓轉(zhuǎn)換的電感器；對(duì)所述電感器施加
從直流電源提供的直流輸入電壓使其流過(guò)電流，在電感器中積蓄能量的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件；
在該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件被關(guān)斷的能量釋放期間對(duì)電感器的電流進(jìn)行整流的整流元件；和具有
輸出與輸出電壓對(duì)應(yīng)的電壓的誤差放大器、將該誤差放大器的輸出與規(guī)定頻率的波形信號(hào)
進(jìn)行比較的第一比較器、將所述誤差放大器的輸出與規(guī)定的參照電壓進(jìn)行比較的第二比較
器、和選擇所述第一比較器的輸出或所述第二比較器的輸出的一方的選擇單元，根據(jù)所述
第一比較器或第二比較器的輸出進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)控制電
路，在所述選擇單元選擇了所述第一比較器的輸出時(shí)，根據(jù)該第一比較器的輸出通過(guò)P麗
控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述選擇單元選擇了所述第二比較器的輸出時(shí)，根據(jù)該
第二比較器的輸出在輸出電壓低于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通
狀態(tài)。并且，從外部輸入切換所述選擇單元的控制信號(hào)。由此，能夠簡(jiǎn)化進(jìn)行上述控制的開(kāi)
關(guān)控制電路的結(jié)構(gòu)。
或者，可以設(shè)置能夠檢測(cè)所述直流輸入電壓是高于還是低于規(guī)定的電平的輸入電壓檢測(cè)電路，根據(jù)該檢測(cè)電路的輸出切換所述選擇單元。由此，不用從外部輸入切換控制信號(hào)就能夠進(jìn)行控制模式的切換。 并且，希望構(gòu)成為以下還設(shè)置生成脈沖寬度固定的脈沖的脈沖生成電路、以及根據(jù)由該脈沖生成電路生成的脈沖和所述第二比較器的輸出形成PFM控制脈沖的邏輯電路，在所述直流輸入電壓比規(guī)定的電平高，負(fù)載比規(guī)定值大時(shí)根據(jù)所述第一比較器的輸出通過(guò)P麗控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述直流輸入電壓比規(guī)定的電平高，負(fù)載比規(guī)定值小時(shí)根據(jù)所述PFM控制脈沖對(duì)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行PFM驅(qū)動(dòng)，在所述直流輸入電壓比規(guī)定的電平低時(shí)根據(jù)所述第二比較器的輸出在輸出電壓比希望的電平低的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)。由此，能夠?qū)?yīng)負(fù)載的大小自動(dòng)地切換P麗控制和PFM控制，提高功率利用系數(shù)，同時(shí)，能夠?qū)?yīng)輸入電壓切換驅(qū)動(dòng)方式，提高輸入電壓降低時(shí)的功率利用系數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明，在具有P麗控制模式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，具有能夠提高輸入電壓降低時(shí)的功率利用系數(shù)，同時(shí)擴(kuò)寬能夠得到希望的輸出電壓的輸入電壓范圍的效果。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖2是表示第一實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中各部的信號(hào)、電位的變化的樣態(tài)的時(shí)序圖。 圖3是表示應(yīng)用本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的另一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖4是表示現(xiàn)有的P麗/PFM切換方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖5是表示現(xiàn)有的P麗/PFM切換方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中各部的信號(hào)、電位的變化
的樣態(tài)的時(shí)序圖。
符號(hào)說(shuō)明20開(kāi)關(guān)控制電路21誤差放大器22P麗比較器23波形生成電路24比較器25反相器26時(shí)鐘生成電路27選擇器28驅(qū)動(dòng)器29脈沖生成電路(脈沖寬度固定)30輸入電壓檢測(cè)電路FF1觸發(fā)器Ll線圈(電感器)CI濾波電容器SW1線圈驅(qū)動(dòng)用晶體管(驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件)
SW2同步整流用晶體管(整流用開(kāi)關(guān)元件)
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。 圖1表示應(yīng)用本發(fā)明的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的一個(gè)實(shí)施方式。
該實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器具有作為電感器的線圈L1 ;在施加直流輸入電壓Vin的電壓輸入端子IN和上述線圈Ll的一方端子之間連接，使線圈LI流過(guò)電流的由P溝道MOSFET(絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的作為開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)用晶體管SW1 ;在電壓輸入端子IN和接地點(diǎn)之間與SW1串聯(lián)連接的由N溝道MOSFET構(gòu)成的整流用晶體管SW2 ;對(duì)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管SW1、SW2進(jìn)行接通、關(guān)斷控制的開(kāi)關(guān)控制電路20 ;在上述線圈Ll的另一方端子和接地點(diǎn)之間連接的濾波用電容器CI 。 雖然沒(méi)有特別地限定，但在構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器的元件中，在半導(dǎo)體芯片上形成線圈L1以及濾波用電容器C1以外的元件，作為半導(dǎo)體集成電路(IC)構(gòu)成控制電路20以及開(kāi)關(guān)晶體管SW1、SW2，線圈Ll以及電容器CI作為外加元件與設(shè)置在該IC上的外部端子連接。 在該實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制電路20生成互補(bǔ)地接通、關(guān)斷晶體管SW1和SW2的驅(qū)動(dòng)脈沖，在穩(wěn)定狀態(tài)下，當(dāng)使驅(qū)動(dòng)用晶體管SW1接通時(shí)對(duì)線圈Ll施加直流輸入電壓Vin，流過(guò)朝向輸出端子的電流，對(duì)濾波電容器CI充電，當(dāng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)用晶體管SW1取而代之使整流用晶體管SW2接通時(shí)，經(jīng)由該接通的晶體管SW2在線圈Ll中流過(guò)電流。然后，通過(guò)對(duì)應(yīng)輸出電壓控制在SW1的控制端子(柵極端子)輸入的驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖寬度，產(chǎn)生對(duì)直流輸入電壓Vin進(jìn)行降壓后的直流輸出電壓Vout。 開(kāi)關(guān)控制電路20具有在電壓反饋端子FB和接地點(diǎn)之間串聯(lián)連接的、按照電阻比對(duì)輸出電壓Vout進(jìn)行分壓的分壓電阻R1、R2 ;將使用該分壓電阻R1、R2分壓的電壓與參照電壓Vref進(jìn)行比較，輸出與電位差對(duì)應(yīng)的電壓的誤差放大器21 ;在非反相輸入端子輸入該誤差放大器21的輸出的P麗比較器22 ;生成在該比較器22的反相輸入端子輸入的鋸齒狀的波形信號(hào)RAMP的波形生成電路23。 另外，開(kāi)關(guān)控制電路20具有在反相輸入端子輸入誤差放大器21的輸出，在非反相輸入端子輸入?yún)⒄针妷篤ref2的比較器24 ;使其輸出反相的反相器25 ;具有振蕩電路生成并輸出1MHz頻率的時(shí)鐘脈沖小c的時(shí)鐘生成電路26 ;通過(guò)該時(shí)鐘脈沖小c并且通過(guò)上述P麗比較器22的輸出進(jìn)行置位動(dòng)作的RS觸發(fā)器FF1 ;選擇該觸發(fā)器FF1的輸出或上述反相器25的輸出的選擇器27 ;對(duì)應(yīng)該選擇器27選擇的信號(hào)生成對(duì)上述開(kāi)關(guān)晶體管SW1、 SW2進(jìn)行接通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)的信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器28。還可以使用切換開(kāi)關(guān)來(lái)代替選擇器27。
上述P麗比較器22因?yàn)樵诜欠聪噍斎攵俗虞斎胝`差放大器21的輸出，在反相輸入端子輸入由波形生成電路23生成的鋸齒狀的波形信號(hào)RAMP，所以輸出具有與誤差放大器21的輸出電平對(duì)應(yīng)的脈沖寬度的P麗脈沖Ppwm。由此，在輸出電壓高時(shí)輸出脈沖寬度窄的P麗脈沖Ppwm使開(kāi)關(guān)元件SWl的接通時(shí)間變短；另外在輸出電壓低時(shí)輸出脈沖寬度寬的P麗脈沖Ppwm使開(kāi)關(guān)元件SW1的接通時(shí)間變長(zhǎng)，由此恒定地控制輸出電壓Vout。
在該實(shí)施方式中，上述選擇器27通過(guò)從外部輸入的切換控制信號(hào)CNT被切換，被控制為在P麗控制模式下通過(guò)P麗比較器22的輸出Ppwm選擇進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作的RS觸發(fā)器FF1的輸出，在P麗控制模式以外的模式下選擇使比較器24的輸出反相的反相器25的輸 出。 當(dāng)通過(guò)上述切換控制信號(hào)CNT進(jìn)行切換使選擇器27選擇反相器25的輸出時(shí)，如 圖2所示，當(dāng)誤差放大器21的輸出超過(guò)參照電壓Vref2時(shí)，比較器24的輸出變?yōu)榈碗娖剑?反相器25的輸出變?yōu)楦唠娖?時(shí)刻tl)。然后，通過(guò)經(jīng)由選擇器27以及驅(qū)動(dòng)器28把該輸 出提供給開(kāi)關(guān)元件SW1、 SW2， SW1接通，SW2關(guān)斷，在線圈Ll中持續(xù)流過(guò)電流。于是，當(dāng)輸 出電壓上升，誤差放大器21的輸出變得低于比較器24的參照電壓Vref2時(shí)，輸出變?yōu)榈碗?平，反相器25的輸出變?yōu)榈碗娖剑琒W1關(guān)斷，SW2接通(時(shí)刻t2)。 在具有PFM比較器的圖4那樣的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，在PFM控制模式時(shí)重復(fù)使開(kāi)關(guān) 元件SW1、 SW2進(jìn)行開(kāi)關(guān)，特別是在輸入電壓降低接近輸出電壓時(shí)，頻繁地進(jìn)行開(kāi)關(guān)貫通電 流增加，功率利用系數(shù)降低。對(duì)此，在本實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)從P麗控制模式切 換到使用比較器24的輸出的模式時(shí)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件SW1使其持續(xù)為接通狀態(tài)，所以能 夠減小由開(kāi)關(guān)引起的貫通電流，提高功率利用系數(shù)。 因此，例如通過(guò)控制整個(gè)系統(tǒng)的CPU檢測(cè)輸入電壓降低，使切換控制信號(hào)CNT變 化，從P麗控制模式變化到使用比較器24的輸出的模式，能夠使本實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換 器有效地發(fā)揮功能。或者，還可以具有以下的功能使CPU具有檢測(cè)輕負(fù)載狀態(tài)的功能，對(duì) 應(yīng)負(fù)載狀態(tài)使切換控制信號(hào)CNT變化，在控制信號(hào)CNT指示P麗控制模式時(shí)使用P麗比較 器22的輸出，在除此以外時(shí)開(kāi)關(guān)電路20自動(dòng)判斷是使用P麗比較器22的輸出還是使用比 較器24的輸出來(lái)進(jìn)行切換。 另外，在上述實(shí)施方式中，通過(guò)從外部輸入的切換控制信號(hào)CNT切換選擇器27，但 是也可以設(shè)置檢測(cè)輸入電壓Vin是否成為規(guī)定電平以下的輸入電壓檢測(cè)電路，在輸入電壓 Vin為規(guī)定電平以上時(shí)選擇P麗比較器22的輸出，在輸入電壓Vin為規(guī)定電平以下時(shí)選擇 比較器24的輸出。 圖3表示應(yīng)用本發(fā)明的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的另一實(shí)施方式。
該實(shí)施方式，在構(gòu)成上述實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路之外，設(shè)置生成脈沖寬 度固定的脈沖Ppfm的脈沖生成電路29、以及把比較器24的輸出和脈沖Ppfm作為輸入的 AND門(mén)Gl，使比較器24作為PFM比較器進(jìn)行動(dòng)作。另外，在使比較器24的輸出反相的反相 器25的后級(jí)設(shè)置接通、關(guān)斷開(kāi)關(guān)SWO，并且設(shè)置檢測(cè)輸入電壓Vin是否成為規(guī)定電平以下的 輸入電壓檢測(cè)電路30。然后，在輸入電壓Vin成為規(guī)定電平以下時(shí)，使脈沖生成電路29的 動(dòng)作停止(把輸出固定在低電平)，并且使開(kāi)關(guān)SWO接通，把使比較器24的輸出反相的反相 器25的輸出提供給選擇器27，來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件SW1、 SW2。 在本實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，選擇器27通過(guò)從外部輸入的P麗/PFM切換控制 信號(hào)CNT被切換，在P麗控制模式下通過(guò)P麗比較器22的輸出Ppwm選擇進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作的 RS觸發(fā)器FF1的輸出，在PFM控制模式下選擇AND門(mén)Gl或反相器25的輸出。因此，當(dāng)在 PFM控制模式下輸入電壓Vin比規(guī)定的電平高時(shí)，根據(jù)AND門(mén)Gl的輸出驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件SW1、 SW2，進(jìn)行PFM控制，當(dāng)在PFM控制模式下輸入電壓Vin比規(guī)定的電平低時(shí)，根據(jù)反相器25 的輸出驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件SW1、SW2，如圖2(B) 、 (C)那樣在比較器24的輸出是低電平的期間，使 開(kāi)關(guān)元件SW1為持續(xù)接通的狀態(tài)。因此，當(dāng)輸入電壓Vin變得比規(guī)定電平低時(shí)，與第一實(shí)施 方式相同，能夠減小由開(kāi)關(guān)引起的貫通電流，提高功率利用系數(shù)。
在該實(shí)施方式中，還也可以構(gòu)成為在開(kāi)關(guān)控制電路20內(nèi)設(shè)置檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)(大 小)的功能，在切換控制信號(hào)CNT指示P麗控制模式時(shí)使用P麗比較器22的輸出，在沒(méi)有 指示P麗控制模式時(shí)對(duì)應(yīng)輸入電壓以及負(fù)載的狀態(tài)自動(dòng)地判斷是使用P麗比較器22的輸 出還是使用比較器24的輸出(AND門(mén)Gl或反相器25的輸出)來(lái)進(jìn)行切換。
具體地說(shuō)，可以如下地進(jìn)行控制在輸入電壓比規(guī)定的電平高，負(fù)載比規(guī)定值大 時(shí)，根據(jù)P麗比較器22的輸出通過(guò)P麗控制來(lái)驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在輸入電壓比規(guī) 定的電平高，負(fù)載比規(guī)定值小時(shí)，根據(jù)PFM控制脈沖Ppfm對(duì)上述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行PFM 驅(qū)動(dòng)，在輸入電壓比規(guī)定的電平低時(shí)根據(jù)比較器24的輸出在輸出電壓比希望的電平低的 期間，使上述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件持續(xù)為接通的狀態(tài)。 檢測(cè)負(fù)載的狀態(tài)(大小)的功能例如可以通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)使線圈LI或晶體管 SW1與電流檢測(cè)用電阻串聯(lián)連接，通過(guò)差動(dòng)放大器放大其端子間電壓或晶體管SW1的漏 極_源極間電壓，來(lái)檢測(cè)輸出電流的大小。 以上根據(jù)實(shí)施方式具體說(shuō)明了由本發(fā)明人做出的發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí) 施方式。例如，在上述實(shí)施方式中，表示了在P麗比較器22和選擇器27之間設(shè)置時(shí)鐘生成 電路26和觸發(fā)器FFl，但也可以省略這些電路。 另外，雖然表示了在芯片中內(nèi)置生成輸入給PWM比較器22的波形信號(hào)(三角波) 的電路23、時(shí)鐘生成電路26的開(kāi)關(guān)控制電路，但也可以從芯片外部提供波形信號(hào)和成為時(shí) 鐘的基礎(chǔ)的振蕩信號(hào)。另外，在實(shí)施方式中，作為開(kāi)關(guān)元件SW1、 SW2使用了芯片上的元件， 但也可以使用與控制電路獨(dú)立形成的外加元件。 并且，在上述實(shí)施方式中，表示了與驅(qū)動(dòng)用晶體管SW1串聯(lián)連接整流用晶體管 SW2、使其與SW1互補(bǔ)地接通、關(guān)斷的同步整流型DC-DC轉(zhuǎn)換器，但是也可以代替整流用晶體 管SW2應(yīng)用于使用二極管的二極管整流型DC-DC轉(zhuǎn)換器。 在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了在降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用本發(fā)明的例子，但本發(fā)明 不限于此，還可以用于升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器、產(chǎn)生負(fù)電壓的反相型DC-DC轉(zhuǎn)換器。
權(quán)利要求
一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)PWM控制脈沖驅(qū)動(dòng)使電感器中流過(guò)電流的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，對(duì)從直流電源提供的直流輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠輸出不同電位的直流電壓，其特征在于，在第一條件下，通過(guò)PWM控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在第二條件下，在輸出電壓低于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通的狀態(tài)。
2. —種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 具有用于電壓轉(zhuǎn)換的電感器；對(duì)所述電感器施加從直流電源提供的直流輸入電壓使其流過(guò)電流，在電感器中積蓄能 量的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件；在該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件被關(guān)斷的能量釋放期間對(duì)電感器的電流進(jìn)行整流的整流元件；和具有輸出與輸出電壓對(duì)應(yīng)的電壓的誤差放大器、將該誤差放大器的輸出與規(guī)定頻率的 波形信號(hào)進(jìn)行比較的第一比較器、和將所述誤差放大器的輸出與規(guī)定的參照電壓進(jìn)行比較 的第二比較器，根據(jù)所述第一比較器或第二比較器的輸出進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件的接通 時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)控制電路，在所述直流輸入電壓高于規(guī)定的電平時(shí)，根據(jù)所述第一比較器的輸出通過(guò)P麗控制驅(qū) 動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述直流輸入電壓低于規(guī)定的電平時(shí)，根據(jù)所述第二比較器的輸出，在輸出電壓低 于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)。
3. —種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 具有用于電壓轉(zhuǎn)換的電感器；對(duì)所述電感器施加從直流電源提供的直流輸入電壓使其流過(guò)電流，在電感器中積蓄能 量的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件；在該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件被關(guān)斷的能量釋放期間對(duì)電感器的電流進(jìn)行整流的整流元件；和 具有輸出與輸出電壓對(duì)應(yīng)的電壓的誤差放大器、將該誤差放大器的輸出與規(guī)定頻率的 波形信號(hào)進(jìn)行比較的第一比較器、將所述誤差放大器的輸出與規(guī)定的參照電壓進(jìn)行比較的 第二比較器、和選擇所述第一比較器的輸出或所述第二比較器的輸出的一方的選擇單元， 根據(jù)所述第一比較器或第二比較器的輸出進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間控制的開(kāi) 關(guān)控制電路，在所述選擇單元選擇了所述第一比較器的輸出時(shí)，根據(jù)該第一比較器的輸出通過(guò)P麗 控制驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在所述選擇單元選擇了所述第二比較器的輸出時(shí)，根據(jù)該第二比較器的輸出在輸出電 壓低于希望的電平的期間，持續(xù)使所述驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 從外部輸入切換所述選擇單元的控制信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具備能夠檢測(cè)所述直流輸入電壓是高于還是低于規(guī)定的電平的輸入電壓檢測(cè)電路，根 據(jù)該檢測(cè)電路的輸出切換所述選擇單元。
全文摘要
提供一種在具有PWM控制模式的DC-DC轉(zhuǎn)換器中能夠提高輸入電壓降低時(shí)的功率利用系數(shù)，并且擴(kuò)寬能夠得到希望的輸出電壓的輸入電壓范圍。在通過(guò)PWM控制脈沖驅(qū)動(dòng)使電感器(L1)中流過(guò)電流的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件(SW1)，對(duì)從直流電源提供的直流輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠輸出不同電位的直流電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，在直流輸入電壓比規(guī)定的電平高的第一條件下通過(guò)PWM控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，在直流輸入電壓比規(guī)定的電平低的第二條件下，在輸出電壓比希望的電平低的期間，使驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件持續(xù)為接通的狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02M3/10GK101728947SQ20091020764
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者廣島隆, 熊谷敬三, 正紀(jì) 黑 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社