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DC/DC轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在個(gè)人計(jì)算機(jī)和游戲?qū)Ｓ脵C(jī)等電子設(shè)備中，將某電平的直流電壓降壓為最適合于負(fù)載的電平的DC/DC轉(zhuǎn)換器(開關(guān)調(diào)節(jié)器)被使用。圖1是表示本發(fā)明人所研究討論的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr的輸入線Lin處接受直流輸入電壓Vin，將其降壓、穩(wěn)定為預(yù)定的目標(biāo)電平后，提供給輸出線1^所連接的負(fù)載(未圖示)。DC/DC轉(zhuǎn)換器10具備:開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2、電感器L1、輸出電容器Cl、電流檢測電阻RCS及控制IC( IntegratedCircuit:集成電路)100r。開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2是N溝道MOSFET (Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管),被依次串聯(lián)地設(shè)置于輸入線Lin和接地線L_之間。開關(guān)晶體管Ml和同步整流晶體管M2的連接點(diǎn)稱作開關(guān)節(jié)點(diǎn)NI。電感器LI及檢測電阻Rcs被串聯(lián)地設(shè)置于開關(guān)節(jié)點(diǎn)NI和輸出線Lqut之間。輸出電容器Cl被設(shè)置于輸出線Lotjt和接地線Lem之間。輸入電容器C2被設(shè)置于輸入線Lra和接地線L_之間。上側(cè)柵極(UGATE)端子及下側(cè)柵極(LGATE)端子分別與開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2的柵極(gate)連接。相位(PHASE)端子與開關(guān)節(jié)點(diǎn)NI連接。輸出電壓Vqut被電阻Rl、R2分壓，與輸出電壓Vqut成正比的反饋電壓Vfb被輸入到控制IC100的反饋(FB)端子。電流檢測端子(ISEN+、ISEN—)分別連接于檢測電阻Rcs的兩端。自舉電容器C3被設(shè)置于開關(guān)節(jié)點(diǎn)NI和BOOT端子之間?？刂艻ClOOr具備脈沖調(diào)制器102、高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106、電流檢測電路108、自舉開關(guān)SW1。脈沖調(diào)制器102生成占空比被調(diào)節(jié)使得反饋電壓Vfb與預(yù)定基準(zhǔn)電壓一致的脈沖信號SPWM。脈沖調(diào)制器102例如由電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、導(dǎo)通時(shí)間固定模式、截止時(shí)間固定模式、遲滯控制等公知的調(diào)制器構(gòu)成。高側(cè)驅(qū)動器104及低側(cè)驅(qū)動器106根據(jù)脈沖信號Spwm使開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2互補(bǔ)地開關(guān)。高側(cè)驅(qū)動器104的上側(cè)的電源端子與BOOT端子連接，其下側(cè)的電源端子與PHASE端子連接。在以N溝道MOSFET構(gòu)成開關(guān)晶體管Ml的情況下，為使其導(dǎo)通，必須向開關(guān)晶體管Ml的柵極輸入比輸入電壓Vin高的高電平電壓VH。自舉開關(guān)SWl及自舉電容器C3形成用于生成高電平電壓Vh的自舉電路。自舉開關(guān)SWl被設(shè)置于控制IClOOr的電源線L 和BOOT端子之間。自舉開關(guān)SWl由晶體管或二極管構(gòu)成，在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通、同步整流晶體管M2截止的期間成為截止?fàn)顟B(tài)，在開關(guān)晶體管Ml截止、同步整流晶體管M2導(dǎo)通的期間成為導(dǎo)通狀態(tài)。開關(guān)晶體管Ml截止、同步整流晶體管M2導(dǎo)通、自舉開關(guān)SWl導(dǎo)通時(shí)，PHASE端子成為接地電壓v_，BOOT端子成為電源電壓VDD，自舉電容器C3被以電源電壓Vdd充電。 由于開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通、同步整流晶體管M2截止、自舉開關(guān)SWl截止時(shí)，PHASE端子成為輸入電壓Vin，故BOOT端子所產(chǎn)生的高電平電壓Vh是￥ +￥1)1)。電源電壓Vdd比開關(guān)晶體管Ml的柵極源極間的閾值電壓Vth高，因此，高電平電壓Vh = VIN+VDD被高側(cè)驅(qū)動器104提供到開關(guān)晶體管Ml的柵極時(shí)，開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通。電流檢測電路108被輸入檢測電阻Rcs所產(chǎn)生的電壓降(檢測電壓)Vso檢測電壓Vs與電感器LI所流過的線圈電流込成正比。線圈電流込根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)動作而作為脈動電流來流過，其時(shí)間平均值成為負(fù)載電流IOTT。電流檢測電路108基于檢測電壓Vs來檢測線圈電流Ip所檢測出的線圈電流込被用于脈沖調(diào)制器102的脈沖信號Spwm的生成或過流保護(hù)，及/或被變換為數(shù)字值而存儲于寄存器。寄存器所存儲的電流值被其它IC參照。圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr為高精度地檢測線圈電流込而需要作為外接部件的檢測電阻Res,故存在安裝面積增大及成本變高這樣的問題?！苍谙燃夹g(shù)文獻(xiàn)〕〔專利文獻(xiàn)〕〔專利文獻(xiàn)I〕日本特開2005- 515367號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而研發(fā) 的，其一個(gè)方案的例示性目的之一在于提供一種能夠減小電路面積及成本的DC/DC轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的一個(gè)方案涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:輸入線，被提供直流輸入電壓；輸出線，被連接負(fù)載；開關(guān)晶體管及同步整流晶體管，被依次串聯(lián)地設(shè)置于輸入線和接地線之間；電感器，一端連接于作為開關(guān)晶體管與同步整流晶體管的連接點(diǎn)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，另一端連接于輸出線；輸出電容器，連接于輸出線；以及控制電路，使開關(guān)晶體管和同步整流晶體管開關(guān)?？刂齐娐钒?脈沖調(diào)制器，生成占空比被調(diào)節(jié)使得輸出線產(chǎn)生的直流輸出電壓與預(yù)定的目標(biāo)電壓相一致；驅(qū)動電路，根據(jù)脈沖信號來使開關(guān)晶體管及同步整流晶體管開關(guān)；第I檢測端子，與開關(guān)節(jié)點(diǎn)連接；第2檢測端子，與輸出線連接；測量電路，介由第I檢測端子及第2檢測端子與電感器連接，在本DC/DC轉(zhuǎn)換器的通常動作之前的校準(zhǔn)動作時(shí)，測定電感器的電感值及直流電阻值；以及電流檢測電路，在通常動作時(shí)利用所測定的電感值和直流電阻值，基于第I檢測端子和第2檢測端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓，來檢測電感器所流過的電流。電感器的直流電阻值Rdc及電感值L根據(jù)每個(gè)部件而不同。因此，通過在控制電路中設(shè)置測量電路，在通常動作之前測定電感器的直流電阻值及電感值，并根據(jù)測量結(jié)果，針對各個(gè)控制電路個(gè)別地設(shè)定電流檢測電路的參數(shù)，由此，即使不設(shè)置電流檢測用的檢測電阻，也能夠檢測線圈電流、減小電路面積及成本。電流檢測電路可以包括:RC低通濾波器，在通常動作時(shí)對電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓\進(jìn)行濾波；以及電流檢測部，基于RC低通濾波器的輸出電壓Vc和直流電阻值Rdc來檢測電感器所流過的電流。通常動作時(shí)的RC低通濾波器的時(shí)間常數(shù)Cf *Rf可以被設(shè)定使得與電感值L和直流電阻值Rdc的比L/Rdc相等。
電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓由電感分量所產(chǎn)生的電壓降與由直流電阻產(chǎn)生的電壓降之和給出。通過此方案，能夠除去電感分量所產(chǎn)生的電壓降，通過直流電阻所產(chǎn)生的電壓降來檢測電感器所流過的電流。將通過測量電路得出的電感值記為Ltj、直流電阻值記為Rio時(shí)，RC低通濾波器的時(shí)間常數(shù)可以被設(shè)定為Cf Rf = L0/RD⑶。將修正函數(shù)記為Fcmp (x)、RC低通濾波器的輸出記為Vc時(shí)，電流檢測部可以按照下式來計(jì)算線圈電流込。Il = Vc/ (RdcoX (I+Fcmp (x))}修正函數(shù)Fcmp (X)可以是以溫度、電感器所流過的電流、開關(guān)頻率中的至少一者作為自變量的函數(shù)?；蛘?，可以不介由RC低通濾波器，根據(jù)電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓八直接按照下式來計(jì)算線圈電流込。Il — Vl/ {Rdco+s L0+Fcmp (X)}在此，s = j O，Co是DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻率(《 = 2 n FswX電感器的電感值L或直流電阻的電阻值Rdc根據(jù)溫度、其所流過的電流、開關(guān)頻率而變動。無論電感值或直流電阻值如何變動，若使RC低通濾波器的時(shí)間常數(shù)一定，則檢測電流的精度下降。因此，通過規(guī)定修正函數(shù)Faff (X)來消除電感值、直流電阻值的變動，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的電流檢測。RC低通濾波器可·以包含可變電阻，可變電阻的電阻值被根據(jù)電感值L和直流電阻值Rd。而調(diào)節(jié)?？刂齐娐房梢栽谥绷麟娮柚当阮A(yù)定閾值大時(shí)，判斷為斷線不良。電感器發(fā)生安裝不良、例如開路故障時(shí)，所測定的直流電阻值成為非常大的值。因此，通過此方案，能夠基于直流電阻值來檢測電感器的安裝不良。此外，將以上構(gòu)成要素的任意組合、本發(fā)明的表現(xiàn)形式在方法、裝置、系統(tǒng)等間變換后的實(shí)施方式，作為本發(fā)明的方案也是有效的。通過本發(fā)明，能夠減小DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路面積及成本。


圖1是表示本發(fā)明人所研究討論的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。圖2是表示實(shí)施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。圖3是表示控制IC的電流檢測電路及其周邊的電路圖。圖4是表示設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換器的電子設(shè)備的構(gòu)成的功能塊圖。圖5的(a)、圖5的(b)是表示變形例的控制IC的構(gòu)成的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面，基于合適的實(shí)施方式，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明進(jìn)行說明。對各附圖所表示的相同或等同的構(gòu)成要素、部件、處理賦予相同標(biāo)號，并適當(dāng)省略重復(fù)的說明。此外，實(shí)施方式并非限定發(fā)明，而是例示，實(shí)施方式所記述的所有特征和其組合，不一定是發(fā)明的本質(zhì)性特征和組合。在本說明書中，所謂“部件A與部件B相連接的狀態(tài)”包括部件A和部件B物理地、直接連接的情況，以及部件A和部件B介由不影響電連接狀態(tài)的其它部件間接連接的情況。同樣地，所謂“部件C被設(shè)置于部件A和部件B之間的狀態(tài)”包括部件A和部件C、或部件B和部件C直接連接的情況，還包括介由不影響電連接狀態(tài)的其它部件間接連接的情況。圖2是表示實(shí)施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器10的構(gòu)成的電路圖。其開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2、電感器L1、輸出電容器Cl、電阻Rl、R2的布局與圖1的一樣，在圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器10中省略了圖1的檢測電阻Rcs這一點(diǎn)上與圖1不同?？刂艻C100是被一體地集成在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上的功能1C。脈沖調(diào)制器102生成占空比被調(diào)節(jié)使得輸出線Lott所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vott與預(yù)定目標(biāo)電壓一致的脈沖信號SPWM。脈沖調(diào)制器102的構(gòu)成不特別限定，使用電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、導(dǎo)通時(shí)間固定模式、截止時(shí)間固定模式、遲滯控制等公知的調(diào)制器。高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106分別基于脈沖信號Spwm使開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2互補(bǔ)地開關(guān)。為防止開關(guān)晶體管Ml和同步整流晶體管M2同時(shí)導(dǎo)通、流過貫穿電流，高側(cè)驅(qū)動器104及低側(cè)驅(qū)動器106可以在開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2的導(dǎo)通時(shí)間之間插入死區(qū)時(shí)間。自舉電容器C3及自舉開關(guān)SWl生成高側(cè)驅(qū)動器104的高電平電壓VH?？刂艻C100的第I電流檢測端子(ISEN+)與開關(guān)節(jié)點(diǎn)NI連接，第2電流檢測端子(ISEN—)與輸出線Lqut連接。S卩，ISEN+端子及ISEN—端子連接于電感器LI的兩端。電感器LI包含電感分量L和直流電流分量Rdc。將電感器LI所流過的線圈電流記為込時(shí)，在其兩端之間產(chǎn)生 由式(I)給出的電壓降(也稱作檢測電壓)'。Vl = (s L+Rdc) X Il...(I)s = j Co , O是DC/DC轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)頻率(《 = 2 n FswX在ISEN+端子和ISEN —端子之間，被輸入檢測電壓控制IC100基于檢測電壓'來檢測電感器LI所流過的電流込。因此，控制IC100與圖1的控制IClOOr相比，還具備測量電路120及存儲器130。電感L、直流電阻Rdc及開關(guān)頻率《已知時(shí)，能夠從式(I)算出線圈電流込。電流檢測電路108在DC/DC轉(zhuǎn)換器10的通常動作時(shí)，基于ISEN+端子和ISEN —端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓\來檢測線圈電流L。電流檢測電路108的優(yōu)選構(gòu)成會在之后敘述，電流檢測電路108的電路形式和算法不特別限定。DC/DC轉(zhuǎn)換器10在通常動作之前被進(jìn)行校準(zhǔn)。測量電路120介由ISEN+端子及ISEN 一端子連接于電感器LI的兩端，在校準(zhǔn)動作時(shí)測量電感器LI的電感值L及直流電阻
值 Rdc。例如在ISEN+、ISEN —端子之間施加預(yù)定的直流的試驗(yàn)電壓Vtest，通過測量此時(shí)流過的電流I，能夠通SVTEST/I來測定直流電阻值Rdc。此時(shí)，測量電路120由恒壓源和電流計(jì)構(gòu)成即可。或者，通過介由ISEN+、ISEN—端子向電感器LI提供預(yù)定的直流試驗(yàn)電流Itest，并測量此時(shí)的ISEN+、ISEN —所產(chǎn)生的電壓V，從而能夠利用V/ITEST來測定直流電阻值Rdc。此時(shí)，測量電路120由恒流源和電壓表構(gòu)成即可。向ISEN+、ISEN —端子之間施加交流的試驗(yàn)電壓Vtest，通過測量此時(shí)流過的電流I，并排除直流分量，能夠利用VTEST/I來測定電感器LI的電感值L。此時(shí)，測量電路120由交流電壓源和電流計(jì)構(gòu)成即可?；蛘?，介由ISEN+、ISEN—端子向電感器LI提供交流試驗(yàn)電流Itest，通過測量此時(shí)ISEN+、ISEN —所產(chǎn)生的電壓V，能夠利用V/ITEST來測定電感值L。此時(shí)，測量電路120由交流電流源和電壓表構(gòu)成即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解測量電路120的構(gòu)成不特別限定，使用公知的電路即可。由測量電路120測定的直流電阻值RD。及電感值L被變換為數(shù)字值，存儲于存儲器130。存儲器130可以是寄存器、非易失性的存儲器。后述的修正函數(shù)Fqip也被存儲于存儲器 130。將式(I) 變形后，得到式(2 )。Il = Vl/ Cs L+Rdc)…(2)電流檢測電路108在通常動作時(shí)訪問存儲器130，利用其所存儲的電感值L及直流電阻值Rd。，按照式(2)從檢測電壓\計(jì)算線圈電流込。以上是實(shí)施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器10的基本構(gòu)成。電感器LI的電感L及直流電阻值Rdc根據(jù)每個(gè)部件而不同。因此，通過對控制IC100設(shè)置測量電路120，在通常動作之前測定電感器的直流電阻值Rdc及電感值L，根據(jù)測量結(jié)果對各個(gè)控制電路個(gè)別地設(shè)定電流檢測電路108的參數(shù)，由此，即使不設(shè)置電流檢測用的檢測電阻Res，也能夠檢測出線圈電流I減小電路面積及成本。所檢測出的線圈電流L能夠用于控制IC100或其外部電路的各種信號處理。例如脈沖調(diào)制器102是電流模式的調(diào)制器時(shí)，所檢測出的線圈電流込被輸入到脈沖調(diào)制器102，除反饋電壓Vfb外還基于線圈電流L調(diào)節(jié)脈沖信號Spwm的占空比。此外，過流保護(hù)電路134將線圈電流込與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，線圈電流IL較大時(shí)，執(zhí)行預(yù)定的過流保護(hù)。接下來說明電流檢測電路108的構(gòu)成及電流檢測的方法。圖3是表示控制IC100的電流檢測電路108及其周邊的電路圖。電流檢測電路108包括RC低通濾波器110及電流檢測部112。RC低通濾波器110接受檢測電壓\，在通常動作時(shí)對檢測電壓\進(jìn)行濾波。RC低通濾波器110包括電阻Rf及電容器CF。RC低通濾波器110的輸出電壓Vc由式(3)給出。Vc = I/ (1+s Cf Rf) XVl…(3)將式(3)代入到式(I)后，得到式(4)。Vc = (1+s L/Rdc) / (1+s Cf Rf) XRdcXIl- (4)條件式(5)成立時(shí)，能夠?qū)⑹?4)的Vc變形為式(6)。(1+s L/Rdc) / (1+s Cf Rf) = 1...(5)Vc = RdcX Il…(6)即，RC低通濾波器110的輸出電壓\是從檢測電壓\排除掉電感L的電壓降后的電壓，與在圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr中得到的檢測電壓Vs相等。為使條件式(5)成立，只要式(7)成立即可。
Cf Rf = L/Rf (7)BP, RC低通濾波器110的時(shí)間常數(shù)Cf Rf被設(shè)定為與測量電路120所測定的電感值L和直流電阻值Rdc的比L/Rdc相等。例如電阻Rf由可變電阻構(gòu)成，其電阻值被根據(jù)所測定的電感值L及直流電阻值Rdc而調(diào)節(jié)，以使得式(7)成立。電阻Rf的構(gòu)成不特別限定，使用公知的可變電阻即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)理解可變元件可以與電阻&一同或代替電阻&構(gòu)成電容器CF。由于RC低通濾波器110的時(shí)間常數(shù)被調(diào)整后，式(6)成立，故電流檢測部112按照式(8)，基于RC低通濾波器110的輸出電壓\和所測定的直流電阻值Rdc來檢測線圈電流Il。Il = Vc/V..(8)電流檢測部112例如包括A/D轉(zhuǎn)換器140、運(yùn)算部142。A/D轉(zhuǎn)換器140將RC低通濾波器110的輸出電壓V。變換為數(shù)字值D。。運(yùn)算部142基于式(8)、以存儲器130所存儲的直流電阻值RD。來除數(shù)字值D。(Vc),由此生成表示線圈電流L的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以存儲于存儲器130。接口電路132是為控制IC100的外部的電路訪問存儲器130而設(shè)置的。例如控制IC100和外部的處理器介由I2C (Inter IC)總線相連接，能夠讀取存儲器130所存儲的線圈電流込。電感器LI的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓'由電感分量L所產(chǎn)生的電壓降和直流電阻Rdc所產(chǎn)生的電壓降之和給出。通過圖3的構(gòu)成，能夠除去電感分量L所產(chǎn)生的電壓降，通過直流電阻Rdc所產(chǎn)生的電壓降來檢測線圈電流。不良判斷部122在所測定的直流電阻值Rd。比預(yù)定閾值大時(shí)，判斷為電感器LI安裝不良(斷線不良)。電感器LI發(fā)生安裝不良、例如開路故障時(shí)，所測定的直流電阻值Rdc成為非常大的值。在圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr中，為檢測電感器LI的安裝不良而需要進(jìn)行另外的試驗(yàn)，但通過實(shí)施方式的控制IC100，能夠基于直流電阻值Rdc來檢測電感器LI的安裝不良。接下來，針對修正函數(shù)Fcmp進(jìn)行說明。電感器LI的電感值L根據(jù)溫度T、其所流過的電流込而變化。將實(shí)際動作時(shí)的電感值L用校準(zhǔn)時(shí)所測定的電感值Ltj和相對于它的變化量△ L記作L = L0+AL...(9)。將式(4)的(1+s.1VRdc)/ (1+s *CF.Rf)記作系數(shù)A。RC低通濾波器110的時(shí)間常數(shù)CR被設(shè)定為L</Rd。時(shí)，得到式(10)。A = { 1+s (L0+ A L) /Rdc) / (1+s L0/RDC)= 1+s A L/Rdc/ { 1+s L0/Rdc)...(10)在此，s L0 >> Rdc成立時(shí)，得到式(11)。A ^ 1+AL/L0S卩，電感值L變動10%時(shí)，系數(shù)A變動10%，由電流檢測電路108測定的線圈電流Il也變動10%，電流檢測的精度下降。同樣地，直流電阻值Rdc變動時(shí)系數(shù)A發(fā)生變動，電流檢測的精確度下降。為解決該問題，針對電感值L及直流電阻值Rdc分別導(dǎo)入修正函數(shù)匕、Fk。
L (x) = L0X (1+Fl (x))...(11)Rdc (X) = RdcoX ( 1+Fe (X))...(12)Rdco是在校準(zhǔn)時(shí)測定的直流電阻值。修正函數(shù)匕、Fe的自變量X與溫度T、線圈電流I頻率s的至少一者相應(yīng)。例如電感器的溫度依賴性明顯時(shí)，修正函數(shù)Fl以溫度T為自變量地被定義。直流電阻值的線圈電流L的依賴性強(qiáng)時(shí)，修正函數(shù)Fk以線圈電流Il為自變量地被定義。從式(11)、(12)及式(4)得到式(13)。VC/IL = {s L0 ( 1+Fl (X)) +Rdco ( 1+Fe (x))} / (1+s Cf Rf)...(13)決定Rf、Cf 使得 L0/RDC0 = Rf Cf 時(shí)，L。= Rdco -Rf-Cf 成立。將其代入到式(13)后得到式(14)。 VC/IL = {s Rdco Rf Cf ( 1+Fl (x)) +Rdco (1+FE (x))} / (1+s Cf Rf)...(14)以Rdcq來除式(14)的兩邊，得到式(15)。Vc/ (Il Rdco)= 1+ [{FK (X)+s Rf Cf Fl (x)} / (1+s Cf Rf)]=1+ [{Fe (X)+s L0/Rdc。
Fl (x)}/ (1+s L0/RD⑶)]...(15)因此，通過用式(16)定義修正函數(shù)Fqip (X)，并按照式(17)修正用式(8)得到的電流值L = Vc/Rdco,能夠消除電感值L及直流電阻值Rd。的變動，能夠進(jìn)行高精度的電流檢測。Fcmp (x) = {Fe (X)+S L0/Rdc。
Fl (X)}/ (1+s L0/RDC0)...(16)Il = Vc/ (RdcoX (I+Fcmp (x))}...(17)具體來講，通過將直流電阻值Rd。和修正函數(shù)Fqip (X)提供給運(yùn)算部142并進(jìn)行式
(17)的運(yùn)算處理,能夠求出電流込。在此，s L。>> Rdc成立時(shí)，可忽視卩!^ (X)。此時(shí)，F(xiàn)cmp (X) ^ Fl (X),只要按照式(18)計(jì)算電流值込即可。Il = Vc/ (RdcoX (1+Fl (x))}...(18)或者，作為其它方法，也能夠不介由RC低通濾波器110地、根據(jù)電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓'來直接計(jì)算線圈電流Ip向式(I)代入式(11)和式(12)得到式(19)。Vl = IlX (Rdco+s L0+RDC0 Fe (x)+s L0 Fl (x))...(19)以式(20)定義修正函數(shù)Faff (x)時(shí)，可知只要按照式(21)計(jì)算電流值L即可。Fcmp (X) = Rdco Fe (X) +s L0 Fl (X)…(20)Il = Vl/ {Rdco+S L0+FCMP (X)}...(21)或者，也可以基于式(11)、(12)，根據(jù)所測定的電感Ltj及電阻值Rio來計(jì)算出實(shí)際的電感值L及電阻值Rdc，并基于此來設(shè)定RC低通濾波器110的時(shí)間常數(shù)，在電流檢測部112中按照式(8)來計(jì)算電流込。接下來說明DC/DC轉(zhuǎn)換器10的用途的一個(gè)例子。圖4是表示安裝有DC/DC轉(zhuǎn)換器10的電子設(shè)備I的構(gòu)成的功能塊圖。電子設(shè)備I例如是游戲?qū)Ｓ脵C(jī)或計(jì)算機(jī)。整流電路12將商用交流電壓Vac整流、平滑，并生成直流電壓VDC。絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器14使直流電壓Vdc降壓,生成輸入電壓VIN。DC/DC轉(zhuǎn)換器10使輸入電壓Vin降壓，向負(fù)載、例如處理器16的電源端子提供輸出電壓VoUT。DC/DC轉(zhuǎn)換器10與處理器16介由I2C總線18連接。如上述那樣，表示DC/DC轉(zhuǎn)換器10所測定的線圈電流L的數(shù)據(jù)被存儲于存儲器130。處理器16訪問DC/DC轉(zhuǎn)換器10的存儲器130，基于線圈電流L來取得自己的負(fù)載狀態(tài)。例如處理器16可以根據(jù)線圈電流Il來改變輸出電壓的設(shè)定值，或轉(zhuǎn)移到節(jié)能模式。以上基于實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)理解該實(shí)施方式是例示，其各構(gòu)成要素和各處理過程的組合可以有各種變形例，且該變形例同樣包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面，說明這樣的變形例。圖5的(a)、(b)是表示變形例的控制IC100的構(gòu)成的電路圖。在圖5的(a)的控制IClOOa中，PHASE端子與ISEN+端子被共用。通過此構(gòu)成，與圖2的構(gòu)成相比能減少一個(gè)控制IC100的管腳數(shù)，進(jìn)一步減小電路面積。在圖5的(b)的控制IClOOb中，除FB端子外還設(shè)有電壓檢測(VSEN)端子。VSEN端子的電壓例如被用于過壓保護(hù)等。在具備VSEN端子的控制IClOOb中，ISEN—端子能夠與VSEN端子共用。通過該構(gòu)成，能夠減少一個(gè)控制IC100的管腳數(shù)，進(jìn)一步減小電路面積?？梢越M合圖5的(a)和圖5的(b)。S卩，可以將PHASE端子與ISEN+端子共用，將VSEN端子與ISEN —端子共用。在實(shí)施方式中說明了開關(guān)晶體管Ml是N溝道MOSFET的情況，也可以用P溝道MOSFET代替開關(guān)晶體管Ml來使用。此時(shí)，PHASE端子、自舉電容器C3、開關(guān)SWl被省略。圖3的電流檢測部112是通過數(shù)字信號處理來檢測線圈電流込的，但電流檢測部112也可以由模擬電路構(gòu)成。將A/D轉(zhuǎn)換器140 設(shè)置于RC低通濾波器110的前級，并由數(shù)字濾波器構(gòu)成RC低通濾波器110。在實(shí)施方式中說明了高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106被內(nèi)置于控制IC100的情況，但它們也可以外接于控制ICioo。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)理解修正函數(shù)Faff的形式不限于式(16)，能夠以各種形式來定義。以上基于實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)理解上述的實(shí)施方式為例示，其各構(gòu)成要素和各處理過程的組合可以有各種變形例，且該變形例同樣包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)?！矘?biāo)號說明〕10...DC/DC轉(zhuǎn)換器、12…整流電路、14...DC/DC轉(zhuǎn)換器、16…處理器、18…I2C總線、100…控制IC、M1…開關(guān)晶體管、M2…同步整流晶體管、Cl…輸出電容器、C2…輸入電容器、LI…電感器、C3…自舉電容器、SWl...自舉開關(guān)、102…脈沖調(diào)制器、104…高側(cè)驅(qū)動器、106…低側(cè)驅(qū)動器、108…電流檢測電路、110…RC低通濾波器、112…電流檢測部、120…測量電路、122…不良判斷部、130…存儲器、132…接口電路、134…過流保護(hù)電路、1." A/D轉(zhuǎn)換器、142…運(yùn)算部。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括: 輸入線，被提供直流輸入電壓， 輸出線，被連接負(fù)載， 開關(guān)晶體管及同步整流晶體管，被依次串聯(lián)地設(shè)置于上述輸入線和接地線之間， 電感器，一端連接于作為上述開關(guān)晶體管與上述同步整流晶體管的連接點(diǎn)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，另一端連接于上述輸出線， 輸出電容器，連接于上述輸出線，以及 控制電路，使上述開關(guān)晶體管和上述同步整流晶體管開關(guān)； 上述控制電路包括: 脈沖調(diào)制器，生成占空比被調(diào)節(jié)使得上述輸出線產(chǎn)生的直流輸出電壓與預(yù)定的目標(biāo)電壓相一致， 驅(qū)動電路，根據(jù)上述脈沖信號來使上述開關(guān)晶體管及上述同步整流晶體管開關(guān)， 第I檢測端子，與上 述開關(guān)節(jié)點(diǎn)連接， 第2檢測端子，與上述輸出線連接，測量電路，介由上述第I檢測端子及上述第2檢測端子與上述電感器連接，在本DC/DC轉(zhuǎn)換器的上述通常動作之前的校準(zhǔn)動作時(shí)，測定上述電感器的電感值及直流電阻值，以及電流檢測電路，在通常動作時(shí)利用所測定的上述電感值和上述直流電阻值，基于上述第I檢測端子和上述第2檢測端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓，來檢測上述電感器所流過的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述電流檢測電路包括: RC低通濾波器，在通常動作時(shí)對上述檢測電壓進(jìn)行濾波，以及電流檢測部，基于上述RC低通濾波器的輸出電壓和所測定的上述直流電阻值，檢測上述電感器所流過的電流； 上述通常動作時(shí)的RC低通濾波器的時(shí)間常數(shù)CR被設(shè)定為與上述電感值L同上述直流電阻值Rdc的比L/RDC相等。
3.如權(quán)利要求2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述電流檢測部用預(yù)定的修正函數(shù)來修正所測定的電感器所流過的電流。
4.如權(quán)利要求2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 將上述測量電路所測定的電感值記為Ltj、直流電阻值記為Rira、將預(yù)定的修正函數(shù)記為Fcmp (X)時(shí)，上述RC低通濾波器的時(shí)間常數(shù)Cf Rf由Cf Rf — L0/RDC0給出，上述電流檢測部按照Il = Vc/ (RdcoX (1+Fcmp (x))} 來計(jì)算電感器所流過的電流。
5.如權(quán)利要求2至4的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述RC低通濾波器包括可變電阻，上述可變電阻的電阻值被根據(jù)上述電感值L和上述直流電阻值Rdc而調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在將上述測量電路所測定的電感值記為Ltj、直流電阻值記為RDa)、將預(yù)定的修正函數(shù)記為Fcmp (X)，且s = j 2 Fsw時(shí)，上述電流檢測電路按照Il — Vl/ {Rdco+s L0+Fcmp (x)} 來計(jì)算電感器電流，其中Fsw是DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。
7.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述控制電路在上述直流電阻值比預(yù)定的閾值大時(shí)，判斷為斷線不良。
8.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述驅(qū)動電路被設(shè)置于上述控制電路的外部。
9.一種電子設(shè)備,其特征在于,包括: 處 理器，以及 向上述處理器的電源端子提供電源電壓的、如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠減小電路面積及成本的DC/DC轉(zhuǎn)換器。電流檢測電路(108)基于ISEN+端子和ISEN－端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓(VL)來檢測電感器(L1)所流過的線圈電流(IL)。測量電路(120)與電感器(L1)連接，在DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)的通常動作前的校準(zhǔn)動作時(shí)，測量電感器(L1)的電感值(L)及直流電阻值(RDC)。電流檢測電路(108)基于所測定的電感值(L1)和直流電阻值(RDC)，根據(jù)檢測電壓(VL)檢測出線圈電流(IL)。
文檔編號H02M3/157GK103248228SQ20131004137
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者笹尾和樹, 三井一明 申請人:索尼電腦娛樂公司