[發明專利]DC－DC 變換器

有效

• 申請號: 201110252388.0
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102403898A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 后藤祐一
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 龐乃媛;黃劍鋒

本申請基于2010年9月13日提出的日本專利申請第2010-204295號并主張其優先權，這里引用其全部內容。

技術領域

本發明涉及DC-DC變換器。

背景技術

在降壓型DC-DC變換器中，使用將高端開關及低端開關交替地開啟、關閉而驅動電感器的同步整流方式、和僅將高端開關開啟、關閉的斬波器(chopper)方式。

斬波器方式雖然小電流時的開關損失較少，但由于將低端元件用二極管構成，所以二極管帶來的電壓下降較大，大電流時的效率較差。另一方面，同步整流方式由于低端也進行開關，所以大電流時的效率較好，但在小電流時開關損失較大，效率惡化。此外，在小電流時有電感器的電流反向流過低端開關、效率惡化的情況。

發明內容

本發明的實施方式提供一種在較寬的電流域中功率利用系數較好的DC-DC變換器。

根據技術方案，提供一種DC-DC變換器，具備：高端開關；低端開關，與上述高端開關串聯連接；二極管，與上述低端開關并聯連接；高端控制電路；以及低端控制電路。高端控制電路，具有檢測上述高端開關的電流的檢測電路，根據上述檢測電路的輸出將上述高端開關控制為開啟或關閉。低端控制電路，當上述高端開關開啟時，將上述低端開關控制為關閉；當上述高端開關關閉時，根據上述檢測電路的輸出的峰值將上述低端開關控制為開啟或關閉。

根據本發明的技術方案，能夠提供一種在較寬的電流域中功率利用系數良好的DC-DC變換器。

附圖說明

圖1是例示有關第1實施方式的DC-DC變換器的結構的電路圖。

圖2是表示電感器的電流的峰值的輸出電壓依存性的特性圖。

圖3是DC-DC變換器的主要的信號的時序圖，圖3A表示時鐘信號CLK，圖3B表示高端開關的電流IQ1，圖3C表示第2比較電路的輸出信號PWM，圖3D表示高端控制信號VH，圖3E表示低端控制信號VL，圖3F表示選擇信號SEL，圖3G表示基準電壓VT。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細地說明實施方式。另外，在本說明書和各圖中，關于已有的圖，對于與前述同樣的要素賦予相同的標號而適當省略詳細的說明。

(第1實施方式)

圖1是例示有關第1實施方式的DC-DC變換器的結構的電路圖。

DC-DC變換器1具備高端開關Q1、與高端開關Q1串聯連接的低端開關Q2、控制高端開關Q1的高端控制電路6、和控制低端開關Q2的低端控制電路7等。DC-DC變換器1輸出將電源電壓VIN降壓后的輸出電壓VOUT。

在電源線2與驅動線3之間連接著高端開關Q1。在驅動線3與接地線4之間連接著低端開關Q2。低端開關Q2與高端開關Q1串聯連接。

另外，在圖1中，高端開關Q1由P溝道型MOSFET(以下稱作PMOS)構成。此外，低端開關Q2由N溝道型MOSFET(以下稱作NMOS)構成。但是，高端開關Q1也可以由NMOS構成。

電感器L1的一端經由驅動線3連接在高端開關Q1及低端開關Q2上。電感器L1的另一端連接在輸出線5上。在輸出線5與接地線4之間，分別連接著反饋電阻R1、R2、平滑電容器C1。

電感器L1經由驅動線3受高端開關Q1驅動，向輸出線5生成輸出電壓VOUT。輸出電壓VOUT被平滑電容器C1平滑化。此外，通過反饋電阻R1、R2從輸出電壓VOUT生成電壓VFB。電壓VFB被反饋給高端控制電路6。

另外，在圖1中，向高端控制電路6反饋將輸出電壓VOUT用反饋電阻R1、R2分壓后的電壓VFB。但是，也可以將輸出電壓VOUT作為電壓VFB反饋給高端控制電路6。

高端開關Q1被從高端控制電路6輸出的高端控制信號VH控制為開啟或關閉。由于高端開關Q1由PMOS構成，所以高端控制信號VH的邏輯是負邏輯。當高端控制信號VH是低電平時，高端開關Q1開啟，當是高電平時，高端開關Q1關閉。

低端開關Q2被從低端控制電路7輸出的低端控制信號VL控制為開啟或關閉。低端開關Q2由NMOS構成，所以低端控制信號VL的邏輯是正邏輯。當低端控制信號VL是低電平時，低端開關Q2關閉，在高電平時，低端開關Q2開啟。

在低端開關Q2的兩端上連接著二極管D1。二極管D1與低端開關Q2并聯連接在高端開關Q1與接地線4之間。在二極管D1中，當低端開關Q2關閉時，電感器L1的再生電流從接地線4朝向電感器L1流動。另外，二極管D1也可以是包含在低端開關Q2中的寄生二極管。