[發(fā)明專利]開關(guān)電源裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210134681.1
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102761261B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中島平裕
• 申請（專利權(quán)）人: 三美電機(jī)株式會社
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;范勝杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變換直流電壓的開關(guān)調(diào)節(jié)器方式的DC-DC變換器，尤其涉及具備脈動(dòng)注入功能的開關(guān)電源裝置。

背景技術(shù)

作為變換直流輸入電壓并輸出電位不同的直流電壓的電路，具有開關(guān)調(diào)節(jié)器方式(swtiching?regulator)的DC-DC變換器(DC-DC?converter)。該DC-DC變換器具備驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件、整流元件以及控制電路，所述驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件對電感器(線圈)施加從電池等直流電源供給的直流電壓，使電感器(inductor)中流過電流，使線圈蓄積能量，所述整流元件在該驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件被斷開的能量排放期間對線圈的電流進(jìn)行整流，所述控制電路對上述驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通、斷開控制。

以往，作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器方式的DC-DC變換器的控制方式，除了反饋輸出電壓并且對開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖寬度或者頻率進(jìn)行調(diào)制控制的電壓控制方式、對電壓控制方式進(jìn)行了改良的電流控制方式，還具有脈動(dòng)控制方式(ripple?control)。其中電壓控制方式和電流控制方式存在負(fù)載突然變化時(shí)的響應(yīng)速度低的問題。

另一方面，脈動(dòng)控制方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：該方式對輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視并且通過檢測出低于(高于)已經(jīng)設(shè)定的閾值來控制開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開，由于不存在誤差放大器的頻率特性導(dǎo)致的延遲等，因此與電壓控制方式或者電流控制方式相比，能夠得到較高的負(fù)載響應(yīng)速度。

但是，脈動(dòng)控制方式的DC-DC變換器通常如下那樣將輸出電壓控制成固定電壓：利用由于與輸出端子平滑連接的電容器具有的電阻成分、即ESR(等價(jià)串聯(lián)電阻)而出現(xiàn)在輸出電壓中的三角波(脈動(dòng))，通過比較器監(jiān)視輸出電壓，并且在輸出電壓低于預(yù)定值時(shí)使開關(guān)元件導(dǎo)通固定時(shí)間，如此反復(fù)來使輸出電壓固定。

以往，由于使用ESR較大的電場電容器作為輸出電壓的平滑電容器，因此，未出現(xiàn)由于脈動(dòng)的不足導(dǎo)致無法進(jìn)行脈動(dòng)控制的情況。但是，近年在數(shù)字家電中，出于希望減少脈動(dòng)自身這樣的要求，為了削減外形尺寸，提高可靠性，削減成本，希望使用ESR較小的陶瓷電容器這樣的需求正在增加，但是，由于ESR較小時(shí)脈動(dòng)成分幾乎不會產(chǎn)生，因此不再能進(jìn)行脈動(dòng)控制。于是，提出了與在輸出電壓的反饋電壓中注入脈動(dòng)成分的開關(guān)電源相關(guān)的發(fā)明(專利文獻(xiàn)1)。

另外，提出了如下與開關(guān)電源相關(guān)的發(fā)明：設(shè)置與電感器并聯(lián)連接并且生成與在電感器中流動(dòng)的脈動(dòng)電流相似的脈動(dòng)電壓的積分電路，將生成的脈動(dòng)電壓變換為電流后，作為工作電流提供給比較反饋電壓與參照電壓的比較器，或者作為輸入電壓提供給比較器(專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4610588號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4613986號公報(bào)

但是，開關(guān)電源裝置中，通常為了保護(hù)不發(fā)生過壓或者短路，輸出電壓或其反饋電壓大多受到監(jiān)視，而如果像專利文獻(xiàn)1的脈動(dòng)注入電路那樣在輸出的反饋電壓中注入脈動(dòng)成分，則存在保護(hù)電路發(fā)生誤動(dòng)作的可能。

另外，已知在專利文獻(xiàn)2的脈動(dòng)注入電路那樣對連接有電感器的節(jié)點(diǎn)的電位進(jìn)行積分并生成脈動(dòng)電壓的方式中，對于連接有電感器的節(jié)點(diǎn)的電位，由于占空比發(fā)生變化，導(dǎo)致生成的脈動(dòng)電壓的振幅由于占空比而發(fā)生變化，存在由此導(dǎo)致線路調(diào)節(jié)(輸出電壓變動(dòng)相對于輸入電壓變動(dòng)的比例)惡化的可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明著眼于如上所述的課題，其目的在于提供如下技術(shù)：在脈動(dòng)控制方式的開關(guān)電源裝置中，能夠在不使線路調(diào)節(jié)惡化或者不使保護(hù)電路誤動(dòng)作的情況下在控制電路(IC)中搭載脈動(dòng)注入功能。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置具備：電感器，其連接在輸入直流電壓的電壓輸入端子與連接負(fù)載的輸出端子之間；驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件，其使所述電感器中間歇地流過電流；控制電路，其生成對應(yīng)于來自輸出側(cè)的反饋電壓的控制脈沖，對所述驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通、斷開控制，所述開關(guān)電源裝置輸出電位與輸入電壓不同的電壓。所述控制電路具備：電壓比較電路，其對所述反饋電壓與預(yù)定電壓進(jìn)行比較；偽脈動(dòng)生成電路，其生成具有預(yù)定振幅的偽脈動(dòng)電壓，所述開關(guān)電源裝置構(gòu)成為基于通過所述偽脈動(dòng)生成電路生成的偽脈動(dòng)電壓在所述反饋電壓的傳輸路徑上注入脈動(dòng)成分。

根據(jù)上述方法，由于具備生成具有預(yù)定振幅的偽脈動(dòng)電壓的偽脈動(dòng)生成電路，并且基于通過該偽脈動(dòng)生成電路生成的偽脈動(dòng)電壓在反饋電壓的傳輸路徑上注入脈動(dòng)成分，因此能夠使生成的脈動(dòng)電壓的振幅固定，而與控制脈沖的占空比無關(guān)。由此，能夠在不使線路調(diào)節(jié)惡化的情況下在控制電路(IC)中搭載脈動(dòng)注入功能。