[發明專利]DC/DC轉換器

有效

• 申請號: 201410429407.6
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104467413B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 中村勝;中村浩章;小西隆幸;一志智繪;中本聰史
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,金玲

技術領域

本發明涉及DC/DC轉換器。

背景技術

作為生成比輸入電壓低的穩定的電壓的方法，廣泛使用了非絕緣型的降壓斬波電路。但是，由于在如待機時等那樣成為輕載的情況下也繼續進行開關動作，因此越是輕載，電源轉換效率越下降。

為了解決該問題，提出了如下方法：將誤差信號與規定的閾值進行比較來檢測輕載，當變為輕載狀態時，根據誤差信號的脈動對開關晶體管進行導通截止控制，由此反復進行間歇動作，所述誤差信號是對輸出電壓與基準電壓進行比較而生成的。

在該控制方式中，越是輕載，開關動作的頻率越下降，由此能夠減少開關損失，而且還能夠減少開關晶體管的柵極驅動電流，因此能夠改善效率(專利文獻1)。圖13示出專利文獻1所記載的DC/DC轉換器。

圖13所示的DC/DC轉換器具有振蕩器1、SR觸發器2、邏輯與電路3、高端驅動器4、驅動REG電路5、防逆流二極管6、自舉電容器7、高端MOSFET 8、電感器9、輸出電容器10、輸出負載11、反饋電阻12、反饋電阻13、誤差放大器14、相位補償電阻15、相位補償電容器16、PWM比較器17、逆變器18、邏輯或非電路19、低端驅動器20、低端MOSFET 21、過零檢測電路22、輕載檢測比較器23、恒流源Ibias1和恒流源Ibias2。

接著，參照圖14所示的時序圖，首先對穩定負載時(Iout＞Iskip)的區域動作進行說明。

通過反饋電阻12和反饋電阻13對輸出電壓Vout進行分壓，生成反饋電壓FB。反饋電壓FB被輸入到誤差放大器14的反相輸入端子，在非反相輸入端子中輸入基準電壓Vref。誤差放大器14生成反饋電壓FB與基準電壓Vref之間的誤差放大信號COMP，誤差放大信號COMP被輸出到PWM比較器17的反相輸入端子、和輕載檢測比較器23的反相輸入端子。在輕載檢測比較器23的非反相輸入端子中輸入輕載檢測第1閾值Vsk_Lo，在輸出負載電流Iout足夠大的情況下，成為COMP＞Vsk_Lo。因此，輕載檢測比較器23的輸出信號SKIP成為低電平，對逆變器電路18的輸入而輸出低電平的信號。因此，間歇振蕩動作成為禁止狀態。

在振蕩器1上連接有恒流源Ibias2，振蕩器1根據恒流源Ibias2而生成置位脈沖，并將置位脈沖輸出到PWM鎖存器2的置位端子S。

在驅動REG電路5上連接有恒流源Ibias1，驅動REG(穩壓)電路5經由低端驅動電路20和防逆流二極管6向高端驅動電路4供給驅動電壓。

當PWM鎖存器2成為置位狀態時，通過邏輯與電路3驅動高端驅動器4，從而使高端MOSFET 8導通。此時，SW端子電壓上升到直流電源Vin附近的電壓，對應于SW端子與Vout端子的電壓差的電流IDH流過電感器9，從而對輸出電容器10和輸出負載11進行能量供給。

另一方面，在PWM比較器17的非反相輸入中輸入有與高端MOSFET 8的漏極電流IDH成正比的高端電流檢測信號Vtrip。在高端MOSFET 8的導通期間，當高端電流檢測信號Vtrip成為誤差放大信號COMP以上時，對PWM鎖存器2輸出復位信號RESET。當PWM鎖存器2成為復位狀態時，通過邏輯與電路3使高端驅動器4截止，并且通過邏輯或非電路19使低端驅動器20導通。由此，高端MOSFET 8從導通切換為截止，低端MOSFET 21從截止切換為導通，從而將再生電流IDL從低端MOSFET 21的源極通過漏極而提供到電感器9。

在由振蕩器1確定的振蕩周期的期間內，在進行電感器9的再生沒有結束的電流連續動作的情況下，PWM鎖存器2再次成為置位狀態，低端MOSFET 21截止且高端MOSFET 8導通。

反復進行以上的動作，從而進行降壓斬波器動作。接著，參照圖14，說明從穩定負載轉移到輕負載、并再次轉移到穩定負載時的動作。當Iout下降時，誤差放大信號COMP下降，因此以高端MOSFET 8的漏極電流IDH的峰值變小的方式進行控制。輕載檢測比較器23對誤差放大信號COMP與第1輕載檢測閾值Vsk_Lo進行比較，在誤差放大信號COMP小于第1閾值Vsk_Lo時，將第1閾值Vsk_Lo切換為第2閾值Vsk_Hi，同時將輕載檢測信號SKIP從低(low)切換為高(high)。并且，通過逆變器18、邏輯與電路3和高端驅動器4，強制地使高端MOSFET 8截止。之后，當過零檢測電路22檢測到電感器9的再生期間結束，過零信號ZERO從低切換到高時，通過邏輯或非電路19和低端驅動器20使低端MOSFET 21截止。