[發明專利]直流/直流轉換器和其控制器、控制方法及電子設備

在審

• 申請號: 201710361120.8
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107425720A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 石野勉;橋本哲郎
• 申請（專利權）人: 羅姆股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 邸萬奎

技術領域

本發明涉及DC/DC轉換器(開關調節器)。

背景技術

在近年來的移動電話終端、平板PC(Personal Computer；個人計算機)等的電子設備中，裝載了需要比電池電壓高的電源電壓的液晶驅動器、和需要比電池電壓低的電源電壓的各種處理器。為了對這樣的設備供給合適的電源電壓，利用DC/DC轉換器。

圖1是同步整流型的降壓DC/DC轉換器100r的框圖。DC/DC轉換器100r在輸入端子P1上接受直流的輸入電壓V_IN，生成被穩定到規定的目標值V_OUT(REF)的輸出電壓V_OUT，供給到輸出端子P2上所連接的負載。

DC/DC轉換器100r包括開關晶體管M1、同步整流晶體管M2、電感器L1、輸出電容器C1和控制器200。控制器200生成占空比(脈沖寬度)和開關頻率的至少一個被調節的脈沖信號，使得輸出電壓V_OUT接近目標值V_OUT(REF)，根據該脈沖信號，將開關晶體管M1和同步整流晶體管M2進行開關。

圖2(a)～圖2(c)是DC/DC轉換器100r的工作波形圖。假設線圈電流I_L向輸出電容器C1流入的方向為正。圖2(a)表示重負載時的波形，圖2(b)表示輕負載時的波形。如圖2(b)所示，若輸出電流I_OUT下降，則線圈電流I_L反向流動，如附加了陰影線那樣變為負。負的線圈電流I_L通過同步整流晶體管M2被接地遺棄，消耗無謂的電力。

為了防止線圈電流I_L的反向電流造成的效率下降，在輕負載時使用不連續模式。圖2(c)表示不連續模式的工作波形圖。在不連續模式中，若檢測到線圈電流I_L的反向電流，則將開關晶體管M1、同步整流晶體管M2雙方截止，設為高阻抗狀態。由此，負的線圈電流I_L被斷路，效率被改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-109761號公報

專利文獻2：日本特開2004-312913號公報

發明內容

發明要解決的問題

本發明人對不連續模式研究的結果，完成了對以下的課題的認識。圖3(a)～圖3(c)表示不連續模式的工作波形。控制器利用比較器檢測線圈電流I_L的反向電流。具體而言，通過電流檢測電路檢測線圈電流I_L，比較器將線圈電流I_L的檢測值與稍高于零的閾值I_TH進行比較，若檢測到它們的交叉，則認定ZEROCOMP信號。然后，將ZEROCOMP信號的認定作為觸發，同步整流晶體管M2斷開。延遲τ_DET表示電流檢測電路和比較器的檢測延遲，τ_DRV表示同步整流晶體管M2的驅動器等的傳播延遲。

如圖3(a)所示，以使在I_L完全為零的理想零交叉點中同步整流晶體管M2截止，考慮檢測延遲τ_DET和傳播延遲τ_DRV以及線圈電流I_L的斜率，來設計閾值I_TH。可是，檢測延遲τ_DET和傳播延遲τ_DRV未必是固定的，有偏差。

例如在電流檢測電路中對線圈電流I_L的檢測使用濾波器電路的情況下，因該濾波器電路的結構部件的偏差，檢測延遲τ_DET偏移。或者在同步整流晶體管M2和驅動器被外置的應用中，傳播延遲τ_DRV的偏差變得明顯。

如圖3(b)所示，在總延遲(τ_DET+τ_DRV)比圖3(a)的設計值短的情況下，在正的線圈電流I_L流動的期間，同步整流晶體管M2斷開(turn off)。其結果，線圈電流I_L在與同步整流晶體管M2并聯的續流二極管(本體)中流動，效率下降。

如圖3(c)所示，在總延遲(τ_DET+τ_DRV)長于圖3(a)的設計值的情況下，負的線圈電流I_L流動，效率仍然下降。再者，在升壓型、升降壓型的DC/DC轉換器中也產生同樣的問題。