[发明专利]比较器方式直流对直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及比较器方式直流对直流变换器。

背景技术

从输入电压生成稳定的输出电压的直流对直流变换器是大家所熟知 的。在直流对直流变换器中，作为使输出电压稳定的手法，可以考虑各 种方式。例如，在专利文献1中，记载着利用PWM(脉冲宽度调制)方 式的开关直流对直流变换器。在PWM方式中，使开关频率恒定，通过 调整导通脉冲宽度，可稳定输出电压。此外，有利用比较器方式的开关 直流对直流变换器。在比较器方式中，利用比较器使导通脉冲宽度恒定， 通过调整截止脉冲宽度(即，开关频率)，可稳定输出电压。

这些直流对直流变换器有时被当作PU(processor Unit：处理器单元) 等电压源使用。在PU中，从待机状态进入处理状态时，消耗电流急速增 加。当因负荷电流急速增加而使输出电压急速降低时，由于在比较器方 式直流对直流变换器中会立即输出导通脉冲，所以与在规定的截止脉冲 期间不会输出脉冲的PWM方式相比，可很快地稳定输出电压。这样， 与PWM方式相比，比较器方式具有对负荷电流急速增加的响应特性较 好的特征。

专利文献1：日本特开2000-287439号公报

然而，在比较器方式直流对直流变换器中，假设导通脉冲宽度为Pon、 截止脉冲宽度为Poff、输入电压为Vin、输出电压为Vout，则开关的周期 Tf为Tf＝Pon+Poff＝Vout/Vin×Tf+((Vin-Vout)/Vin)×Tf...(式(1))。因此， 在确定了Vin及Vout时，因为导通脉冲宽度Pon为恒定，所以Poff被唯 一确定。换言之，在比较器方式直流对直流变换器中，因为Pon为恒定， 所以只要确定Vin及Vout，即可确定使输出电压恒定的导通占空比。

此处，例如，环境温度上升时，电路元件的内部电阻增加，而增加 内部损失。此时，在比较器方式直流对直流变换器中，为了弥补内部损 失增加所导致的输出电压的降低，截止脉冲宽度变短而增加导通占空比。 这样，在比较器方式直流对直流变换器中，开关频率随着环境温度的变 动而逐渐变动。此外，截止脉冲宽度也会随着输入电压、输出电压及输 出电流的变动而变动，从而使开关频率产生变动。开关频率的变动会导 致输出电压的纹波产生变动，而可能导致PU等后级电路的错误动作。此 外，可能需要在整个宽频带上的EMI对策。

另一方面，在PWM方式直流对直流变换器中，虽然可以使开关频 率恒定，然而，负荷电流变小，在具有输出电流为0A以下的期间的不连 续模式下，导通脉冲宽度可能过窄。其结果，可能会扰乱开关波形。此 外，电路元件要求具有高速特性。

发明内容

所以，本发明的目的在于提供一种比较器方式直流对直流变换器， 在负荷电流连续模式下，在不损害对于负荷电流的急速增加的响应特性 的情况下，可降低开关频率的变动，在负荷电流不连续模式下，可抑制 导通脉冲宽度过窄。

本发明的比较器方式直流对直流变换器具备：电压变换部，其具有 被输入输入电压的输入端子和由第1输出端子及第2输出端子构成的一 对输出端子，该电压变换部具备开关元件、电感器和平滑用电容器，该 开关元件具有连接于输入端子上的一个电流端子，该电感器具有连接于 该开关元件的另一个电流端子上的一端及连接于第1输出端子上的另一 端，该平滑用电容器连接于一对输出端子间，该电压变换部根据作为脉 冲信号的控制信号来控制该开关元件，由此在一对输出端子间生成将输 入电压进行了电压变换的输出电压；以及控制部，其生成用于使电压变 换部的输出电压稳定的控制信号。控制部具有：比较器部，其比较电压 变换部的输出电压和基准电压，根据该比较结果，决定控制信号中的导 通脉冲的规定导通脉宽或截止脉冲的规定截止脉宽；以及频率控制单元， 其比较控制信号和基准时钟，根据该比较结果，按照使控制信号的重复 频率为恒定的方式，来调整导通脉冲的规定导通脉宽或截止脉冲的规定 截止脉宽。频率控制单元具有调整停止部，该调整停止部检测从电压变 换部的开关元件向电感器的方向流动的输出电流为0A的状态或将成为 0A的状态，生成用于使频率控制单元的规定导通脉宽或规定截止脉宽的 调整处理停止的调整停止信号。