[发明专利]DC－DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及在负载电路中以规定的大小供给直流电压的DC-DC转换器，特别是涉及具有过电流保护功能的DC-DC转换器。

背景技术

在现有的笔记本型的个人计算机、携带电话、和其他的携带用电子设备等中，通过由降压型开关电源电路构成的DC-DC转换器将电池电压降压至规定电压并供向电子电路进行驱动。在这种情况下，使用对开关元件进行过电流保护的过电流保护电路。

图5是表示通过电感器电流I_L的峰值限制进行过电流保护的现有的DC-DC转换器的一个例子的图。

这种DC-DC转换器以如下方式构成：使由源极端子连接来自电池的输入电压Vin的P沟道型的场效果晶体管(FET)构成的第一开关半导体元件(以下称为开关元件)Mp、和由源极端子接地的N沟道型的FET构成的第二开关元件Mn，相互的漏极端子彼此连接，并且从开关控制电路1通过驱动电路2、3向各自的栅极端子供给控制信号。在开关元件Mp和开关元件Mn的连接点上通过电感器L连接有充电/平滑用的输出电容器Cout和负载电路4，并且其各自的另一端接地。

电感器L和输出电容器Cout构成向负载电路4供给平滑输出电压的滤波电路。为了检测输向该负载电路4的输出电压Vout，输出电压Vout作为负反馈信号被供向开关控制电路1。用开关控制电路1监视输出电压Vout，同时以通过驱动电路2、3向开关元件Mp和开关元件Mn输出控制信号，从而使其相互导通/断开的方式进行控制，使得该输出电压Vout为一定值。

过电流检测电路5通过例如变流器(current transformer)、或高精度(sense)电阻和放大器等对开关元件Mp中流动的电流，即从开关元件Mp流入电感器L的电感器电流I_L进行检测，将其与规定基准值进行比较来检测过电流。在该过电流检测电路5检测出过电流的情况下，开关控制电路1以将开关元件Mp控制为断开状态的方式构成。

在现有的DC-DC转换器中，执行通常的开关动作时，开关控制电路1根据该输出电压Vout的变化使对开关元件Mp和开关元件Mn进行导通/断开控制的脉冲信号的脉冲宽度变化，进行反馈控制使得输出电压Vout为一定。由此，即使为重负载且供向负载电路4的供给电流Iout较大时，因为在开关元件Mp为断开状态期间与负载对应而蓄积在电感器L中的能量通过开关元件Mn被放出，所以也能够进行效率良好的同步整流。

如果在DC-DC转换器的输入电压Vin一侧的开关元件Mp中流动的电流(＝I_L)超过规定值Ipmax，则在过电流检测电路5输出过电流检测信号，通过开关控制电路1使开关元件Mp为断开控制状态直至下一个开关周期。这样，利用电流检测电路5，实现将过电感器电流I_L的峰值电流值Ip限制在规定值Ipmax以下的过电流限制功能。

但是，在实际的过电流检测电路5中检测到超过规定值Ipmax的电流以后，对开关元件Mp进行开关至使其断开需要一定的延迟时间。因此，即使在开关元件Mp被切换为导通控制状态的瞬间利用来自开关控制电路1的驱动信号检测到过电流状态，到通过过电流检测电路5使开关元件Mp实际上变为断开状态为止的期间电感器电流I_L也继续增加。

图6表示在输出电压Vout大的情况下和小的情况下，在现有的DC-DC转换器的过电流保护功能在正在工作的状态下，电感器电流分别如何变化的情况。该图(a)表示输出电压Vout大的情况，该图(b)表示输出电压Vout小的情况，在各个图中，纵轴表示电感器电流I_L，横轴表示时间。