[发明专利]DC-DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及变换直流电压的开关稳压器方式的DC-DC转换器，特别涉 及对在输入电压高时通过PWM(脉冲宽度调制)控制模式进行开关驱动，在 输入电压低时切换驱动方式的DC-DC转换器使用的有效的技术。

背景技术

作为转换直流输入电压输出不同电位的直流电压的电路，具有开关稳压 器方式的DC-DC转换器。在该DC-DC转换器中，存在以下一种DC-DC 转换器，其具有：对电感器(线圈)施加从电池等直流电源供给的直流电压使 其流过电流，在线圈中积蓄能量的驱动用开关元件、在关断该驱动用开关元件 的能量释放期间对线圈的电流进行整流的整流元件、以及对上述驱动用开关元 件进行接通、关断控制的控制电路。

在该开关稳压器方式的DC-DC转换器中，进行以下的控制：通过误差 放大器检测输出电压的大小，然后向PWM(脉冲宽度调制)比较器或者PFM (脉冲频率调制)比较器进行反馈，当输出电压下降时延长开关元件的接通时 间，当输出电压上升时缩短开关元件的接通时间。

另外，在PWM控制中，使驱动脉冲的周期恒定，与负载相对应地使脉 冲宽度变化，但是在负载非常轻时输出由电路的特性决定的最小脉冲宽度的脉 冲。另外，在负载的变动幅度非常大时，有时即通过最小脉冲宽度的脉冲进行 驱动也会出现输出电流过大的情况。因此，如图4所示还具有以下的DC-DC 转换器，设置PWM比较器和PFM比较器双方，通常进行PWM控制，在流 过负载的电流变小时，即轻负载时转移到通过脉冲宽度恒定的固定脉冲进行驱 动，与负载对应地改变周期的PFM控制。作为与这样的DC/DC转换器有关的 发明，例如在专利文献1、专利文献2中进行了记载。

在图4所示的切换PWM控制和PFM控制进行开关元件的驱动的DC- DC转换器的轻负载时的PFM控制模式下，如图5所示，当误差放大器21的 输出超过了参照电压Vref2时PFM比较器24的输出变为低电平。并且，反相 器25的输出变为高电平，打开AND门G1，把来自生成脉冲宽度固定的脉冲 的脉冲生成电路29的脉冲经由选择器27提供给开关元件SW1、SW2，来进 行开关驱动。

在图4的PWM/PFM切换方式的DC-DC转换器中，具有以下的优点： 与只有PWM控制的DC-DC转换器相比能够提高轻负载时的功率利用系数。 但是，在通过PFM控制脉冲的驱动中，在输入电压较高的期间与PWM控制 时相比脉冲的周期长，开关次数也少，但在将电池作为输入电源的系统中，由 于电池的消耗输入电压降低，与目标输出电压的电位减小时，如图5(E)所 示，脉冲的周期缩短，开关次数增加。并且，因为当开关次数多时流过开关元 件SW1、SW2的贯通电流增大，存在功率利用系数降低的不良情况。

另外，脉冲生成电路生成的脉冲，因为一般被设计为脉冲宽度固定，占 空比最大为50％，即接通时间和关断时间相同，所以输入电压范围被限制为占 空比，即当输入电压成为某个电平以下时，脉冲的占空比不会增大到上述占空 比以上，所以存在流过线圈的电流不足，无法得到希望的输出电压的课题。

【专利文献1】特开2006-149067号公报

【专利文献2】特开2003-219637号公报

发明内容

本发明是着眼于上述的课题而做出的，其目的在于提供一种控制技术， 在具有PWM控制模式的DC-DC转换器中，能够提高输入电压降低时的功 率利用系数，同时拓宽能够得到希望的输出电压的输入电压范围。

为实现上述目的，在通过PWM控制脉冲驱动使电感器中流过电流的驱 动用开关元件，对从直流电源提供的直流输入电压进行转换，能够输出不同电 位的直流电压的DC-DC转换器中，在所述直流输入电压高于规定的电平的 第一条件下，通过PWM控制驱动所述驱动用开关元件，在所述直流输入电压 低于规定的电平的第二条件下，在输出电压低于希望的电平的期间，持续使所 述驱动用开关元件为接通的状态。