[发明专利]直流/直流转换器和其控制器、控制方法及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC转换器(开关调节器)。

背景技术

在近年来的移动电话终端、平板PC(Personal Computer；个人计算机)等的电子设备中，装载了需要比电池电压高的电源电压的液晶驱动器、和需要比电池电压低的电源电压的各种处理器。为了对这样的设备供给合适的电源电压，利用DC/DC转换器。

图1是同步整流型的降压DC/DC转换器100r的框图。DC/DC转换器100r在输入端子P1上接受直流的输入电压V_IN，生成被稳定到规定的目标值V_OUT(REF)的输出电压V_OUT，供给到输出端子P2上所连接的负载。

DC/DC转换器100r包括开关晶体管M1、同步整流晶体管M2、电感器L1、输出电容器C1和控制器200。控制器200生成占空比(脉冲宽度)和开关频率的至少一个被调节的脉冲信号，使得输出电压V_OUT接近目标值V_OUT(REF)，根据该脉冲信号，将开关晶体管M1和同步整流晶体管M2进行开关。

图2(a)～图2(c)是DC/DC转换器100r的工作波形图。假设线圈电流I_L向输出电容器C1流入的方向为正。图2(a)表示重负载时的波形，图2(b)表示轻负载时的波形。如图2(b)所示，若输出电流I_OUT下降，则线圈电流I_L反向流动，如附加了阴影线那样变为负。负的线圈电流I_L通过同步整流晶体管M2被接地遗弃，消耗无谓的电力。

为了防止线圈电流I_L的反向电流造成的效率下降，在轻负载时使用不连续模式。图2(c)表示不连续模式的工作波形图。在不连续模式中，若检测到线圈电流I_L的反向电流，则将开关晶体管M1、同步整流晶体管M2双方截止，设为高阻抗状态。由此，负的线圈电流I_L被断路，效率被改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-109761号公报

专利文献2：日本特开2004-312913号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明人对不连续模式研究的结果，完成了对以下的课题的认识。图3(a)～图3(c)表示不连续模式的工作波形。控制器利用比较器检测线圈电流I_L的反向电流。具体而言，通过电流检测电路检测线圈电流I_L，比较器将线圈电流I_L的检测值与稍高于零的阈值I_TH进行比较，若检测到它们的交叉，则认定ZEROCOMP信号。然后，将ZEROCOMP信号的认定作为触发，同步整流晶体管M2断开。延迟τ_DET表示电流检测电路和比较器的检测延迟，τ_DRV表示同步整流晶体管M2的驱动器等的传播延迟。

如图3(a)所示，以使在I_L完全为零的理想零交叉点中同步整流晶体管M2截止，考虑检测延迟τ_DET和传播延迟τ_DRV以及线圈电流I_L的斜率，来设计阈值I_TH。可是，检测延迟τ_DET和传播延迟τ_DRV未必是固定的，有偏差。

例如在电流检测电路中对线圈电流I_L的检测使用滤波器电路的情况下，因该滤波器电路的结构部件的偏差，检测延迟τ_DET偏移。或者在同步整流晶体管M2和驱动器被外置的应用中，传播延迟τ_DRV的偏差变得明显。

如图3(b)所示，在总延迟(τ_DET+τ_DRV)比图3(a)的设计值短的情况下，在正的线圈电流I_L流动的期间，同步整流晶体管M2断开(turn off)。其结果，线圈电流I_L在与同步整流晶体管M2并联的续流二极管(本体)中流动，效率下降。

如图3(c)所示，在总延迟(τ_DET+τ_DRV)长于图3(a)的设计值的情况下，负的线圈电流I_L流动，效率仍然下降。再者，在升压型、升降压型的DC/DC转换器中也产生同样的问题。