ＤＣ－ＤＣ转换器制造技术

提供一种在具有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，并且扩宽能够得到希望的输出电压的输入电压范围。在通过ＰＷＭ控制脉冲驱动使电感器（Ｌ１）中流过电流的驱动用开关元件（ＳＷ１），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，在直流输入电压比规定的电平高的第一条件下通过ＰＷＭ控制驱动驱动用开关元件，在直流输入电压比规定的电平低的第二条件下，在输出电压比希望的电平低的期间，使驱动用开关元件持续为接通的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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P丽(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。
技术介绍
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P丽(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，当输出电压上升时縮短开关元件的 接通时间。 另外，在P丽控制中，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P丽比较器和PFM比较器双方，通常进行 P丽控制，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转换器有关的专利技术，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P丽控制和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Gl，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P丽/PFM切换方式的DC-DC转换器中，具有以下的优点与只有P丽控 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P丽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，脉冲的周期縮短，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
技术实现思路
本专利技术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P丽控制模式的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P丽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P丽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。 更具体地说，本专利技术的DC-DC转换器具有用于电压转换的电感器；对所述电感器施加从直流电源提供的直流输入电压使其流过电流，在电感器中积蓄能量的驱动用开关元件；在该驱动用开关元件被关断的能量释放期间对电感器的电流进行整流的整流元件；和具有输出与输出电压对应的电压的误差放大器、将该误差放大器的输出与规定频率的波形信号进行比较的第一比较器、和将所述误差放大器的输出与规定的参照电压进行比较的第二比较器，根据所述第一比较器或第二比较器的输出进行所述驱动用开关元件的接通时间控制的开关控制电路，在所述直流输入电压高于规定的电平时，根据所述第一比较器的输出通过P丽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时，根据所述第二比较器的输出，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状态。 根据具有上述结构的DC-DC转换器，在输入电压降低时，因为不是重复地对驱动用开关元件进行开关而是持续地使其成为接通的状态来防止贯通电流，所以提高了输入电压降低时的功率利用系数。与此同时，即使输入电压降低到非常接近输出电压，通过持续流过输出电流能够保证输出电压，所以能够扩宽能够得到希望的输出电压的输入电压范围。另外，本专利技术的DC-DC转换器具有用于电压转换的电感器；对所述电感器施加从直流电源提供的直流输入电压使其流过电流，在电感器中积蓄能量的驱动用开关元件；在该驱动用开关元件被关断的能量释放期间对电感器的电流进行整流的整流元件；和具有输出与输出电压对应的电压的误差放大器、将该误差放大器的输出与规定频率的波形信号进行比较的第一比较器、将所述误差放大器的输出与规定的参照电压进行比较的第二比较器、和选择所述第一比较器的输出或所述第二比较器的输出的一方的选择单元，根据所述第一比较器或第二比较器的输出进行所述驱动用开关元件的接通时间控制的开关控制电路，在所述选择单元选择了所述第一比较器的输出时，根据该第一比较器的输出通过P丽控制驱动所述驱动用开关元件，在所述选择单元选择了所述第二比较器的输出时，根据该第二比较器的输出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状态。并且，从外部输入切换所述选择单元的控制信号。由此，能够简化进行上述控制的开关控制电路的结构。 或者，可以设置能够检测所述直流输入电压是高于还是低于规定的电平的输入电压检测电路，根据该检测电路的输出切换所述选择单元。由此，不用从外部输入切换控制信号就能够进行控制模式的切换。 并且，希望构成为以下还设置生成脉冲宽度固定的脉冲的脉冲生成电路、以及根据由该脉冲生成电路生成的脉冲和所述第二比较器的输出形成PFM控制脉冲的逻辑电路，在所述直流输入电压比规定的电平高，负载比规定值大时根据所述第一比较器的输出通过P丽控制驱动所述驱动用开关元件，在所述直流输入电压比规定的电平高，负载比规定值小时根据所述PFM控制脉冲对所述驱动用开关元件进行PFM驱动，在所述直流输入电压比规定的电平低时根据所述第二比较器的输出在输出电压比希望的电平低的期间，持续使所述驱动用开关元件为接通状态。由此，能够对应负载的大小自动地切换P丽控制和PFM控制，提高功率利用系数，同时，能够对应输入电压切换驱动方式，提高输入电压降低时的功率利用系数。 根据本专利技术，在具有P丽控制模式的DC-DC转换器中，具有能够提高输入电压降低时的功率利用系数，同时扩宽能够得到希望的输出电压的输入电压范围的效果。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＣ－ＤＣ转换器，其通过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，其特征在于，在第一条件下，通过ＰＷＭ控制驱动所述驱动用开关元件，在第二条件下，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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黑正纪，熊谷敬三，广岛隆，
申请(专利权)人：三美电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]