开关电源装置以及半导体装置制造方法及图纸

开关电源装置具备导通定时调制功能和关断定时调制功能这两方，在PFM控制区域执行关断定时调制并在PWM控制区域执行导通定时调制，并且在PFM控制和PWM控制切换后也连续地执行至少一方的调制单元，从而避免频率抖动控制的调制效果的显著降低，能够实现控制切换边界的稳定动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电源装置以及半导体装置
本专利技术涉及具备包含频率变化控制的开关电源的减噪效果高的频率抖动(频率调制)控制功能的开关电源装置以及构成该开关电源装置的半导体装置。
技术介绍
在家电产品、办公设备等电子设备中，为了提高功率转换效率、小型化等目的而广泛使用开关电源装置。开关电源装置利用半导体的开关元件等的开关动作来控制输出电压等，向负载供给电力。作为与输出负载的大小无关地以一定的开关频率进行控制的频率固定控制，例如有PWM(PulseWidthModulation；脉宽调制)控制。在这样的开关电源装置中，由于开关频率被固定从而流过开关元件的高频电流的频谱成分偏向于该开关频率及其高频成分，存在容易产生高次谐波的传导噪声这样的问题。虽然传导噪声的问题能够通过滤波电路等抗噪部件来应对，但是会妨碍电源的小型化及成本降低，因此还需要对控制进行研究以求对策。通常，采用向对开关元件进行接通/断开驱动的开关频率施加一定宽度的周期性起伏的方法，使伴随着开关的高次谐波噪声频率分散从而降低噪音端子噪声的平均值。由于向频率施加起伏，因此被称作频率抖动控制。另外，为了开关电源的待机及轻负载的效率改善，作为与输出负载的大小对应地使开关频率变化的频率变化控制，例如有PFM(PulseFrequencyModulation；脉冲频率调制)控制。在PFM控制下，也在输入电压、输出负载一定的情况下，由于开关频率被固定化从而高频噪声成为问题，因此需要进行频率抖动控制。专利文献1公开的开关电源装置，在PFM控制下基于反馈信号控制的开关频率的变化量以消除基于调制信号的开关频率的变化量的方式作用的情况下，通过较大地设定调制信号的振幅，从而能够防止频率抖动调制效果的降低，能够有效地降低噪声。另外，专利文献2公开的开关电源装置，在PFM控制下反馈信号对开关元件的导通的定时进行控制，调制信号对开关元件的关断的定时进行控制，将反馈信号与调制信号各自分离来进行输入控制。结果，不存在反馈信号与调制信号彼此相互消除的情况，因此能够防止频率抖动调制效果的降低，能够有效地降低噪声。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014－204544号公报专利文献2：日本特许第5899504号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献1公开的现有的开关电源装置中，在PFM控制区域能够通过使导通定时调制增大而防止频率抖动调制效果降低。但是，在进行PFM控制与PWM控制的切换的复合控制的情况下，由于在PFM控制和PWM控制的边界对频率抖动调制振幅即导通定时调制振幅进行切换，因此在作为负载7的动作状态而成为PFM控制和PWM控制的边界的情况下，控制容易不稳定。公开了为了边界的动作稳定性而使调制振幅的切换控制具有滞后，但是在从PWM控制切换为PFM控制后的一部分PFM控制中，存在调制效果小的区域，电源的噪音端子噪声恶化。另外，在专利文献2公开的现有的开关电源装置中，在PWM控制下执行导通定时调制，在PFM控制下执行关断定时调制，对于控制切换的稳定性并无明确记载，另外，在切换边界对导通定时调制和关断定时调制这两种方式同时进行切换的情况下，控制容易变得不稳定。本专利技术的目的在于解决上述课题，提供具备包含频率变化控制和频率固定控制的复合控制的开关电源的减噪效果高的频率抖动控制功能的开关电源装置。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的开关电源装置，具有：能量转换电路，被输入直流的输入电压；输出整流平滑电路，将从所述能量转换电路输出的电压整流平滑而将输出电压向负载输出；开关元件，与所述能量转换电路连接，对所述输入电压进行开关；开关控制电路，对所述开关元件的开关动作进行控制；以及输出状态检测电路，生成输出状态信号，该输出状态信号表示与从所述能量转换电路输出的电力对应的所述负载的负载状态；所述开关控制电路，根据所述输出状态信号，对频率变化控制模式和频率固定控制模式执行切换控制；所述频率变化控制模式，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的导通定时，使所述开关元件的开关频率即第一开关频率变化；所述频率固定控制模式，将所述开关元件的开关频率对应于输出状态信号而设定为一定的第二开关频率，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的关断定时；在所述频率变化控制模式中执行第一调制控制，即：以第一调制信号对所述开关元件的关断定时进行调制控制，以使所述第一开关频率被调制控制；在所述频率固定控制模式中执行第二调制控制，即：以第二调制信号对所述第二开关频率进行调制控制；所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时即使成为所述频率固定控制模式也连续地执行在所述频率变化控制模式下执行的所述第一调制控制；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时即使成为所述频率变化控制模式也连续地执行在所述频率固定控制模式下执行的所述第二调制控制。根据本专利技术的开关电源装置，能够在频率变化控制和频率固定控制这两方中避免调制效果显著降低，有效地进行频率分散，进而能够在频率变化控制和频率固定控制的切换边界实现稳定动作。另外，可以是，所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时，在切换为所述频率固定控制模式之前使所述第一调制控制的调制振幅逐渐减小；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时，在切换为所述频率变化控制模式之前使所述第二调制控制的调制振幅逐渐减小。根据本专利技术的开关电源装置，在频率变化控制和频率固定控制的切换时使调制振幅平缓地减小，因此能够在切换边界实现稳定动作。另外，可以是，所述开关控制电路对根据所述第二调制信号而进行了调制控制的所述开关元件的导通定时、和在所述频率变化控制模式下设定的导通定时进行比较，以较迟一方的导通定时来控制所述开关元件的导通。根据本专利技术的开关电源装置，能够以简单的电路使第二调制振幅平缓地减小，能够在切换边界实现稳定动作。另外，可以是，所述开关控制电路对根据所述第一调制信号而进行了调制控制的所述开关元件的关断定时、和在所述频率固定控制模式下设定的关断定时进行比较，以较迟一方的关断定时来控制所述开关元件的关断。根据本专利技术的开关电源装置，能够以简单的电路使第一调制振幅平缓地减小，能够在切换边界实现稳定动作。另外，可以是，所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时，从成为所述频率固定控制模式后使所述第一调制控制的调制振幅逐渐减小；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时，从成为所述频率变化控制模式后使所述第二调制控制的调制振幅逐渐减小。根据本专利技术的开关电源装置，在频率变化控制和频率固定控制的切换时使调制振幅平缓地减小，因此能够在切换边界实现稳定动作。另外，可以是，所述开关控制电路，在以所述频率变化控制模式动作的区间的整个区域，以所述第二调制信号对所述第一开关频率进行调制控制。根据本专利技术的开关电源装置，能够提高频率变化控制区域的调制效果，有效地进行频率分散。进而，能够减小所述第一调制振幅，提高控制稳定性。另外，可以是，所述开关元件的所述开关频率越高，以所述频率变化控制模式执行的所述第一开关频率的所述第二调制信号下的调制控制的调制振幅被设定得越大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源装置，具有：能量转换电路，被输入直流的输入电压；输出整流平滑电路，将从所述能量转换电路输出的电压整流平滑而将输出电压向负载输出；开关元件，与所述能量转换电路连接，对所述输入电压进行开关；开关控制电路，对所述开关元件的开关动作进行控制；以及输出状态检测电路，生成输出状态信号，该输出状态信号表示与从所述能量转换电路输出的电力对应的所述负载的负载状态；所述开关控制电路，根据所述输出状态信号，对频率变化控制模式和频率固定控制模式执行切换控制，所述频率变化控制模式，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的导通定时，使所述开关元件的开关频率即第一开关频率变化；所述频率固定控制模式，将所述开关元件的开关频率对应于输出状态信号而设定为一定的第二开关频率，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的关断定时；在所述频率变化控制模式中执行第一调制控制，即：以第一调制信号对所述开关元件的关断定时进行调制控制，以使所述第一开关频率被调制控制；在所述频率固定控制模式中执行第二调制控制，即：以第二调制信号对所述第二开关频率进行调制控制；所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时即使成为所述频率固定控制模式也连续地执行在所述频率变化控制模式下执行的所述第一调制控制；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时即使成为所述频率变化控制模式也连续地执行在所述频率固定控制模式下执行的所述第二调制控制。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 JP 2016-1686181.一种开关电源装置，具有：能量转换电路，被输入直流的输入电压；输出整流平滑电路，将从所述能量转换电路输出的电压整流平滑而将输出电压向负载输出；开关元件，与所述能量转换电路连接，对所述输入电压进行开关；开关控制电路，对所述开关元件的开关动作进行控制；以及输出状态检测电路，生成输出状态信号，该输出状态信号表示与从所述能量转换电路输出的电力对应的所述负载的负载状态；所述开关控制电路，根据所述输出状态信号，对频率变化控制模式和频率固定控制模式执行切换控制，所述频率变化控制模式，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的导通定时，使所述开关元件的开关频率即第一开关频率变化；所述频率固定控制模式，将所述开关元件的开关频率对应于输出状态信号而设定为一定的第二开关频率，根据所述输出状态信号来控制所述开关元件的关断定时；在所述频率变化控制模式中执行第一调制控制，即：以第一调制信号对所述开关元件的关断定时进行调制控制，以使所述第一开关频率被调制控制；在所述频率固定控制模式中执行第二调制控制，即：以第二调制信号对所述第二开关频率进行调制控制；所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时即使成为所述频率固定控制模式也连续地执行在所述频率变化控制模式下执行的所述第一调制控制；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时即使成为所述频率变化控制模式也连续地执行在所述频率固定控制模式下执行的所述第二调制控制。2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，所述开关控制电路执行以下的至少一方：在从所述频率变化控制模式向所述频率固定控制模式切换时，在切换为所述频率固定控制模式之前使所述第一调制控制的调制振幅逐渐减小；在从所述频率固定控制模式向所述频率变化控制模式切换时，在切换为所述频率变化控制模式之前使所述第二调制控制的调制振幅逐渐减小。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥健介，佐治隆司，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP