直流/直流转换器和其控制器、控制方法及电子设备技术

公开了同步整流型的DC/DC转换器。脉冲调制器(202)生成脉冲信号(S1)，使得DC/DC转换器(100)的输出信号(VOUT)接近目标值(VOUT(REF))。若DC/DC转换器(100)的线圈电流(IL)的检测值与零交叉用的阈值交叉，则反向电流检测电路(204)认定反向电流检测信号(S2)，使DC/DC转换器(100)的同步整流晶体管(M2)截止。优化器(206)根据脉冲信号(S1)的周期，控制反向电流检测电路(204)的工作参数。

DC / DC converter and its controller, control method and electronic equipment

The synchronous rectifier type DC/DC converter is disclosed. The pulse modulator (202) generates a pulse signal (S1) so that the output signal (VOUT) of the DC/DC converter (100) is close to the target value (VOUT (REF)). If the value of the coil current (IL) of the DC/DC converter (100) is crossed with the threshold used for zero crossing, the reverse current detection circuit (204) identifies the reverse current detection signal (S2), which makes the synchronous commutation transistor (M2) of the DC/DC converter (100) cut off. The optimizer (206) controls the working parameters of the reverse current detection circuit (204) based on the cycle of the pulse signal (S1).

【技术实现步骤摘要】
直流/直流转换器和其控制器、控制方法及电子设备
本专利技术涉及DC/DC转换器(开关调节器)。
技术介绍
在近年来的移动电话终端、平板PC(PersonalComputer；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VIN，生成被稳定到规定的目标值VOUT(REF)的输出电压VOUT，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VOUT接近目标值VOUT(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IL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IOUT下降，则线圈电流IL反向流动，如附加了阴影线那样变为负。负的线圈电流IL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IL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IL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IL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
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术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IL的反向电流。具体而言，通过电流检测电路检测线圈电流IL，比较器将线圈电流IL的检测值与稍高于零的阈值ITH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τDET表示电流检测电路和比较器的检测延迟，τDRV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IL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τDET和传播延迟τDRV以及线圈电流IL的斜率，来设计阈值ITH。可是，检测延迟τDET和传播延迟τDRV未必是固定的，有偏差。例如在电流检测电路中对线圈电流IL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τDET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τDRV的偏差变得明显。如图3(b)所示，在总延迟(τDET+τDRV)比图3(a)的设计值短的情况下，在正的线圈电流IL流动的期间，同步整流晶体管M2断开(turnoff)。其结果，线圈电流IL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(τDET+τDRV)长于图3(a)的设计值的情况下，负的线圈电流IL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。本专利技术是在这样的状况中完成的专利技术，其某一方式的例示性的目的之一在于，提供改善了效率的同步整流型的DC/DC转换器。解决问题的方案本专利技术的某一方式，涉及同步整流型的DC/DC转换器的控制器。控制器包括：脉冲调制器，生成脉冲信号，使得DC/DC转换器的输出信号接近目标值；反向电流检测电路，若DC/DC转换器的线圈电流的检测值与零交叉用的阈值交叉，则认定反向电流检测信号，并使DC/DC转换器的同步整流晶体管截止；以及优化器，根据脉冲信号，控制反向电流检测电路的工作参数。本专利技术研究的结果，认识到轻负载状态中生成的脉冲信号的周期(或者间隔、不连续模式的高阻抗区间的长度)和DC/DC转换器的效率有相关。因此，通过根据脉冲信号，使反向电流检测电路的工作参数变化，可以改善效率。再者，反向电流检测电路的工作参数包含可以调节从线圈电流的检测值和阈值的交叉起至同步整流晶体管的断开为止的延迟时间的各式各样的工作参数。优化器也可以根据脉冲信号的周期控制反向电流检测电路的工作参数。优化器也可以控制反向电流检测电路的工作参数，使得脉冲信号的周期接近最大值。效率的最大点与脉冲信号的周期的最长点一致、或在其附近存在。因此，通过使得脉冲信号的周期增长那样变化，可以改善效率。或者也可以控制反向电流检测电路的工作参数，使得脉冲信号的周期被包含在规定的范围中。优化器也可以在比脉冲信号的周期长的间隔有效。间隔的期间，通过将优化器停止，可以降低功耗。优化器也可以包括测量脉冲信号周期的周期计数器。周期计数器也可以测量两次脉冲信号的周期，然后停止工作至下次测量为止。优化器使用紧接暂停期间之前的工作参数进行第1次测量，使用从第1次测量中使用的工作参数起变化了规定级(step)的工作参数进行第2次测量，根据两次测量值的比较结果，确定在下次暂停期间使用的工作参数。优化器也可以可切换正常状态(upstate)和停机状态(downstate)，在正常状态中，第2次测量中使用的工作参数是使第1次测量中使用的工作参数向第1方向变化的工作参数，在停机状态中，第2次测量中使用的工作参数是使第1次测量中使用的工作参数向与第1方向相反方向的第2方向变化的工作参数。优化器也可以在第2次测量值比第1次测量值长时，使工作参数比第2次工作参数进一步向第1方向变化，将优化器设为正常状态，在第2次测量值比第1次测量值短时，使工作参数比第2次工作参数向第2方向变化，将优化器设为正常状态。反向电流检测电路也可以包括将线圈电流的检测值和阈值进行比较的比较器、以及使比较器的输出延迟而生成反向电流检测信号的可变延迟电路。优化器也可以控制可变延迟电路的延迟时间。反向电流检测电路也可以包括将线圈电流的检测值和阈值进行比较的比较器。优化器也可以控制比较器的偏置电压。反向电流检测电路也可以包括将线圈电流的检测值与阈值比较的比较器。优化器也可以控制阈值。线圈电流的检测值也可以根据DC/DC转换器的电感器的两端间的电压而生成。这种情况下，利用电感器的串联电阻检测线圈电流，但为了提取串联电阻的电压降，同时使用滤波器。根据该方式，可以抑制滤波器的时间常数和电感器的电感偏差所引起的效率下降。线圈电流的检测值也可以根据与DC/DC转换器的电感器串联地设置的检测电阻的电压降而生成。线圈电流的检测值也可以根据DC/DC转换器的同步整流晶体管的两端间的电压而生成。控制器也可以被一体集成在一个半导体基板上。本专利技术的另一方式，与同步整流型的DC/DC转换器有关。DC/DC转换器包括上述任何一个控制器。本专利技术的另一方式也与同步整流型的DC/DC转换器有关。DC/DC转换器包括：脉冲调制器，生成脉冲信号，使得DC/DC转换器的输出信号接近目标值；电流检测电路，生成DC/DC转换器的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制器，为同步整流型的DC/DC转换器的控制器，其特征在于，包括：脉冲调制器，生成脉冲信号，使得所述DC/DC转换器的输出信号接近目标值；反向电流检测电路，若所述DC/DC转换器的线圈电流的检测值与零交叉用的阈值交叉，则认定反向电流检测信号，使所述DC/DC转换器的同步整流晶体管截止；以及优化器，根据所述脉冲信号，控制所述反向电流检测电路的工作参数。

【技术特征摘要】
2016.05.24 JP 2016-1035591.一种控制器，为同步整流型的DC/DC转换器的控制器，其特征在于，包括：脉冲调制器，生成脉冲信号，使得所述DC/DC转换器的输出信号接近目标值；反向电流检测电路，若所述DC/DC转换器的线圈电流的检测值与零交叉用的阈值交叉，则认定反向电流检测信号，使所述DC/DC转换器的同步整流晶体管截止；以及优化器，根据所述脉冲信号，控制所述反向电流检测电路的工作参数。2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述优化器根据所述脉冲信号的周期，控制所述反向电流检测电路的工作参数。3.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，所述优化器控制所述反向电流检测电路的工作参数，使得所述脉冲信号的周期接近最大值。4.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，所述优化器在比所述脉冲信号的周期长的间隔中有效。5.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述优化器包括测量所述脉冲信号的周期的周期计数器。6.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述周期计数器测量两次所述脉冲信号的周期，然后直至下次的测量为止停止工作，所述优化器使用紧接暂停期间之前的工作参数进行第1次测量，使用从第1次测量中使用的工作参数变化了规定级的工作参数进行第2次测量，根据两次测量值的比较结果，确定在下次暂停期间使用的工作参数。7.如权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述优化器可切换正常状态和停机状态，在正常状态中，第2次测量中使用的工作参数是使第1次测量中使用的工作参数向第1方向变化的工作参数，在停机状态中，第2次测量中使用的工作参数是使第1次测量中使用的工作参数向与第1方向相反方向的第2方向变化的工作参数。8.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述优化器在第2次测量值比第1次测量值长时，使所述工作参数比第2次工作参数进一步向第1方向变化，将所述优化器设置为正常状态，在第2次测量值比第1次测量值短时，使所述工作参数比第2次工作参数向第2方向变化，将所述优化器设置为正常状态。9.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，所述反向电流检测电路包括：比较器，将所述线圈电流的检测值与所述阈值进行比较；以及可变延迟电路，使所述比较器的输出延迟而生成所述检测信号，所述优化器控制所述可变延迟电路的延迟时间。10.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，所述反向电流检测电路包括：比较器，将所述线...

【专利技术属性】
技术研发人员：石野勉，桥本哲郎，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP