开关调节器制造技术

开关调节器，利用连接在电源端子与电感器的一端之间的开关元件，生成规定的输出电压，其中，该开关调节器具有：误差放大电路，其对基于输出电压的电压与第1基准电压之差进行放大，输出误差电压；PFM比较电路，其对误差电压与第2基准电压进行比较，输出第1电平或者第2电平的比较结果信号；振荡电路，其在比较结果信号为第1电平时，输出规定频率的时钟信号，在比较结果信号为第2电平时，停止时钟信号的输出；以及PWM转换电路，其根据误差电压和振荡电路的输出，以期望的脉宽将开关元件接通，该开关调节器响应于比较结果信号从第2电平切换为第1电平，在PFM比较电路的输入处设置规定期间的偏移。

Switch regulator

A switching regulator generates a specified output voltage by means of a switching element connected between the power terminal and one end of the inductor. The switching regulator has an error amplifier circuit, which amplifies the difference between the voltage based on the output voltage and the first reference voltage and outputs the error voltage; a PFM comparison circuit, which compares the error voltage with the second reference voltage, and outputs the error voltage. The comparative result signal of the first or second level; the oscillating circuit, which outputs the clock signal of the specified frequency at the comparative result signal of the first level, stops the output of the clock signal at the comparative result signal of the second level; and the PWM conversion circuit, which turns on the switching element according to the error voltage and the output of the oscillating circuit in order to turn on the expected pulse width, the switching regulator rings. The comparison result signal should be switched from the second level to the first level, and the deviation during the specified period should be set at the input of the PFM comparison circuit.

【技术实现步骤摘要】
开关调节器
本专利技术涉及一种开关调节器。
技术介绍
图5示出现有的开关调节器500的电路图。现有的开关调节器500构成为具有电源端子501、接地端子502、基准电压源510、误差放大电路511、基准电压源512、PFM比较电路513、振荡电路514、PMOS晶体管530、NMOS晶体管531、电感器540、电容541、电阻543和544、输出端子542以及由电流电压转换电路520、斜坡电压生成电路521、PWM比较电路522、控制电路523和反向电流检测电路524构成的PWM转换电路550，将这些部件如图示那样地进行连接。误差放大电路511对电压VFB与基准电压源510的基准电压VREF1进行比较，输出误差电压VERR，该电压VFB是利用电阻543和电阻544对输出端子542的输出电压VOUT进行分压而得到的。电流电压转换电路520将PMOS晶体管530的源电流转换为电压，输出到斜坡电压生成电路521。斜坡电压生成电路521对电流电压转换电路520的输出加上锯齿波，输出电压VCS。PWM比较电路522对误差电压VERR与电压VCS进行比较，将比较结果信号CMPW输出到控制电路523。PFM比较电路513对基准电压源512的基准电压VREF2与误差电压VERR进行比较，将比较结果信号CMPF输出到振荡电路514。振荡电路514在比较结果信号CMPF为低电平时，以规定频率进行振荡(被启用)，输出时钟信号，作为输出信号CLK。此外，振荡电路514在比较结果信号CMPF为高电平时，停止振荡(被禁用)，将输出信号CLK固定为低电平。反向电流检测电路524对NMOS晶体管531的漏电压与源电压进行比较，当漏电压高于源电压时，将反向电流检测信号输出到控制电路523。控制电路523依照输入的各信号，控制PMOS晶体管530和NMOS晶体管531的导通/截止。电感器540和电容541对从PMOS晶体管530的漏极输出的电压VSW进行平滑。借助这样的结构，负反馈循环发挥功能，开关调节器500以使电压VFB等于基准电压VREF1的方式进行动作，在输出端子542处生成输出电压VOUT。在该开关调节器500中，根据在与输出端子542连接的负载中流过的电流(负载电流)的大小，如下述那样切换PWM(PulseWidthModulation：脉宽调制)动作和PFM(PulseFrequencyModulation：脉冲频率调制)动作。在负载电流较大的情况下，使误差电压VERR上升，以补偿输出电压VOUT的下降。因此，误差电压VERR1稳定地大于基准电压VREF2，振荡电路514持续输出规定频率的时钟信号，作为输出信号CLK。PWM转换电路550与该时钟信号的上升同步地使PMOS晶体管530导通，使NMOS晶体管531截止。这时，控制PMOS晶体管530的导通时间的信号的脉宽由PWM转换电路550决定。这样，在负载电流较大的情况下，开关调节器500成为PWM动作。然后，在从上述状态起，负载电流减小的情况下，在负载电流刚减小的时刻，误差电压VERR稳定地大于基准电压VREF2的状态持续。但是，由于负载电流减小，因此，由于负载电流而引起的输出电压VOUT的下降较小，因此，由于使PMOS晶体管530导通而引起的输出电压VOUT的上升增大。因此，使误差电压VERR下降以补偿该输出电压VOUT的上升，从而误差电压VERR成为比基准电压VREF2低的电压值。因此，PMOS晶体管530截止，输出电压VOUT下降。然后，当误差电压VERR上升且大于基准电压VREF2时，振荡电路514输出时钟信号，作为输出信号CLK。PWM转换电路550与该时钟信号的上升同步地使PMOS晶体管530导通，使NMOS晶体管531截止。这时，负载电流较小，因此，PMOS晶体管530导通，由此，输出电压VOUT立即超过期望的电压值，因此，误差电压VERR下降。于是，PWM转换电路550使PMOS晶体管530截止，使NMOS晶体管531导通。此外，振荡电路514将输出信号CLK固定为低电平。这样，在负载电流较小的情况下，振荡电路514反复振荡和停止。即，开关调节器500成为PFM动作。如上所述，现有的开关调节器500通过采用对误差电压VERR与基准电压VREF2进行比较从而切换PWM动作和PFM动作的方式，在负载电流较小时，转移到PFM动作，能够提高电力转换效率(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本特开2010-68671号公报但是，在如上所述的现有的开关调节器500中，存在如下课题：在PFM动作中，连续发生多次PMOS晶体管530的开关动作，输出电压VOUT的纹波电压增大。其原因是，振荡电路514被禁用的时刻由于PFM比较电路513的响应延迟而延迟，在振荡电路514的输出处多次输出了时钟信号。以下，使用图6，对该原因详细地进行说明。图6示出了在现有的开关调节器500的电感器540中流过的电感器电流IL、输出电压VOUT、电压VFB、误差电压VERR、比较结果信号CMPF、振荡电路514的输出信号CLK的波形。在时刻t0，比较结果信号CMPF为高电平，PMOS晶体管530停止了开关动作。伴随输出电压VOUT的下降，电压VFB也下降，当电压VFB低于基准电压VREF1时，误差电压VERR上升。在时刻t1，当误差电压VERR超过基准电压VREF2，比较结果信号CMPF切换为低电平时，输出时钟信号，作为信号CLK，PMOS晶体管530导通，流过电感器电流IL。由此，当输出电压VOUT上升且超过期望的电压值VTG时，误差电压VERR下降。然后，在时刻t2，误差电压VERR低于基准电压VREF2。这里，比较结果信号CMPF由于上述PFM比较电路513的响应延迟，不立即切换为高电平，而在从时刻t2起经过了延迟时间td的时刻t3切换为高电平。其结果，在时刻t2至时刻t3的期间内，作为信号CLK，输出额外的时钟信号，PMOS晶体管530额外地进行开关动作。因此，输出电压VOUT的纹波电压增大。另外，如果将电感器540、电容541等设定为使得输出电压VOUT上升时的上升方式变得陡峭，则在误差电压VERR上升且超过基准电压VREF2之后，开始下降的时刻提前。因此，比较结果信号CMPF切换为高电平的时刻也提前，因此，能够防止输出额外的时钟信号。但是，当使输出电压VOUT的上升方式变得陡峭时，由于PMOS晶体管530的1次开关动作而引起的输出电压VOUT的上升幅度增大，其结果，纹波电压增大。
技术实现思路
本专利技术是为了解决如上这样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够减小PFM动作中的输出电压的纹波电压的开关调节器。本专利技术的开关调节器利用连接在电源端子与电感器的一端之间的开关元件，根据供给到所述电源端子的电源电压，在与所述电感器的另一端连接的输出端子处生成规定的输出电压，该开关调节器的特征在于，具有：误差放大电路，其对基于所述输出电压的电压与第1基准电压之差进行放大，输出误差电压；PFM比较电路，其对所述误差电压与第2基准电压进行比较，输出第1电平或者第2电平的比较结果信号；振荡电路，其在所述比较结果信号为所述第1电平时，输出规定频率的时钟信号，在所述比较结果信号为所述第2电平时，停止所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关调节器，其利用连接在电源端子与电感器的一端之间的开关元件，根据供给到所述电源端子的电源电压，在与所述电感器的另一端连接的输出端子处生成规定的输出电压，该开关调节器的特征在于，具有：误差放大电路，其对基于所述输出电压的电压与第1基准电压之差进行放大，输出误差电压；PFM比较电路，其对所述误差电压与第2基准电压进行比较，输出第1电平或者第2电平的比较结果信号；振荡电路，其在所述比较结果信号为所述第1电平时，输出规定频率的时钟信号，在所述比较结果信号为所述第2电平时，停止所述时钟信号的输出；以及PWM转换电路，其根据所述误差电压和所述振荡电路的输出，以期望的脉宽将所述开关元件接通，该开关调节器响应于所述比较结果信号从所述第2电平切换为所述第1电平，在所述PFM比较电路的输入处设置规定期间的偏移。

【技术特征摘要】
2017.07.14 JP 2017-1379181.一种开关调节器，其利用连接在电源端子与电感器的一端之间的开关元件，根据供给到所述电源端子的电源电压，在与所述电感器的另一端连接的输出端子处生成规定的输出电压，该开关调节器的特征在于，具有：误差放大电路，其对基于所述输出电压的电压与第1基准电压之差进行放大，输出误差电压；PFM比较电路，其对所述误差电压与第2基准电压进行比较，输出第1电平或者第2电平的比较结果信号；振荡电路，其在所述比较结果信号为所述第1电平时，输出规定频率的时钟信号，在所述比较结果信号为所述第2电平时，停止所述时钟信号的输出；以及PWM转换电路，其根据所述误差电压和所述振荡电路的输出，以期望的脉宽将所述开关元件接通，该开关调节器响应于所述比较结果信号从所述第2电平切换为所述第1电平，在所述PFM比较电路的输入处设置规定期间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田幸辅，
申请(专利权)人：艾普凌科有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP