[发明专利]比较器方式DC－DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种比较器方式DC-DC转换器。

背景技术

已知由输入电压生成稳定的输出电压的DC-DC转换器。作为DC-DC 转换器中使输出电压稳定化的方法，提出了各种方式。例如，在专利文 献1中记载了一种使用PWM(脉冲宽度调制)方式的切换DC-DC转换 器。在PWM方式中，将切换频率设为恒定，并可通过调整导通脉冲宽 度，使输出电压稳定化。此外，还有一种使用了比较器方式的切换DC-DC 转换器。在比较器方式中，使用比较器将导通脉冲宽度设为恒定，并可 通过调整关断脉冲宽度(即，切换频率)，使输出电压稳定化。

这些DC-DC转换器有时作为PU(Processor Unit，处理单元)等的 电压源加以使用。在PU中，当从待机状态移至处理状态时，消耗电流急 剧增加。当由于负载电流的急剧增加而导致输出电压急剧降低时，在比 较器方式DC-DC转换器中，立即输出导通脉冲，因此与在预定的关断脉 冲期间中无法输出脉冲的PWM方式相比，输出电压迅速地稳定化。如 上所示，比较器方式与PWM方式相比，具有对负载电流急剧增加的响 应特性佳的特征。

专利文献1：日本专利特开2000-287439号公报

在比较器方式DC-DC转换器中，当导通脉冲宽度设为Pon、关断脉 冲宽度设为Poff、输入电压设为Vin、输出电压设为Vout时，切换周期 Tf如以下所示。

Tf＝Pon+Poff＝Vout/Vin×Tf+((Vin-Vout)/Vin)×Tf......(式(1))

因此，当Vin及Vout确定时，Pon为恒定，所以Pout可唯一地确定。 换言之，在比较器方式DC-DC转换器中，由于Pon为恒定，所以只要 Vin及Vout确定，就能够确定用于使输出电压恒定的导通率(on duty)。

在此，例如当环境温度上升时，电路元件的内部电阻增加，内部损 耗增加。此时，在比较器方式DC-DC转换器中，为了弥补因内部损耗增 加所造成的输出电压降低，而使关断脉冲宽度变短、导通率增加。如上 所示，在比较器方式DC-DC转换器中，由于环境温度的变动，而导致切 换频率逐渐变动。由于其他输入电压、输出电压以及输出电流的变动， 也会使关断脉冲宽度变动而使切换频率变动。由于切换频率变动，输出 电压的脉动(ripple)发生变动，PU等后级电路有可能发生误动作。此外， 有可能需要遍及宽频带的EMI(电磁干扰)对策。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种不损失对负载电流急剧增加的响应 特性、就能够降低切换频率的变动的比较器方式DC-DC转换器。

本发明的比较器方式DC-DC转换器具备：(1)电压转换部，其具有 切换元件，并根据控制信号来控制该切换元件，由此生成对输入电压进 行了电压转换的输出电压；以及(2)控制部，其生成用于使电压转换部的 输出电压稳定化的控制信号。

控制部具有：(a)比较器部，其对电压转换部的输出电压与基准电 压进行比较，并决定控制信号中的导通脉冲的预定导通宽度或关断脉冲 的关断宽度；以及(b)计数器部，其对控制信号内的导通脉冲以及关断 脉冲中的至少某一方进行计数，并且对基准时钟进行计数，并调整预定 导通宽度，以使控制信号的计数值与基准时钟的计数值之比为M∶N(M 及N为自然数)。

根据该比较器方式DC-DC转换器，例如在通过输出电流的增加而使 关断脉冲的关断宽度变短时，利用计数器部来调整导通脉冲的预定导通 宽度，以使控制信号的计数值与基准时钟的计数值之比为M∶N。即，通 过计数器部使控制信号的频率保持恒定。

因此，根据该比较器方式DC-DC转换器，可降低切换频率的变动。

优选上述比较器部具有：第1比较器，其检测电压转换部的输出电 压小于基准电压的情况，并将该检测时刻决定为导通脉冲的开始时刻； 以及第2比较器，其检测从导通脉冲的开始时刻起经过了预定时间的情 况，并将该检测时刻决定为导通脉冲的结束时刻，优选上述计数器通过 调整预定时间来调整预定的导通宽度。