[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及变换直流电压的开关调节器方式的DC-DC变换器，尤其涉及具备脉动注入功能的开关电源装置。

背景技术

作为变换直流输入电压并输出电位不同的直流电压的电路，具有开关调节器方式(swtiching regulator)的DC-DC变换器(DC-DC converter)。该DC-DC变换器具备驱动用开关元件、整流元件以及控制电路，所述驱动用开关元件对电感器(线圈)施加从电池等直流电源供给的直流电压，使电感器(inductor)中流过电流，使线圈蓄积能量，所述整流元件在该驱动用开关元件被断开的能量释放期间对线圈的电流进行整流，所述控制电路对上述驱动用开关元件进行导通、断开控制。

以往，作为上述开关调节器方式的DC-DC变换器的控制方式，除了反馈输出电压并且对开关元件的驱动脉冲的脉冲宽度或者频率进行调制控制的电压控制方式、对电压控制方式进行了改良的电流控制方式，还具有脉动控制方式(ripple control)。其中电压控制方式和电流控制方式存在负载突然变化时的响应速度低的问题。

另一方面，脉动控制方式具有如下优点：该方式对输出电压进行监视并且通过检测出低于(高于)已经设定的阈值来控制开关元件的导通/断开，由于不存在误差放大器的频率特性导致的延迟等，因此与电压控制方式或者电流控制方式相比，能够得到较高的负载响应速度。

但是，脉动控制方式的DC-DC变换器通常如下那样将输出电压控制成固定电压：利用由于与输出端子平滑连接的电容器具有的电阻成分、即ESR(等价串联电阻)而出现在输出电压中的三角波(脉动)，通过比较器监视输出电压，并且在输出电压低于预定值时使开关元件导通固定时间，如此反复来使输出电压固定。

以往，由于使用ESR较大的电场电容器作为输出电压的平滑电容器，因此，未出现由于脉动的不足导致无法进行脉动控制的情况。但是，近年，在数字家电中，出于希望减少脉动自身这样的要求，为了削减外形尺寸，提高可靠性，削减成本，希望使用ESR较小的陶瓷电容器这样的需求正在增加，但是，由于ESR较小时脉动成分几乎不会产生，因此不再能进行脉动控制。于是，提出了与在输出电压的反馈电压中注入脉动成分的开关电源相关的发明(专利文献1)。

专利文献1：日本专利第4610588号公报

但是，如图7所示，专利文献1的开关电源中的脉动注入电路由CR电路和前馈电容器Cff构成，所述CR电路包括在连接线圈L1的节点与施加输出的反馈电压的节点之间串联连接的电容Cinj和电阻Rinj，所述前馈电容器Cff连接在输出端子与对输出电压进行分压的电阻Rfb1、Rfb2之间连接节点之间。

因此，除了施加输出电压的端子之外还需要连接电容器Cff的端子，因此，外部端子数(管脚(pin)数)增多，导致成本增加。另外，由于IC的外部端子数的限制，导致出现无法搭载脉动注入功能的情况。并且，专利文献1的开关电源中的前馈电容器Cff由于成为电容值较大的元件，因此存在如下课题：需要使用外置元件，部件数量增多。

发明内容

本发明着眼于如上所述的课题，其目的在于提供如下技术：在脉动控制方式的开关电源装置中，能够在不使外部端子数增加的情况下在控制电路(IC)中搭载脉动注入功能。

为了达成上述目的，本发明的开关电源装置具备：电感器，其连接在输入直流电压的电压输入端子与连接负载的输出端子之间；驱动用开关元件，其使所述电感器中间歇地流过电流；控制电路，其在半导体芯片上构成为半导体集成电路，生成对应于将输出电压分压后的反馈电压的控制脉冲，对所述驱动用开关元件进行导通、断开控制，所述开关电源装置输出电位与输入电压不同的电压，所述控制电路具备：电压比较电路，其对所述反馈电压与预定电压进行比较；脉动注入电路，其具有对所述驱动用开关元件与所述电感器的连接节点的电位进行积分的时间常数电路，经由串联RC电路对所述反馈电压附加脉动成分；控制脉冲生成电路，其基于所述电压比较电路的输出生成控制脉冲，所述开关电源装置构成为基于通过所述控制脉冲生成电路生成的控制脉冲使所述驱动用开关元件导通、断开。

根据如上所述方法，实现了半导体集成电路化的控制电路具有对驱动用开关元件与电感器的连接节点的电位进行积分的时间常数电路，具备经由串联RC电路对反馈电压附加脉动成分的脉动注入电路，因此，能够实现为了使用能够在芯片内的小的电容生成希望的脉动而具有最佳时间常数的脉动注入电路，由此，能够在不使外部端子数增加的情况下在控制电路(IC)中搭载脉动注入功能。