[发明专利]DC/DC转换器

说明书

相关申请交叉引用

于2011年9月21日提交的日本专利申请No.2011-205708的公开内容，包括说明书、附图和摘要，通过引用其整体合并于此。

背景技术

本发明涉及一种将dc电压转换为另一dc电压的开关型DC/DC转换器。

在每个均用于开关型DC/DC转换器的控制系统中，最常使用反馈型PWM（脉冲宽度调制）控制。通过充分利用反馈功能，可以根据输入电压的值自动确定开关元件的开关时间比。因此使得输出电压与预期值精确地一致。

然而，由于反馈控制需要使用高增益的放大器，这就给出了振荡的可能性。由于振荡条件取决于输出负载电流、输出负载电容等而改变，所以需要根据使用的条件谨慎地增加振荡防止电路。这对于不熟悉振荡防止的用户来说很难使用。

另一个问题，有一点，由于通过反馈来设置输出电压，到导通时间和截止时间之比达到优化值需要时间。因此当输入电压和输出电压变化时，达到稳定状态需要时间。

基于前馈系统而没有反馈的PFM（脉冲频率调制）控制也被广泛用于提高灵敏度。例如在日本未审专利公开No.2005-218166中描述的DC/DC转换器中，在输出电压超过预定目标电压的时段不驱动开关元件。当输出电压变为低于目标电压时，使得开关元件进入导通状态。当开关元件在导通状态时，能量储存在电感器中。当流过电感器的电流随时间超过上限值时，使得该开关元件进入截止状态持续规定的时间。

前馈系统的问题在于在轻负载的情况纹波电压变得较大且功率转换效率因此降低。为了应对这一问题，在日本未审专利公开No.2005-218166中描述的DC/DC转换器将电感器电流的上限值改变为与开关元件的开关周期成反比。

甚至在其它文件中也公开了具有与日本未审专利公开No.2005-218166相同目的的改变电感器电流上限值的技术。在例如日本未审专利公开No.2005-218167描述的DC/DC转换器中，当负载系统的数量增加时使电感器电流的上限值高，而当负载系统的数量减小时使电感器电流的上限值低。在H.M.Chen等公开的DC/DC转换器中，电感器电流的上限值根据输出电压的改变而改变（参考H.M.Chen,D.D.Jiang和R.C.Chang的“A Monolithic Boost Converter with an Adaptable Current-Limited PFM Scheme”，2006 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems（APCCAS），2006年12月，第662-665页，以及H.M.Chen,R.C.Chang和P.S.Lei的“An Exact，High-Efficiency PFM DC-DC Boost Converter with Dynamic Stored Energy”，Proceedings of the 15th IEEE International Conference on Electronics,Circuits and Systems(ICECS),2008年8-9月，第622-625页）。

发明内容

在上面涉及的每个现有技术中，可根据开关频率、负载系统的数量或输出电压的变化来调节电感器电流的上限值，由此防止功率转换效率降低。然而，很难说通过这些现有技术充分提高了功率转换效率。本申请的发明人研究了比相关技术中更能提高功率转化效率的控制电路的构造，由此导致完成了本发明。

本发明的一个目的是相比于现有技术提高前馈控制系统的DC/DC转换器的功率转换效率。

根据本发明的一实施例的DC/DC转换器装备有转换器电路、电感器电流检测器、负载电流检测器和控制电路。该转换器电路包括电感器和耦合至电感器的开关元件，并且根据开关元件的导通/截止来改变流过电感器的电感器电流由此将输入dc电压转换为具有对应于开关元件的导通时间和截止时间的每个的量值的输出dc电压，并将转换的输出dc电压供应给负载。在开关元件处于导通状态时，电感器电流检测器检测电感器电流。负载电流检测器检测从转换器电路流过负载的负载电流。基于负载电流和输入dc电压，控制电路确定电感器电流的上限值，并以检测到的电感器电流不超过上限值的方式来改变开关元件的导通时间和截止时间的至少一个。

根据上述实施例，由于控制电感器电流以使得不超过基于负载电流和输入dc电压确定的上限值，因此相比于现有技术可以提高功率转换效率。

附图说明

图1是示出了应用本发明的DC/DC转换器1的系统的总体构造的框图；