專利名稱：Dc/dc轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在個人計算機和游戲?qū)Ｓ脵C等電子設(shè)備中，將某電平的直流電壓降壓為最適合于負載的電平的DC/DC轉(zhuǎn)換器(開關(guān)調(diào)節(jié)器)被使用。圖1是表示本發(fā)明人所研究討論的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr的輸入線Lin處接受直流輸入電壓Vin，將其降壓、穩(wěn)定為預定的目標電平后，提供給輸出線1^所連接的負載(未圖示)。DC/DC轉(zhuǎn)換器10具備:開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2、電感器L1、輸出電容器Cl、電流檢測電阻RCS及控制IC( IntegratedCircuit:集成電路)100r。開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2是N溝道MOSFET (Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管),被依次串聯(lián)地設(shè)置于輸入線Lin和接地線L_之間。開關(guān)晶體管Ml和同步整流晶體管M2的連接點稱作開關(guān)節(jié)點NI。電感器LI及檢測電阻Rcs被串聯(lián)地設(shè)置于開關(guān)節(jié)點NI和輸出線Lqut之間。輸出電容器Cl被設(shè)置于輸出線Lotjt和接地線Lem之間。輸入電容器C2被設(shè)置于輸入線Lra和接地線L_之間。上側(cè)柵極(UGATE)端子及下側(cè)柵極(LGATE)端子分別與開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2的柵極(gate)連接。相位(PHASE)端子與開關(guān)節(jié)點NI連接。輸出電壓Vqut被電阻Rl、R2分壓，與輸出電壓Vqut成正比的反饋電壓Vfb被輸入到控制IC100的反饋(FB)端子。電流檢測端子(ISEN+、ISEN—)分別連接于檢測電阻Rcs的兩端。自舉電容器C3被設(shè)置于開關(guān)節(jié)點NI和BOOT端子之間?？刂艻ClOOr具備脈沖調(diào)制器102、高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106、電流檢測電路108、自舉開關(guān)SW1。脈沖調(diào)制器102生成占空比被調(diào)節(jié)使得反饋電壓Vfb與預定基準電壓一致的脈沖信號SPWM。脈沖調(diào)制器102例如由電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、導通時間固定模式、截止時間固定模式、遲滯控制等公知的調(diào)制器構(gòu)成。高側(cè)驅(qū)動器104及低側(cè)驅(qū)動器106根據(jù)脈沖信號Spwm使開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2互補地開關(guān)。高側(cè)驅(qū)動器104的上側(cè)的電源端子與BOOT端子連接，其下側(cè)的電源端子與PHASE端子連接。在以N溝道MOSFET構(gòu)成開關(guān)晶體管Ml的情況下，為使其導通，必須向開關(guān)晶體管Ml的柵極輸入比輸入電壓Vin高的高電平電壓VH。自舉開關(guān)SWl及自舉電容器C3形成用于生成高電平電壓Vh的自舉電路。自舉開關(guān)SWl被設(shè)置于控制IClOOr的電源線L 和BOOT端子之間。自舉開關(guān)SWl由晶體管或二極管構(gòu)成，在開關(guān)晶體管Ml導通、同步整流晶體管M2截止的期間成為截止狀態(tài)，在開關(guān)晶體管Ml截止、同步整流晶體管M2導通的期間成為導通狀態(tài)。開關(guān)晶體管Ml截止、同步整流晶體管M2導通、自舉開關(guān)SWl導通時，PHASE端子成為接地電壓v_，BOOT端子成為電源電壓VDD，自舉電容器C3被以電源電壓Vdd充電。 由于開關(guān)晶體管Ml導通、同步整流晶體管M2截止、自舉開關(guān)SWl截止時，PHASE端子成為輸入電壓Vin，故BOOT端子所產(chǎn)生的高電平電壓Vh是￥ +￥1)1)。電源電壓Vdd比開關(guān)晶體管Ml的柵極源極間的閾值電壓Vth高，因此，高電平電壓Vh = VIN+VDD被高側(cè)驅(qū)動器104提供到開關(guān)晶體管Ml的柵極時，開關(guān)晶體管Ml導通。電流檢測電路108被輸入檢測電阻Rcs所產(chǎn)生的電壓降(檢測電壓)Vso檢測電壓Vs與電感器LI所流過的線圈電流込成正比。線圈電流込根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)動作而作為脈動電流來流過，其時間平均值成為負載電流IOTT。電流檢測電路108基于檢測電壓Vs來檢測線圈電流Ip所檢測出的線圈電流込被用于脈沖調(diào)制器102的脈沖信號Spwm的生成或過流保護，及/或被變換為數(shù)字值而存儲于寄存器。寄存器所存儲的電流值被其它IC參照。圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr為高精度地檢測線圈電流込而需要作為外接部件的檢測電阻Res,故存在安裝面積增大及成本變高這樣的問題?！苍谙燃夹g(shù)文獻〕〔專利文獻〕〔專利文獻I〕日本特開2005- 515367號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而研發(fā) 的，其一個方案的例示性目的之一在于提供一種能夠減小電路面積及成本的DC/DC轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的一個方案涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:輸入線，被提供直流輸入電壓；輸出線，被連接負載；開關(guān)晶體管及同步整流晶體管，被依次串聯(lián)地設(shè)置于輸入線和接地線之間；電感器，一端連接于作為開關(guān)晶體管與同步整流晶體管的連接點的開關(guān)節(jié)點，另一端連接于輸出線；輸出電容器，連接于輸出線；以及控制電路，使開關(guān)晶體管和同步整流晶體管開關(guān)?？刂齐娐钒?脈沖調(diào)制器，生成占空比被調(diào)節(jié)使得輸出線產(chǎn)生的直流輸出電壓與預定的目標電壓相一致；驅(qū)動電路，根據(jù)脈沖信號來使開關(guān)晶體管及同步整流晶體管開關(guān)；第I檢測端子，與開關(guān)節(jié)點連接；第2檢測端子，與輸出線連接；測量電路，介由第I檢測端子及第2檢測端子與電感器連接，在本DC/DC轉(zhuǎn)換器的通常動作之前的校準動作時，測定電感器的電感值及直流電阻值；以及電流檢測電路，在通常動作時利用所測定的電感值和直流電阻值，基于第I檢測端子和第2檢測端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓，來檢測電感器所流過的電流。電感器的直流電阻值Rdc及電感值L根據(jù)每個部件而不同。因此，通過在控制電路中設(shè)置測量電路，在通常動作之前測定電感器的直流電阻值及電感值，并根據(jù)測量結(jié)果，針對各個控制電路個別地設(shè)定電流檢測電路的參數(shù)，由此，即使不設(shè)置電流檢測用的檢測電阻，也能夠檢測線圈電流、減小電路面積及成本。電流檢測電路可以包括:RC低通濾波器，在通常動作時對電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓\進行濾波；以及電流檢測部，基于RC低通濾波器的輸出電壓Vc和直流電阻值Rdc來檢測電感器所流過的電流。通常動作時的RC低通濾波器的時間常數(shù)Cf *Rf可以被設(shè)定使得與電感值L和直流電阻值Rdc的比L/Rdc相等。
電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓由電感分量所產(chǎn)生的電壓降與由直流電阻產(chǎn)生的電壓降之和給出。通過此方案，能夠除去電感分量所產(chǎn)生的電壓降，通過直流電阻所產(chǎn)生的電壓降來檢測電感器所流過的電流。將通過測量電路得出的電感值記為Ltj、直流電阻值記為Rio時，RC低通濾波器的時間常數(shù)可以被設(shè)定為Cf Rf = L0/RD⑶。將修正函數(shù)記為Fcmp (x)、RC低通濾波器的輸出記為Vc時，電流檢測部可以按照下式來計算線圈電流込。Il = Vc/ (RdcoX (I+Fcmp (x))}修正函數(shù)Fcmp (X)可以是以溫度、電感器所流過的電流、開關(guān)頻率中的至少一者作為自變量的函數(shù)?；蛘?，可以不介由RC低通濾波器，根據(jù)電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓八直接按照下式來計算線圈電流込。Il — Vl/ {Rdco+s L0+Fcmp (X)}在此，s = j O，Co是DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻率(《 = 2 n FswX電感器的電感值L或直流電阻的電阻值Rdc根據(jù)溫度、其所流過的電流、開關(guān)頻率而變動。無論電感值或直流電阻值如何變動，若使RC低通濾波器的時間常數(shù)一定，則檢測電流的精度下降。因此，通過規(guī)定修正函數(shù)Faff (X)來消除電感值、直流電阻值的變動，能夠?qū)崿F(xiàn)準確的電流檢測。RC低通濾波器可·以包含可變電阻，可變電阻的電阻值被根據(jù)電感值L和直流電阻值Rd。而調(diào)節(jié)?？刂齐娐房梢栽谥绷麟娮柚当阮A定閾值大時，判斷為斷線不良。電感器發(fā)生安裝不良、例如開路故障時，所測定的直流電阻值成為非常大的值。因此，通過此方案，能夠基于直流電阻值來檢測電感器的安裝不良。此外，將以上構(gòu)成要素的任意組合、本發(fā)明的表現(xiàn)形式在方法、裝置、系統(tǒng)等間變換后的實施方式，作為本發(fā)明的方案也是有效的。通過本發(fā)明，能夠減小DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路面積及成本。


圖1是表示本發(fā)明人所研究討論的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。圖2是表示實施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖。圖3是表示控制IC的電流檢測電路及其周邊的電路圖。圖4是表示設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換器的電子設(shè)備的構(gòu)成的功能塊圖。圖5的(a)、圖5的(b)是表示變形例的控制IC的構(gòu)成的電路圖。
具體實施例方式下面，基于合適的實施方式，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明進行說明。對各附圖所表示的相同或等同的構(gòu)成要素、部件、處理賦予相同標號，并適當省略重復的說明。此外，實施方式并非限定發(fā)明，而是例示，實施方式所記述的所有特征和其組合，不一定是發(fā)明的本質(zhì)性特征和組合。在本說明書中，所謂“部件A與部件B相連接的狀態(tài)”包括部件A和部件B物理地、直接連接的情況，以及部件A和部件B介由不影響電連接狀態(tài)的其它部件間接連接的情況。同樣地，所謂“部件C被設(shè)置于部件A和部件B之間的狀態(tài)”包括部件A和部件C、或部件B和部件C直接連接的情況，還包括介由不影響電連接狀態(tài)的其它部件間接連接的情況。圖2是表示實施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器10的構(gòu)成的電路圖。其開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2、電感器L1、輸出電容器Cl、電阻Rl、R2的布局與圖1的一樣，在圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器10中省略了圖1的檢測電阻Rcs這一點上與圖1不同?？刂艻C100是被一體地集成在一個半導體襯底上的功能1C。脈沖調(diào)制器102生成占空比被調(diào)節(jié)使得輸出線Lott所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vott與預定目標電壓一致的脈沖信號SPWM。脈沖調(diào)制器102的構(gòu)成不特別限定，使用電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、導通時間固定模式、截止時間固定模式、遲滯控制等公知的調(diào)制器。高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106分別基于脈沖信號Spwm使開關(guān)晶體管Ml及同步整流晶體管M2互補地開關(guān)。為防止開關(guān)晶體管Ml和同步整流晶體管M2同時導通、流過貫穿電流，高側(cè)驅(qū)動器104及低側(cè)驅(qū)動器106可以在開關(guān)晶體管Ml、同步整流晶體管M2的導通時間之間插入死區(qū)時間。自舉電容器C3及自舉開關(guān)SWl生成高側(cè)驅(qū)動器104的高電平電壓VH。控制IC100的第I電流檢測端子(ISEN+)與開關(guān)節(jié)點NI連接，第2電流檢測端子(ISEN—)與輸出線Lqut連接。S卩，ISEN+端子及ISEN—端子連接于電感器LI的兩端。電感器LI包含電感分量L和直流電流分量Rdc。將電感器LI所流過的線圈電流記為込時，在其兩端之間產(chǎn)生 由式(I)給出的電壓降(也稱作檢測電壓)'。Vl = (s L+Rdc) X Il...(I)s = j Co , O是DC/DC轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)頻率(《 = 2 n FswX在ISEN+端子和ISEN —端子之間，被輸入檢測電壓控制IC100基于檢測電壓'來檢測電感器LI所流過的電流込。因此，控制IC100與圖1的控制IClOOr相比，還具備測量電路120及存儲器130。電感L、直流電阻Rdc及開關(guān)頻率《已知時，能夠從式(I)算出線圈電流込。電流檢測電路108在DC/DC轉(zhuǎn)換器10的通常動作時，基于ISEN+端子和ISEN —端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓\來檢測線圈電流L。電流檢測電路108的優(yōu)選構(gòu)成會在之后敘述，電流檢測電路108的電路形式和算法不特別限定。DC/DC轉(zhuǎn)換器10在通常動作之前被進行校準。測量電路120介由ISEN+端子及ISEN 一端子連接于電感器LI的兩端，在校準動作時測量電感器LI的電感值L及直流電阻
值 Rdc。例如在ISEN+、ISEN —端子之間施加預定的直流的試驗電壓Vtest，通過測量此時流過的電流I，能夠通SVTEST/I來測定直流電阻值Rdc。此時，測量電路120由恒壓源和電流計構(gòu)成即可?；蛘撸ㄟ^介由ISEN+、ISEN—端子向電感器LI提供預定的直流試驗電流Itest，并測量此時的ISEN+、ISEN —所產(chǎn)生的電壓V，從而能夠利用V/ITEST來測定直流電阻值Rdc。此時，測量電路120由恒流源和電壓表構(gòu)成即可。向ISEN+、ISEN —端子之間施加交流的試驗電壓Vtest，通過測量此時流過的電流I，并排除直流分量，能夠利用VTEST/I來測定電感器LI的電感值L。此時，測量電路120由交流電壓源和電流計構(gòu)成即可?；蛘撸橛蒊SEN+、ISEN—端子向電感器LI提供交流試驗電流Itest，通過測量此時ISEN+、ISEN —所產(chǎn)生的電壓V，能夠利用V/ITEST來測定電感值L。此時，測量電路120由交流電流源和電壓表構(gòu)成即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解測量電路120的構(gòu)成不特別限定，使用公知的電路即可。由測量電路120測定的直流電阻值RD。及電感值L被變換為數(shù)字值，存儲于存儲器130。存儲器130可以是寄存器、非易失性的存儲器。后述的修正函數(shù)Fqip也被存儲于存儲器 130。將式(I) 變形后，得到式(2 )。Il = Vl/ Cs L+Rdc)…(2)電流檢測電路108在通常動作時訪問存儲器130，利用其所存儲的電感值L及直流電阻值Rd。，按照式(2)從檢測電壓\計算線圈電流込。以上是實施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器10的基本構(gòu)成。電感器LI的電感L及直流電阻值Rdc根據(jù)每個部件而不同。因此，通過對控制IC100設(shè)置測量電路120，在通常動作之前測定電感器的直流電阻值Rdc及電感值L，根據(jù)測量結(jié)果對各個控制電路個別地設(shè)定電流檢測電路108的參數(shù)，由此，即使不設(shè)置電流檢測用的檢測電阻Res，也能夠檢測出線圈電流I減小電路面積及成本。所檢測出的線圈電流L能夠用于控制IC100或其外部電路的各種信號處理。例如脈沖調(diào)制器102是電流模式的調(diào)制器時，所檢測出的線圈電流込被輸入到脈沖調(diào)制器102，除反饋電壓Vfb外還基于線圈電流L調(diào)節(jié)脈沖信號Spwm的占空比。此外，過流保護電路134將線圈電流込與預定的閾值進行比較，線圈電流IL較大時，執(zhí)行預定的過流保護。接下來說明電流檢測電路108的構(gòu)成及電流檢測的方法。圖3是表示控制IC100的電流檢測電路108及其周邊的電路圖。電流檢測電路108包括RC低通濾波器110及電流檢測部112。RC低通濾波器110接受檢測電壓\，在通常動作時對檢測電壓\進行濾波。RC低通濾波器110包括電阻Rf及電容器CF。RC低通濾波器110的輸出電壓Vc由式(3)給出。Vc = I/ (1+s Cf Rf) XVl…(3)將式(3)代入到式(I)后，得到式(4)。Vc = (1+s L/Rdc) / (1+s Cf Rf) XRdcXIl- (4)條件式(5)成立時，能夠?qū)⑹?4)的Vc變形為式(6)。(1+s L/Rdc) / (1+s Cf Rf) = 1...(5)Vc = RdcX Il…(6)即，RC低通濾波器110的輸出電壓\是從檢測電壓\排除掉電感L的電壓降后的電壓，與在圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr中得到的檢測電壓Vs相等。為使條件式(5)成立，只要式(7)成立即可。
Cf Rf = L/Rf (7)BP, RC低通濾波器110的時間常數(shù)Cf Rf被設(shè)定為與測量電路120所測定的電感值L和直流電阻值Rdc的比L/Rdc相等。例如電阻Rf由可變電阻構(gòu)成，其電阻值被根據(jù)所測定的電感值L及直流電阻值Rdc而調(diào)節(jié)，以使得式(7)成立。電阻Rf的構(gòu)成不特別限定，使用公知的可變電阻即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員當理解可變元件可以與電阻&一同或代替電阻&構(gòu)成電容器CF。由于RC低通濾波器110的時間常數(shù)被調(diào)整后，式(6)成立，故電流檢測部112按照式(8)，基于RC低通濾波器110的輸出電壓\和所測定的直流電阻值Rdc來檢測線圈電流Il。Il = Vc/V..(8)電流檢測部112例如包括A/D轉(zhuǎn)換器140、運算部142。A/D轉(zhuǎn)換器140將RC低通濾波器110的輸出電壓V。變換為數(shù)字值D。。運算部142基于式(8)、以存儲器130所存儲的直流電阻值RD。來除數(shù)字值D。(Vc),由此生成表示線圈電流L的數(shù)字數(shù)據(jù)。 該數(shù)字數(shù)據(jù)可以存儲于存儲器130。接口電路132是為控制IC100的外部的電路訪問存儲器130而設(shè)置的。例如控制IC100和外部的處理器介由I2C (Inter IC)總線相連接，能夠讀取存儲器130所存儲的線圈電流込。電感器LI的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓'由電感分量L所產(chǎn)生的電壓降和直流電阻Rdc所產(chǎn)生的電壓降之和給出。通過圖3的構(gòu)成，能夠除去電感分量L所產(chǎn)生的電壓降，通過直流電阻Rdc所產(chǎn)生的電壓降來檢測線圈電流。不良判斷部122在所測定的直流電阻值Rd。比預定閾值大時，判斷為電感器LI安裝不良(斷線不良)。電感器LI發(fā)生安裝不良、例如開路故障時，所測定的直流電阻值Rdc成為非常大的值。在圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器IOr中，為檢測電感器LI的安裝不良而需要進行另外的試驗，但通過實施方式的控制IC100，能夠基于直流電阻值Rdc來檢測電感器LI的安裝不良。接下來，針對修正函數(shù)Fcmp進行說明。電感器LI的電感值L根據(jù)溫度T、其所流過的電流込而變化。將實際動作時的電感值L用校準時所測定的電感值Ltj和相對于它的變化量△ L記作L = L0+AL...(9)。將式(4)的(1+s.1VRdc)/ (1+s *CF.Rf)記作系數(shù)A。RC低通濾波器110的時間常數(shù)CR被設(shè)定為L</Rd。時，得到式(10)。A = { 1+s (L0+ A L) /Rdc) / (1+s L0/RDC)= 1+s A L/Rdc/ { 1+s L0/Rdc)...(10)在此，s L0 >> Rdc成立時，得到式(11)。A ^ 1+AL/L0S卩，電感值L變動10%時，系數(shù)A變動10%，由電流檢測電路108測定的線圈電流Il也變動10%，電流檢測的精度下降。同樣地，直流電阻值Rdc變動時系數(shù)A發(fā)生變動，電流檢測的精確度下降。為解決該問題，針對電感值L及直流電阻值Rdc分別導入修正函數(shù)匕、Fk。
L (x) = L0X (1+Fl (x))...(11)Rdc (X) = RdcoX ( 1+Fe (X))...(12)Rdco是在校準時測定的直流電阻值。修正函數(shù)匕、Fe的自變量X與溫度T、線圈電流I頻率s的至少一者相應(yīng)。例如電感器的溫度依賴性明顯時，修正函數(shù)Fl以溫度T為自變量地被定義。直流電阻值的線圈電流L的依賴性強時，修正函數(shù)Fk以線圈電流Il為自變量地被定義。從式(11)、(12)及式(4)得到式(13)。VC/IL = {s L0 ( 1+Fl (X)) +Rdco ( 1+Fe (x))} / (1+s Cf Rf)...(13)決定Rf、Cf 使得 L0/RDC0 = Rf Cf 時，L。= Rdco -Rf-Cf 成立。將其代入到式(13)后得到式(14)。 VC/IL = {s Rdco Rf Cf ( 1+Fl (x)) +Rdco (1+FE (x))} / (1+s Cf Rf)...(14)以Rdcq來除式(14)的兩邊，得到式(15)。Vc/ (Il Rdco)= 1+ [{FK (X)+s Rf Cf Fl (x)} / (1+s Cf Rf)]=1+ [{Fe (X)+s L0/Rdc。
Fl (x)}/ (1+s L0/RD⑶)]...(15)因此，通過用式(16)定義修正函數(shù)Fqip (X)，并按照式(17)修正用式(8)得到的電流值L = Vc/Rdco,能夠消除電感值L及直流電阻值Rd。的變動，能夠進行高精度的電流檢測。Fcmp (x) = {Fe (X)+S L0/Rdc。
Fl (X)}/ (1+s L0/RDC0)...(16)Il = Vc/ (RdcoX (I+Fcmp (x))}...(17)具體來講，通過將直流電阻值Rd。和修正函數(shù)Fqip (X)提供給運算部142并進行式
(17)的運算處理,能夠求出電流込。在此，s L。>> Rdc成立時，可忽視卩!^ (X)。此時，F(xiàn)cmp (X) ^ Fl (X),只要按照式(18)計算電流值込即可。Il = Vc/ (RdcoX (1+Fl (x))}...(18)或者，作為其它方法，也能夠不介由RC低通濾波器110地、根據(jù)電感器的兩端之間所產(chǎn)生的檢測電壓'來直接計算線圈電流Ip向式(I)代入式(11)和式(12)得到式(19)。Vl = IlX (Rdco+s L0+RDC0 Fe (x)+s L0 Fl (x))...(19)以式(20)定義修正函數(shù)Faff (x)時，可知只要按照式(21)計算電流值L即可。Fcmp (X) = Rdco Fe (X) +s L0 Fl (X)…(20)Il = Vl/ {Rdco+S L0+FCMP (X)}...(21)或者，也可以基于式(11)、(12)，根據(jù)所測定的電感Ltj及電阻值Rio來計算出實際的電感值L及電阻值Rdc，并基于此來設(shè)定RC低通濾波器110的時間常數(shù)，在電流檢測部112中按照式(8)來計算電流込。接下來說明DC/DC轉(zhuǎn)換器10的用途的一個例子。圖4是表示安裝有DC/DC轉(zhuǎn)換器10的電子設(shè)備I的構(gòu)成的功能塊圖。電子設(shè)備I例如是游戲?qū)Ｓ脵C或計算機。整流電路12將商用交流電壓Vac整流、平滑，并生成直流電壓VDC。絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器14使直流電壓Vdc降壓,生成輸入電壓VIN。DC/DC轉(zhuǎn)換器10使輸入電壓Vin降壓，向負載、例如處理器16的電源端子提供輸出電壓VoUT。DC/DC轉(zhuǎn)換器10與處理器16介由I2C總線18連接。如上述那樣，表示DC/DC轉(zhuǎn)換器10所測定的線圈電流L的數(shù)據(jù)被存儲于存儲器130。處理器16訪問DC/DC轉(zhuǎn)換器10的存儲器130，基于線圈電流L來取得自己的負載狀態(tài)。例如處理器16可以根據(jù)線圈電流Il來改變輸出電壓的設(shè)定值，或轉(zhuǎn)移到節(jié)能模式。以上基于實施方式對本發(fā)明進行了說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員當理解該實施方式是例示，其各構(gòu)成要素和各處理過程的組合可以有各種變形例，且該變形例同樣包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面，說明這樣的變形例。圖5的(a)、(b)是表示變形例的控制IC100的構(gòu)成的電路圖。在圖5的(a)的控制IClOOa中，PHASE端子與ISEN+端子被共用。通過此構(gòu)成，與圖2的構(gòu)成相比能減少一個控制IC100的管腳數(shù)，進一步減小電路面積。在圖5的(b)的控制IClOOb中，除FB端子外還設(shè)有電壓檢測(VSEN)端子。VSEN端子的電壓例如被用于過壓保護等。在具備VSEN端子的控制IClOOb中，ISEN—端子能夠與VSEN端子共用。通過該構(gòu)成，能夠減少一個控制IC100的管腳數(shù)，進一步減小電路面積?？梢越M合圖5的(a)和圖5的(b)。S卩，可以將PHASE端子與ISEN+端子共用，將VSEN端子與ISEN —端子共用。在實施方式中說明了開關(guān)晶體管Ml是N溝道MOSFET的情況，也可以用P溝道MOSFET代替開關(guān)晶體管Ml來使用。此時，PHASE端子、自舉電容器C3、開關(guān)SWl被省略。圖3的電流檢測部112是通過數(shù)字信號處理來檢測線圈電流込的，但電流檢測部112也可以由模擬電路構(gòu)成。將A/D轉(zhuǎn)換器140 設(shè)置于RC低通濾波器110的前級，并由數(shù)字濾波器構(gòu)成RC低通濾波器110。在實施方式中說明了高側(cè)驅(qū)動器104、低側(cè)驅(qū)動器106被內(nèi)置于控制IC100的情況，但它們也可以外接于控制ICioo。本領(lǐng)域技術(shù)人員當理解修正函數(shù)Faff的形式不限于式(16)，能夠以各種形式來定義。以上基于實施方式對本發(fā)明進行了說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員當理解上述的實施方式為例示，其各構(gòu)成要素和各處理過程的組合可以有各種變形例，且該變形例同樣包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。〔標號說明〕10...DC/DC轉(zhuǎn)換器、12…整流電路、14...DC/DC轉(zhuǎn)換器、16…處理器、18…I2C總線、100…控制IC、M1…開關(guān)晶體管、M2…同步整流晶體管、Cl…輸出電容器、C2…輸入電容器、LI…電感器、C3…自舉電容器、SWl...自舉開關(guān)、102…脈沖調(diào)制器、104…高側(cè)驅(qū)動器、106…低側(cè)驅(qū)動器、108…電流檢測電路、110…RC低通濾波器、112…電流檢測部、120…測量電路、122…不良判斷部、130…存儲器、132…接口電路、134…過流保護電路、1." A/D轉(zhuǎn)換器、142…運算部。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括: 輸入線，被提供直流輸入電壓， 輸出線，被連接負載， 開關(guān)晶體管及同步整流晶體管，被依次串聯(lián)地設(shè)置于上述輸入線和接地線之間， 電感器，一端連接于作為上述開關(guān)晶體管與上述同步整流晶體管的連接點的開關(guān)節(jié)點，另一端連接于上述輸出線， 輸出電容器，連接于上述輸出線，以及 控制電路，使上述開關(guān)晶體管和上述同步整流晶體管開關(guān)； 上述控制電路包括: 脈沖調(diào)制器，生成占空比被調(diào)節(jié)使得上述輸出線產(chǎn)生的直流輸出電壓與預定的目標電壓相一致， 驅(qū)動電路，根據(jù)上述脈沖信號來使上述開關(guān)晶體管及上述同步整流晶體管開關(guān)， 第I檢測端子，與上 述開關(guān)節(jié)點連接， 第2檢測端子，與上述輸出線連接，測量電路，介由上述第I檢測端子及上述第2檢測端子與上述電感器連接，在本DC/DC轉(zhuǎn)換器的上述通常動作之前的校準動作時，測定上述電感器的電感值及直流電阻值，以及電流檢測電路，在通常動作時利用所測定的上述電感值和上述直流電阻值，基于上述第I檢測端子和上述第2檢測端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓，來檢測上述電感器所流過的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述電流檢測電路包括: RC低通濾波器，在通常動作時對上述檢測電壓進行濾波，以及電流檢測部，基于上述RC低通濾波器的輸出電壓和所測定的上述直流電阻值，檢測上述電感器所流過的電流； 上述通常動作時的RC低通濾波器的時間常數(shù)CR被設(shè)定為與上述電感值L同上述直流電阻值Rdc的比L/RDC相等。
3.如權(quán)利要求2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述電流檢測部用預定的修正函數(shù)來修正所測定的電感器所流過的電流。
4.如權(quán)利要求2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 將上述測量電路所測定的電感值記為Ltj、直流電阻值記為Rira、將預定的修正函數(shù)記為Fcmp (X)時，上述RC低通濾波器的時間常數(shù)Cf Rf由Cf Rf — L0/RDC0給出，上述電流檢測部按照Il = Vc/ (RdcoX (1+Fcmp (x))} 來計算電感器所流過的電流。
5.如權(quán)利要求2至4的任一項所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述RC低通濾波器包括可變電阻，上述可變電阻的電阻值被根據(jù)上述電感值L和上述直流電阻值Rdc而調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在將上述測量電路所測定的電感值記為Ltj、直流電阻值記為RDa)、將預定的修正函數(shù)記為Fcmp (X)，且s = j 2 Fsw時，上述電流檢測電路按照Il — Vl/ {Rdco+s L0+Fcmp (x)} 來計算電感器電流，其中Fsw是DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。
7.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述控制電路在上述直流電阻值比預定的閾值大時，判斷為斷線不良。
8.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 上述驅(qū)動電路被設(shè)置于上述控制電路的外部。
9.一種電子設(shè)備,其特征在于,包括: 處 理器，以及 向上述處理器的電源端子提供電源電壓的、如權(quán)利要求1至4的任一項所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠減小電路面積及成本的DC/DC轉(zhuǎn)換器。電流檢測電路(108)基于ISEN+端子和ISEN－端子之間所產(chǎn)生的檢測電壓(VL)來檢測電感器(L1)所流過的線圈電流(IL)。測量電路(120)與電感器(L1)連接，在DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)的通常動作前的校準動作時，測量電感器(L1)的電感值(L)及直流電阻值(RDC)。電流檢測電路(108)基于所測定的電感值(L1)和直流電阻值(RDC)，根據(jù)檢測電壓(VL)檢測出線圈電流(IL)。
文檔編號H02M3/157GK103248228SQ20131004137
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者笹尾和樹, 三井一明 申請人:索尼電腦娛樂公司