9]此外，可以提供一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其能夠關(guān)于用于在PWM控制和PFM控制之間的切換的負載電流的目標值對變化進行進一步抑制和穩(wěn)定，并且即使包括例如芯片、線圈和電容器的外部元件的各種參數(shù)變化，也能夠確保從PFM控制切換到PWM控制或從PWM控制切換到PFM控制。
[0070]雖然已關(guān)于示例實施例描述了本發(fā)明，但其不限于此。應理解，在本領(lǐng)域技術(shù)人員描述的實施例中可以進行變化，而不背離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
[0071]相關(guān)申請的交叉引用
[0072]本申請基于2012年9月4日提交的日本專利申請?zhí)?012-194276，并要求該申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開全部通過引用合并于此。
【主權(quán)項】
1.一種非隔離型開關(guān)穩(wěn)壓器，其將輸入到輸入端子的輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭A定恒定電壓，并且通過電感器從輸出端子向負載輸出恒定電壓作為輸出電壓，并且具有在PWM控制和PFM控制之間的切換功能， 開關(guān)穩(wěn)壓器包括: 輸出開關(guān)元件，其根據(jù)輸入到控制電極的控制信號執(zhí)行切換，并且使用輸入電壓對電感器進行充電； 整流開關(guān)元件，當輸出開關(guān)元件被斷開以停止對電感器進行充電時，該整流開關(guān)元件對電感器進行放電； 振蕩電路，其輸出具有預定振蕩頻率的時鐘信號； 誤差放大器電路，其放大與輸出電壓成比例的反饋電壓和預定第一參考電壓之間的電壓差，并且輸出電壓差作為誤差電壓； 斜坡電路，其生成提供預先設置的電壓改變的鋸齒波，以便與輸出開關(guān)元件的切換同步； 第一電壓比較電路，其比較鋸齒波的電壓和誤差電壓，并且生成和輸出指示比較的結(jié)果的第一比較信號； 第二電壓比較電路，其比較誤差電壓和預定第二參考電壓，并且生成和輸出指示比較的結(jié)果的第二比較信號； 單脈沖生成電路，其生成具有預定脈沖寬度的單脈沖信號； 控制電路，其基于時鐘信號、第一比較信號、第二比較信號和單脈沖信號控制輸出開關(guān)元件和整流開關(guān)元件的切換；以及 回流檢測電路，其基于在輸出開關(guān)元件和整流開關(guān)元件之間的連接點處的電壓，檢測反向電流的生成的標志或反向電流的生成，反向電流通過電感器從輸出端子流向整流開關(guān)元件側(cè)，其中 預定第二參考電壓具有對輸入電壓和輸出電壓的依賴，并且被任意設置在鋸齒波的下限值和上限值之間，以及 控制電路控制振蕩電路，使得振蕩電路開始根據(jù)第二比較信號振蕩操作來輸出時鐘信號，并且控制單脈沖生成電路，使得單脈沖生成電路輸出生成單脈沖信號，控制第一電壓比較電路，使得第一電壓比較電路根據(jù)第二比較信號和時鐘信號接通/斷開，并且控制輸出開關(guān)元件，使得單脈沖信號的脈沖寬度變?yōu)檩敵鲩_關(guān)元件的接通時間段， 控制電路在其中負載小于預定第一閾值的輕負載情況下，執(zhí)行基于第二比較信號、時鐘信號、單脈沖信號的脈沖寬度來執(zhí)行PFM控制操作的控制，其中輸出開關(guān)元件的切換周期改變，而其接通時間段固定，并且控制電路在其中負載不小于第一閾值或不小于大于第一閾值的第二閾值的重負載情況下，執(zhí)行基于第二比較信號、時鐘信號和來自第一電壓比較電路的輸出信號來執(zhí)行PWM控制操作的控制，其中輸出開關(guān)元件的接通時間段改變，而其切換周期固定， 控制電路執(zhí)行控制，使得基于第二比較信號和時鐘信號自動切換PFM控制和PWM控制，并且 第二電壓比較電路基于作為回流檢測電路的輸出的回流檢測信號和時鐘信號的組合狀態(tài)改變第二比較信號的信號電平，以使得單脈沖信號具有對輸入電壓和輸出電壓的依賴，以基于輸入電壓和輸出電壓改變輸出開關(guān)元件的接通時間段，并且以基于第二比較信號、回流檢測信號和時鐘信號的組合狀態(tài)使用第一比較信號作為觸發(fā)器輸出單脈沖信號。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中單脈沖生成電路使用第二比較信號釋放復位狀態(tài)，并且生成單脈沖信號，當單脈沖信號的生成完成時，該單脈沖生成電路再次自動處于復位狀態(tài)中，當基于第二比較信號選擇PWM控制時，該單脈沖生成電路繼續(xù)復位狀態(tài)，并且當選擇PFM控制以繼續(xù)降低單脈沖生成電路的消耗電流直到第二比較信號改變時，該單脈沖生成電路釋放復位允許使用第二比較信號生成單脈沖信號，以便處于其中釋放在PFM控制之下的脈沖跳躍的狀態(tài)中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中基于第二比較信號和時鐘信號，緊隨在PFM控制被切換為PWM控制之后，單脈沖信號的脈沖寬度被設置為等于輸出開關(guān)元件TORV的接通時間段。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中控制電路當在計數(shù)的時鐘信號的數(shù)目變?yōu)樽匀粩?shù)η的時段期間，當指示其中檢測到未生成反向電流的狀態(tài)的回流檢測信號的輸出電平被檢查到時，固定第二比較信號的輸出電平，使得固定地執(zhí)行PWM控制，以及當回流檢測信號處于指示其中檢測到生成反向電流的狀態(tài)的輸出電平時，通過第二電壓比較電路操作電壓比較。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中單脈沖生成電路基于在PFM控制之下第二比較信號的改變，生成單脈沖信號，以及如果控制電路鎖存指示其中與時鐘信號同步地檢測到生成反向電流的狀態(tài)的回流檢測信號的輸出電平，即使在其中第二比較信號的輸出電平被確定為PWM控制的狀態(tài)中，也使用第一比較信號的PWM信號的輸出電平的改變作為觸發(fā)器，輸出單脈沖信號。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中第二參考電壓具有對輸入電壓和輸出電壓的依賴，并且被設置為使得當PFM控制被轉(zhuǎn)換為PWM控制時從輸出端子輸出的輸出電流具有等于在從控制以防止從電感器到整流開關(guān)元件側(cè)的回流的非連續(xù)操作模式轉(zhuǎn)換到連續(xù)操作模式的臨界點的輸出電流的電流值。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中斜坡電路以使得誤差放大器電路的誤差電壓可以保持預定值或更大的增益的方式，基于從振蕩電路輸出并且與時鐘信號同步的鋸齒波在預先設置的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換鋸齒波的電平，并且輸出鋸齒波。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中當回流檢測電路輸出指示檢測到生成反向電流的狀態(tài)的回流檢測信號時，控制電路使得整流開關(guān)元件斷開并且處于切斷狀態(tài)中。
9.一種非隔離型開關(guān)穩(wěn)壓器的控制方法，其將輸入到輸入端子的輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭A定恒定電壓，并且通過電感器從輸出端子向負載輸出恒定電壓作為輸出電壓，并且具有在PWM控制和PFM控制之間的切換功能， 開關(guān)穩(wěn)壓器包括: 輸出開關(guān)元件，其根據(jù)輸入到控制電極的控制信號執(zhí)行切換，并且使用輸入電壓對電感器進行充電； 整流開關(guān)元件，當輸出開關(guān)元件被斷開以停止對電感器進行充電時，該整流開關(guān)元件對電感器進行放電； 振蕩電路，其輸出具有預定振蕩頻率的時鐘信號； 誤差放大器電路，其放大與輸出電壓成比例的反饋電壓和預定第一參考電壓之間的電壓差，并且輸出電壓差作為誤差電壓； 斜坡電路，其生成提供預先設置的電壓改變的鋸齒波，以便與輸出開關(guān)元件的切換同步； 第一電壓比較電路，其比較鋸齒波的電壓和誤差電壓，并且生成和輸出指示比較的結(jié)果的第一比較信號； 第二電壓比較電路，其比較誤差電壓和預定第二參考電壓，并且生成和輸出指示比較的結(jié)果的第二比較信號； 單脈沖生成電路，其生成具有預定脈沖寬度的單脈沖信號； 控制電路，其基于時鐘信號、第一比較信號、第二比較信號和單脈沖信號控制輸出開關(guān)元件和整流開關(guān)元件的切換；以及 回流檢測電路，其基于在輸出開關(guān)元件和整流開關(guān)元件之間的連接點處的電壓檢測反向電流的生成的標志或反向電流的生成，反向電流通過電感器從輸出端子流向整流開關(guān)元件側(cè)，其中預定第二參考電壓具有對輸入電壓和輸出電壓的依賴，并且被任意設置在鋸齒波的下限值和上限值之間， 控制方法包括由控制電路執(zhí)行的下列步驟: 控制振蕩電路，使得振蕩電路開始根據(jù)第二比較信號振蕩操作來輸出時鐘信號，并且控制單脈沖生成電路，使得單脈沖生成電路輸出生成單脈沖信號； 控制第一電壓比較電路，使得第一電壓比較電路根據(jù)第二比較信號和時鐘信號接通/斷開； 控制輸出開關(guān)元件，使得單脈沖信號的脈沖寬度變?yōu)檩敵鲩_關(guān)元件的接通時間段，在其中負載小于預定第一閾值的輕負載情況下，執(zhí)行基于第二比較信號、時鐘信號、單脈沖信號的脈沖寬度來執(zhí)行PFM控制操作的控制，其中輸出開關(guān)元件的切換周期改變，而其接通時間段固定，并且在其中負載不小于第一閾值或不小于大于第一閾值的第二閾值的重負載情況下，執(zhí)行基于第二比較信號、時鐘信號和來自第一電壓比較電路的輸出信號來執(zhí)行PWM控制操作的控制，其中輸出開關(guān)元件的接通時間段改變，而其切換周期固定；以及執(zhí)行控制，使得基于第二比較信號和時鐘信號自動切換PFM控制和PWM控制。
【專利摘要】一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其包括輸出開關(guān)元件；整流開關(guān)元件；振蕩電路；誤差放大器電路；斜坡電路；第一電壓比較電路；第二電壓比較電路；單脈沖生成電路；控制電路；以及回流檢測電路，以及其控制方法，其關(guān)于用于在PWM控制和PFM控制之間的切換的負載電流的目標值將變化抑制為穩(wěn)定，并且即使包括例如芯片、線圈和電容器的外部元件的各種參數(shù)變化，也能夠確保從PFM控制切換到PWM控制或從PWM控制切換到PFM控制。
【IPC分類】H02M3-158, H02M3-155
【公開號】CN104756384
【申請?zhí)枴緾N201380055521
【發(fā)明人】志和屋陽一
【申請人】理光微電子株式會社
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年9月3日
【公告號】EP2893627A1, EP2893627A4, US20150229212, WO2014038684A1