比較器以及DC-DC變換器制造技術

本發明專利技術提供一種PWM比較器，其在構成電流模式控制方式的DC-DC變換器的控制電路中不需要電流檢測用差動放大器。該比較器具備：具有兩組將源極共同連接的輸入差動晶體管對的差動輸入級；與所述兩組輸入差動晶體管對的共同源極分別連接的兩個恒流源；與所述兩組輸入差動晶體管對的漏極側連接，進行電流-電壓變換的共同的負載晶體管；以及與所述差動輸入級和所述負載晶體管的連接點連接的輸出級。向所述兩組輸入差動晶體管中的一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入所述輸出電壓的反饋電壓和斜坡補償用的波形信號，向另一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入與所述電感器串聯連接的電流檢測用電阻的兩端的電壓。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及適合于構成電流模式控制方式的DC-DC變換器的PWM比較器的比較器以及使用該比較器的DC-DC變換器。
技術介紹
作為對直流輸入電壓進行變換，輸出不同電位的電流電壓的電路，存在開關穩壓器方式的DC-DC變換器。在所述DC-DC變換器中具有如下DC-DC變換器，其具備將從電池等直流電源供給的電流電壓施加在電感器(線圈)上來流過電流，在線圈中積蓄能量的驅動用開關元件；在將該驅動用開關元件斷開的能量釋放期間對線圈的電流進行整流的整流元件；以及對上述驅動用開關元件進行接通、斷開控制的控制電路。以往，在上述開關穩壓器方式的DC-DC變換器中，通過誤差放大器檢測輸電壓的大小，反饋給PWM(脈沖寬度調制)比較器或PFM (脈沖頻率調制)比較器，進行當輸出電壓下降時延長開關元件的接通時間，當輸出電壓上升時縮短開關元件的接通時間的控制。在PWM控制中，使驅動脈沖的周期(頻率)恒定，根據Vin電壓與Vout電壓的比來使脈沖寬度變化，由此將輸出電壓控制為恒定。另外，在PWM控制方式的DC-DC變換器中， 也具有如下電流模式控制的DC-DC變換器其檢測流過驅動用開關元件的電流或流過線圈的電流，將電流檢測信號反饋到電壓反饋環路來進行控制。作為與這種DC-DC變換器相關的專利技術，例如有專利文獻1或專利文獻2所記載的專利技術。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2005-295631號公報專利文獻2 日本特開2007-159319號公報
技術實現思路
專利技術要解決的課題圖5中表示本專利技術人所研究的電流模式控制的DC-DC變換器的結構例。在圖5的 DC-DC變換器中，通過誤差放大器E-AMP對輸出電壓的反饋電壓VFB與基準電壓Vref的電位差進行放大，然后提供給PWM比較器CMP，另一方面，通過差動放大器AMP對在輸入端子 IN與線圈驅動用開關晶體管SWl之間連接的電流傳感電阻Rs的兩端子的電壓進行放大，然后作為流過線圈的電流的檢測信號而輸入到PWM比較器CMP。在PWM比較器CMP中還輸入了斜坡(slope)補償用的鋸齒波SAW，將在電流檢測用差動放大器AMP的輸出上加上鋸齒波而得的結果與誤差放大器E-AMP的輸出電壓進行比較。具體來說，當將電流傳感電阻Rs的端子間電壓設為Vs，將電流檢測用差動放大器AMP的放大率設為Ki，將鋸齒波SAW的振幅設為Vsaw，將誤差放大器E-AMP的輸出電壓設為Verr 時，將PWM比較器CMP設計成，當Ki ‘ Vs+Vsaw-Verr ......(1)為正(>0)時輸出高電平的信號，為負(<0)時輸出低電平的信號。此外，斜坡補償是為了防止反饋控制系統的振蕩而控制電流反饋環路中的變化的斜率的技術，在電流模式控制中一直以來都進行。在圖5的DC-DC變換器中，流過電流傳感電阻Rs的電流的波形急劇變化。因此， 作為電流檢測用差動放大器AMP的特性，要求為高通過速率，并且，為了即使當開關頻率升高時放大率也不降低，需要為寬頻帶。但是，實現這種特性的差動放大器并不容易，需要具有復雜結構的電路，因此存在電路規模增大，或者為了使構成電路的晶體管的特性提高而需要改變工藝等導致成本升高的課題。本專利技術是著眼于上述課題而提出的專利技術，其目的在于提供一種PWM比較器，其在電流模式控制方式的DC-DC變換器中不需要成為成本升高的主要原因的電流檢測用差動放大器。用于解決課題的手段為了達成上述目的，本申請的專利技術提供一種比較器，其設置在電流模式控制方式的DC-DC變換器的電壓控制環路中，所述電流模式控制方式的DC-DC變換器具備在輸入直流電壓的電壓輸入端子和連接負載的輸出端子之間連接的電感器；使電流流過所述電感器的驅動元件；根據輸出電壓的反饋電壓控制所述驅動元件的所述電壓控制環路；以及將流過所述電感器的電流的檢測信號反饋到所述電壓控制環路的環路，所述比較器具備具有將源極共同連接的輸入差動晶體管對的差動輸入級；在所述兩組輸入差動晶體管對的共同源極上分別連接的兩個恒流源；連接在所述兩組輸入差動晶體管對的漏極側，進行電流-電壓變換的共同的負載元件；以及與所述差動輸入級和所述負載元件的連接點連接的輸出級，向所述兩組輸入差動晶體管對中的一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入所述輸出電壓的反饋電壓和斜坡補償用的波形信號，向另一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入與所述電感器串聯連接的電流檢測用電阻的兩端的電壓。根據上述結構，可以作為內置有電流檢測放大器的比較器而工作。因此，不需要獨立于比較器之外設置電流檢測放大器，在將內置有比較器的控制電路進行半導體集成電路化的情況下，可以縮小芯片尺寸。在此，也可以構成為所述比較器具備與所述輸入差動晶體管對的漏極端子進行折疊共源共柵連接的共源共柵級。由此，可以擴大對于所述輸入差動晶體管對的輸入電壓范圍。本申請的另一專利技術提供一種電流模式控制方式的DC-DC變換器，其具備在輸入直流電壓的電壓輸入端子和連接負載的輸出端子之間連接的電感器；使電流流過所述電感器的驅動元件；與所述電感器串聯連接的電流檢測用電阻；具有比較器，根據輸出電壓的反饋電壓來控制所述驅動元件的電壓控制環路；以及將流過所述電感器的電流的檢測信號反饋到所述電壓控制環路的環路，在所述DC-DC變換器中，所述比較器具備具有兩組將源極共同連接的輸入差動晶體管對的差動輸入級； 在所述兩組輸入差動晶體管對的共同的源極上分別連接的兩個恒流源；連接在所述兩組輸入差動晶體管對的漏極側，進行電流-電壓變換的共同的負載元件；以及與所述差動輸入級和所述負載元件的連接點連接的輸出級，向所述兩組輸入差動晶體管對中的一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入所述輸出電壓的反饋電壓和斜坡補償用的波形信號，向另一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入所述電流檢測用電阻的兩端的電壓。根據上述結構，不需要獨立于比較器之外設置高通過速率、寬頻帶的電流檢測放大器，因此，可以避免成本上升。而且，由于不需要電流檢測放大器，因此可以實現即使驅動元件的開關頻率升高也能對電流檢測信號進行應答的電流模式控制方式的DC-DC變換器。 所述比較器，也可以構成為具備與所述輸入差動晶體管對的漏極端子進行折疊共源共柵連接的共源共柵級。另外，理想的是在將所述驅動元件連接在所述電壓輸入端子與所述電感器之間的情況下，所述電流檢測用電阻在所述電壓輸入端子和所述電感器之間與所述驅動元件串聯連接。通過上述結構，僅在驅動元件接通的期間，在電流檢測用電阻中流過電流，因此，與將電流傳感用電阻連接在電感器與輸出端子之間的DC-DC變換器相比，電阻中流過電流的時間縮短，可以減少電力損失。另外，進一步理想的是，將所述驅動元件的接通電阻作為電流檢測用電阻，將驅動元件兩端的電壓輸入比較器。通過上述結構，不需要電流檢測用電阻，可以進一步減少電力損失。專利技術效果根據本專利技術，具有可以實現一種PWM比較器的效果，該PWM比較器使得在電流模式控制方式的DC-DC變換器中不需要成為成本上升的主要原因的電流檢測用差動放大器。附圖說明圖1是表示本專利技術的比較器的一個實施例的電路圖。圖2是表示現有的一般的比較器的結構例的電路圖。圖3是表示本專利技術的比較器的變形例的電路圖。圖4是表示將本專利技術的比較器用作PWM比較器的電流模式控制方式的DC-DC變換器的結構例的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種比較器，其設置在電流模式控制方式的ＤＣ－ＤＣ變換器的電壓控制環路中，所述電流模式控制方式的ＤＣ－ＤＣ變換器具備：在輸入直流電壓的電壓輸入端子和連接負載的輸出端子之間連接的電感器；使電流流過所述電感器的驅動元件；根據輸出電壓的反饋電壓控制所述驅動元件的所述電壓控制環路；以及將流過所述電感器的電流的檢測信號反饋到所述電壓控制環路的環路，所述比較器的特征在于，所述比較器具備：具有兩組將源極共同連接的輸入差動晶體管對的差動輸入級；在所述兩組輸入差動晶體管對的共同源極上分別連接的兩個恒流源；連接在所述兩組輸入差動晶體管對的漏極側，進行電流－電壓變換的共同的負載元件；以及與所述差動輸入級和所述負載元件的連接點連接的輸出級，向所述兩組輸入差動晶體管對中的一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入所述輸出電壓的反饋電壓和斜坡補償用的波形信號，向另一組輸入差動晶體管對的輸入端子輸入與所述電感器串聯連接的電流檢測用電阻的兩端的電壓。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：中島平裕，
申請(專利權)人：三美電機株式會社，
類型：發明
國別省市：JP