專利名稱：直流—直流變換器的制作方法

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及直流—直流變換器，用于各種電子設(shè)備，從電池等輸入直流電壓，給負(fù)載提供受控直流電壓。具體而言，本發(fā)明涉及能高速適應(yīng)輸出功率(輸出電壓和/或輸出電流)快降的直流—直流變換器。
背景技術(shù)：
從作為輸入直流電源的電池等輸入直流電壓并且對(duì)該直流電壓進(jìn)行降壓控制后將其供給負(fù)載的直流—直流變換器中，有的結(jié)構(gòu)上做成根據(jù)負(fù)載狀態(tài)(輕負(fù)載狀態(tài)或重負(fù)載狀態(tài))切換工作模式。這里，輕負(fù)載狀態(tài)是指例如電子設(shè)備為待機(jī)工作狀態(tài)時(shí)的工作模式，重負(fù)載狀態(tài)工作模式是指例如電子設(shè)備為常規(guī)工作狀態(tài)時(shí)的工作模式。這樣根據(jù)負(fù)載狀態(tài)切換工作模式是為了諸如待機(jī)那樣輕負(fù)載時(shí)減少直流—直流變換器的耗電。作為這種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器，有日本國特開平11-146637號(hào)公報(bào)揭示的變換器。
圖17是示出特開平11-146637號(hào)公報(bào)所揭示的已有直流—直流變換器的組成的電路圖。如圖17所示，連接輸出直流電壓Vi的輸入直流電源301的直流—直流變換器具有輸入端平滑電容器302、同步整流電路310和輸出端平滑電容器307。該直流—直流變換器的輸出端連接負(fù)載308。
直流—直流變換器的同步整流電路310設(shè)置主開關(guān)303、同步開關(guān)304、換流二極管305、電感器306以及對(duì)主開關(guān)303和同步開關(guān)304進(jìn)行通斷控制的控制部309。控制部309同步切換主開關(guān)303和同步開關(guān)304，使直流—直流變換器在連接負(fù)載308的輸出端輸出規(guī)定的直流電壓。該直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上做成根據(jù)輸出端連接的負(fù)載308的狀態(tài)(輕負(fù)載狀態(tài)或重負(fù)載狀態(tài))，切換為輕負(fù)載狀態(tài)工作模式(待機(jī)工作模式)或重負(fù)載狀態(tài)工作模式(常規(guī)工作模式)。
圖17所示的已有直流—直流變換器，輸入直流電源301的直流電壓Vi通過輸入端平滑電容器302輸入到同步整流電路310，輸出端平滑電容器307的電壓Vo作為輸出直流電壓供給負(fù)載308?？刂撇?09進(jìn)行控制，使主開關(guān)303為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，同步開關(guān)304為阻斷狀態(tài)，而主開關(guān)303為阻斷狀態(tài)時(shí)，同步開關(guān)304為導(dǎo)通狀態(tài)。
輸入直流電源301的直流電壓Vi在主開關(guān)303為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，加到電感器306。這時(shí)，電流從輸入直流電源301通過電感器306流到負(fù)載側(cè)，在電感器306儲(chǔ)存磁能。接著，主開關(guān)303為阻斷狀態(tài)時(shí)，同步開關(guān)304為導(dǎo)通狀態(tài)且通電，電流從電感器306通過同步開關(guān)304流到輸出端平滑電容器307，釋放儲(chǔ)存的磁能。
如以上那樣，同步整流電路310中重復(fù)磁能儲(chǔ)存和釋放的動(dòng)作，以便從輸出端平滑電容器307對(duì)負(fù)載308供電。
圖17所示已有直流—直流變換器的控制部309中，通過控制作為主開關(guān)303與同步開關(guān)304的通斷時(shí)間的時(shí)間比率，可將輸出直流電壓Vo設(shè)定成零至輸入電壓Vi。
下面，說明以上那樣組成的已有直流—直流變換器中主開關(guān)303與同步開關(guān)304的時(shí)間比率控制動(dòng)作。
圖18是已有直流—直流變換器中各部分的電壓波形圖。圖18中，Vt是表示直線上升后急劇下降的基準(zhǔn)三角波形的電壓波形，在控制部309的振蕩電路形成該波形。Ve是控制部309所設(shè)置誤差放大器輸出的誤差電壓，表示輸出電壓Vo與基準(zhǔn)電壓Vref的差。圖18的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1是用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)303通斷的信號(hào)，第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd2是用于使同步開關(guān)304通斷的信號(hào)。主開關(guān)303和同步開關(guān)304根據(jù)第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1和第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd2進(jìn)行通斷動(dòng)作，使成為控制目標(biāo)的輸出直流電壓為希望的值。根據(jù)控制部309的誤差放大器中基準(zhǔn)三角波電壓Vt與誤差電壓Ve的比較，形成第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1和第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd2。
圖18所示的誤差電壓Ve在負(fù)載308變輕，要使輸出直流電壓Vo上升時(shí)，減小；反之，負(fù)載308變重，要使該電壓Vo下降時(shí)，加大。
控制部309還設(shè)置反向電流防止電路，通過檢測(cè)同步開關(guān)304在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)流通的電流值，檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)。反向電流防止電路在同步開關(guān)304的電流超過預(yù)定值時(shí)，判斷為輕負(fù)載狀態(tài)，使同步開關(guān)304為阻斷狀態(tài)。
如以上那樣，已有的直流—直流變換器中，結(jié)構(gòu)上可做成能根據(jù)負(fù)載狀態(tài)適當(dāng)設(shè)定并改變輸出電流電壓。該變換器中，為了對(duì)作為直流電壓源的直流—直流變換器，改變輸出直流電壓，希望利用來自負(fù)載側(cè)的信號(hào)改變?cè)撟儞Q器的基準(zhǔn)電壓時(shí)等情況下，輸出直流電壓隨著基準(zhǔn)電壓的變化，快速作出反應(yīng)，成為所需的直流電壓。
以上那樣組成的已有直流—直流變換器中，該響應(yīng)速度取決于誤差放大器所輸出誤差信號(hào)Ve的變化速度。另一方面，為了確保直流—直流變換器中控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，誤差放大器的截止頻率一般是由相位補(bǔ)償電容器等設(shè)定為幾十～幾百kHz的開關(guān)頻率的幾十分之一左右。因此，已有直流—直流變換器的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)于階躍變化的基準(zhǔn)電壓，需要幾百微秒，難以確保能滿足負(fù)載要求的響應(yīng)速度。具有待機(jī)工作模式的直流—直流變換器中，即使在想要改變基準(zhǔn)電壓使輸出直流電壓降低時(shí)，在輕負(fù)載狀態(tài)下也仍舊以待機(jī)工作模式進(jìn)行工作。因此，這種直流—直流變換器中，輸出直流電壓的降低時(shí)間取決于從輸出端平滑電容器對(duì)負(fù)載的放電時(shí)間，還存在使響應(yīng)時(shí)間延遲問題。
本發(fā)明的目的為根據(jù)來自負(fù)載的降低輸出直流電壓的要求等，在輸出電功率成為快降的過渡狀態(tài)和起動(dòng)時(shí)，通過使能量回饋到輸入端，提高能量效率，從而提供具有優(yōu)良響應(yīng)速度的通用性高的直流—直流變換器。

發(fā)明內(nèi)容
為了到達(dá)上述目的，本發(fā)明的直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通期間和阻斷期間進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的開關(guān)控制電路、檢測(cè)出所述負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)的輕負(fù)載檢測(cè)電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、以及輸入所述開關(guān)控制電路的輸出和所述輕負(fù)載檢測(cè)電路的輸出和所述輸出功率快降檢測(cè)電路的輸出的同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路
(1)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，使所述同步開關(guān)電路為阻斷狀態(tài)，(2)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(3)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(4)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)。上述結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器在結(jié)構(gòu)上識(shí)別到輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行功率回饋，即使由于某些條件變化輸出直流電壓偏離輸出目標(biāo)電壓，也不依賴負(fù)載狀況，使達(dá)到輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度大幅度提高。
另一觀點(diǎn)的本發(fā)明直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、以及第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，該電路在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述誤差電壓，使所述輸出功率下降。上述結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器，即使因某些條件變化而輸出直流電壓高于輸出目標(biāo)電壓，也不依賴負(fù)載狀況，能大幅度提高輸出直流電壓達(dá)到輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度。
在上述的直流—直流變換器中，控制電路具有輸出偏置電壓的偏置電壓源，還具有在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述偏置電壓，使輸出功率下降的第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路。做成上述那種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器，即使因某些條件變化而輸出直流電壓高于輸出目標(biāo)電壓，也不依賴負(fù)載狀況，能大幅度提高輸出直流電壓達(dá)到輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度。
再一觀點(diǎn)的本發(fā)明直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的控制電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、比較輸入直流電壓與輸出直流電壓的輸入輸出比較電路、以及高速響應(yīng)電路，該電路具有并聯(lián)在直流—直流變換器輸入輸出之間的回饋開關(guān)電路，在所述輸出直流電壓高于所述輸入直流電壓且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，使所述回饋開關(guān)電路為導(dǎo)通狀態(tài)。做成上述那種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器，即使因某些條件變化而輸出直流電壓高于輸出目標(biāo)電壓，也不依賴負(fù)載狀況，能大幅度提高輸出直流電壓達(dá)到輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度。
另一觀點(diǎn)的本發(fā)明直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、
比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的開關(guān)控制電路、檢測(cè)出所述負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)的輕負(fù)載檢測(cè)電路、以及輸入所述開關(guān)控制電路的輸出和所述輕負(fù)載檢測(cè)電路的輸出和表示是否輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)的同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(1)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，使所述同步開關(guān)電路為阻斷狀態(tài)，(2)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(3)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(4)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)。上述結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上形成輸入告知輸出功率快降的外部信號(hào)，因而在輸出外部信號(hào)的期間總進(jìn)行功率回饋，使得響應(yīng)時(shí)間能大幅度縮短，而且電路能達(dá)到簡(jiǎn)化。
又一觀點(diǎn)的本發(fā)明直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路、以及第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，該電路在從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述誤差電壓，使輸出功率下降。做成上述那種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上形成輸入告知輸出功率快降的外部信號(hào)，因而在輸出外部信號(hào)的期間總進(jìn)行功率回饋，使得響應(yīng)時(shí)間能大幅度縮短，而且電路能達(dá)到簡(jiǎn)化。
在上述直流—直流變換器中，控制電路具有輸出偏置電壓的偏置電壓源，還具有從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述偏置電壓，使所述輸出功率下降的第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路。做成上述那種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上形成輸入告知輸出功率快降的外部信號(hào)，因而在輸出外部信號(hào)的期間總進(jìn)行功率回饋，使得響應(yīng)時(shí)間能大幅度縮短，而且電路能達(dá)到簡(jiǎn)化。
又一觀點(diǎn)的本發(fā)明直流—直流變換器具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的控制電路、比較輸入直流電壓與輸出直流電壓的輸入輸出比較電路、以及高速響應(yīng)電路，該電路具有并聯(lián)在直流—直流變換器輸入輸出之間的回饋開關(guān)電路，在所述輸出直流電壓高于所述輸入直流電壓且從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，使所述回饋開關(guān)電路為導(dǎo)通狀態(tài)。做成上述那種結(jié)構(gòu)的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上形成輸入告知輸出功率快降的外部信號(hào)，因而在輸出外部信號(hào)的期間總進(jìn)行功率回饋，使得響應(yīng)時(shí)間能大幅度縮短，而且電路能達(dá)到簡(jiǎn)化。
發(fā)明的新穎特征僅限于所附權(quán)利要求書具體記載的特征，但通過結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，會(huì)連同其他目的和特征，在組成和內(nèi)容方面更好地理解并評(píng)價(jià)本發(fā)明。


圖1是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖2是示出實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖3是示出實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖4是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖5是示出實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖6是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖7是示出實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中控制部構(gòu)成的電路圖。
圖8是示出實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中控制部動(dòng)作的波形圖。
圖9是示出實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖10是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖11是示出實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖12是示出實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖13是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖14是示出實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖15是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖16是示出實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器中各部分的工作的波形圖。
圖17是示出已有直流—直流變換器的組成的電路圖。
圖18是示出已有直流—直流變換器中控制部各部分的工作的波形圖。
圖19是示出作為可升降壓直流—直流變換器的SEPIC的電路圖。
圖20是示出作為可升降壓直流—直流變換器的Zeta變換器。
部分和全部附圖按照?qǐng)D示為目的的概要表現(xiàn)畫出，未必限于按照這里所示要素的實(shí)際相對(duì)尺寸和位置忠實(shí)的畫出。
具體實(shí)施形態(tài)下面，用圖1至圖16說明本發(fā)明所涉及直流—直流變換器的較佳實(shí)施形態(tài)。以下闡述的實(shí)施形態(tài)是本發(fā)明理想的具體例，帶有技術(shù)上理想的種種限定，但本發(fā)明的范圍僅為以下說明中所記載的具體限定本發(fā)明的內(nèi)容，不受這些實(shí)施形態(tài)限制。
實(shí)施形態(tài)1圖1是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的電路圖。如圖1所示，實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器連接對(duì)輸入直流電壓Vi進(jìn)行輸出的輸入直流電源1，該電源1的一端連接作為主開關(guān)電路的第1開關(guān)2的一端。第1開關(guān)2的另一端連接作為同步開關(guān)電路的第2開關(guān)3的一端、第1二極管的陰極和電感器5的一端。第2開關(guān)3的另一端和第1二極管4的陽極連接輸入直流電源1的另一端。這樣連接的第1開關(guān)2和第2開關(guān)3根據(jù)來自后文所述的控制部11的控制信號(hào)重復(fù)進(jìn)行通斷動(dòng)作。該控制部11連接檢測(cè)功率快降時(shí)輸出功率快降檢測(cè)電路15。
如圖1所示，電感器5與輸出電容器9串聯(lián)，構(gòu)成串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路連接在第1二極管4的兩端，構(gòu)成平滑電路。該平滑電路對(duì)第1二極管4兩端發(fā)生的矩形波電壓進(jìn)行平均，以形成直流電壓。
上述構(gòu)成的直流—直流變換器中，輸出側(cè)輸出電容器9的兩端的輸出端連接負(fù)載10。實(shí)施形態(tài)1中，由第2開關(guān)3、第1二極管4和輸出電容器9組成整流平滑電路。
控制部11由誤差放大電路12、振蕩電路13和控制電路14組成?？刂撇?1對(duì)第1開關(guān)2和第2開關(guān)3進(jìn)行通斷控制，以控制直流—直流變換器輸出的輸出直流電壓Vo?？刂齐娐?4具有同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20、開關(guān)控制電路23和輕負(fù)載檢測(cè)電路142。
誤差放大電路12的組成部分包括基準(zhǔn)電壓源120、檢測(cè)輸出直流電壓Vo的檢測(cè)電路22、輸入基準(zhǔn)電壓源120的基準(zhǔn)電壓Er和來自檢測(cè)電路22的檢測(cè)電壓的誤差放大器124以及連接在誤差放大器124的輸入輸出之間的相位補(bǔ)償電容器125。根據(jù)來自負(fù)載10的指令，可改變基準(zhǔn)電壓源120的電壓Er。檢測(cè)電路22由電阻121、電阻122和電阻123等3個(gè)電阻的串聯(lián)電路組成。誤差放大器124輸入電阻121與電阻122的連接點(diǎn)的電壓和基準(zhǔn)電壓Er。這樣組成的誤差放大電路12將誤差放大器124輸出的誤差電壓Ve輸出到控制電路14。
輸出功率快降檢測(cè)電路15由輸入并比較電阻122與電阻123的連接點(diǎn)的電壓和基準(zhǔn)電壓Er的比較器150組成。誤差放大電路12的誤差放大器124輸入電阻121與電阻122的連接點(diǎn)的電壓和基準(zhǔn)電壓Er，這些電壓相等時(shí)，得到輸出目標(biāo)電壓E0。比較器150所輸入電阻122與電阻123的連接點(diǎn)的電壓等于基準(zhǔn)電壓Er時(shí)，是比輸出目標(biāo)電壓E0僅高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓E1。這里，輸出直流電壓Vo高于輸出上限電壓E1時(shí)，是輸出功率快降狀態(tài)。由比較器150檢測(cè)出這種輸出功率快降狀態(tài)，并且輸出功率快降檢測(cè)電路15將指示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)輸出到同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20。
振蕩電路13形成按規(guī)定周期循環(huán)增減的基準(zhǔn)三角波電壓即鋸齒狀電壓Vt，輸出到控制電路14。該鋸齒狀電壓Vt是周期為T、振幅為ΔVt的三角波波形，直線上升后，急劇下降。
控制電路14的開關(guān)控制電路23設(shè)置對(duì)誤差電壓Ve和鋸齒狀電壓Vt進(jìn)行比較的比較器140和使該比較器140來的信號(hào)反相的反相器141?？刂齐娐?4的輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)流過導(dǎo)通狀態(tài)的第2開關(guān)3的電流值，將該檢測(cè)結(jié)果輸出到同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20。該電路20根據(jù)輸出功率快降檢測(cè)電路15的檢測(cè)結(jié)果和輕負(fù)載檢測(cè)電路142的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行工作，其工作如下。
同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20在(1)從輕負(fù)載檢測(cè)電路142輸入表示輕負(fù)載狀態(tài)的信號(hào)并且未從輸出功率快降檢測(cè)電路15輸入表示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)時(shí)，使作為同步開關(guān)電路的第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)。該電路20在(2)從輕負(fù)載檢測(cè)電路142輸入表示輕負(fù)載狀態(tài)的信號(hào)并且從輸出功率快降檢測(cè)電路15輸入表示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)時(shí)，根據(jù)開關(guān)控制電路23的輸出，使第2開關(guān)3為進(jìn)行通斷動(dòng)作的狀態(tài)。該電路20在(3)未從輕負(fù)載檢測(cè)電路142輸入表示輕負(fù)載狀態(tài)的信號(hào)并且未從輸出功率快降檢測(cè)電路15輸入表示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)時(shí)，根據(jù)開關(guān)控制電路23的輸出，使第2開關(guān)3為進(jìn)行通斷動(dòng)作的狀態(tài)。該電路20在(4)未從輕負(fù)載檢測(cè)電路142輸入表示輕負(fù)載狀態(tài)的信號(hào)并且從輸出功率快降檢測(cè)電路15輸入表示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)時(shí)，根據(jù)開關(guān)控制電路23的輸出，使第2開關(guān)3為進(jìn)行通斷動(dòng)作的狀態(tài)。
如圖1所示，比較器140的輸出電壓Vd1成為對(duì)第1開關(guān)2進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20的輸出電壓Vd2成為對(duì)第2開關(guān)3進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)的第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂齐娐?4的輕負(fù)載檢測(cè)電路142用第2開關(guān)3導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的電阻檢測(cè)導(dǎo)通狀態(tài)的第2開關(guān)3流過的電流值，以判斷輕負(fù)載狀態(tài)。即，該電路142用第2開關(guān)3導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的電阻，在流過第2開關(guān)3的電流超過預(yù)定值時(shí)，判斷為輕負(fù)載狀態(tài)。這種情況下，輸出功率快降電路15未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20使第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)。此動(dòng)作是非連續(xù)工作模式的動(dòng)作，即實(shí)施形態(tài)待機(jī)工作模式的動(dòng)作。根據(jù)此待機(jī)工作模式進(jìn)行控制，使輕負(fù)載狀態(tài)下不流通反向電流。
如上文所述那樣，輸出直流電壓Vo高于輸出上限電壓E1時(shí)，本發(fā)明的直流—直流變換器中進(jìn)行功率回饋(后文將這種過渡響應(yīng)時(shí)的高速響應(yīng)工作模式稱為過渡響應(yīng)工作模式)，使輸出直流電壓Vo下降到輸出目標(biāo)電壓E0。
下面，說明以上那樣組成的實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的動(dòng)作。
首先，說明實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器在重負(fù)載狀態(tài)下的工作模式，即常規(guī)工作模式。
常規(guī)工作模式中，控制部11使第1開關(guān)2和第2開關(guān)3進(jìn)行開關(guān)周期T相同的通斷動(dòng)作。該通斷動(dòng)作中，第1開關(guān)2為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)，而第1開關(guān)2為阻斷狀態(tài)時(shí)，第2開關(guān)3為導(dǎo)通狀態(tài)。
第1開關(guān)2為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電感器5上施加輸入直流電源1的輸入直流電壓Vi。這時(shí)，電流從該電源1通過電感器5流到負(fù)載側(cè)，在電感器5中儲(chǔ)存磁能。接著，第1開關(guān)2為阻斷狀態(tài)，則第2開關(guān)3為導(dǎo)通狀態(tài)。第開關(guān)2一為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，則電流從電感器5通過第2開關(guān)3流到輸出電容器9，釋放電感器5儲(chǔ)存磁能。
這樣在電感器5中重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放動(dòng)作，以便從輸出電容器9對(duì)負(fù)載10供電。
如上文所述，直流—直流變換器的控制部11中，通過控制作為第1開關(guān)2與第2開關(guān)3的通斷時(shí)間的時(shí)間比率，能將輸出直流電壓Vo設(shè)定為零至輸入電壓Vi。
以上是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的常規(guī)工作模式。設(shè)誤差放大電路12中檢測(cè)電路22的電阻121、電阻122和電阻123的電阻值分別為R121、R122和R123，則誤差放大器124中輸入的檢測(cè)電壓Vr23可用以下的式(1)表示。其中，Vo是輸出直流電壓。
Vr23＝[(R122+R123)/(R121+R122+R123)] ……(1)實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中進(jìn)行控制，使檢測(cè)電壓Vr23等于基準(zhǔn)電壓Er。因此，常規(guī)工作狀態(tài)下，將輸出直流電壓Vo控制成用以下式(2)表示的輸出目標(biāo)電壓E0。
E0＝[(R121+R122+R123)/(R122+R123)]……(2)另一方面，在輸出功率快降檢測(cè)電路15進(jìn)行比較的電阻122與電阻123的連接點(diǎn)的電壓等于基準(zhǔn)電壓Er時(shí)，作為當(dāng)時(shí)輸出直流電壓Vo的輸出上限電壓E1可用以下的式3表示。
E1＝[(R121+R122+R123)/R122]Er ……(3)下面，用圖2和圖3說明基準(zhǔn)電壓源120的基準(zhǔn)電壓Er因負(fù)載10等外部信號(hào)而快降時(shí)的動(dòng)作。圖2的(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形。圖2的(b)是示出圖2中(a)時(shí)的輸出目標(biāo)電壓E0與輸出上限電壓E1和輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖。圖2的(c)示出從輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150輸出的信號(hào)V150。圖3的(a)是基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)從比較器150輸出的電壓波形，圖3的(b)是從比較器150輸出圖3(a)所示信號(hào)時(shí)電感器5中流通的電流波形。圖3的(b)所示的電流波形中，中央部分是連續(xù)工作模式，其左右部分示出非連續(xù)工作模式。
實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中，負(fù)載10連續(xù)為相同輕負(fù)載狀態(tài)時(shí)，成為輕負(fù)載狀態(tài)工作模式，即待機(jī)工作模式。該待機(jī)工作模式中，輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)。這時(shí)，由于輸出功率檢測(cè)電路15檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20使第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)。即，該待機(jī)工作模式中，直流—直流變換器按圖3的(b)中左側(cè)部分的波形所示的非連續(xù)工作模式進(jìn)行工作。
如上文所述，直流—直流變換器以待機(jī)工作模式工作時(shí)，根據(jù)例如來自負(fù)載10的信號(hào)，使基準(zhǔn)電壓源120的基準(zhǔn)電壓Er下降時(shí)，輸出目標(biāo)電壓E0和輸出上限電壓E1也下降。這時(shí)，輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150因?yàn)闄z測(cè)出的電壓高于降低的基準(zhǔn)電壓Er，輸出“L”。該“L”的信號(hào)輸入到同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20。現(xiàn)在由于輸出功率快降檢測(cè)電路15檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，而且輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)，同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20將電感器141的驅(qū)動(dòng)電壓V141原樣作為第2開關(guān)3的驅(qū)動(dòng)電壓Vd2輸出。據(jù)此，第2開關(guān)3與第1開關(guān)2同步進(jìn)行通斷動(dòng)作，因而在比較器150輸出“L”信號(hào)的期間，直流—直流變換器不按待機(jī)工作模式工作，而按連續(xù)工作模式工作。該連續(xù)工作模式是過渡響應(yīng)工作模式。過渡響應(yīng)工作模式中，進(jìn)行功率回饋，使輸出直流電壓Vo急劇下降。該功率回饋動(dòng)作持續(xù)到輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出上限電壓，并且輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150繼續(xù)到反相為止。
比較器150反相，則輸出功率快降檢測(cè)電路15成為未檢測(cè)出輸出功率快降的狀態(tài)。這時(shí)，由于輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)，直流—直流變換器按非連續(xù)工作模式工作。然而，這時(shí)如果誤差電壓Ve未充分減小，則輸出直流電壓Vo升高，比較器150進(jìn)一步反相，成為連續(xù)工作模式，進(jìn)行功率回饋。于是，利用該功率回饋動(dòng)作，降低輸出直流電壓Vo，使比較器150進(jìn)一步反相，成為非連續(xù)工作模式。這樣，反復(fù)進(jìn)行工作模式和非連續(xù)工作模式的動(dòng)作。結(jié)果，誤差電壓Ve終于充分減小，使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0。
已有的直流—直流變換器中，在負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)時(shí)，即使輸出目標(biāo)電壓E0快降，也總按待機(jī)工作模式工作，因而輸出直流電壓Vo到達(dá)輸出目標(biāo)電壓E0需要長時(shí)間。
反之，本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中，結(jié)構(gòu)上做成負(fù)載為輕負(fù)載的情況下，輸出目標(biāo)電壓E0快降時(shí)，不按待機(jī)工作模式(非連續(xù)工作模式)工作，而按過渡響應(yīng)工作模式工作，進(jìn)行功率回饋。因此，實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中，即使負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)下輸出目標(biāo)電壓E0快降時(shí)，與已有裝置相比，也能用大幅度縮短的響應(yīng)時(shí)間使輸出直流電壓Vo成為輸出目標(biāo)電壓E0。
實(shí)施形態(tài)1中，用可同步整流的降壓型變換器作了說明，但本發(fā)明的直流—直流變換器并不限定于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可用于可同步整流降壓型、升壓型和升降壓型的各種直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)1中，作為待機(jī)工作模式的動(dòng)作，用非連續(xù)工作模式的動(dòng)作進(jìn)行了說明，但本發(fā)明直流—直流變換器中待機(jī)工作模式的動(dòng)作并不限于此。作為直流—直流變換器進(jìn)行減少耗電動(dòng)作的待機(jī)工作模式的其他動(dòng)作，例如為減小開關(guān)損耗等而設(shè)定規(guī)定期間、停止開關(guān)動(dòng)作的期間以進(jìn)行間歇?jiǎng)幼鞯拈g歇工作模式和降低開關(guān)頻率的開關(guān)頻率可變工作模式，當(dāng)然也能用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施形態(tài)2下面，用所附圖4和圖5說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器。圖4是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器的組成的電路圖。圖5示出實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中，基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)各部分的信號(hào)波形。實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中，具有與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器實(shí)質(zhì)上相同的功能、結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。
實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中，與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的不同處在于結(jié)構(gòu)上做成在誤差放大器124的輸出通過電阻126形成誤差放大電路12的輸出即誤差信號(hào)Ve。實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器還設(shè)置由指示電壓源170、電阻171、開關(guān)172、開關(guān)173和反相器174組成的第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路17。
上述實(shí)施形態(tài)1中，結(jié)構(gòu)上做成通過進(jìn)行功率回饋，使輸出直流電壓下降。然而，為了進(jìn)一步提高輸出直流電壓Vo對(duì)輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度，實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中，強(qiáng)制改變誤差電壓Ve，使由功率回饋動(dòng)作回饋的功率大于不強(qiáng)制改變誤差大于時(shí)由功率回饋動(dòng)作回饋的功率。
輸出目標(biāo)電壓E0根據(jù)來自負(fù)載等的指令等，產(chǎn)生快降時(shí)，輸出直流電壓Vo成為比輸出目標(biāo)電壓E0相對(duì)急劇提高的過渡響應(yīng)狀態(tài)。下面，用圖5說明該過渡響應(yīng)狀態(tài)的動(dòng)作。
圖5示出實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器中，基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)各部分的信號(hào)波形。圖5中，(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形，(b)是示出(a)時(shí)輸出目標(biāo)電壓E0與輸出上限電壓E1和輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖。圖5的(c)示出鋸齒狀電壓Vt和誤差電壓Ve的電壓波形。
輸出直流電壓Vo高于輸出上限電壓E1的期間，從輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150輸出的驅(qū)動(dòng)電壓V150為“L”。因此，開關(guān)137為阻斷狀態(tài)。開關(guān)137一為阻斷狀態(tài)誤差放大電路12的輸出V12不傳給控制電路14。
從比較器150輸出的驅(qū)動(dòng)電壓V150由反相器174加以反相，因而使開關(guān)172為導(dǎo)通狀態(tài)，將指示電壓源170的指示電壓通過電阻171輸入到控制電路14。
通過電阻171輸入的指示電壓V171被設(shè)定成略大于鋸齒狀電壓Vt的最小值的值。此動(dòng)作中，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，第1開關(guān)2僅在短暫的期間為導(dǎo)通狀態(tài)，第2開關(guān)3也僅在短暫的期間為阻斷狀態(tài)。此狀態(tài)持續(xù)到比較器150反相，使開關(guān)172為阻斷狀態(tài)，開關(guān)173為導(dǎo)通狀態(tài)。此后，返回常規(guī)工作模式或待機(jī)工作模式，最后使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定到輸出目標(biāo)電壓E0。誤差放大電路12的電阻126具有在第1過渡響應(yīng)工作電路17的開關(guān)173為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，限制相位補(bǔ)償電容器125流通的電流，抑制檢測(cè)電壓變動(dòng)的功能。
如以上那樣，實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器按常規(guī)工作模式或待機(jī)工作模式工作的情況下，檢測(cè)出過渡響應(yīng)狀態(tài)時(shí)，達(dá)到輸出上限電壓E1前，進(jìn)行工作，使由功率回饋動(dòng)作回饋的功率大子不強(qiáng)制改變誤差電壓由功率回饋動(dòng)作回饋的功率。因此，實(shí)施形態(tài)2的直流—直流變換器能縮短響應(yīng)時(shí)間。
作為實(shí)施形態(tài)2直流—直流變換器，用可同步整流降壓型變換器作說明，但本發(fā)明的整流—整流變換器不限于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也能用于可同步整流降壓型、升壓型和升降壓型的各種直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)3
下面，用所附圖6～圖9說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器。圖6是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器的組成的電路圖。實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中，具有與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器實(shí)質(zhì)上相同的功能、結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。
如圖6所示，實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器具有對(duì)輸入直流電壓Vi進(jìn)行輸出的輸入直流電源1，該電源1的一端連接作為主開關(guān)的第1開關(guān)2的一端。第1開關(guān)2的另一端連接第2開關(guān)3的一端、第1二極管4的陰極和電感器5的一端。第2開關(guān)3的另一端和第1二極管4的陽極連接輸入直流電源1的另一端。這樣連接的第1開關(guān)3和第2開關(guān)3根據(jù)來自控制部11的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，反復(fù)進(jìn)行通斷動(dòng)作。該控制部11連接檢測(cè)輸出功率快降時(shí)的輸出功率快降電路15。
如圖6所示，實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器設(shè)置連接電感器5的一端和接地側(cè)的第3開關(guān)6，還設(shè)置連接電感器5的一端和輸出電容器9的一端的第4開關(guān)7。第4開關(guān)7兩端并聯(lián)第2二極管8，使其往負(fù)載側(cè)為正向。第3開關(guān)6和第4開關(guān)7根據(jù)來自控制部11的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，反復(fù)進(jìn)行通斷動(dòng)作。
結(jié)構(gòu)上做成實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器又設(shè)置輸入輸出比較電路16和第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路18。該比較電路16輸入來自輸入直流電源1的輸入直流電壓Vi和與輸出功率快降檢測(cè)電路15中輸入的檢測(cè)信號(hào)相同的檢測(cè)信號(hào)。第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路18輸入來自輸出功率快降檢測(cè)電路15的輸出信號(hào)和來自誤差放大電路12的輸出信號(hào)。
實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中，第1開關(guān)2和電感器5與第3開關(guān)6串聯(lián)，第1開關(guān)2和第3開關(guān)6均為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，對(duì)電感器5施加輸入直流電源Vi。結(jié)構(gòu)上還做成第2開關(guān)3和電感器5與第4開關(guān)7串聯(lián)，并且第2開關(guān)3和第4開關(guān)7均為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，對(duì)輸出電容器9施加電感器5的電壓。
控制部11由誤差放大電路12、振蕩電路13、控制電路214和加法器143組成。該控制部11因?yàn)榭刂戚敵鲋绷麟妷篤o，所以具有分別控制第1開關(guān)2、第2開關(guān)3、第3開關(guān)6和第4開關(guān)7通斷的功能。
以上那樣組成的實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器是升壓和降壓變換器(升降壓變換器)，使輸入直流電源1的輸入直流電壓Vi形成所希望的直流電壓后輸出。
圖7示出控制電路214的組成的電路圖。
如圖7所示，輸入到控制電路214的誤差電壓Ve被輸入到第2比較器145，并且通過加法器143輸入到第1比較器144。加法器143將誤差電壓Ve與偏置電壓Vos相加，所得信號(hào)(Ve+Vos)輸出到第1比較器144。第1比較器144對(duì)加法器143的輸出(Ve+Vos)和鋸齒狀電壓Vt進(jìn)行比較。第2比較器145則比較誤差電壓Ve與鋸齒狀電壓Vt。
第1比較器144的輸出電壓Vd1成為控制第1開關(guān)2通斷的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且通過使第1比較器144的輸出反相的第1反相器146輸入到第1同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路400。該電路400的輸出電壓Vd2成為控制第2開關(guān)3通斷的第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
第2比較器145的輸出電壓Vd3成為控制第3開關(guān)6通斷的第3驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且通過使第2比較器145的輸出反相的第2反相器147輸入到第2同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路401。該電路401的輸出電壓Vd4成為控制第4開關(guān)7通斷的第4驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
如圖7所示第1輕負(fù)載檢測(cè)電路148中輸入第2開關(guān)3兩端連接的信號(hào)線，第2輕負(fù)載檢測(cè)電路149中輸入第4開關(guān)7兩端連接的信號(hào)線。第1輕負(fù)載檢測(cè)電路148使用第2開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的電阻檢測(cè)出電流值，第2輕負(fù)載檢測(cè)電路149使用第4開關(guān)7導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的電阻檢測(cè)出電流值，從而該電路148和電路149根據(jù)這些電流值檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)。即，第1輕負(fù)載檢測(cè)電路148將導(dǎo)通狀態(tài)下第2開關(guān)3流通的電流超過預(yù)定值的時(shí)間判斷為輕負(fù)載狀態(tài)。這時(shí)，由于輸出功率快降檢測(cè)電路15未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，第1同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路400使第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)。此動(dòng)作是作為待機(jī)工作模式的一種動(dòng)作即非連續(xù)工作模式的動(dòng)作，控制成無反向電流通過。第2輕負(fù)載檢測(cè)電路149又將第4開關(guān)7流通的電流超過預(yù)定時(shí)間判斷為輕負(fù)載狀態(tài)。這時(shí)，由于輸出功率快降檢測(cè)電路15未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，第2同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路401使第4開關(guān)7為阻斷狀態(tài)。此動(dòng)作也是待機(jī)工作模式的一種動(dòng)作即非連續(xù)工作模式的動(dòng)作，控制成無反向電流通過。
負(fù)載快降檢測(cè)電路15由比較器150組成。輸入輸出比較電路16由電阻160、電阻161和比較器162組成。第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路18由第1指示電壓源180、電阻181、開關(guān)182、第2指示電壓源183、電阻184、開關(guān)185、開關(guān)186、反相器187和NOR電路188組成。
下面，說明以上那樣組成的實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器的動(dòng)作。
首先，說明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中作為重負(fù)載狀態(tài)工作模式的常規(guī)工作模式。
常規(guī)工作模式中，控制部11使第1開關(guān)2、第2開關(guān)3、第3開關(guān)6和第4開關(guān)7具有相同的開關(guān)周期T，并且進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。使第1開關(guān)2和第3開關(guān)6的一個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間比率(即時(shí)間比率)分別為δ1和δ2。另外，第3開關(guān)6為導(dǎo)通狀態(tài)的期間設(shè)δ1＞δ2，以便第1開關(guān)2也可靠地為導(dǎo)通狀態(tài)。第1開關(guān)2為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)，而第1開關(guān)2為阻斷狀態(tài)時(shí)，第2開關(guān)3為導(dǎo)通狀態(tài)。又，第3開關(guān)6為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第4開關(guān)7為阻斷狀態(tài)，而第3開關(guān)6為阻斷狀態(tài)時(shí)，第4開關(guān)7為導(dǎo)通狀態(tài)。
首先，在第1開關(guān)2和第3開關(guān)6均為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，對(duì)電感器5施加輸入直流電源1的輸入直流電壓Vi。這段時(shí)間是δ2·T。這時(shí)，電流從輸入直流電源1流到電感器5，在電感器5儲(chǔ)存磁能。其次，第3開關(guān)6為阻斷狀態(tài)時(shí)，第4開關(guān)7為導(dǎo)通狀態(tài)，從而對(duì)電感器5施加輸入直流電壓Vi與輸出直流電壓Vo的差Vi-Vo。這段時(shí)間是(δ1-δ2)·T，并且電流通過電感器5從輸入直流電源1流到輸出電容器9。最后，第1開關(guān)2和第3開關(guān)6均為阻斷狀態(tài)時(shí)，第2開關(guān)3和第4開關(guān)7均為導(dǎo)通狀態(tài)，從而在電感器5上反相施加輸出直流電壓Vo。這段時(shí)間是(1-δ1)·T，并且電流從電感器5流到輸出電容器9，釋放儲(chǔ)存磁能。
這樣，電感器5中通過反復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放動(dòng)作，從輸出電容器9對(duì)負(fù)載10供電。電感器5的磁能儲(chǔ)存和釋放為均衡的穩(wěn)定工作狀態(tài)中，其電壓與時(shí)間乘積的和為零，因而以下的式(4)成立，輸出直流電壓Vo相對(duì)于輸入直流電壓Vi可锝式(5)的變換特性。
同樣，δ2＝0時(shí)，輸出直流電壓Vo為式(6)，作為降壓變換器進(jìn)行工作。
同樣，δ1＝0時(shí)，輸出直流電壓Vo為式(7)，作為升壓變換器進(jìn)行工作。又通過控制各開關(guān)的時(shí)間比率，可將δ1/(1-δ2)設(shè)定為0至無窮大。即，實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器作為理論上能從任意輸入直流電壓Vi形成任意輸出直流電壓Vo的升降壓變換器進(jìn)行工作。
Vi·δ2·T+(Vi-Vo)(δ1-δ2)T＝Vo(1-δ1)T……(4)Vo＝[δ1/(1-δ2)]Vi ……(5)Vo＝δ1·Vi ……(6)Vo＝[1/(1-δ2)]Vi ……(7)
檢測(cè)電路22的電阻從輸出直流電壓Vo檢測(cè)出的電壓高于基準(zhǔn)電壓源120的基準(zhǔn)電壓Er時(shí)，誤差放大電路輸出的誤差電壓Ve減小。電阻檢測(cè)出的電壓低于該基準(zhǔn)電壓，則誤差電壓Ve加大。即，如果輸入直流電壓Vi高，或負(fù)載10輕，而輸出直流電壓Vo升高，則誤差電壓Ve減小。反之，如果輸入直流電壓Vi低，或負(fù)載10重，而輸出直流電壓Vo降低，則誤差電壓Ve加大。
圖8是實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中控制部11各部分的波形圖。圖8中，(a)表示鋸齒狀電壓Vt、誤差電壓Ve和加法器143的輸出電壓(Ve+Vos)，(b)表示第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1，(c)表示第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd2，(d)表示第3驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd3，(e)表示第4驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd4。圖8中，左側(cè)部分表示(鋸齒狀電壓Vt)＞(誤差電壓Ve)的情況，中央部分表示鋸齒狀電壓Vt與誤差電壓Ve和加法器143的輸出電壓(Ve+Vos)交叉的情況，右側(cè)部分表示(鋸齒狀電壓Vt)＜(加法器143的輸出(Ve+Vos))的情況。
下面，用圖8說明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器的動(dòng)作。
首先，輸入直流電壓Vi高且(鋸齒狀電壓Vt)＞(誤差電壓Ve)時(shí)，作為第2比較器145輸出的第3驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd3總為“L”，且第3開關(guān)6為阻斷狀態(tài)。因此，第3開關(guān)6的時(shí)間比率δ2為δ2＝0。另一方面，作為第1比較器144的輸出第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1對(duì)第1開關(guān)2進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)。這時(shí)，誤差電壓Ve越小，比率δ1就越小。這種情況下，直流—直流變換器作為降壓變換器工作，其輸入輸出電壓的關(guān)系用式(6)表示。
接著，如圖8中央部分所示，輸入直流電壓Vi接近輸出直流電壓Vo，且鋸齒狀電壓Vt與誤差電壓Ve和加法器143的輸出(Ve+Vos)交叉時(shí)，作為第1比較器144的輸出的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1對(duì)第1開關(guān)2進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)，作為第2比較器145的輸出的第3驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd3對(duì)第3開關(guān)6進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)。這時(shí)，誤差電壓Ve越小，比率δ1和比率δ2就越小。這種情況下，直流—直流變換器作為升降壓變換器工作，其輸入輸出電壓的關(guān)系用式(5)表示。
接著，如圖8的右側(cè)部分所示，輸入直流電壓Vi低，且(鋸齒狀電壓Vt)＜(加法器143的輸出(Ve+Vos))時(shí)(圖8的右側(cè)部分)，作為第1比較器144的輸出的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd1總為“H”，且第1開關(guān)2為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，第1開關(guān)2的時(shí)間比率δ1＝1。另一方面，作為第2比較器145的輸出的第3驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd3對(duì)第3開關(guān)6進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)。這時(shí)，誤差電壓Ve越大，比率δ2就越大。這種情況下，直流—直流變換器作為升壓變換器工作，其輸入輸出電壓的關(guān)系用式(7)表示。
以上是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中的常規(guī)工作模式。設(shè)電阻160和電阻161的電阻值為R160和R161，比較器162將輸入直流電壓Vi和輸出直流電壓Vo加以比較，所以滿足下列(8)、(9)式的條件。
R160＝R121+R122 ……(8)R161＝R123……(9)因此，輸入直流電壓Vi高于輸出直流電壓Vo時(shí)，比較器162輸出“H”。又，在輸入直流電壓Vi低于輸出直流電壓Vo時(shí)，比較器162輸出“L”。
下面用圖9說明實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中過渡響應(yīng)時(shí)的工作模式(過渡響應(yīng)工作模式)。
圖9示出實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中，基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)各部分的信號(hào)波形。圖9中(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形，(b)是示出(a)時(shí)輸出目標(biāo)電壓E0與輸出上限電壓E1和輸入直流電壓Vi和輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖。圖9的(c)示出鋸齒狀電壓Vt、誤差電壓Ve和加法器143的輸出(Ve+Vos)。
在輸出直流電壓Vo高于輸出上限電壓E1的期間，比較器150的驅(qū)動(dòng)電壓V150為“L”。由于輸入直流電壓Vi低于輸出直流電壓Vo，比較器162的驅(qū)動(dòng)電壓V162為“L”。
輸入比較器150的驅(qū)動(dòng)電壓V150和比較器162的驅(qū)動(dòng)電壓V162的NOR電路188成為“H”，開關(guān)182和開關(guān)185為導(dǎo)通狀態(tài)。NOR電路188的驅(qū)動(dòng)電壓V188被反相器187反相，因而開關(guān)186為阻斷狀態(tài)。
開關(guān)186為阻斷狀態(tài)時(shí)，成為誤差放大電路12的輸出V12變成不傳到控制電路214的狀態(tài)。開關(guān)185為導(dǎo)通狀態(tài)，則通過電阻184將第2指示電壓源183的電壓輸入到控制電路214(指示電壓V184)。開關(guān)182為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，通過電阻181將第1指示電壓源180的電壓輸入到加法器143(指示電壓V181)。加法器143的輸出為“V184+Vos+V181”。這里，將指示電壓V184的電壓值設(shè)定成略大于鋸齒狀電壓Vt的最小值的值，將指示電壓V181的電壓值設(shè)定得使電壓(V184+Vos+V181)略大于鋸齒狀電壓Vt的最大值。
上述動(dòng)作中，1個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，第1開關(guān)2總為導(dǎo)通狀態(tài)，第2開關(guān)3總為阻斷狀態(tài)，第3開關(guān)6僅在短暫的期間為導(dǎo)通狀態(tài)，第4開關(guān)7僅在短暫的期間為阻斷狀態(tài)。所述變換器作為按δ1＝1、δ2為較小的時(shí)間比率進(jìn)行控制的升壓型變換器連續(xù)工作。這種狀態(tài)持續(xù)到比較器150進(jìn)行反相，使開關(guān)186為導(dǎo)通狀態(tài)為止。此后，返回常規(guī)工作模式或待機(jī)工作模式，輸出直流電壓Vo最終穩(wěn)定于輸出目標(biāo)電壓E0。電阻126在開關(guān)186為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，限制相位補(bǔ)償電容器125中流過的電流，抑制檢測(cè)電壓的變動(dòng)。
如以上那樣，實(shí)施形態(tài)3直流—直流變換器在輸出直流電壓Vo高于輸入直流電壓Vi時(shí)，連續(xù)進(jìn)行功率回饋動(dòng)作的功率大于不強(qiáng)制改變誤差電壓的功率回饋動(dòng)作帶來的功率，直到達(dá)到輸出上限電壓E1為止。
實(shí)施形態(tài)3中，作為可升降壓的直流—直流變換器，采用4開關(guān)式升降壓變換器進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的直流—直流變換器不限于這種結(jié)構(gòu)。作為可升降壓的直流—直流變換器，還有人們熟悉的圖19中示出的SEPIC電路圖和圖20中示出的Zeta變換器電路圖。本發(fā)明還可利用串聯(lián)或并聯(lián)組合升壓電壓變換器與降壓變換器而組成，本發(fā)明可用于所有這些可同步整流升降壓型直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器中，在升降壓動(dòng)作時(shí)，對(duì)4個(gè)開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，但升壓動(dòng)作時(shí)僅可驅(qū)動(dòng)控制2個(gè)開關(guān)，因而開關(guān)損耗大幅度減少，成為高效直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)4下面，用所附圖10、圖11說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器。圖10是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器的組成的電路圖。實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器中，具有與上述實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器實(shí)質(zhì)上相同的功能、結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。
實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器中，與圖6所示實(shí)施形態(tài)3的直流—直流變換器的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)是設(shè)置由回饋開關(guān)210、電阻211和NOR電路212組成的高速響應(yīng)電路21以及刪除第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路18。
用圖11和圖12說明以上那樣組成的實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器在過渡響應(yīng)時(shí)的工作模式(過渡響應(yīng)工作模式)。圖11中，(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形，(b)是示出(a)時(shí)輸出目標(biāo)電壓E0與輸出上限電壓E1和輸入直流電壓Vi和輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖。圖11的(c)示出高速響應(yīng)電路21的電壓波形(V212)。
圖11中(a)的基準(zhǔn)電壓Er的電壓波形示出根據(jù)來自負(fù)載10的指令等使基準(zhǔn)電壓Er急劇下降的狀態(tài)。這時(shí)，下降后的基準(zhǔn)電壓Er造成的輸出上限電壓E1高于輸入直流電壓Vi。隨著基準(zhǔn)電壓Er的變化，輸出目標(biāo)電壓E0和輸出上限電壓E1也變化，但誤差放大電路12的誤差放大器124不立即作出響應(yīng)，誤差電壓Ve及該電壓Ve加補(bǔ)償電壓Vos所得的電壓(Ve+Vos)緩慢下降。而且電壓(Ve+Vos)在加法器143上形成后，輸出到第1比較器144。
圖11所示的狀態(tài)中，輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150由于檢測(cè)到的電壓高于基準(zhǔn)電壓Er，對(duì)高速響應(yīng)電路21輸出“L””。輸出功率快降檢測(cè)電路16的比較器162由于輸出直流電壓Vo高于輸入直流電壓Vi，對(duì)高速響應(yīng)電路21的NOR電路212輸出“L””。因此，NOR電路212所輸出用于回饋開關(guān)210的驅(qū)動(dòng)信號(hào)V212為“H”，回饋開關(guān)210成為導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，從輸出電容器9通過高速響應(yīng)電路21對(duì)輸入直流電源1快速進(jìn)行功率回饋?；仞侀_關(guān)210的導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)到輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出上限電壓E1，并且比較器150反相。
比較器150反相，使回饋開關(guān)210為阻斷狀態(tài)后，如果誤差電壓Ve未充分減小，則輸出直流電壓Vo升高，再次使回饋開關(guān)210成為導(dǎo)通狀態(tài)。然后，輸出直流電壓Vo下降，再次使回饋開關(guān)210成為阻斷狀態(tài)。這樣，回饋開關(guān)210反復(fù)進(jìn)行通斷動(dòng)作，終于使誤差電壓Ve充分加大，輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0。
圖12的波形圖示出基準(zhǔn)電壓Er進(jìn)一步加大降低，并且該電壓Er降低后的輸出上限電壓E1低于輸入直流電壓Vi時(shí)的狀態(tài)。圖12的(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形，圖12的(b)是示出(a)時(shí)輸出目標(biāo)電壓E0與輸出上限電壓E1和輸入直流電壓Vi和輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖，圖12的(c)示出高速響應(yīng)電路21的電壓波形(V212)。
隨著基準(zhǔn)電壓Er的變化，輸出目標(biāo)電壓E0和輸出上限電壓E1也變化，但誤差放大器124不立即作出響應(yīng)，誤差電壓Ve及該電壓Ve加補(bǔ)償電壓Vos所得的電壓(Ve+Vos)緩慢下降。
圖12所示的狀態(tài)中，輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150由于檢測(cè)到的電壓高于基準(zhǔn)電壓Er，對(duì)高速響應(yīng)電路21輸出“L”。輸出功率快降檢測(cè)電路16的比較器162由于輸出直流電壓Vo高于輸入直流電壓Vi，對(duì)高速響應(yīng)電路21的NOR電路212輸出“L””。因此，NOR電路212所輸出用于回饋開關(guān)210的驅(qū)動(dòng)信號(hào)V212為“H”，回饋開關(guān)210成為導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，從輸出電容器9通過高速響應(yīng)電路21對(duì)輸入直流電源1快速進(jìn)行功率回饋?；仞侀_關(guān)210的導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)到輸出直流電壓Vo達(dá)到輸入直流電壓Vi，并且比較器150反相。
比較器150反相，使回饋開關(guān)210為阻斷狀態(tài)后，如果誤差電壓Ve未充分減小，則輸出直流電壓Vo升高，再次使回饋開關(guān)210成為導(dǎo)通狀態(tài)。然后，輸出直流電壓Vo下降，再次使回饋開關(guān)210成為阻斷狀態(tài)。這樣，回饋開關(guān)210重復(fù)進(jìn)行通斷動(dòng)作，終于使誤差電壓Ve充分加大，輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0。
實(shí)施形態(tài)4中，輸出上限電壓E1可設(shè)定為輸出直流電壓Vo的容許上限值以上且接近輸出目標(biāo)電壓E0的值。另外，電阻值R161可考慮回饋開關(guān)210和電阻211處的壓降后設(shè)定。
已有的直流—直流變換器中，輸出直流電壓Vo隨由誤差放大器響應(yīng)速度決定的誤差電壓Ve的緩慢變化而變化，輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出目標(biāo)電壓E0前的響應(yīng)速度非常慢。
然而，實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器通過設(shè)置具有回饋開關(guān)210的高速響應(yīng)電路21，進(jìn)行快速功率回饋，因而能大幅度縮短響應(yīng)時(shí)間。又，回饋開關(guān)210在輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出上限電壓E1和輸入直流電壓Vi的高的一方前，一直是導(dǎo)通狀態(tài)，其后，返回常規(guī)響應(yīng)動(dòng)作，因而輸出直流電壓Vo不發(fā)生下沖。
實(shí)施形態(tài)4直流—直流變換器中高速響應(yīng)電路21的電阻211用于限制回饋開關(guān)210從輸入直流電源1對(duì)輸出電容器9快速功率回饋中產(chǎn)生的回饋電流。然而，該電阻211可用回饋開關(guān)210為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)本身的阻抗代替。實(shí)施形態(tài)4中，作為可升降壓的直流—直流變換器，采用4開關(guān)式升降壓變換器進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的直流—直流變換器不限于這種結(jié)構(gòu)。作為可升降壓的直流—直流變換器，眾所周知還圖19中示出的SEPIC電路圖和圖20中示出的Zeta變換器電路圖。本發(fā)明還可利用串聯(lián)或并聯(lián)組合升壓變換器與降壓變換器組成。本發(fā)明可用于這些可同步整流升降壓型直流—直流變換器。實(shí)施形態(tài)4的直流—直流變換器對(duì)升降壓型直流—直流變換器進(jìn)行了說明，但實(shí)施形態(tài)4的結(jié)構(gòu)也能用于升壓型直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)5下面，用所附圖13和圖14說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器。圖13是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器的組成的電路圖。實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中，具有與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器實(shí)質(zhì)上相同的功能、結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。
實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中，與圖1所示實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上做成刪除輸出功率快降檢測(cè)電路15，并且從負(fù)載10等外部裝置輸入通知輸出功率快降的外部信號(hào)19。實(shí)施形態(tài)1中，其結(jié)構(gòu)是采用輸出功率快降檢測(cè)電路15檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，但實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器在控制部11輸入來自外部裝置通知輸出功率快降的外部信號(hào)19，并且在控制部11的輕負(fù)載檢測(cè)電路142和同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20上實(shí)施與上述實(shí)施形態(tài)1相同的動(dòng)作。因此，利用實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器，則能簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
如上述實(shí)施形態(tài)1那樣，結(jié)構(gòu)上做成通過采用輸出功率快降檢測(cè)電路15，在輕負(fù)載時(shí)，反復(fù)進(jìn)行連續(xù)工作模式(功率回饋動(dòng)作)和不連續(xù)工作模式的動(dòng)作，直到誤差電壓Ve充分減小，使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0，因而該電壓Vo穩(wěn)定在電壓E0前需要一些時(shí)間。實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中，由于采用通知輸出功率快降的外部信號(hào)19，如果連續(xù)輸入外部信號(hào)19，進(jìn)行功率回饋，直到誤差電壓Ve充分減小，使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0，則能縮短響應(yīng)時(shí)間。
下面，用圖14說明實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中過渡響應(yīng)時(shí)的工作模式(過渡響應(yīng)工作模式)。圖14的(a)是示出基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)的狀態(tài)的電壓波形，圖14的(b)是示出(a)時(shí)輸出目標(biāo)電壓E0與輸出直流電壓Vo的關(guān)系的波形圖，圖14的(c)示出外部信號(hào)19的電壓波形(V19)。
首先，說明負(fù)載10總為輕負(fù)載狀態(tài)的情況。
即使在基準(zhǔn)電壓Er降低之前，也由于是輕負(fù)載狀態(tài)而不輸入來自外部信號(hào)19的通知輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)，而且輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)，所以同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20使第2開關(guān)3為阻斷狀態(tài)。這時(shí)，直流—直流變換器按作為待機(jī)工作模式的一種即非連續(xù)工作模式進(jìn)行工作。該時(shí)相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Er降低前的輕負(fù)載狀態(tài)的時(shí)候，外部信號(hào)19輸出“H”。
然后，基準(zhǔn)電壓Er快降時(shí)，輸出目標(biāo)電壓E0下降，外部信號(hào)19為“L”，輸入通知輸出功率快降的信號(hào)，并且輕負(fù)載檢測(cè)電路142檢測(cè)輕負(fù)載。結(jié)果，同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20將反相器141的驅(qū)動(dòng)電壓V141原樣作為第2開關(guān)3的驅(qū)動(dòng)電壓Vd2加以輸入。這樣輸入外部信號(hào)19的“L”的期間，不變成作為待機(jī)模式的非連續(xù)工作模式，按連續(xù)工作模式進(jìn)行工作。因此，該期間進(jìn)行功率回饋，使輸出直流電壓Vo急劇下降。這種功率回饋持續(xù)到外部信號(hào)19成為“H”。
如以上那樣，實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中，結(jié)構(gòu)上做成輸入通知輸出功率快降的外部信號(hào)19，因而繼續(xù)輸入外部信號(hào)19，進(jìn)行功率回饋，直到誤差電壓Ve充分減小，使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0。由此，能進(jìn)一步縮短響應(yīng)時(shí)間。
實(shí)施形態(tài)5的直流—直流變換器中，可在誤差電壓Ve充分減小，使輸出直流電壓Vo穩(wěn)定輸出目標(biāo)電壓E0前，將外部信號(hào)一直設(shè)定為“L”。
實(shí)施形態(tài)5中，用可同步整流降壓型變換器作了說明，但本發(fā)明的直流—直流變換器不限于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能用于可同步整流的降壓型、升壓型和升降壓型的各種直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)6下面，用所附圖15和圖16說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器。圖15是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器的組成的電路圖。上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中，說明了將檢測(cè)電壓控制輸出直流電壓的稱為電壓模式的控制方法用于本發(fā)明的例子。實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器中，將稱為電流模式控制方法用于本發(fā)明，該模式檢測(cè)電流，控制輸出直流電壓。實(shí)施形態(tài)6中，具有與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器實(shí)質(zhì)上相同的功能、組成的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器中，與圖1所示實(shí)施形態(tài)1的不同點(diǎn)是誤差放大電路72和控制電路91的構(gòu)成。
實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器中，誤差放大電路72具有基準(zhǔn)電壓源720、3個(gè)電阻721、722和723、誤差放大器724以及由電阻725與電容器726的串聯(lián)電路組成的積分電路。
誤差放大電路72中，利用3個(gè)電阻721、722和723對(duì)輸出直流電壓Vo進(jìn)行分壓。其中，誤差放大器72將電阻721與電阻722的連接點(diǎn)的電壓同基準(zhǔn)電壓源720的基準(zhǔn)電壓Er比較。誤差放大器724輸出誤差電壓Ve。誤差放大器724的輸出端子連接由電阻725和電容器726的串聯(lián)電路組成的積分電路，用于降低高頻增益。設(shè)電阻721與電阻722的連接點(diǎn)上的電壓分壓比為α，則誤差放大器724的反相輸入端子輸入的第1檢測(cè)電壓可用α·Vo表示。如果第1檢測(cè)電壓α·Vo大于基準(zhǔn)電壓Er，則誤差電壓Ve減小，反之，該電壓α·Vo小于基準(zhǔn)電壓Er，則誤差電壓Ve加大。第1檢測(cè)電壓α·Vo等于基準(zhǔn)電壓Er時(shí)，輸出直流電壓Vo為所希望的電壓值。作為該電壓值的輸出目標(biāo)電壓E0可用以下式(9)表示。
E0＝Er/α ……(10)又，設(shè)電阻722與電阻723的連接點(diǎn)上的分壓比為β，則第2檢測(cè)電壓可用β·Vo表示比較器150將第2檢測(cè)電壓β·Vo與基準(zhǔn)電壓源720的基準(zhǔn)電壓Er比較。設(shè)第2檢測(cè)電壓β·Vo等于基準(zhǔn)電壓Er時(shí)的輸出直流電壓為輸出上限電壓E1，則該電壓E1可用以下的式(11)表示。該電壓E1大于作為所希望電壓的輸出目標(biāo)電壓E0。
E1＝Er/β(＞E0) ……(11)比較器150的輸出被輸入到控制電路91的同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路915。該電路915的組成與上述實(shí)施形態(tài)1的直流—直流變換器中同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路20的組成相同。
控制電路91由電流檢測(cè)電路910、脈沖振蕩電路911、比較器912、觸發(fā)器電路913、反相器914、同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路915和輕負(fù)載檢測(cè)電路916組成。電流檢測(cè)電路910檢測(cè)第1開關(guān)2流過的電流(下文稱為開關(guān)電流)，并且輸出與該開關(guān)電流成比例的電流檢測(cè)信號(hào)Vsi。脈沖振蕩電路911輸出開關(guān)頻率f的置位脈沖。比較器912輸入作為誤差放大電路72輸出的誤差電壓Ve和來自電流檢測(cè)電路910的電流檢測(cè)信號(hào)Vsi。比較器912在電流檢測(cè)信號(hào)Vsi大于誤差電壓Ve時(shí)，對(duì)觸發(fā)器電路913輸出復(fù)位脈沖。觸發(fā)器電路913輸入來自脈沖振蕩電路911的置位脈沖時(shí)，成為高電平，而輸入來自比較器912的輸出脈沖時(shí)，輸出低電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)V913。
圖19示出控制電路91中各部分的電壓波形。如圖16所示，誤差電壓Ve小，則使開關(guān)電流峰值降低，因而驅(qū)動(dòng)信號(hào)V913的脈沖寬度變小。即，時(shí)間比率δ變小，抑制對(duì)負(fù)載10的供電。反之，誤差電壓Ve大，則使開關(guān)電流峰值升高，因而驅(qū)動(dòng)信號(hào)V913的脈沖寬度變大。即，時(shí)間比率δ變大，對(duì)負(fù)載10的供電加大。
如以上那樣，實(shí)施形態(tài)6的直流—直流變換器中，誤差放大電路72輸出將輸出直流電壓Vo與輸出目標(biāo)電壓E0的偏差放大后的誤差電壓Ve。該直流—直流變換器中，通過利用誤差電壓Ve調(diào)整第1開關(guān)2流過的電流(開關(guān)電流)的峰值，進(jìn)行控制，使輸出直流電壓Vo成為輸出目標(biāo)電壓E0。
直流—直流變換器按待機(jī)工作模式工作時(shí)，根據(jù)例如來自負(fù)載10等的信號(hào)使基準(zhǔn)電壓源720的基準(zhǔn)電壓Er降低，則輸出目標(biāo)電壓E0和輸出上限電壓E1也降低。這時(shí)，輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150由于檢測(cè)出的電壓比降低后的基準(zhǔn)電壓Er高，輸出“L”。該“L”的信號(hào)輸入到同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路915。這時(shí)，輸出功率快降檢測(cè)電路15檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)，而且輕負(fù)載檢測(cè)電路916檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)，所以同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路915將反相器914的驅(qū)動(dòng)電壓V914原樣作為第2開關(guān)3的驅(qū)動(dòng)電壓Vd2輸出。由此，第2開關(guān)3與第1開關(guān)2同步進(jìn)行通斷動(dòng)作，因而在比較器150輸出“L”的信號(hào)的期間，直流—直流變換器不按待機(jī)工作模式工作，而按連續(xù)工作模式工作。該連續(xù)工作模式是過渡響應(yīng)工作模式。
在該過渡響應(yīng)工作模式進(jìn)行功率回饋，使輸出直流電壓急劇下降。此功率回饋動(dòng)作持續(xù)到輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出上限電壓E1，并且輸出功率快降檢測(cè)電路15的比較器150反相。比較器150一反相，則輸出功率快降檢測(cè)電路15成為未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的狀態(tài)。這時(shí)，輕負(fù)載檢測(cè)電路916檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)。因而直流—直流變換器按非連續(xù)工作模式工作。然而，這時(shí)如果誤差電壓Ve未充分減小，則輸出直流電壓Vo升高。于是，比較器150進(jìn)一步反相，成為連續(xù)工作模式，進(jìn)行功率回饋。由于該功率回饋動(dòng)作，輸出直流電壓Vo降低，比較器15進(jìn)一步反相，成為非連續(xù)工作模式。這樣，反復(fù)進(jìn)行連續(xù)工作模式和非連續(xù)工作模式的動(dòng)作，最后使誤差電壓Ve充分減小，輸出直流電壓Vo穩(wěn)定在輸出目標(biāo)電壓E0。
上述實(shí)施形態(tài)1中，說明了用電壓模式控制的直流—直流變換器，但實(shí)施形態(tài)6說明了用電流模式控制的直流—直流變換器。從實(shí)施形態(tài)6中的動(dòng)作說明可知，電流模式的控制方法可用于本發(fā)明的直流—直流變換器，獲得與電壓模式控制方法同樣良好的效果。
如實(shí)施形態(tài)1至6中所說明，本發(fā)明具有縮短輸出直流電壓快降時(shí)的響應(yīng)時(shí)間的效果。而且，本發(fā)明在輸出直流電壓Vo相對(duì)于輸出目標(biāo)電壓E0高時(shí)，使該輸出直流電壓Vo對(duì)輸入側(cè)回饋功率，從而具有能提高輸出直流電壓Vo的穩(wěn)定性的效果。因此，本發(fā)明的直流—直流變換器有效抑制輸出條件快變等帶來的過沖。例如，直流—直流變換器啟動(dòng)時(shí)，尤其在輕負(fù)載下啟動(dòng)時(shí)，施加輸入直流電壓，使該變換器開始工作時(shí)，輸出直流電壓Vo與基準(zhǔn)電壓Er的差變大。結(jié)果，誤差電壓Ve大，開關(guān)電流峰值也大，輸出直流電壓Vo急劇升高。已有的直流—直流變換器中，在輸出直流電壓Vo達(dá)到輸出目標(biāo)電壓E0后要抑制供電的工作電路延遲時(shí)間的期間內(nèi)，輸出直流電壓產(chǎn)生過沖。尤其在輕負(fù)載的情況下，該過沖變大。又由于輸出目標(biāo)電壓E0的穩(wěn)定性取決于負(fù)載，輸出直流電壓Vo為了響應(yīng)輸出目標(biāo)電壓E0，需要時(shí)間。本發(fā)明的直流—直流變換器中，在輸出直流電壓Vo大于輸出目標(biāo)電壓E0，且超過輸出上限電壓時(shí)，使第2開關(guān)3進(jìn)行通斷動(dòng)作，并且回饋功率。本發(fā)明的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上這樣組成，能使輸出直流電壓Vo快降，所以能縮短對(duì)輸出目標(biāo)電壓E0的響應(yīng)時(shí)間。
實(shí)施形態(tài)6用可同步整流降壓型變換器進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的直流—直流變換器不限于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能用于可同步整流降壓型、升壓型和升降壓型的各種直流—直流變換器。
實(shí)施形態(tài)1～6的直流—直流變換器的控制也可用于啟動(dòng)時(shí)，能縮短啟動(dòng)時(shí)對(duì)輸出目標(biāo)電壓E0的響應(yīng)時(shí)間。
上述實(shí)施形態(tài)1～6中說明的直流—直流變換器可在結(jié)構(gòu)上再組合，從而具有各種功能。
上述實(shí)施形態(tài)1～6中說明的直流—直流變換器中控制部等的各組成部分可作為各自獨(dú)立的單元分別組成，并且用于其他實(shí)施形態(tài)。
這樣，從實(shí)施形態(tài)詳細(xì)說明可知，本發(fā)明的直流—直流變換器具有以下效果。
本發(fā)明的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上做成設(shè)置輸出功率快降檢測(cè)電路，該電路設(shè)定對(duì)成為輸出直流電壓的控制目標(biāo)的輸出目標(biāo)電壓高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓，并且輸出該輸出上限電壓與輸出直流電壓僅的比較結(jié)果，使輕負(fù)載狀態(tài)下輸出直流電壓高于輸出上限電壓時(shí)，解除待機(jī)工作模式，執(zhí)行進(jìn)行功率回饋的過渡響應(yīng)工作模式。因此，本發(fā)明即使因某些條件的變化而輸出直流電壓高于輸出目標(biāo)電壓，也不依附于負(fù)載狀況，具有輸出直流電壓高效達(dá)到輸出目標(biāo)電壓、大幅提高響應(yīng)速度的效果。
本發(fā)明的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上做成設(shè)置輸出功率快降檢測(cè)用的比較電路，該電路設(shè)定對(duì)成為輸出直流電壓的控制目標(biāo)的輸出目標(biāo)電壓僅高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓，并且輸出該輸出上限電壓與輸出直流電壓的比較結(jié)果，使輸出直流電壓高于輸出上限電壓時(shí)，強(qiáng)制改變誤差電壓，讓輸出直流電壓下降，按功率回饋動(dòng)作所回饋的功率變成較大的過渡響應(yīng)工作模式進(jìn)行工作。因此，本發(fā)明的直流—直流變換器具有能縮短響應(yīng)時(shí)間的優(yōu)良效果。
本發(fā)明的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上做成設(shè)置輸出功率快降檢測(cè)比較電路，該電路設(shè)定對(duì)成為輸出直流電壓的控制目標(biāo)的輸出目標(biāo)電壓僅高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓，并且輸出該輸出上限電壓與輸出直流電壓的比較結(jié)果，使輸出直流電壓高于輸出上限電壓，且輸出直流電壓高于輸入直流電壓時(shí)，強(qiáng)制改變誤差電壓和偏置電壓，讓輸出直流電壓下降。因此，本發(fā)明的直流—直流變換器按功率回饋動(dòng)作所回饋的功率變成較大的過渡響應(yīng)工作模式進(jìn)行工作，能縮短響應(yīng)時(shí)間。又，本發(fā)明使可升降壓直流—直流變換器按過渡響應(yīng)工作模式進(jìn)行升降動(dòng)作，因而具有開關(guān)損耗減少、效率高的效果。
本發(fā)明的直流—直流變換器在輸入輸出之間設(shè)置具有回饋開關(guān)的高速響應(yīng)電路，并且輸出直流電壓高于輸出上限電壓，輸出直流電壓還高于輸入直流電壓時(shí)，通過回饋開關(guān)為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，不能進(jìn)行功率回饋的直流—直流變換器也能用本發(fā)明，即使因某些條件的變化而輸出直流電壓高于輸出目標(biāo)電壓，也不依附于負(fù)載狀況，能大幅度提高輸出直流電壓高效達(dá)到輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)速度。又，可同步整流直流—直流變換器應(yīng)用具有高速響應(yīng)電路的本發(fā)明直流—直流變換器的結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步縮短響應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的直流—直流變換器結(jié)構(gòu)上還做成輸入通知輸出功率快降的外部信號(hào)，在輸入外部信號(hào)期間中總進(jìn)行功率回饋。因此，能大幅度縮短響應(yīng)時(shí)間，而且能使電路簡(jiǎn)化。
本發(fā)明可用于用電壓模式控制的直流—直流變換器和用電流模式控制的直流—直流變換器，無論應(yīng)用其中任一模式，本發(fā)明都具有縮短輸出直流電壓快降時(shí)的響應(yīng)時(shí)間的優(yōu)良效果。
本發(fā)明的直流—直流變換器也可用于啟動(dòng)時(shí)，能縮短啟動(dòng)時(shí)對(duì)輸出目標(biāo)電壓的響應(yīng)時(shí)間。
以某種詳細(xì)程度對(duì)較佳形態(tài)說明了本發(fā)明，但該較佳形態(tài)當(dāng)前揭示的內(nèi)容在組成細(xì)節(jié)上應(yīng)該發(fā)生變化，并且能實(shí)現(xiàn)各要素組合和順序和變化，不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求范圍和思想。
權(quán)利要求
1.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的開關(guān)控制電路、檢測(cè)出所述負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)的輕負(fù)載檢測(cè)電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、以及輸入所述開關(guān)控制電路的輸出和所述輕負(fù)載檢測(cè)電路的輸出和所述輸出功率快降檢測(cè)電路的輸出的同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(1)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，使所述同步開關(guān)電路為阻斷狀態(tài)，(2)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(3)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(4)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的直流—直流變換器，其特征在于，具有第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變誤差電壓，使輸出功率下降。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流—直流變換器，其特征在于，開關(guān)控制電路具有偏置電壓源，并且所述直流—直流變換器具有第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述偏置電壓，使輸出功率下降。
4.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、以及第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，該電路在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述誤差電壓，使輸出功率下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流—直流變換器，其特征在于，控制電路具有輸出偏置電壓的偏置電壓源，還具有在輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述偏置電壓，使輸出功率下降的第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路。
6.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的控制電路、檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的輸出功率快降檢測(cè)電路、比較輸入直流電壓與輸出直流電壓的輸入輸出比較電路、以及高速響應(yīng)電路，該電路具有并聯(lián)在直流—直流變換器輸入輸出之間的回饋開關(guān)電路，在所述輸出直流電壓高于所述輸入直流電壓且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)的過渡響應(yīng)時(shí)間，使所述回饋開關(guān)電路為導(dǎo)通狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1、4、5或6所述的直流—直流變換器，其特征在于，結(jié)構(gòu)上做成輸出功率快降檢測(cè)電路設(shè)定相對(duì)于成為輸出直流電壓控制目標(biāo)的輸出目標(biāo)電壓僅高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓，結(jié)構(gòu)上還做成具有對(duì)所述輸出上限電壓和所述輸出直流電壓進(jìn)行比較的比較電路，并且根據(jù)所述比較電路的輸出，將所述輸出直流電壓高于所述輸出上限電壓的期間作為所述過渡響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)出。
8.如權(quán)利要求1、4、5或6所述的直流—直流變換器，其特征在于，根據(jù)直流—直流變換器連接的負(fù)載，輸入表示輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)。
9.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的開關(guān)控制電路、檢測(cè)出所述負(fù)載為輕負(fù)載狀態(tài)的輕負(fù)載檢測(cè)電路、以及輸入所述開關(guān)控制電路的輸出和所述輕負(fù)載檢測(cè)電路的輸出和表示是否輸出功率快降狀態(tài)的信號(hào)的同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(1)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，使所述同步開關(guān)電路為阻斷狀態(tài)，(2)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(3)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路未檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)，(4)在所述輕負(fù)載檢測(cè)電路未檢測(cè)出輕負(fù)載狀態(tài)而且所述輸出功率快降檢測(cè)電路檢測(cè)出輸出功率快降狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述開關(guān)控制電路的輸出，使所述同步開關(guān)電路為通斷動(dòng)作狀態(tài)。
10.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、具有同步開關(guān)電路并且對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路和所述同步開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路、以及第1過渡響應(yīng)動(dòng)作電路，該電路在從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述誤差電壓，使輸出功率下降。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直流—直流變換器，其特征在于，控制電路具有輸出偏置電壓的偏置電壓源，還具有從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)制改變所述偏置電壓，使所述輸出功率下降的第2過渡響應(yīng)動(dòng)作電路。
12.一種直流—直流變換器，其特征在于，具有提供輸入直流電壓的輸入直流電源、輸入所述輸入直流電壓并且在規(guī)定的導(dǎo)通周期和阻斷周期進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的主開關(guān)電路、根據(jù)所述主開關(guān)電路的1開關(guān)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行磁能儲(chǔ)存和釋放的電感器、對(duì)所述主開關(guān)電路或所述電感器的電壓進(jìn)行整流和平滑后將輸出直流電壓供給負(fù)載的整流平滑電路、比較所述輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓并且輸出誤差電壓的誤差放大電路、根據(jù)所述誤差電壓調(diào)整所述主開關(guān)電路的通斷周期并且對(duì)所述主開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的控制電路、比較輸入直流電壓與輸出直流電壓的輸入輸出比較電路、以及高速響應(yīng)電路，該電路具有并聯(lián)在直流—直流變換器輸入輸出之間的回饋開關(guān)電路，在所述輸出直流電壓高于所述輸入直流電壓且從負(fù)載側(cè)輸入表示使輸出功率快降的信號(hào)的過渡響應(yīng)時(shí)間，使所述回饋開關(guān)電路為導(dǎo)通狀態(tài)。
全文摘要
一種直流—直流變換器，具有使諸如待機(jī)時(shí)那樣的輕負(fù)載狀態(tài)減少耗電的專用工作模式(待機(jī)工作模式)的直流—直流變換器中，設(shè)置輸出比輸出目標(biāo)電壓E0高出規(guī)定電壓的輸出上限電壓E1與輸出直流電壓Vo的比較結(jié)果的輸出功率快降檢測(cè)電路，并且在輸出直流電壓Vo高于輸出上限電壓E1時(shí)，不為待機(jī)工作模式，使輸出直流電壓Vo高效到達(dá)輸出目標(biāo)電壓E0的響應(yīng)速度大幅度提高。
文檔編號(hào)H02M3/158GK1482727SQ0313860
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者井上學(xué), 之, 半田浩之, 東谷比呂志, 呂志, 也, 石井卓也 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社