開關電源電路及其控制方法技術

一種開關電源電路包括按與輸入目標電壓（VS）相稱的占空比（D）執行開關元件（Q1）的PWM驅動的PWM驅動電路（12），并且通過PWM驅動電路（12）驅動開關元件（1），根據輸入電壓（VB）生成目標值是目標電壓（VS）的輸出電壓（VTL）。該開關電源電路進一步包括控制電路（13）和目標電壓限制電路（14），當輸入電壓（VB）和目標電壓（VS）之間的差小于或等于預定常數值（α）時，控制電路（13）和目標電壓限制電路（14）一起與目標電壓（VS）無關地固定占空比（D）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種，其通過按與目標電壓相稱的占空比驅動開關元件，從輸入電壓生成目標值為目標電壓的輸出電壓。
技術介紹
作為相關領域的技術，存在一種電源設備，其通過輸入端子接收DC輸入電壓并且從輸出端子輸出降低的DC輸出電壓(參見，例如日本專利申請公布第2007-159176號(JP-A-2007-159176))。該電源設備具有脈寬調制振蕩器，其執行誤差放大器的輸出的脈 寬調制(PWM);驅動電路，其根據從脈寬調制振蕩器接收到的脈沖信號生成驅動信號；以及一對功率半導體開關元件，其基于來自驅動電路的驅動信號通過降低DC輸入電壓來生成DC輸出電壓。順便提及，在通過開關輸入電壓VB將輸出電壓VTL控制到目標電壓的如圖I中所示的開關電源電路中，當輸出電壓VTL的目標電壓和輸入電壓VB彼此接近并且因此輸入電壓VB和輸出電壓VTL基本上相等時，有時出現連續接通狀態時段和開關時段的交替重復，在連續接通時段期間開關元件Ql的接通狀態連續，而在開關時段期間開關元件Ql按特定占空比的開關連續。如圖2中所示該重復現象定期出現，使得出現了基波具有重復周期T(頻率1/T)的諧波噪聲。重復頻率1/T由例如包括誤差放大器的反饋回路的延遲時間(該時間包括用于防止振蕩的相位補償因子)等確定，并且有時變為數百kHz。這種重復現象出現的原因在于所使用的電子元器件的特性、電路延遲時間等，存在對PWM驅動電路輸出的PWM信號(占空信號)的最小脈寬的限制。例如，在其中略低于輸入電壓VB的電壓被設定為輸出電壓VTL的目標電壓的情況下，在最小脈寬時可以輸出的實際占空比約為99%，其中用于驅動開關元件QI的PWM信號的理論占空比(占空值)是例如99. 999%。因此，當按99%的占空比以PWM方式驅動開關元件Ql時，目標電壓大于輸出電壓VTL (目標電壓〉輸出電壓VTL)。因此，如果操作PWM驅動電路以進一步增加占空比，則占空比固定在100%，使得開關元件Ql達到完全接通狀態。然而，如果開關元件Ql達到完全接通狀態，則目標電壓小于輸出電壓VTL (目標值〈輸出電壓VTL)。因此，PWM驅動電路進行操作以便降低PWM信號的占空比。因此，開關元件Ql的操作狀態變為其間開關元件Ql連續接通的時段和其間開關元件Ql按特定的占空比接通和斷開的時段的交替重復狀態。此夕卜，當由于輸入電壓VB的波動造成輸出電壓VTL的目標電壓和輸入電壓VB之間的電壓差變得極小時，兩個狀態，即連續接通狀態和開關狀態，有時也交替重復。在一些情況下，重復的動作感生了諸如輸入電壓VB的輸入配線、輸出電壓VTL的輸出配線等配線(導線)中的電流波紋。
技術實現思路
本專利技術提供了一種，即使當輸出電壓的目標電壓和輸入電壓之間的電壓差小時，該仍能夠遏制噪聲的出現。本專利技術的第一方面涉及一種開關電源電路，其包括用于按與目標電壓相稱的占空比驅動開關元件的驅動裝置，并且通過驅動裝置驅動開關元件，根據輸入電壓生成目標值是目標電壓的輸出電壓。該開關電源電路包括固定裝置，用于在輸入電壓和目標電壓之間的差小于或等于預定設定值時，與目標電壓無關地固定占空比。在本專利技術的前述方面，固定裝置可以將占空比固定在使得輸入電壓和輸出電壓之間的差收斂到小于或等于預定設定值的常數值的值。在前述方面，常數值可以等于預定設定值。在前述方面，常數值可以等于零。在前述方面，輸出電壓的上限可以收斂到通過從輸入電壓減去常數值(α )而獲得的值。·在前述方面，開關電源電路可以進一步包括連接到開關元件的電感器。在前述方面，開關元件可以設置在開關電源電路中的高側，并且開關電源電路可以進一步包括設置在開關電源電路中的低側的第二開關元件。電感器連接到開關元件和第二開關元件之間的連接點。在前述方面，當輸入電壓和目標電壓之間的差基本上為零時，固定裝置可以與目標電壓無關地固定占空比。在前述方面，可以根據基于輸出電壓的反饋值和基于目標電壓的輸入值之間的誤差來確定占空比。固定裝置可以通過與目標電壓無關地調整輸入值來固定占空比。本專利技術的第二方面涉及一種用于開關電源電路的控制方法，該開關電源電路包括用于按與目標電壓相稱的占空比驅動開關元件的驅動裝置，并且通過驅動裝置驅動開關元件，根據輸入電壓生成目標值是目標電壓的輸出電壓。該控制方法包括當輸入電壓和目標電壓之間的差小于或等于預定設定值時，與目標電壓無關地固定占空比。根據本專利技術的前述方面，即使當輸出電壓的目標電壓和輸入電壓之間的電壓差小時，仍能夠遏制噪聲的出現。附圖說明通過參照附圖，根據下面的優選實施例的描述，本專利技術的前述的和另外的目的、特征和優點將變得明顯，其中相同的附圖標記用于表示相同的元件，并且其中圖I是示出相關領域的開關電源電路的框圖；圖2是示出圖I中示出的開關元件的操作狀態和輸入電壓(或輸出電壓)的波紋分量的示圖；圖3是示出作為本專利技術的開關電源電路的第一實施例的降壓型(即，電壓下降)開關電源電路的構造的不圖；圖4是示出目標電壓和輸出電壓之間的關系的示圖；圖5是示出其中開關元件經歷按預定占空比的開關操作的狀態的示圖；圖6是示出作為本專利技術的開關電源電路的第二實施例的降壓型開關電源電路的構造的示圖；圖7是示出目標電壓和輸出電壓之間的關系的示圖8是示出其中開關元件連續接通的狀態的示圖；圖9是示出作為本專利技術的開關電源電路的第三實施例的降壓型開關電源電路的構造的示圖；以及圖10是示出作為本專利技術的開關電源電路的第四實施例的降壓型開關電源電路的構造的示圖。具體實施例方式參照附圖，下文將描述本專利技術的實施形式。圖3是示出作為本專利技術的開關電源電路的第一實施例的降壓型(即，電壓下降)開關電源電路10的構造的示圖。降壓型開關電源電路10是通過在按目標電壓VS相稱的占空比D執行開關元件Ql的PWM驅動，根據輸入電 壓VB生成目標值是作為命令值從外部輸入的目標電壓VS的輸出電壓VTL的電源設備。降壓型開關電源電路10配備有PWM驅動電路12，作為用于按占空比D以PWM形式驅動開關元件Ql的驅動裝置，該占空比D是根據基于輸出電壓VTL的反饋值VFB (在圖I中示出的情況下VFB等于VTL)和基于目標電壓VS的輸入值VSI之間的誤差ERR確定的。此外，降壓型開關電源電路10還配備有用作固定裝置的控制電路13、目標電壓限制電路14和誤差放大器11，用于在PWM驅動電路12正在驅動開關元件Ql時，當輸入電壓VB和目標電壓VS之間的差小于或等于預定的小設定值Vth時(S卩，當輸入電壓VB和目標電壓VS基本上彼此相等時)，例如，當該差基本上為零時，通過與目標電壓VS無關地調整輸入值VSI來固定占空比D。就是說，在輸入電壓VB和目標電壓VS之間的差小于或等于預定設定值Vth時，固定裝置執行控制以便使占空比D保持不變，盡管從外部給出的目標電壓VS改變。在具有如上文所述的構造的降壓型開關電源電路10中，如圖4中所示，通過PWM驅動電路12根據目標電壓VS執行開關元件Ql的PWM驅動，對輸入電壓VB進行電壓轉換以生成基本上等于目標電壓VS的輸出電壓VTL(VTL=VS)。如果由于輸入電壓VB和目標電壓VS至少之一的波動造成輸入電壓VB和目標電壓VS變得彼此接近，使得輸入電壓VB和目標電壓VS之間的差小于或等于預定的小設定值Vth (=常數值α (>本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【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：水谷浩市，山野上耕一，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，偉世通環球技術有限公司，
類型：
國別省市：