[发明专利]开关电源装置以及半导体装置

说明书

开关电源装置具备导通定时调制功能和关断定时调制功能这两方，在PFM控制区域执行关断定时调制并在PWM控制区域执行导通定时调制，并且在PFM控制和PWM控制切换后也连续地执行至少一方的调制单元，从而避免频率抖动控制的调制效果的显著降低，能够实现控制切换边界的稳定动作。

技术领域

本发明涉及具备包含频率变化控制的开关电源的减噪效果高的频率抖动(频率调制)控制功能的开关电源装置以及构成该开关电源装置的半导体装置。

背景技术

在家电产品、办公设备等电子设备中，为了提高功率转换效率、小型化等目的而广泛使用开关电源装置。开关电源装置利用半导体的开关元件等的开关动作来控制输出电压等，向负载供给电力。

作为与输出负载的大小无关地以一定的开关频率进行控制的频率固定控制，例如有PWM(Pulse Width Modulation；脉宽调制)控制。

在这样的开关电源装置中，由于开关频率被固定从而流过开关元件的高频电流的频谱成分偏向于该开关频率及其高频成分，存在容易产生高次谐波的传导噪声这样的问题。虽然传导噪声的问题能够通过滤波电路等抗噪部件来应对，但是会妨碍电源的小型化及成本降低，因此还需要对控制进行研究以求对策。通常，采用向对开关元件进行接通/断开驱动的开关频率施加一定宽度的周期性起伏的方法，使伴随着开关的高次谐波噪声频率分散从而降低噪音端子噪声的平均值。由于向频率施加起伏，因此被称作频率抖动控制。

另外，为了开关电源的待机及轻负载的效率改善，作为与输出负载的大小对应地使开关频率变化的频率变化控制，例如有PFM(Pulse Frequency Modulation；脉冲频率调制)控制。

在PFM控制下，也在输入电压、输出负载一定的情况下，由于开关频率被固定化从而高频噪声成为问题，因此需要进行频率抖动控制。

专利文献1公开的开关电源装置，在PFM控制下基于反馈信号控制的开关频率的变化量以消除基于调制信号的开关频率的变化量的方式作用的情况下，通过较大地设定调制信号的振幅，从而能够防止频率抖动调制效果的降低，能够有效地降低噪声。

另外，专利文献2公开的开关电源装置，在PFM控制下反馈信号对开关元件的导通的定时进行控制，调制信号对开关元件的关断的定时进行控制，将反馈信号与调制信号各自分离来进行输入控制。结果，不存在反馈信号与调制信号彼此相互消除的情况，因此能够防止频率抖动调制效果的降低，能够有效地降低噪声。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－204544号公报

专利文献2：日本特许第5899504号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1公开的现有的开关电源装置中，在PFM控制区域能够通过使导通定时调制增大而防止频率抖动调制效果降低。但是，在进行PFM控制与PWM控制的切换的复合控制的情况下，由于在PFM控制和PWM控制的边界对频率抖动调制振幅即导通定时调制振幅进行切换，因此在作为负载7的动作状态而成为PFM控制和PWM控制的边界的情况下，控制容易不稳定。公开了为了边界的动作稳定性而使调制振幅的切换控制具有滞后，但是在从PWM控制切换为PFM控制后的一部分PFM控制中，存在调制效果小的区域，电源的噪音端子噪声恶化。

另外，在专利文献2公开的现有的开关电源装置中，在PWM控制下执行导通定时调制，在PFM控制下执行关断定时调制，对于控制切换的稳定性并无明确记载，另外，在切换边界对导通定时调制和关断定时调制这两种方式同时进行切换的情况下，控制容易变得不稳定。

本发明的目的在于解决上述课题，提供具备包含频率变化控制和频率固定控制的复合控制的开关电源的减噪效果高的频率抖动控制功能的开关电源装置。