矩形波信号生成电路及开关电源的制作方法

本申请主张以日本专利申请2019－170801号(申请日：2019年9月19日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含该基础申请的全部内容。

本发明的实施方式涉及矩形波信号生成电路及开关电源。

背景技术：

随着计算机的高速化及电子控制马达的高精度化发展，输出电源电压相对于定电压稳定化电源的稳定性的要求变得严格。同时，被要求的输出电流增大，高效率化的要求也变高。例如，在最近的计算机中，被要求从24v的供给电源输出1v、最大电流60a的电力的稳定化电源。此外，在电子控制马达的用途方面，被要求将跨越10～40v的较大范围的输入电压变换为例如20v、最大电流3a而稳定地输出的电源。

作为处理这样的比较大的电力的电源，通常使用高效率的开关电源。但是，通常难以使例如能够实现10分之1以下的高降压比的降压的开关电源、或能够进行容许较大的输入电源电压范围的升降压的开关电源稳定地动作。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够兼顾响应特性和稳定性的矩形波信号生成电路及开关电源。

有关本实施方式的矩形波信号生成电路具备锯齿波生成电路、第1检测器、第2检测器和第1pwm信号输出电路。锯齿波输出电路生成并输出与时钟信号同步的锯齿波信号。第1检测器检测锯齿波信号的电位越过底部电位的第1定时。第2检测器检测锯齿波信号的电位超过第1脉冲宽度指示电压信号的电位的第2定时。第1pwm信号输出电路生成基于第1定时与第2定时的时间差的第1pwm信号。

附图说明

图1是表示第1实施方式的开关电源的结构例的图。

图2是第1实施方式的开关电源的动作波形图。

图3是表示锯齿波输出电路和pwm电路的详细的结构例的图。

图4是表示第2实施方式的开关电源的结构例的图。

图5是第2实施方式的开关电源的动作波形图。

图6是第2实施方式的锯齿波输出电路和pwm电路的详细的结构图。

图7是第2实施方式的开关电源的动作波形图。

图8是表示第3实施方式的开关电源的结构例的图。

图9是第3实施方式的开关电源的动作波形图。

图10是第3实施方式的锯齿波输出电路和pwm电路的详细的结构图。

图11是第3实施方式的开关电源的详细的动作波形图。

图12是第4实施方式的锯齿波输出电路和pwm电路的详细的结构图。

图13是第4实施方式的开关电源的动作波形图。

图14是表示第5实施方式的开关电源的结构例的图。

图15是第5实施方式的开关电源的动作波形图。

图16是第5实施方式的高直线性锯齿波发生器、降压pwm及升压pwm的详细的结构例图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本说明书所附带的附图中，为了图示和理解的容易，适当地将比例尺及纵横的尺寸比等从实物变更而夸张。

图1是表示有关第1实施方式的开关电源100的结构例的图。开关电源100是对被从输入电源供给的输入电源电压vin进行控制、从输出电源电压端子vout将输出电源电压vout输出的装置。开关电源100的输入电源电压vin与输出电源电压vout的比例如具有10分之1以下的高降压比。开关电源100也可以用于构成自动车的自动驾驶装置的控制用计算机或操纵用马达等。

开关电源100具备pwm(pulsewidthmodulation)电路1、开关驱动器2、lc低通滤波器3、分压器4、基准电压源5、错误放大器6、pcmp电路(phasecompensationcircuit)7、时钟振荡器(clk)8、锯齿波发生器9和参照电压源10。锯齿波发生器9具有电压检测器90、复位控制电路91和锯齿波发生器92。在图1中还图示时钟信号clk、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、锯齿波信号saw、反馈信号fb、基准电压vref、错误信号err、占空比指示电压信号vd、复位信号rst、开关信号sw、pwm信号pwmp。这里，锯齿波输出电路9是输出具有高直线性的锯齿波信号saw的电路，有关本实施方式的矩形波信号生成电路200由脉冲宽度调制器1和具有该高直线性的锯齿波发生器9构成。

对于pwm电路1，输入占空比指示电压信号vd、锯齿波信号saw及同步时钟信号clkx，输出与同步时钟信号clkx同步的pwm信号pwmp。锯齿波信号saw是比底部电位vbtm高的电位且具有直线性的锯齿波。换言之，底部电位vbtm基于具有高直线性的锯齿波信号saw的线性特性而设定。

pwm信号pwmp是矩形波。即，该pwm电路1在同步时钟信号clkx成为hi的第1定时，将pwm信号pwmp设置为hi，在锯齿波信号saw的电位成为比占空比指示电压信号vd的电位高的第2定时，将pwm信号pwmp复位为low。另外，在本实施方式中，将高电位记作“hi”，将低电位记作“low”。

开关驱动器2将pwm信号pwmp从pwm电路1输入，当pwm信号pwmp为hi时将输入电源和lc低通滤波器3用低电阻连接。另一方面，当pwm信号pwmp为low时将接地电源与lc低通滤波器3以低电阻连接。即，开关驱动器2基于pwm信号pwmp，将脉冲状波形的开关信号sw向lc低通滤波器3输出。这样，pwm信号pwmp的hi期间与开关驱动器2的开关动作的接通时间对应。由此，随着pwm信号pwmp的hi期间变短而输出电源电压vout下降。另外，开关驱动器2对应于开关电路部。

lc低通滤波器3由电感器31和平滑电容器32构成。电感器31其一个端子被连接在开关驱动器2上，另一个端子被连接在输出端子vout及平滑电容器32的一端上。平滑电容器32的另一端被连接到接地电源。由此，被供给的电位被平滑电容器32平滑化，被作为输出电源电压vout输出。这样，lc低通滤波器3将开关信号sw变换为直流，将输出电源电压vout输出。另外，lc低通滤波器3对应于平滑电路部。

分压器4将输出电源电压vout分压而生成反馈信号fb。

基准电压源5输出基准电压vref。

错误放大器6在反转差动输入端子上连接着分压器4，在非反转差动输入端子上连接着基准电压源5。即，错误放大器6在反转差动输入端子输入反馈信号fb，在非反转差动输入端子输入基准电压vref，将两者的电位差放大并输出错误信号err。

pcmp7在输入端子上连接错误放大器6，在输出端子上连接pwm电路1。由此，pcmp7输入错误信号err，输出占空比指示电压信号vd。另外，误差放大电路由分压器4、错误放大器6和pcmp7构成。

clk8生成时钟信号clk。时钟信号clk是一定周期的矩形波信号。

锯齿波发生器9产生与时钟信号clk同步的锯齿波信号saw。

电压检测器90在非反转端子上连接锯齿波发生器92，在反转端子上连接参照电压源10。由此，在电压检测器90中，在非反转端子被输入锯齿波信号saw，在反转端子被输入来自参照电压源10的底部电位vbtm。电压检测器90检测锯齿波信号saw的电位比底部电位vbtm下降了这一情况，将同步时钟信号clkx设为low，检测锯齿波信号saw的电位成为底部电位vbtm以上这一情况，将同步时钟信号clkx设为hi。电压检测器90的详细情况后述。

复位控制电路91例如是触发器。在时钟输入端子ck被输入时钟信号clk，在负逻辑复位端子r被输入同步时钟信号clkx。复位控制电路91在时钟信号clk成为hi的瞬间将其输入端子d的状态获取并保存到内部，同时将其状态从输出端子q作为复位信号rst输出。在输入端子d被输入总为hi的信号。即，从输出端子q输出的复位信号rst在时钟信号clk成为hi的瞬间成为hi。另一方面，复位控制电路91当同步时钟信号clkx为low时，将内部状态复位为low，将其状态作为复位信号rst输出。即，从输出端子q输出的复位信号rst是在时钟信号clk成为hi的瞬间为hi、在同步时钟信号clkx成为low的瞬间为low的hi脉冲宽度的较短的信号。

在锯齿波发生器92中被输入复位信号rst。锯齿波发生器92在复位信号rst转换为hi的瞬间使锯齿波信号saw的电位朝向0v迅速地下降。然后，如果复位信号rst转换为low，则锯齿波发生器92使锯齿波信号saw的电位以一定的速度上升。锯齿波发生器92将锯齿波信号saw向电压检测器90的非反转输入端子及pwm电路1输出。锯齿波发生器92的详细的结构也在后面叙述。

参照电压源10的负端子被连接在接地电源上，其正端子被连接在电压检测器90的反转输入端子上。参照电压源10在本实施例中被用理想电源表现，但只要是生成一定电压的底部电位vbtm的电压源，则是怎样的形式的电路都可以。

图2是有关第1实施方式的开关电源100的动作波形图。从纵轴的上方起依次表示输入电源电压vin、输出电源电压vout、时钟信号clk、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、pwm信号pwmp。横轴是时间。

即，在最上段用实线表示输入电源的输入电源电压vin，用虚线表示输出电源电压vout的电压波形。

在下一段表示时钟信号clk的波形。时钟信号clk如上述那样是以一定周期为hi的矩形波信号。

进而，在下一段用实线表示锯齿波信号saw，用虚线表示占空比指示电压信号vd，用点线表示锯齿波信号saw的底部电位vbtm。锯齿波信号saw在时钟信号clk转换为hi的瞬间被复位为接地电位0v，紧接着那之后电位以一定速度上升。将锯齿波信号saw的电位高于底部电位vbtm的交点用“□”记号表示，进而，将高于占空比指示电压信号vd的电位的交点用“●”记号表示。

在下一段表示同步时钟信号clkx。同步时钟信号clkx是，当锯齿波信号saw的电位比底部电位vbtm高时即在“□”记号的定时成为hi、在其以外的情况下即锯齿波信号saw的电位比底部电位vbtm低的情况下成为low的矩形波信号。

在最下段表示pwm信号pwmp。pwm信号pwmp在同步时钟信号clkx转换为hi的定时成为hi，在锯齿波信号saw的电位比占空比指示电压信号vd的电位高时(“●”记号的定时)成为low。

输入电源的输入电源电压vin从相对于输出电源电压vout的电压超过十倍的非常高的状态变化到大致成倍的电压。另一方面，输出vout的电压被保持为由分压器4的电阻分压比和基准电压源5所生成的参照电压vref设定的一定电压vout。

此时，pwm信号pwmp的hi脉冲宽度占空比d通过反馈控制环的作用，如(1)式所示，成为大致等于输出电源电压vout相对于输入电源电压vin的比。

在图2的波形图中，pwm信号pwmp的hi脉冲宽度占空比d从低于10％的值变化到大致成为50％的值。这里，着眼于图2的波形图的左侧，即输入电源电压vin相对于输出电源电压vout非常高的情况。

最近的开关电源100的开关频率有从几百khz向几mhz变高的趋势。随之，开关动作的接通状态的时间从几十ns向几ns以下变短。在开关电源100中，输出电源电压vout的值对应于开关驱动器2的开关动作的接通时间而被变更。因此，当输入电源电压vin相对于输出电源电压vout非常高时，是否能够稳定地进行开关驱动器2的几ns以下的接通时间的开关动作变得重要。

锯齿波信号saw的电位上升刚开始后的直线性由于寄生电容等的影响而不能说良好。在图2所示的本实施例的锯齿波信号saw中，也在比底部电位vbtm靠下的区域中，其波形变钝，电压的上升速度不是一定。但是，根据有关本实施方式的开关电源100，不使用该部分的锯齿波，而是在锯齿波信号saw的电位变得比底部电位vbtm高、其直线性充分变好后使用。由此，能够稳定地进行几ns以下的较短的接通时间的开关动作。

所述的锯齿波信号saw的直线性良好的状态，是指锯齿波信号的上升定时与同步时钟信号clkx的hi转换定时一致、同步时钟信号clkx转换为hi后的锯齿波信号saw的电压上升速度为一定。在本实施例中，使用同步时钟信号clkx的hi转换定时与锯齿波信号saw的电位高于占空比指示电压信号vd的定时的差，来生成pwm信号pwmp。由此，将直线性不好的锯齿波信号的范围隐藏，能够稳定地进行非常细致的pwm信号pwmp的生成控制。

如果使用直线性较差的锯齿波信号生成pwm信号pwmp，则输出电源电压vout变得不稳定。例如，如果在锯齿波信号saw的电位开始上升之前同步时钟信号clkx转换为hi，则发生短时间的脉冲消失或固定为一周期hi状态等的不良状况。

此外，在锯齿波信号saw的上升速度不为一定的情况下，发生开关脉冲宽度周期性地变动等的不良状况。

另一方面，其底部电位vbtm的电压精度和其上升速度的精度不怎么重要。这是因为，即使锯齿波信号saw的底部电位vbtm从设想的值稍稍偏差，错误放大器6的错误信号err的电压也通过反馈控制环的作用被自动地调整，相对于输出电源电压vout的变动被抑制。

此外，即使锯齿波信号saw的电压的上升速度从设想的值稍稍偏差，对于负荷变动的响应时间也与其成比例地变动，在输出电源电压vout中出现的影响是较轻微的。

图3是表示锯齿波发生器9和pwm电路1的详细的结构例的图。

锯齿波发生器9的电压检测器90具有比较器98和同步时钟延迟电路(delay)911。此外，锯齿波发生器92具有定电流源94、调整电容95和复位用n型mos晶体管96。此外，pwm电路1具有比较器11和触发器12。另外，触发器12对应于第1pwm信号输出电路，比较器98对应于第1检测器，比较器11对应于第2检测器。

在图3中还图示时钟信号clk、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、锯齿波信号saw、定电流isaw、电流控制信号sisaw、占空比指示电压信号vd、复位信号rst、pwm复位信号rn。另外，参照电压源10及电压检测器90也可以设在锯齿波发生器9的外部。

定电流源94受到电流控制信号sisaw的控制，输出定电流isaw。在调整电容95的一个端子上连接定电流源94，在另一个端子上连接接地电源。

锯齿波信号复位n型mos晶体管96当复位信号rst为hi时，源极端子与漏极端子间成为导通状态。另一方面，当复位信号rst为low时，源极端子与漏极端子间成为非导通状态。

当同步时钟延迟电路(delay)911的输出的同步时钟信号clkx为low时，复位信号rst为low，所以电容值csaw的调整电容95被定电流源94流过的充电电流isaw充电。由此，锯齿波信号saw的电位vsaw如(2)式所示那样以一定的速度dvsaw/dt上升。

复位信号rst为hi时，锯齿波信号复位n型mos晶体管96将调整电容95放电。由此，锯齿波信号saw的电位朝向接地电源电位0v迅速地下降。

在比较器98的反转输入端子被输入底部电位vbtm，在其非反转输入端子被输入锯齿波信号saw。从比较器98的输出端子经由同步时钟延迟电路911输出锯齿波同步时钟输出信号clkx。该比较器98如上述那样，当锯齿波信号saw的电位比底部电位vbtm低时，将同步时钟信号clkx设为low，在其以外的情况下设为hi。

复位控制电路91如上述那样，接受到同步时钟信号clkx成为low，将复位信号rst设为low。即，如果同步时钟信号clkx成为low，则调整电容95被放电，其电位变得比底部电位vbtm低，锯齿波信号saw的电位下降自动地停止。但是，通过在比较器98及同步时钟延迟电路911中发生的延迟，锯齿波信号saw的电位大致下降到接地电位0v。

在比较器11的非反转输入端子被输入脉冲宽度指示电压信号vd，在其反转输入端子被输入锯齿波信号saw。比较器11当锯齿波信号saw的电位比脉冲宽度指示电压信号vd的电位低时，将作为其输出的pwm复位信号rn设为hi，在其以外的情况下设为low。即，pwm复位信号rn转换为low的定时对应于第2定时。

在触发器12的时钟输入端子ck被输入同步时钟信号clkx，在其负逻辑复位端子r被输入比较器11所输出的pwm复位信号rn。触发器12在同步时钟信号clkx成为hi的瞬间，将其输入端子d的状态获取到内部并保存，同时将其状态向输出端子q输出。在输入端子d总是被输入hi的信号。即，在同步时钟信号clkx成为hi的瞬间，从输出端子q输出的pwm信号pwmp成为hi。

另一方面，触发器12在pwm复位信号rn为low时，将内部状态复位为low，将其状态输出。即，从输出端子q输出的pwm信号pwmp成为low。这样，触发器12生成基于第1定时与第2定时的时间差的pwm信号pwmp，所述第1定时对应于比较器98检测到的锯齿波信号saw的电位超过底部电位vbtm的电位的定时，所述第2定时对应于比较器11检测到的锯齿波信号saw的电位超过第1脉冲宽度指示电压信号vd的电位的定时。

此外，当pwm复位信号rn为low时，触发器12将其内部状态复位为low。该复位动作是非同步的，比上述的获取动作更优先。即，触发器12当脉冲宽度指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm的电位低时，即使同步时钟信号clkx转换为hi，也将其忽视，将pwm信号pwmp保持为low。

在通常的开关电源中，将时钟信号和复位信号向非同步rs锁存器输入，生成pwm信号pwmp。此时，如果时钟信号和复位信号的定时微妙地偏差，则不生成pwm信号pwmp，相反发生在一周期中被保持为hi等的不良状况。

此外，在通常的开关电源中，通过一个比较器，将锯齿波信号saw的电位与脉冲宽度指示电压信号vd比较，生成pwm信号pwmp。因此，在比较器的响应速度中有极限，不能对输入信号的几十ns以下的一瞬的动作进行响应。例如，在锯齿波信号saw的电位与脉冲宽度指示电压信号vd的电位相比仅一瞬变低的条件下，pwm比较器不能响应，pwm复位信号rn固定于low。

这样，在通常的开关电源中，pwm信号pwmp的最小脉冲宽度被限制为比较器的响应速度，成为几十ns。如果想要得出其以下的脉冲宽度的pwm信号pwmp，则pwm信号pwmp固定于low。这样，难以输出稳定的电压的电源。

相对于此，在有关本实施方式的开关电源100中，设为使用比较器11和比较器98这2个比较器。比较器11检测锯齿波信号saw的电位超过脉冲宽度指示电压信号vd的电位的定时，将pwm复位信号rn输出。另一方面，比较器98检测锯齿波信号saw的电位超过底部电位vbtm的电位的定时，将同步时钟信号clkx输出。这里，特征是，pwm复位信号rn和同步时钟信号clkx的状态按照每个开关周期必定转换。

此外，假设在比较器11和比较器98中使用相同特性的电路。更具体地讲，在比较器11和比较器98中，使用信号响应时间同等的电路。由此，检测到由比较器98产生的锯齿波信号saw的电位超过底部电位vbtm的电位的定时的情况下发生的延迟、与检测到由比较器11产生的锯齿波信号saw的电位超过脉冲宽度指示电压信号vd的电位的定时的情况下发生的延迟，成为相等。因此，通过得到2个定时的时间差，能够将2个检测延迟抵消。特别是，当脉冲宽度指示电压信号vd的电位与锯齿波底信号btm的电位大致相等时，pwm复位信号rn与同步时钟信号clkx的定时差变得非常小，但即使是该非常细小的脉冲宽度的pwm信号pwmp(即使是0.1ns以下的脉冲宽度)也可能生成。

这样，pwm信号pwmp的脉冲宽度的极限受触发器12的响应速度限制。触发器12的信号响应时间不到1ns，与比较器相比快几十倍。因此，pwm信号pwmp的脉冲宽度的极限与被比较器的信号响应时间限制的通常的开关电源相比被缩短到几十分之1。

如以上说明，有关本实施方式的开关电源100设为，比较器98检测与锯齿波信号saw的电位超过底部电位vbtm的电位的定时对应的第1定时，比较器11检测与锯齿波信号saw的电位超过脉冲宽度指示电压信号vd的电位的定时对应的第2定时，基于这些定时差，触发器12生成pwm信号pwmp。由此，能够使用锯齿波信号saw的直线性稳定的范围，并且能够将基于这些定时差的pwm信号pwmp的hi脉冲的宽度稳定地缩短到触发器12的响应速度量级的范围。这样，通过稳定地生成短脉冲宽度的pwm信号pwmp，能够提供输出电源电压vout相对于输入电源电压vin为10分之1以下的较高的降压比的降压用的开关电源。

进而，当脉冲宽度指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm的电位低时，触发器12即使同步时钟信号clkx转换为hi也忽视，将pwm信号pwmp保持为low。由此，pwm信号pwmp的占空比为0，能够将输出电源电压vout保持为0v。

(第2实施方式)

有关第2实施方式的开关电源100是能够稳定输出与输入电源电压vin大致相等那样的较高的电压的输出电源电压vout的降压开关电源。其主要的结构是以下的结构。锯齿波生成电路9生成相互的相位相差180度的、相对于时钟信号clk为倍周期的第1锯齿波信号和第2锯齿波信号，比较器11对于一个锯齿波信号检测超过脉冲宽度指示电压信号的电位vd的定时，比较器98作为切换2个锯齿波信号的定时而对于另一个锯齿波信号检测超过底部电位vbtm的定时。由此，使生成pwm信号pwmp的最大宽度时的low脉冲宽度(超过电位vd的定时与切换2个锯齿波信号的定时的差)稳定地减小到触发器12的响应速度的量级。以下，关于与有关第1实施方式的开关电源100不同的点进行说明。

图4是表示有关第2实施方式的开关电源100的结构例的图。有关第2实施方式的开关电源100具备pwm电路1、开关驱动器2、lc低通滤波器3、分压器4、基准电压源5、错误放大器6、pcmp电路7、clk8和锯齿波发生器9。

锯齿波发生器9具有电压检测器90a、复位控制电路91a、第1锯齿波发生器92a、第2锯齿波发生器92b、选择器912。在图4中还图示了时钟信号clk、同步时钟信号clkx、第1锯齿波信号saw0、第2锯齿波信号saw1、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、相位信号phip、选择信号phipx、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、开关信号sw、pwm信号pwmp、基准电压vref、及错误信号err。另外，第1锯齿波发生器92a对应于第1锯齿波生成电路，第2锯齿波发生器92b对应于第2锯齿波生成电路。

电压检测器90a输出同步时钟信号clkx。同步时钟信号clkx在通过将时钟信号clk分频而得到的相位信号phip选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高的瞬间转换为hi，在时钟信号clk转换为hi的瞬间转换为low。此外，电压检测器90a将选择信号phipx输出。选择信号phipx为在同步时钟信号clkx转换为hi的定时交替地转换为hi状态和low状态的、相对于时钟信号clk为倍周期的矩形波信号。

复位控制电路91a被连接到clk8，生成将时钟信号clk分频而得到的相位信号phip、第1复位信号rst0、和相位相对于第1复位信号rst0滞后了180°的第2复位信号rst1。

第1锯齿波发生器92a基于第1复位信号rst0，生成时钟信号clk的倍周期的第1锯齿波信号saw0。第2锯齿波发生器92b基于第2复位信号rst1，生成相位相对于第1锯齿波信号saw0滞后了180°的第2锯齿波信号saw1。

选择器912当选择信号phipx的状态为low时，选择第1锯齿波信号saw0，相反，当为hi时选择第2锯齿波信号saw1，作为锯齿波信号saw输出。即，选择器912在锯齿波信号saw的电位超过底部电位vbtm的电位的第1定时，切换并选择第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1的线性的范围，输出与时钟信号clk相同周期的锯齿波信号saw。另外，选择器912对应于第2选择器。

图5是有关第2实施方式的开关电源100的动作波形图。从纵轴的上方起依次表示输入电源电压vin、输出电源电压vout、时钟信号clk、顶电压vtop、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、pwm信号pwmp。横轴是时间。

即，在最上段用实线表示输入电源电压vin的电压波形，用虚线表示输出电源电压vout的电压波形。在下一段表示时钟信号clk的波形。

进而，在下一段，用点线表示顶电压vtop，用实线表示锯齿波信号saw，用虚线表示占空比指示电压信号vd，用点线表示锯齿波信号saw的底部电位vbtm。在下一段，用实线表示同步时钟信号clkx。并且，在最下段表示pwm信号pwmp。

输入电源的输入电源电压vin从相对于输出电源电压vout为成倍的电压起变化到大致相同的电压。另一方面，输出电源电压vout被保持为由分压器4的电阻分压比和基准电压源5生成的参照电压vref设定的一定电压vout。

这里，pwm信号pwmp的hi脉冲宽度占空比d通过反馈控制环的作用，如(1)式所示，变为与输出电源电压vout相对于输入电源的输入电源电压vin的比大致相等。因而，pwm信号pwmp的hi脉冲宽度占空比d从例如50％变化到大致100％。

锯齿波信号saw的电压在同步时钟信号clkx转换为hi的定时被从顶电位vtop瞬间复位为底部电位vbtm，从其紧接着之后以一定速度上升。

当输入电源电压vin下降到与输出电源电压vout大致相等时，为了输出稳定的输出电源电压vout，需要使锯齿波信号saw被复位的定时与同步时钟信号clkx的hi转换定时一致。进而，需要在顶电位vtop附近使锯齿波信号的电压上升速度是一定。

越是接近于图5的波形图的右侧，即随着输入电源的输入电源电压vin下降，pwm信号pwmp的占空比变大。在输入电源电压vin与输出电源电压vout大致相等的状态下，开关动作的断开状态的期间从几十ns向几ns以下变短，最终成为100％的占空比。这里，如果锯齿波信号的复位定时与同步时钟信号clkx的同步偏差，则脉冲消失(占空比成为0％的现象)或脉冲宽度变得不稳定。例如发生不定期地变动的现象。在哪种情况下，输出电源电压vout都变得不稳定，成为重大的问题。

另一方面，锯齿波信号saw中的顶电压vtop的电压精度及锯齿波信号saw中的上升速度的平均值的精度给输出电源电压vout的稳定性带来的影响较小。这是因为，即使顶电压vtop稍微从设想的值偏差，错误放大器6的错误信号err的电压也通过反馈控制环的作用而自动地被调整，相对于输出电源电压vout的变动被抑制。此外，即使锯齿波信号saw的电压vsaw的上升速度的平均值从设想的值稍微偏差，也是与负荷变动对应的响应时间变动的程度，在输出电源电压vout中出现的影响较轻微。

图6是表示有关第2实施方式的锯齿波发生器9和pwm电路1的详细的结构例的图。

锯齿波发生器9具备电压检测器90a、复位控制电路91a、第1锯齿波发生器92a、第2锯齿波发生器92b和选择器912。另外，电压检测器90a也可以设在锯齿波发生器9的外部。

电压检测器90a具有比较器98、底部电位检测用选择器99、选择信号触发器910和同步时钟延迟电路911。

复位控制电路91a具有输入信号分频器915、复位信号发生器916、第1复位信号发生器9160和第2复位信号发生器9161。

第1锯齿波发生器92a具有第1定电流源940、第1调整电容950和第1锯齿波信号复位n型mos晶体管960。

第2锯齿波发生器92b具有第2定电流源941、第2调整电容951和第2信号复位n型mos晶体管961。在图6中还图示了定电流isaw、电流控制信号sisaw、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、第1锯齿波信号saw0、第2锯齿波信号saw1、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、pwm复位信号rn、相位信号phip、选择信号phipx、复位信号rst、时钟信号clk、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、定电流isaw、电流控制信号sisaw、及pwm复位信号rn。

首先，说明复位控制电路91a的详细情况。

输入信号分频器915例如是触发器，在时钟输入端子ck被输入时钟信号clk，在输入端子d被输入自己输出的相位信号phip的反转信号。输入信号分频器915在时钟信号clk成为hi的瞬间将自己输出的相位信号phip的反转状态向内部获取并保持，并且将相位信号phip变更为该状态。由此，相位信号phip成为时钟信号clk的二分频的矩形波。

复位信号发生器916例如是触发器，在时钟输入端子ck被输入时钟信号clk，在负逻辑复位端子r被输入同步时钟延迟电路911所输出的同步时钟信号clkx，在输入端子d被输入总为hi的信号。复位信号发生器916在时钟信号clk成为hi的瞬间将其内部状态设置为hi，将复位信号rst设为hi并输出。此外，复位信号发生器916在同步时钟信号clkx为low时，将内部状态复位为low，并且将复位信号rst设为low并输出。

第1复位信号发生器9160当相位信号phip为low时，将复位信号rst的状态作为第1复位信号rst0输出。同样，第2复位信号发生器9161当相位信号phip为hi时，将复位信号rst的状态作为第2复位信号rst1输出。即，当相位信号phip为low时，第1复位信号rst0按照复位信号rst的状态，从low向hi、接着再向low变化。或者，当相位信号phip为hi时，第2复位信号rst1按照复位信号rst的状态，从low向hi、接着再向low变化。

接着，说明电压检测器90a的详细情况。电压检测器90a检测由相位信号phip选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高的第1定时，输出同步时钟信号clkx和选择信号phipx。

底部电位检测用选择器99在一个输入端子被输入第1锯齿波信号saw0，在另一个输入端子被输入第2锯齿波信号saw1。当相位信号phip为low时选择第1锯齿波信号saw0，相反当hi时选择第2锯齿波信号saw1，向比较器98的非反转输入端子输出。这里，相位信号phip是时钟信号clk的二分频信号，在时钟信号clk转换为hi的定时其状态转换。即，该底部电位检测用选择器99交替地选择并输出第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1。

比较器98当被输入到非反转输入端子的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位比被输入到反转输入端子的底部电位vbtm高时输出hi，在其以外的情况下输出low。即，比较器98的输出信号为，当第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位超过底部电位vbtm时转换为hi的定时信号。该定时信号被向选择信号触发器910的时钟输入端子ck和同步时钟延迟电路911输入。

同步时钟延迟电路911将在选择信号触发器910及后述的选择器912中发生的延迟补偿，将同步时钟信号clkx输出。同步时钟信号clkx被输入到触发器12的时钟端子ck，成为其动作的起点。换言之，同步时钟延迟电路911调整作为高直线锯齿波信号saw变得比底部电位vbtm高的时点的第1定时与作为锯齿波信号saw超过脉冲宽度指示电压信号vd的电位的时点的第2定时的时间间隔，将电路路径的响应速度的差异抵消。

选择信号触发器910在其时钟输入端子ck被输入比较器98所输出的定时信号。选择信号触发器910在该定时信号转换为hi的瞬间，将被输入到数据输入端子d的相位信号phip的状态获取到内部，将其状态从数据输出端子q作为选择信号phipx输出。由此，如上述那样，选择信号phipx为，在第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高的定时其状态转换的、相对于时钟信号clk为二分频的矩形波信号。

接着，说明第1锯齿波发生器92a和第2锯齿波发生器92b的详细情况。

第1锯齿波发生器92a和第2锯齿波发生器92b分别接受第1复位信号rst0及第2复位信号rst1，输出相对于时钟信号clk为二分频、相互相差180°相位的第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1。

第1定电流源940受到电流控制信号sisaw的控制，输出一定的充电电流isaw。在第1调整电容950的一个端子上连接着第1定电流源940，在另一个端子上连接着接地电源。

第1锯齿波信号复位n型mos晶体管960在栅极被输入第1复位信号rst0。第1锯齿波信号复位n型mos晶体管960当第1复位信号rst0为hi时，源极端子与漏极端子间成为导通状态。另一方面，当第1复位信号rst0为low时，源极端子与漏极端子间成为非导通状态。

当第1复位信号rst0为hi时，将第1调整电容950放电，使锯齿波信号saw的电位朝向接地电源电位0v迅速地下降，复位为接地电源电位0v。另一方面，当第1复位信号rst0为low时，第1调整电容950被第1定电流源940流过的充电电流isaw充电。第1调整电容950的电位作为第1锯齿波信号saw0被向选择器912输出。第1锯齿波信号saw0的电位上升速度能够通过第1调整电容950的电容csaw和充电电流isaw的值来设定。

第2锯齿波发生器92b也是与第1锯齿波发生器92a同样的结构。第2定电流源941受到电流控制信号sisaw的控制，将充电电流isaw输出。在第2调整电容951的一个端子上连接着第2定电流源941，在另一个端子上连接着接地电源。

第2信号复位n型mos晶体管961在栅极上连接着第2复位信号rst1。第2信号复位n型mos晶体管961当第2复位信号rst1为hi时，源极端子与漏极端子间成为导通状态。另一方面，当第2复位信号rst1为low时，源极端子与漏极端子间成为非导通状态。

当第2复位信号rst1为hi时，将第2调整电容951放电，使锯齿波信号saw的电位朝向接地电源电位0v迅速地下降，复位为接地电源电位0v。另一方面，当第2复位信号rst1为low时，第2调整电容951被第2定电流源941流过的充电电流isaw充电。第2调整电容951的电位作为第2锯齿波信号saw1被向选择器912输出。第2锯齿波信号saw1的电位上升速度可以由第2调整电容951的电容csaw和充电电流isaw的值来设定。另外，如果第1及第2复位信号rst0及rst1成为low，则第1及第2信号复位n型mos晶体管960或961结束复位动作。由于在复位动作的结束后由比较器98产生的延迟，被复位的第1或第2锯齿波信号saw0或saw1的电位大致达到接地电位0v。

选择器912当选择信号phipx的状态为low时，选择第1锯齿波信号saw0，相反当为hi时选择第2锯齿波信号saw1，作为锯齿波信号saw输出。即，选择器912在比较器98检测的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高的定时，交替地改变选择的锯齿波信号并输出。由此，选择器912输出的锯齿波信号saw成为电压上升速度是一定的高直线性的信号。

接着，说明pwm电路1的详细情况。

在pwm电路1中，被输入锯齿波信号saw、同步时钟信号clkx和脉冲宽度指示电压信号vd。pwm电路1输出与脉冲宽度指示电压信号vd对应的pwm信号pwmp。

在比较器11中，在非反转输入端子被输入脉冲宽度指示电压信号vd，在反转输入端子被输入锯齿波信号saw。比较器11将锯齿波信号saw的电位相对于脉冲宽度指示电压信号vd的电位而言较低时为hi、在其以外时为low的pwm复位信号rn向触发器12输出。即，比较器11检测锯齿波信号saw超过脉冲宽度指示电压信号vd的电位的第2定时，生成pwm复位信号rn。另外，比较器11当脉冲宽度指示电压信号vd的电位比顶电压vtop的电位高时，将pwm复位信号rn维持为hi。

在触发器12中，在其时钟输入端子ck被输入同步时钟信号clkx，在负逻辑复位端子r被输入比较器11所输出的pwm复位信号rn，在数据端子d被输入总为hi状态的信号。触发器12在同步时钟信号clkx转换为hi的瞬间将其内部状态设置为hi，将其状态从数据输出端子q作为pwm信号pwmp输出。

此外，触发器12当pwm复位信号rn为low时将内部状态复位为low，将其状态向pwm信号输出。由此，pwm信号pwmp的hi脉冲宽度对应于脉冲宽度指示电压信号vd的电位而变化。这里，当脉冲宽度指示电压信号vd的电位比顶电压vtop的电位高时，pwm复位信号rn的状态被维持为hi，不成为low。因而，pwm信号pwmp的占空比成为100％。

在本实施方式中，通过选择器912的切换动作而生成锯齿波信号saw。选择器912可以由基于简单的mos晶体管的转换开关构成。其动作，与利用第1及第2信号复位n型mos晶体管960及961将第1及第2调整电容950及951放电并复位的动作相比，是高速的。

由选择器912的切换动作生成的锯齿波信号saw的直线性，特别是在vtop附近，是较高的。因而，当脉冲宽度指示电压信号vd的电位为与顶电位vtop大致相同的电位时，比较器11能够输出非常短的low脉冲宽度(例如1ns以下的low脉冲宽度)的pwm复位信号rn。

此外，如上述那样，由于同步时钟信号clkx向hi转换的定时由具有与比较器11相同的电气特性的比较器98生成，所以由两者产生的延迟被抵消，定时的偏差被抑制。进而，能够由同步时钟延迟电路911进行定时余量的调整。

图7是有关第2实施方式的开关电源100的动作波形图。从纵轴的上方起依次表示时钟信号clk、相位信号phip、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、顶电压vtop、第1锯齿波信号saw0、第2锯齿波信号saw1、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、顶电压vtop、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、底部电位vbtm、pwm复位信号rn、pwm信号pwmp。横轴是时间。

即，在最上段表示时钟信号clk。时钟信号clk是一定周期的矩形波信号，以下的信号与该时钟信号clk的hi转换定时同步地动作。

在下一段表示相位信号phip。相位信号phip是在时钟信号clk成为hi的瞬间、其状态转换的分频信号。

在下一段用实线表示第1复位信号rst0，用虚线表示第2复位信号rst1。第1复位信号rst0及第2复位信号rst1是在时钟信号clk的hi转换定时、交替转换为hi的脉冲信号。

在下一段用实线表示第1锯齿波信号saw0，用虚线表示第2锯齿波信号saw1，用点线表示锯齿波底电压信号，将第1锯齿波信号saw0的电位或第2锯齿波信号saw1的电位低于底部电位vbtm的交点用“×”记号表示，将超过的交点用“□”记号表示。

第1锯齿波信号saw0在第1复位信号rst0为hi时被复位为接地电源电位。同样，第2锯齿波信号saw1在第2复位信号rst1为hi时被复位为接地电源电位。

该第1及第2复位信号rst0及rst1，在检测到第1及第2锯齿波信号saw0及saw1的电位分别成为底部电位vbtm的电位以下时，成为low。此时，通过由比较器98及同步时钟延迟电路911带来的延迟，锯齿波信号的电位大致成为接地电源电位0v。在第1及第2复位信号rst0及rst1为low的期间中，第1及第2锯齿波信号saw0及saw1的电位分别以一定速度上升。

在下一段表示同步时钟信号clkx。当相位信号phip为low时，同步时钟信号clkx在第1锯齿波信号saw0的电位变得比底部电位vbtm高时(在“□”记号的定时)，成为hi，在第1锯齿波信号saw0的电位变得比锯齿波顶电压vtop高时(在“×”记号的定时)，成为low。同样，当相位信号phip为hi时，同步时钟信号clkx在第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm的电位高时(在“□”记号的定时)，成为hi，当第2锯齿波信号saw1的电位变得比锯齿波顶电压vtop高时(在“×”记号的定时)，成为low。

在下一段表示选择信号phipx。通过在锯齿波同步时钟信号转换为hi的定时将相位信号phip的状态获取到选择信号触发器910的内部并保持该状态、将该状态输出，从而生成选择信号phipx。

在下一段将锯齿波信号saw用实线表示，将占空比指示电压信号vd用虚线表示，将锯齿波信号saw的电位变得比占空比指示电压信号vd的电位高的交点用“●”记号表示。锯齿波信号saw当选择信号phipx为low时选择第1锯齿波信号saw0、当选择信号phipx为hi时选择第2锯齿波信号saw1而被生成。

在下一段表示pwm复位信号rn。pwm复位信号rn在锯齿波信号saw的电位比占空比指示电压信号vd的电位高时、即“●”记号的定时，成为low，在其以外的情况下，即锯齿波信号saw被复位的定时成为hi。

在最下段表示pwm信号pwmp。pwm信号pwmp在同步时钟信号clkx成为hi的定时，成为hi，在pwm复位信号rn为low时成为low。这里，如图7的右端所示那样，当占空比指示电压信号vd的电位比顶电位vtop高时，pwm复位信号rn不成为low。在此情况下，pwm信号pwmp被保持为hi状态。这样，在本实施例中能够生成接近于100％占空比的较宽的脉冲宽度的pwm信号pwmp。更具体地讲，能够使pwm信号pwmp的low脉冲宽度变细到触发器响应的极限。

如以上说明，有关本实施方式的开关电源100，即使输入电源电压下降到与输出电源电压大致相等，也输出稳定的输出电源。

(第3实施方式)

有关第3实施方式的开关电源100通过根据pwm信号pwmp的状态将锯齿波发生器9输出的高直线性的锯齿波信号的振幅范围变更，从而使hi脉冲宽度占空比d((2)式)在0～100％更稳定地变化。以下，关于与有关第2实施方式的开关电源100不同的点进行说明。

图8是表示有关第3实施方式的开关电源100的结构例的图。如图8所示，在将脉冲调制器1输出的pwm信号pwmp向电压检测器90b反馈这一点上，与在图4中表示的有关第2实施方式的开关电源100不同。

更具体地讲，电压检测器90b根据pwm信号pwmp的状态，变更切出信号phipxx的状态转换的定时。由此，将锯齿波发生器9输出的锯齿波信号saw的振幅范围变更。

图9是有关第3实施方式的开关电源100的动作波形图。

从纵轴的上方起依次表示输入电源电压vin、输出电源电压vout、输入电源电压vin、输出电源电压vout、时钟信号clk、切出信号phipxx、顶电压vtop、第1锯齿波信号saw0、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、pwm信号pwmp。横轴是时间。

即，用最上段的实线表示输入电源的电压vin的变化的状况，用虚线表示输出电源的电压vout。这样，第3实施方式的开关电源100，即使输入电源电压vin相对于输出电源电压vout的电压从超过十倍那样的较高的状态变化为大致相等的状态，也能够输出稳定的输出电源vout。

用下一段的实线表示输入电源的电压vin，用虚线表示输出电源的电压vout的变化的状况。这样，有关第3实施方式的开关电源100能够使输出电源电压vout从0v变化到大致与输入电源相等的电压而输出。

在下一段表示时钟信号clk。时钟信号clk是一定周期的矩形波信号。

在下一段表示切出信号phipxx。切出信号phipxx是当后述的pwm信号pwmp的hi占空比比规定值小时、状态在时钟信号clk向hi转换的定时发生变化的二分频矩形波信号，并且是当pwm信号pwmp的hi占空比是规定值以上时，状态在锯齿波信号saw被复位的定时发生变化的二分频矩形波信号。

在下一段，用实线表示锯齿波信号saw。锯齿波信号saw是通过切出信号phipxx将未图示的两个锯齿波信号saw0或saw1有选择地切出而生成的。在该段用虚线表示占空比指示电压信号vd，对锯齿波信号saw相对于占空比指示电压信号vd成为高电位的交点赋予“●”记号，对与底部电位vbtm的交点或其复位定时赋予“□”记号。

在下一段表示同步时钟信号clkx。同步时钟信号clkx是在前述的“□”记号的定时转换为hi、在时钟信号clk的hi转换定时转换为low的矩形波信号。

在最下段表示pwm信号pwmp。pwm信号pwmp在同步时钟信号clkx转换为hi的定时(图中的“□”记号的定时)转换为hi，在锯齿波信号saw的电位变得比占空比指示电压信号vd的电位高的定时(图中的“●”记号的定时)转换为low。这里，在如图中左端的状态那样、占空比指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm低的情况下，不生成pwm信号pwmp，成为low保持。并且，如果占空比指示电压信号vd的电位稍稍高于底部电位vbtm，则pwm信号pwmp成为非常细的hi脉冲宽度的矩形波信号。

相反，在如图中右端的状态那样、占空比指示电压信号vd的电位比顶电位vtop高的情况下，pwm信号pwmp成为100％占空比的矩形波信号，即为hi保持。此外，如果占空比指示电压信号vd的电位变得比顶电位vtop稍低，则pwm信号pwmp成为仅一瞬为low的、占空比接近于100％的矩形波信号。

图10是表示有关第3实施方式的锯齿波发生器9和pwm电路1的详细的结构例的图。如图10所示，电压检测器90b的结构与有关第2实施方式的电压检测器90a不同。即，电压检测器90b在还具备判定用延迟电路917、较宽的脉冲宽度判定用触发器918和切换开关919这一点上，与电压检测器90a不同。在图10中，在还图示了较宽的脉冲判定同步时钟信号clkxx、较宽的脉冲宽度判定信号widep这一点上，与图6不同。

判定用延迟电路917接受同步时钟信号clkx，附加比比较器98及比较器11的响应时间长的延迟，输出较宽的脉冲判定同步时钟信号clkxx。

较宽的脉冲宽度判定用触发器918在其时钟输入端子ck被输入较宽的脉冲判定同步时钟信号clkxx，在数据端子d被输入pwm信号pwmp。较宽的脉冲宽度判定用触发器918在较宽的脉冲判定同步时钟信号clkxx转换为hi的定时将pwm信号pwmp的状态取入到内部，将其状态作为较宽的脉冲宽度判定信号widep输出。由此，当占空比指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm高规定值以上的状态时，使较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi，在其以外的情况下成为low。即，当矩形波信号的脉冲宽度较宽时，较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi，当矩形波信号的脉冲宽度较细时，较宽的脉冲宽度判定信号widep为low。

在切换开关919的选择端子被输入较宽的脉冲宽度判定信号widep。切换开关919当较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi时选择由选择信号触发器910输出的选择信号phipx，作为切出信号phipxx向选择器912输出。另一方面，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时选择由输入信号分频器915输出的相位信号phip作为切出信号phipxx向选择器912输出。

由此，选择器912根据时钟信号clk的周期来切换第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1的范围，作为锯齿波信号saw输出。更详细地讲，选择器912在pwm信号pwmp的脉冲宽度不到规定值的情况下(较宽的脉冲宽度判定信号widep为low)，选择包含底部电位vbtm以下的信号成分的范围的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1，在pwm信号pwmp的脉冲宽度是规定值以上的情况下(较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi)，选择从底部电位vbtm到底部电位vbtm的范围的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1。

图11是有关第3实施方式的开关电源100的详细的动作波形图。从纵轴的上方起依次表示时钟信号clk、相位信号phip、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、顶电压vtop、第1锯齿波信号saw0、第2锯齿波信号saw1、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、选择信号phipx、切出信号phipxx、顶电压vtop、锯齿波信号saw、占空比指示电压信号vd、底部电位vbtm、pwm复位信号rn、pwm信号pwmp、脉冲宽度判定信号widep。横轴是时间。

即，由于从在最上段表示的时钟信号clk到在从上起第六段表示的选择信号phipx的波形与第2实施例的动作波形图(图7)相同，所以省略说明。

在下一段表示切出信号phipxx。切出信号phipxx是当后述的较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时以与相位信号phip相同的定时转换的矩形波信号，并且是当较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi时以与选择信号phipx相同的定时转换的矩形波信号。

在下一段用实线表示锯齿波信号saw，用虚线表示占空比指示电压信号vd。进而，将锯齿波信号saw的电位高于占空比指示电压信号vd的电位的交点用“●”记号表示，相反将低于占空比指示电压信号vd的电位的的交点用“×”记号表示。此外，将锯齿波信号saw的电位低于底部电位vbtm的交点用“□”记号表示。

锯齿波信号saw当切出信号phipxx为low时成为选择第1锯齿波信号saw0并切出的波形，当切出信号phipxx为hi时成为选择第2锯齿波信号saw1并切出的波形。由此，当脉冲pwm信号pwmp的脉冲宽度较细时，即当较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时，锯齿波信号saw成为其电位从接地电源电压0v上升、在即将达到顶电位vtop前再次被复位为接地电源电压0v的锯齿波信号。另一方面，在pwm信号pwmp的脉冲宽度较宽时、即当较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi时，锯齿波信号saw成为其电位从底部电位vbtm以一定速度上升、如果达到顶电位vtop则再次被复位为底部电位vbtm的锯齿波信号。但是，在哪个情况下，锯齿波信号saw的电位高于底部电位vbtm的定时都与同步时钟信号clkx转换为hi的定时一致。即，“□”记号的周期是一定的。

在下一段表示pwm复位信号rn。pwm复位信号rn当锯齿波信号saw的电位低于了占空比指示电压信号vd的电位时，在“×”记号的定时成为hi，在其以外的情况下，在“●”记号的定时成为low。这里，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时，由于锯齿波信号saw中包含有底部电位vbtm以下的信号成分，所以即使占空比指示电压信号vd是底部电位vbtm附近或其以下的电位，也能够稳定地检测锯齿波信号saw的电位高于占空比指示电压信号vd的电位的定时，必定生成pwm复位信号rn。另一方面，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi时，锯齿波信号saw的最高电位成为顶电位vtop。因而，如果占空比指示电压信号vd稍稍低于顶电位vtop，则生成非常细的low脉冲的pwm复位信号rn，相反，如果占空比指示电压信号vd高于顶电位vtop，则low脉冲消失，pwm复位信号rn被保持为hi。

在下一段表示pwm信号pwmp。pwm信号pwmp在同步时钟信号clkx成为hi的定时被设置为hi，在pwm复位信号rn为low时被复位为low。这里，同步时钟信号clkx转换为hi的周期被保持为一定，所以pwm信号pwmp转换为hi的周期也被保持为一定。另一方面，pwm复位信号rn转换为low的定时根据占空比指示电压信号vd的电位而变化。即，根据占空比指示电压信号vd的电位，pwm信号pwmp的脉冲宽度变化。

此外，如在图11的动作波形图的左端表示那样，如果占空比指示电压信号vd的电位低于底部电位vbtm，则“□”记号和“●”记号的定时逆转，先出现●记号。即，当pwm复位信号rn为low状态时，同步时钟信号clkx转换为hi。此时，触发器12通过时钟输入端子ck的转换，以复位端子r的输入为优先，所以pwm信号pwmp被保持为low。但是，占空比指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm稍高，在即使一瞬间比“●”记号先出现“□”记号时，也输出与该期间对应的非常短的hi脉冲宽度的pwm信号pwmp。

这样，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时，由于在锯齿波信号saw中包含底部电位vbtm以下的信号成分，所以能够生成非常细的pwm信号pwmp，能够稳定地输出较高的降压比的输出电源电压vout。此外，在脉冲宽度指示电压信号vd的电位是底部电位vbtm的电位以下的情况下，也能够将pwm信号pwmp保持为low，也能够将输出电源电压vout保持为0v。

相反，如图11的动作波形图的右端所示，在输入电源电压vin与输出电源电压vout大致相等那样的条件下，较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi，锯齿波信号saw的最高电位为顶电位vtop。由此，如果占空比指示电压信号vd的电位接近于顶电位vtop，则生成成为low的时间非常短的pwm信号pwmp。

此外，如果占空比指示电压信号vd的电位高于顶电位vtop则“●”记号消失，pwm复位信号rn不再成为low。因此，pwm信号pwmp被保持为hi，其占空比成为100％。

在最下段表示较宽的脉冲宽度判定信号widep。较宽的脉冲宽度判定用触发器918在从同步时钟信号clkx转换为hi起由判定用延迟电路917附加的延迟后的“△”记号的定时，将pwm信号pwmp的状态闩锁而生成较宽的脉冲宽度判定信号widep。即，在“△”记号的定时，pwm信号pwmp停留在hi的情况下，判定为脉冲宽度较宽的状态，较宽的脉冲宽度判定信号widep成为hi，另一方面，在“△”记号的定时，pwm信号pwmp已经被复位为low的情况下，判定为脉冲宽度较细的状态，较宽的脉冲宽度判定信号widep成为low。

如以上说明的那样，有关本实施方式的开关电源100根据较宽的脉冲宽度判定用触发器918判定的pwm信号pwmp的宽度来切换锯齿波信号saw的振幅。由此，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为low时，锯齿波信号saw具有底部电位vbtm以下的信号成分。由此，当脉冲宽度指示电压信号vd为与底部电位vbtm的电位大致相同的较低的电位时，能够稳定地生成非常细的脉冲宽度的pwm信号pwmp。进而，在脉冲宽度指示电压信号vd的电位是底部电位vbtm的电位以下的情况下，pwm信号pwmp的占空比成为0％。

另一方面，当较宽的脉冲宽度判定信号widep为hi时，以使锯齿波信号saw的最高电位成为顶电位vtop的方式变更将锯齿波信号saw切出的范围。由此，当占空比指示电压信号vd的电位比顶电位vtop稍低时，生成非常细的low脉冲宽度的pwm复位信号rn。触发器12对该非常细的low脉冲宽度的pwm复位信号rn反应，将pwm信号pwmp设为low，在稍稍的时间后接受到下个同步时钟信号clkx转换为hi这一情况，将pwm信号pwmp再次设置为hi。这里，时钟信号clkx转换为hi的定时和将锯齿波信号saw从顶电位vtop向锯齿波底部电位btm复位的定时被延迟电路911调整为一致。因而，能够稳定地生成接近于100％占空比的较宽的脉冲宽度的pwm信号pwmp。进而，如果占空比指示电压信号vd的电位高于顶电位vtop，则pwm信号pwmp的占空比成为100％。

这样，根据本实施例，能够进行pwm信号pwmp的占空比从0％到100％的连续性的控制。因而，能够提供在从与输出电源电压大致相等的电压到超过输出电源电压10倍那样的较高的电压为止的较大的范围的输入电源中稳定地动作的降压开关电源。或者，能够提供稳定地输出从0v到与输入电源电压大致相等的电压为止的较大的范围的电压的输出电源的降压开关电源。

(第4实施方式)

有关第4实施方式的开关电源100在对电压检测器90c追加了锯齿波顶电压调整功能、以及使第1锯齿波信号saw0的波形与第2锯齿波信号saw1的波形一致的自动调整功能这一点上，与有关第3实施方式的开关电源100不同。以下，关于与有关第3实施方式的开关电源100不同的点进行说明。

图12是表示有关第4实施方式的锯齿波发生器9和pwm电路1的详细的结构例的图。

如图12所示，电压检测器90c的结构与在图10中表示的有关第3实施方式的电压检测器90b不同。更具体地讲，电压检测器90c还具备顶电位检测用选择器920、顶电位检测比较器921、顶电位参照电压源922、抑制脉冲生成器923、第1抑制脉冲生成器9240和第2抑制脉冲生成器9241。在图10中还图示了第1控制信号sisaw0、第2控制信号sisaw1、顶电位vtop、抑制脉冲信号dch、第1抑制脉冲信号dch0n、第2抑制脉冲信号dch1n。另外，第1锯齿波发生器92a和第2锯齿波发生器92b对应于调整部。

此外，第1锯齿波发生器92a还具备第1速度抑制p型mos晶体管9250、第1速度提高n型mos晶体管9260、第1变更电阻9270和第1保持电容9280。

第2锯齿波发生器92b还具备第2速度抑制p型mos晶体管9251、第2速度提高n型mos晶体管9261、第2变更电阻9271和第2保持电容9281。

首先，说明电压检测器90c的详细的结构。

顶电位检测用选择器920在选择信号端子被输入相位信号phip。顶电位检测用选择器920当相位信号phip为hi时，选择第1锯齿波信号saw1，相反当为low时，选择第2锯齿波信号saw0并输出。

顶电位检测比较器921在其非反转输入端子被输入由顶电位检测用选择器920选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1，在反转输入端子被输入由顶电位参照电压源922生成的顶电位vtop。顶电位检测比较器921当所选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1比顶电位vtop高时，将顶电位检测信号tp设为hi并输出，在其以外的情况下将顶电位检测信号tp设为low并输出。

比较器98在其非反转输入端子被输入由底部电位检测用选择器99选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1，在反转输入端子被输入由参照电压源97生成的底部电位vbtm。比较器98当所选择的第1锯齿波信号saw0或第2锯齿波信号saw1比底部电位vbtm高时，将顶电位检测信号tp设为hi并输出，在其以外的情况下将底部电位检测信号bp设为low并输出。

抑制脉冲生成器923接受顶电位检测信号tp的hi转换，将抑制脉冲信号dchp设为hi并输出，接受底部电位检测信号bp的hi转换，将抑制脉冲信号dchp设为low并输出。抑制脉冲生成器923由两个触发器923a、923b构成。

在触发器923a的时钟输入端子ck，被输入顶电位检测信号tp，在信号端子d被输入总为hi状态的信号，在复位端子rn被输入触发器923b的输出信号。在一个触发器923b的时钟输入端子ck被输入由比较器98输出的底部电位检测信号bp，在信号端子d被输入总为hi状态的信号，在复位端子rn被反转输入抑制脉冲信号dchp。

由此，抑制脉冲生成器923成为接受输入信号的hi转换而动作的高速rs锁存器。即，抑制脉冲生成器923检测从顶电位检测信号tp的hi转换到底部电位检测信号bp的hi转换为止的稍稍的定时的差，能够生成非常细的hi脉冲宽度的抑制脉冲信号dchp。

在第1抑制脉冲生成器9240中被输入相位信号phip和抑制脉冲信号dchp。第1抑制脉冲生成器9240当相位信号phip为hi时将抑制脉冲信号dchp反转，输出第1抑制脉冲信号dch0n，当相位信号phip为low时将第1抑制脉冲信号dch0n保持为hi。

第2抑制脉冲生成器9241被反转输入相位信号phip，被输入抑制脉冲信号dchp。第2抑制脉冲生成器9241当相位信号phip为low时将抑制脉冲信号dchp反转，输出第2抑制脉冲信号dch1n，当相位信号phip为hi时将第2抑制脉冲信号dch1n保持为hi。

第1速度抑制p型mos晶体管9250在其栅极端子被反转输入第1抑制脉冲信号dch0n。第1速度抑制p型mos晶体管9250当第1抑制脉冲信号dch0n为low时成为导通状态，经由与漏极端子连接的第1变更电阻9270将第1保持电容9280的电荷向与源极端子连接的电源电位放电。

另一方面，第1速度提高n型mos晶体管9260在其栅极端子被输入第1复位信号rst0。第1速度提高n型mos晶体管9260当第1复位信号rst0为hi时成为导通状态，经由与漏极端子连接的第1变更电阻9270，从与源极端子连接的接地电源电位0v起充电第1保持电容9280的电荷。

第1抑制脉冲信号dch0n的low期间和第1复位信号rst0的hi期间分别构成得非常短。按照该较短的脉冲期间，调整积蓄在第1保持电容9280中的电荷量，控制第1控制信号sisaw0的电位。

同样，第2速度抑制p型mos晶体管9251在其栅极端子被反转输入第2抑制脉冲信号dch1n。第2速度抑制p型mos晶体管9251当第2抑制脉冲信号dch1n为low时成为导通状态，经由与漏极端子连接的第2变更电阻9271将第2保持电容9281的电荷向与源极端子连接的电源电位放电。

另一方面，第2速度提高n型mos晶体管9261在其栅极端子被输入第2复位信号rst1。当第2复位信号rst1为hi时成为导通状态，经由与漏极端子连接的第2锯齿波变更电阻9272，从与源极端子连接的接地电源电位0v起充电第2保持电容9281的电荷。

第2抑制脉冲信号dch1n的low期间和第2复位信号rst1的hi期间分别构成得非常短。按照该较短的脉冲期间，调整积蓄在第2保持电容9281中的电荷量，控制第2控制信号sisaw1的电位。

第1复位信号rst0和第2复位信号rst1是在时钟信号clk转换为hi的定时交替地成为hi的脉冲信号。其hi脉冲宽度非常短，相互相等。另一方面，第1抑制脉冲信号dch0n是当第1锯齿波信号saw0的电位变得比顶电位vtop高时被设置为low、当第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高时被复位为hi的反转脉冲信号。同样，第2抑制脉冲信号dch1n是当第2锯齿波信号saw1的电位变得比顶电位vtop高时被设置为low、当第1锯齿波信号saw0的电位变得比底部电位vbtm高时被复位为hi的反转脉冲信号。

因而，第1抑制脉冲信号dch0n和第2抑制脉冲信号dch1n是在同步时钟信号clkx即将转换为hi之前的定时交替地成为low的脉冲信号，其脉冲宽度相应于第1锯齿波信号saw0的最高电位及第2锯齿波信号saw1的最高电位而独立地变化。

例如，在第1锯齿波信号saw0的电位上升速度较慢、在同步时钟信号clkx转换为hi的定时、第1锯齿波信号saw0的电位没有达到顶电位vtop的情况下，第1抑制脉冲信号dch0n被保持为hi，不出现low期间。相反，在第1锯齿波信号saw0的电位上升速度较快、在同步时钟信号clkx转换为hi的定时、第1锯齿波信号saw0的电位已经达到了顶电位vtop的情况下，第1抑制脉冲信号dch0n成为在第1锯齿波信号saw0的电位达到了顶电位vtop的定时被设置为low、在同步时钟信号clkx转换为hi的定时被复位为hi的脉冲信号。

第1控制信号sisaw0的电位和第2控制信号sisaw1的电位分别接受第1复位信号rst0和第2复位信号rst1而逐渐下降。受到其控制，第1锯齿波信号saw0的锯齿波电位上升速度和第2锯齿波信号saw1的锯齿波电位上升速度相互以相同的比例增加。

另一方面，第1控制信号sisaw0的电位和第2控制信号sisaw1的电位分别接受第1抑制脉冲信号dch0n或第1抑制脉冲信号dch1n而逐渐上升。受到其控制，第1锯齿波信号saw0的锯齿波电位上升速度和第2锯齿波信号saw1的锯齿波电位上升速度减小，各自的锯齿波上升速度越快则越大地减速。通过该动作，第1锯齿波电位上升速度和第2锯齿波上升速度被自动地调整为相互相同的速度。这样，第1锯齿波发生器92a和第2锯齿波发生器92b具有调整第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1的上升速度以使选择器912输出的锯齿波信号saw达到规定的顶电压vtop的定时与达到最大值的定时的差成为一定值的功能。

图13是有关第4实施方式的开关电源100的动作波形图。从纵轴的上方起依次表示时钟信号clk、相位信号phip、第1复位信号rst0、第2复位信号rst1、顶电压vtop、第2锯齿波信号saw1、第1锯齿波信号saw0、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、第1抑制脉冲信号dch0n、第2抑制脉冲信号dch1n、选择信号phipx、切出信号phipxx、顶电压vtop、占空比指示电压信号vd、锯齿波信号saw、底部电位vbtm、pwm复位信号rn、pwm信号pwmp。横轴是时间。

即，在最上段表示时钟信号clk。时钟信号clk是一定周期的矩形波信号，与其hi转换定时同步而以下的信号进行动作。

在下一段表示相位信号phip。相位信号phip是在时钟信号clk成为hi的瞬间其状态转换的分频信号。

在下一段用实线表示第1复位信号rst0，用虚线表示第2复位信号rst1。第1复位信号rst0及第2复位信号rst1在时钟信号clk的hi转换定时交替转换为hi。

在下一段用实线表示第1锯齿波信号saw0，用虚线表示第2锯齿波信号saw1，用点线表示锯齿波底电压信号。此外，将第1锯齿波信号saw0的电位或第2锯齿波信号saw1的电位低于底部电位vbtm的交点用“×”记号表示，将高于底部电位vbtm的交点用“□”记号表示。

第1锯齿波信号saw0当第1复位信号rst0为hi时被复位为接地电源电位。同样，第2锯齿波信号saw1当第2复位信号rst1为hi时被复位为接地电源电位。该第1复位信号rst0及第2复位信号rst1分别检测第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1的电位成为底部电位vbtm的电位以下的情况，自动地成为low。

此时，通过由比较器98及同步时钟延迟电路911产生的延迟，锯齿波信号的电位大致成为接地电源电位0v。在第1复位信号rst0及第2复位信号rst1为low的期间，第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1各自的电位以一定速度上升。

在下一段表示同步时钟信号clkx。当相位信号phip为low时，当第1锯齿波信号saw0的电位变得比底部电位vbtm的电位高时(“□”记号的定时)成为hi，在其以外的情况下(“×”记号的定时)成为low。同样，当相位信号phip为hi时，当第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm的电位高时(“□”记号的定时)成为hi，在其以外的情况下(“×”记号的定时)成为low。

这里，如果观察图13的左侧、动作的初期阶段，则第1锯齿波信号saw0的电位上升速度比设想要慢，相反，第2锯齿波信号saw1的电位上升速度比设想要快。在图中，对第1锯齿波信号saw0及第2锯齿波信号saw1变得比顶电位vtop高的交点赋予“○”记号。于是，第1锯齿波信号saw0的电位上升速度比设想要慢，所以在达到顶电位vtop之前被复位为接地电位0v，很久都不出现“○”记号。相反，由于第2锯齿波信号saw1的电位上升速度比设想要快，所以在比设想早的定时出现“○”记号，然后第2锯齿波信号saw1的电位也上升，变得比顶电位vtop高。

在下一段表示第1抑制脉冲信号dch0n，在再下一段表示第2抑制脉冲信号dch1n。第1抑制脉冲信号dch0n在第1锯齿波信号saw0的电位变得比顶电位vtop高的“○”记号的定时被设置为low，在第2锯齿波信号saw1的电位变得比底部电位vbtm高的“□”记号的定时被复位为hi。同样，第2抑制脉冲信号dch1n在第2锯齿波信号saw1的电位变得比顶电位vtop高的“○”记号的定时被设置为low，在第1锯齿波信号saw0的电位变得比底部电位vbtm高的“□”记号的定时被复位为hi。

这里，在图13的左侧、动作的初期阶段，第1锯齿波信号saw0的电位上升速度较慢，没有达到顶电位vtop，或即使变高，其“○”记号的定时也比“□”记号晚出现，所以不生成第1抑制脉冲信号dch0n。相反，第2锯齿波信号saw0的电位上升速度较快，比设想早地达到顶电位vtop，所以生成较宽的low脉冲宽度的第2抑制脉冲信号dch1n。

由于没有生成第1抑制脉冲信号dch0n，所以仅受到第1复位信号rst0的作用，所以第1锯齿波电位上升速度上升。反复进行该动作，最终，第1抑制脉冲信号dch0n的脉冲宽度成为与第1复位信号rst0的脉冲宽度相同，第1锯齿波上升速度稳定。相反，由于较宽的第2抑制脉冲信号dch1n的作用高于第2复位信号rst1的作用，所以第2锯齿波电位上升速度下降。反复进行该动作，最终，第2抑制脉冲信号dch1n的脉冲宽度成为与第2复位信号rst1的脉冲宽度相同，第2锯齿波上升速度稳定。第1锯齿波上升速度和第2锯齿波上升速度交替地使用共通的电路而被调整。因而，第1锯齿波信号saw0和第2锯齿波信号saw1的波形被自动地调整为完全一致。

在下一段表示选择信号phipx和切出信号phipxx。选择信号phipx通过在锯齿波同步时钟信号转换为hi的定时将相位信号phip的状态向选择信号触发器910的内部获取、保持该状态并将该状态输出而被生成。切出信号phipxx由于在相同的定时动作，所以波形与选择信号phipx重叠。

在下一段将锯齿波信号saw用实线表示，将占空比指示电压信号vd用虚线表示。此外，将锯齿波信号saw的电位变得比占空比指示电压信号vd的电位高的交点用“●”记号表示。锯齿波信号saw当切出信号phipxx为low时选择第1锯齿波信号saw0、当切出信号phipxx为hi时选择第2锯齿波信号saw1而被生成。

在下一段表示pwm复位信号rn。pwm复位信号rn当锯齿波信号saw的电位变得比占空比指示电压信号vd的电位高时、即在“●”记号的定时成为low，在其以外的情况下即在锯齿波信号saw被复位的定时成为hi。

在最下段表示pwm信号pwmp。pwm信号pwmp在同步时钟信号clkx成为hi的定时成为hi，在pwm复位信号rn为low时成为low。这里，在图13的左侧的初期状态下，第1锯齿波信号saw0的电位上升速度与第2锯齿波信号saw0的电位上升速度不一致。通过该影响，发生如下的不良状况，即：pwm信号pwmp以时钟信号clk的一半的频率动作、或较宽的脉冲宽度和较细的脉冲宽度交替地出现。但是，反复进行该动作，最终，第1锯齿波信号saw0的电位上升速度和第2锯齿波信号saw0的电位上升速度被自动地调整为完全一致，生成稳定的脉冲宽度的pwm信号pwmp。

如以上说明的那样，有关本实施方式的开关电源100分别通过第1复位信号rst0和第2复位信号rst1使第1控制信号sisaw0的电位和第2控制信号sisaw1的电位以规定的比例下降，使第1锯齿波信号saw0的锯齿波电位上升速度和第2锯齿波信号saw1的锯齿波电位上升速度以相同的比例增加。另一方面，在第1锯齿波信号saw0的锯齿波电位上升速度与设想相比过快的情况下，生成第1抑制脉冲信号dch0n，提高第1控制信号sisaw0的电位而将第1锯齿波信号saw0的锯齿波电位上升速度减速。同样，在第2锯齿波信号saw1的锯齿波电位上升速度与设想相比过快的情况下，生成第2抑制脉冲信号dch1n，提高第2控制信号sisaw1的电位，将第2锯齿波信号saw1的锯齿波电位上升速度减速。

通过这些动作，第1锯齿波电位上升速度和第2锯齿波上升速度被自动地调整为相互相同的速度。由此，能够生成与时钟信号clk的周期一致并且振幅为希望的电压范围的高直线性的锯齿波信号。根据本实施方式的开关电源，能够提供例如与第3实施方式的开关电源相比更稳定地动作的开关电源。

(第5实施方式)

有关第5实施方式的开关电源100关于相对于输入电源电压能够生成更低的电压的输出电源、相反也能够生成更高的电压的输出电源的升降压开关电源。其结构在准备了脉冲调制器1、选择器912及开关驱动器2为升压用和降压用的两个系统这一点上，与有关第4实施方式的开关电源100不同。以下，关于与有关第4实施方式的开关电源100不同的点进行说明。

图14是表示有关第5实施方式的开关电源100的结构例的图。

降压系统具备降压pwm(pwm)1bk、降压开关预驱动器21、降压驱动器n型mos晶体管22、降压非同步功率二极管23和选择器912a。

另一方面，升压系统具备升压pwm(pwm)1bt、升压预驱动器24、升压驱动器n型mos晶体管25和升压非同步功率二极管26。此外，在图15中，还图示了降压pwm信号pwmbkp、升压pwm信号pwmbtp、升压栅极信号gbkp、升压栅极信号gbtp、升压占空比指示电压信号vdbt、升压锯齿波信号sawbt及降压锯齿波信号sawbk。另外，升压占空比指示电压信号vdbt对应于第2脉冲宽度指示电压信号，升压pwm信号pwmbtp对应于第2pwm信号。另外，降压驱动器n型mos晶体管22对应于第1开关元件，升压驱动器n型mos晶体管升压驱动器n型mos晶体管25对应于第2开关元件。

此外，在降压系统与升压系统之间新设置了升降压占空比指示间隙电压源10a。降压pwm电路1bk按照降压占空比指示电压信号vd，将与同步时钟信号clkx同步的降压pwm信号pwmbkp的hi脉冲宽度调制并输出。

同样，降压pwm电路1bt按照升压占空比指示电压信号vdbt，将与同步时钟信号clkx同步的升压pwm信号pwmbtp的hi脉冲宽度调制并输出。

升降压占空比指示间隙电压源10a生成相对于降压占空比指示电压信号vd下降了升降压间隙电压vgap(未图示)的量的电压后得到的升压占空比指示电压信号vdbt。另外，将升降压占空比指示间隙电压源10a使用理想电压源进行了图示，但只要带来升降压间隙电压vgap的电位差，是怎样的结构的电路都可以。

降压开关预驱动器21接受降压pwm信号pwmbkp，输出降压开关栅极信号gbkp。

在降压驱动器n型mos晶体管22的栅极端子被输入降压开关栅极信号gbkp，在源极端子上连接着降压开关节点swbk，在漏极端子上连接着输入电源。降压驱动器n型mos晶体管22当其栅极端子的电位比其源极端子的电位高时成为源极端子与漏极端子之间的电阻非常低的接通状态，在其以外的情况下成为源极端子与漏极端子之间的电阻非常高的断开状态。

当降压pwm信号pwmbkp为low时，降压开关栅极信号gbkp的电位成为与降压开关节点swbk的电位相等。另一方面，当降压pwm信号pwmbkp为hi时，降压开关栅极信号gbkp的电位变得比降压开关节点swbk的电位高。即，降压开关节点swbk当降压pwm信号pwmbkp为hi时被电连接到输入电源，在其以外的情况下被开放。

升压预驱动器24被输入升压pwm信号pwmbtp，输出升压栅极信号gbtp。

在升压驱动器n型mos晶体管升压驱动器n型mos晶体管25的栅极端子被输入升压栅极信号gbtp，在源极端子上连接着接地电源，在漏极端子上连接着升压开关节点swbt。

升压驱动器n型mos晶体管升压驱动器n型mos晶体管25当栅极端子的电位比其源极端子的电位高时成为源极端子与漏极端子之间的电阻非常低的接通状态，在其以外的情况下成为源极端子与漏极端子之间的电阻非常高的断开状态。

当升压pwm信号pwmbtp为low时，升压栅极信号gbkp的电位成为0v，当升压pwm信号pwmbtp为hi时，升压栅极信号gbtp的电位成为hi。即，升压开关节点swbt当升压pwm信号pwmbtp为hi时被电连接到接地电源0v，在其以外的情况下被开放。降压开关节点swbk与升压开关节点swbt经由电流扼流电感器31连接。

在降压非同步功率二极管23的阴极端子上连接着降压开关节点swbk，在阳极端子上连接着接地电源。此外，在升压非同步功率二极管26的阴极端子上连接着输出电源电压vout，在阳极端子上连接着升压开关节点swbt。

流过电流扼流电感器31的电流通过上述的降压驱动器n型mos晶体管22和升压驱动器n型mos晶体管25的接通断开动作而被整流，从输入电源将输出电源电压vout输出。

在输出电源电压vout上连接着平滑电容器32，其电压通过反馈控制环的作用，被保持为由基准电压源5的电位vref设定的规定的值。

在降压pwm电路1bk中，被输入锯齿波信号sawbk、sawbt和与这些锯齿波信号sawbk、sawbt同步的同步时钟信号clkx。同样，在升压pwm电路1bt中，被输入锯齿波信号sawbk、sawbt和与这些锯齿波信号sawbk、sawbt同步的同步时钟信号clkx。

在选择器912a中，被输入降压切出信号phibkpxx状态(日语：スタ)。选择器912a当降压切出信号phibkpxx状态为low时将第1锯齿波信号saw0切出并作为降压锯齿波信号sawbk输出，当降压切出信号phibkpxx状态为hi时将第2锯齿波信号saw1切出并作为降压锯齿波信号sawbk输出。

同样，在升压选择器912b中，被输入升压切出信号phibtpxx。当升压切出信号phibtpxx为low时将第1锯齿波信号saw0切出并作为升压锯齿波信号sawbt输出，当升压切出信号phibtpxx为hi时将第2锯齿波信号saw1切出并作为升压锯齿波信号sawbt输出。

电压检测器90d监视降压pwm信号pwmbkp及升压pwm信号pwmbtp的状态，输出降压切出信号phibkpxx状态及升压切出信号phibtpxx。

图15是有关第5实施方式的开关电源100的动作波形图。

从纵轴的上方起依次表示输入电源电压vin、输出电源电压vout、输入电源电压vin、输出电源电压vout、时钟信号clk、降压切出信号phibkpxx状态、升压切出信号phibtpxx、顶电压vtop、降压锯齿波信号sawbk、底部电位vbtm、顶电压vtop、升压锯齿波信号sawbt、底部电位vbtm、同步时钟信号clkx、降压pwm信号pwmbkp、升压pwm信号pwmbtp。横轴是时间。

即，用最上段的实线表示输入电源的输入电源电压vin的变化的状况，用虚线表示输出电源电压vout的电压。这样，输入电源的输入电源电压vin从相对于输出电源电压vout的电压超过十倍那样的较高的状态、变化为低于一半那样的较低的状态。或者，如用下一段的实线表示那样，相对于一定电压vin的输入电源，使输出电源电压vout从0v变化到超过二倍那样的较高的电压并输出。

在下一段表示时钟信号clk。如用实线表示那样，时钟信号clk是一定周期的矩形波信号。

在下一段表示降压切出信号phibkpxx状态。降压切出信号phibkpxx状态是当后述的降压pwm信号pwmbkp的hi占空比小于某个值时、状态在时钟信号clk向hi转换的定时发生变化的二分频矩形波信号。此外，降压切出信号phibkpxx状态是当降压pwm信号pwmbkp的hi占空比大于某个值时、状态在后述的降压锯齿波信号sawbk被复位的定时发生变化的二分频矩形波信号。

在下一段表示升压切出信号phibtpxx。升压切出信号phibtpxx是当后述的升压pwm信号pwmbtp的hi占空比小于某个值时、状态在时钟信号clk向hi转换的定时发生变化的二分频矩形波信号。此外，升压锯齿波选择切出信号pwmbtp是当升压pwm信号pwmbtp的hi占空比大于某个值时、状态在后述的升压锯齿波信号sawbt被复位的定时发生变化的二分频矩形波信号。

在下一段用实线表示降压锯齿波信号sawbk，用虚线表示降压占空比指示电压信号vd，对降压锯齿波信号sawbk相对于降压占空比指示电压信号vd成为高电位的交点赋予“●”记号，对与底部电位vbtm的交点或其复位定时赋予“□”记号。降压锯齿波信号sawbk通过降压切出信号phibkpxx状态而有选择地切出并生成未图示的两个锯齿波信号saw0或saw1。

在下一段用实线表示降压锯齿波信号sawbk，用虚线表示降压占空比指示电压信号vd，对降压锯齿波信号sawbk相对于降压占空比指示电压信号vd成为高电位的交点赋予“●”记号，对与底部电位vbtm的交点或其复位定时赋予“□”记号。升压锯齿波信号sawbt通过升压切出信号phibtpxx而有选择地切出并生成未图示的两个锯齿波信号saw0或saw1。

在下一段表示同步时钟信号clkx。同步时钟信号clkx是在前述的“□”记号的定时转换为hi、在时钟信号clk的hi转换定时转换为low的矩形波信号。

在下一段表示降压pwm信号pwmbkp。降压pwm信号pwmbkp在同步时钟信号clkx转换为hi的定时(图中的“□”记号的定时)转换为hi，在降压锯齿波信号sawbk的电位变得比降压占空比指示电压信号vd的电位高的定时(图中的“●”记号的定时)转换为low。这里，如图中左端的状态那样，在占空比指示电压信号vd的电位比底部电位vbtm低的情况下，不生成降压pwm信号pwmbkp而成为low保持。并且，如果降压占空比指示电压信号vd的电位稍稍高于底部电位vbtm，则降压pwm信号pwmbkp成为非常细的hi脉冲宽度的矩形波信号。

相反，如图中右端的状态那样，在降压占空比指示电压信号vd的电位比顶电位vtop高的情况下，降压pwm信号pwmbkp成为100％占空比的矩形波信号，即成为hi保持。此外，当降压占空比指示电压信号vd的电位比顶电位vtop稍低时，降压pwm信号pwmp成为在一瞬间成为low的、占空比接近于100％的矩形波信号。

同样，在最下段在下一段表示升压pwm信号pwmbtp。升压pwm信号pwmbtp在同步时钟信号clkx转换为hi的定时(图中的“□”记号的定时)转换为hi，在升压锯齿波信号sawbt的电位变得比升压占空比指示电压信号vdbt的电位高的定时(图中的“●”记号的定时)，转换为low。这里，如图中左端的状态那样，在升压占空比指示电压信号vdbt的电位比底部电位vbtm低的情况下，不生成升压pwm信号pwmbtp，而成为low保持。并且，如果升压占空比指示电压信号vdbt的电位稍稍高于底部电位vbtm，则升压pwm信号pwmbtp成为非常细的hi脉冲宽度的矩形波信号。

进而，如果升压占空比指示电压信号vdbt的电位上升，则随之，升压pwm信号pwmbtp增大为100％的占空。

图16是表示有关第5实施方式的锯齿波发生器9、降压pwm电路1bk和升压pwm电路1bt的详细的结构例的图。在图16中，还图示了较宽的降压脉冲宽度判定信号widebkp、较宽的升压脉冲宽度判定信号widebkt、升压占空比指示电压信号vdbt、降压pwm信号pwmbkp、升压pwm信号pwmbtp。

降压pwm电路1bk由降压比较器11bk和降压触发器12bk构成。

同样，升压pwm电路1bt由升压比较器11bt和升压触发器12bt构成。两者的结构和动作与第4实施方式的pwm电路1是同样的，所以省略说明。升压比较器11bt对应于第3检测器，升压触发器12bt对应于pwm第2pwm信号输出电路。

在锯齿波发生器9中，搭载有降压锯齿波发生系统和升压锯齿波发生系统这两个系统的电路。降压锯齿波发生系统由降压较宽的脉冲宽度判定用触发器918bk、降压切换开关919bk和选择器912a构成。

同样，升压锯齿波发生系统由升压较宽的脉冲宽度判定用触发器918bt、升压切换开关919bt和升压选择器912bt构成。两者的结构和动作与第4实施方式的较宽的脉冲宽度判定用触发器918、切换开关919、选择器912是同样的，所以省略说明。

在升降压开关电源的情况下，如果输入输出电源的电位关系变动，则降压开关脉冲宽度和升压开关脉冲宽度在从0％到100％之间变化。脉冲快要消失时、或快要成为满工作时的变化较平滑是重要的。

在脉冲宽度急剧地变化时，会发生输出电源电压急剧地变化或周期性变动等的不良状况。作为其对策，有将脉冲宽度的变化量限制在例如10％到90％之间等的方法，但在输入输出电源的电压比率较大的情况下，会伴随着不需要的开关动作，转换功率效率变差。

如以上这样，根据本实施方式，切换锯齿波信号saw的振幅，生成对降压驱动器n型mos晶体管22进行控制的降压pwm信号pwmbkp、和对升压驱动器n型mos晶体管升压驱动器n型mos晶体管25进行控制的升压pwm信号pwmbtp。由此，能够使降压pwm信号pwmbkp和升压pwm信号pwmbtp分别独立地将占空比在从0％到100％的较大的范围中连续地控制。因此，能够平滑地切换升压动作、升降压动作、降压动作。这样，能够提供一种在输入输出电源的电位关系变动的情况下也变换电力效率较高、稳定地动作的升降压开关电源。

说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。