專利名稱：能夠快速響應輸入及輸出電壓變化的供電方法和電源設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源供電方法和設備，特別涉及一種能夠通過配置輸出電壓的反饋電路來快速響應輸入及輸出電壓的變化，以輸出穩(wěn)定電壓的電源供電方法和設備。
背景技術：
近年來，由于環(huán)境問題，節(jié)約電力已經成為日益加強的電力設備的關鍵技術之一。對由電池供電的電力設備來說，這種趨勢更加明顯。實現(xiàn)電力節(jié)約的通常方法是降低電力設備所消耗的電力的浪費、以及提高供電電源的效率以抑制電力設備所消耗的電力浪費。例如，當電力設備處于非操作狀態(tài)時，將設備保持在等待狀態(tài)以停止設備中的電路操作，以便降低電力消耗。然而，當電源本身效率較低時，不能預期達到足夠的電力節(jié)約效果。
開關調節(jié)器和串聯(lián)調節(jié)器是用作電源設備的常用電路。開關調節(jié)器通常在額定負載處具有較高的效率。然而，同時在運行中它具有較大的輸出電壓波動和噪聲，并且內部功率消耗變得較大。因此，當給消耗較小電流的輕負載供電時，開關調節(jié)器的效率顯著地降低。而且，由于開關調節(jié)器在提高輸出電壓和響應輸入電壓的變化及負載的波動方面速度較慢，所以在輸出電壓方面具有較低的穩(wěn)定性。
當給消耗較大電流的重負載供電時，由于輸出控制晶體管的功率消耗較大，使串聯(lián)調節(jié)器具有較低的效率，但是在運行中具有較少的輸出電壓波動和較小的噪音。此外，串聯(lián)調節(jié)器允許降低電源控制電路自身的內部功率消耗。因此，當負載較小時，一些串聯(lián)調節(jié)器能夠產生比開關調節(jié)器高的效率。而且，串聯(lián)調節(jié)器能夠容易地提高輸出電壓，和快速響應輸入電壓的變化以及負載波動。此外，串聯(lián)調節(jié)器在輸出電壓方面具有較高的穩(wěn)定性。
例如，公開號為No.2001-197731的日本公開待審的專利申請說明了一種包含開關調節(jié)器和串聯(lián)調節(jié)器兩者的電源設備。該電源設備根據(jù)負載電流來激活開關調節(jié)器和串聯(lián)調節(jié)器之一，以便提高電源電路自身的效率。
圖1示出上述申請中說明的充當電源設備的直流-直流變換器66的示意電路圖。在圖1中，直流-直流變換器66包含串聯(lián)電源(Series Power Supply，SPS)電路100和開關電源電路102。不考慮負載電流，串聯(lián)電源電路100具有幾乎不變的大約為70％的電源轉換效率。開關電源電路102示出在消耗較大電流的負載上達到超過80％的效率，而隨著負載變得較小而消耗較小電流時，效率也會降低。也就是說，直流-直流變換器66在輕負載上激活串聯(lián)電源電路100，在重負載上激活開關電源電路102。
串聯(lián)電源電路100和開關電源電路102中包含的PWM(pulse widthmodulation，脈寬調制)控制器各自裝有啟動(EN，enable)端子。當啟動端子處于低狀態(tài)且被激活時，使得相應的電源電路輸出預定電壓。也就是說，在重負載時，激活開關電源電路102，同時通過將輸入到輸入端子109的等待信號(standby signal)轉變成低狀態(tài)，來使串聯(lián)電源電路100處于待用狀態(tài)。另一方面，在輕負載時，將等待信號轉變成高狀態(tài)以停止開關電源電路102的操作，并激活串聯(lián)電源電路100。這樣，在輕負載時，用串聯(lián)電源電路100來代替其效率降低的開關電源電路102。因此，可提高直流-直流變換器66的整體效率。
然而，直流-直流變換器66需要有開關電路116，以便在串聯(lián)電源電路100和開關電源電路102之間進行切換，同樣需要連接到每個串聯(lián)電源電路100和開關電源電路102的PWM控制器的啟動端子。這使得直流-直流變換器66的電路較大，并且相應地造成了制造成本的增加。而且，當將等待信號從低狀態(tài)轉變成高狀態(tài)時，開關電源電路102將會立即降低其輸出電壓，而串聯(lián)電壓電路100在將輸出電壓提高到預定水平時可能會產生延遲。因此，公共輸出端子的輸出電壓可能會瞬時下降，這被看作是所謂的下沖(undershoot)問題。

發(fā)明內容
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種新型的電源設備，該設備響應負載的電流消耗，而專門切換兩種不同的電源電路以便給負載供電。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新型電源供電方法，該方法響應負載的電流消耗，而專門切換兩種不同的電源電路以便給負載供電。
為了實現(xiàn)上述目的和其他目的，在一個示例中，新型的直流電源設備包含第一電源電路和第二電源電路。第一電源電路被構造成將外部供給的直流電源的源電壓轉換成第一電壓，以及將第一電壓輸出到輸出端子。第二電源電路被構造成將外部供給的直流電源的源電壓轉換成第二電壓，以及將第二電壓輸出到輸出端子?？刂频诙娫措娐肥蛊浔唤油ê蛿嚅_。在該直流電源設備中，當使第二電源電路處于待用狀態(tài)時，第一電源電路檢測輸出端子的電壓、以輸出第一電壓。
第一電源電路可以調節(jié)輸出到輸出端子的輸出電流，以便在輸出端子處檢測到的電壓成為第一電壓，且第一電壓比第二電壓小。
第一電源電路可以包含串聯(lián)調節(jié)器、第一分壓器、輸出控制晶體管和第一運算放大器，其中串聯(lián)調節(jié)器包含第一基準電壓產生器。第一基準電壓產生器被構造成產生第一基準電壓。第一分壓器被構造可對輸出端子處的電壓進行分壓，并且輸出第一分壓。輸出控制晶體管被構造成根據(jù)柵極信號來控制由外部輸入直流電源供給的源電流的輸出。第一運算放大器被構造成控制輸出控制晶體管的操作，以使第一分壓器輸出的第一分壓成為第一基準電壓。
第二電源電路可以包含開關調節(jié)器、第二分壓器、開關晶體管、第二運算放大器、控制電路和平滑電路，其中開關調節(jié)器包含第二基準電壓產生器。第二基準電壓產生器被構造成產生第二基準電壓。第二分壓器被構造成對輸出端子處的電壓進行分壓，并且輸出第二分壓。開關晶體管被構造成根據(jù)柵極信號來轉換由外部輸入直流電源供給的源電壓的輸出。第二運算放大器被構造成放大第二基準電壓和第二分壓之間的電壓差值?？刂齐娐繁粯嬙斐筛鶕?jù)外部輸入的控制信號來將其狀態(tài)轉變成激活狀態(tài)和待用狀態(tài)之一，其中在激活狀態(tài)下，控制電路根據(jù)第二運算放大器的輸出信號來控制開關晶體管的轉換操作，在待用狀態(tài)下，控制電路使得開關晶體管斷開以進入阻斷狀態(tài)。平滑電路被構造成平滑開關晶體管輸出的信號，并且將結果信號輸出到輸出端子。
第二電源電路可包含串聯(lián)調節(jié)器、第三分壓器、輸出控制晶體管和第三運算放大器，其中串聯(lián)調節(jié)器包含第三基準電壓產生器。第三基準電壓產生器被構造成產生第三基準電壓。第三分壓器被構造成對輸出端子處的電壓進行分壓，并且輸出第三分壓。輸出控制晶體管被構造成根據(jù)柵極信號來控制由外部輸入直流電源供給的源電流的輸出。第三運算放大器被構造成控制輸出控制晶體管的操作，以使第三分壓器輸出的第三分壓成為第三基準電壓。
可以將第一電源電路和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、第二運算放大器和控制電路。
可以將第一電源電路和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、開關晶體管、第二運算放大器和控制電路。
平滑電路可以包含起續(xù)流二極管作用的晶體管，該晶體管由控制電路控制?？梢詫⒌谝浑娫措娐泛偷诙娫措娐返囊徊糠旨傻絾为毜募呻娐分?，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、第二運算放大器、控制電路和平滑電路的開關元件。
平滑電路可以包含起續(xù)流二極管作用的晶體管，該晶體管由控制電路控制?？梢詫⒌谝浑娫措娐泛偷诙娫措娐返囊徊糠旨傻絾为毜募呻娐分?，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、開關晶體管、第二運算放大器、控制電路和平滑電路的晶體管。
上述電源設備可以進一步包含在第一電源電路的輸出端口和輸出端子之間的開關元件。在這種情況下，在第二電源電路輸出第二電壓期間，將開關元件斷開而轉入阻斷狀態(tài)。
開關元件可以包含正向連接在第一電源電路的輸出端口和輸出端子之間的二極管，以使電流從第一電源電路的輸出端口流向輸出端子。
可以將第一電源電路、開關元件和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、第二運算放大器和控制電路。
可以將第一電源電路、開關元件和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、開關晶體管、第二運算放大器和控制電路。
平滑電路可包含起續(xù)流二極管作用的晶體管，該晶體管由控制電路控制?？梢詫⒌谝浑娫措娐贰㈤_關元件和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、第二運算放大器、控制電路和平滑電路的晶體管。
平滑電路可包含起續(xù)流二極管作用的晶體管，該晶體管由控制電路控制。可以將第一電源電路、開關元件和第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，其中第二電源電路的一部分包含第二基準電壓產生器、第二分壓器、開關晶體管、第二運算放大器、控制電路和平滑電路的晶體管。


結合附圖考慮以下的詳細說明，可以容易地獲得對本公開的更完整的了解，以及本公開的很多附帶優(yōu)點會變得更容易理解，其中圖1是背景技術的直流電源設備的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的直流電源設備的電路圖；圖3是圖2的直流電源設備的第一電源電路的電路圖；圖4是圖2的直流電源設備的第二電源電路的電路圖；圖5是直流電源設備的另一第二電源電路的電路圖；圖6是直流電源設備的另一第二電源電路的電路圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的直流電源設備的電路圖。
具體實施例方式
在對附圖所示的優(yōu)選實施例的說明中，為了清楚起見，采用特定術語。然而，并非想將本專利說明書的公開內容限制于所選擇的特定術語上，并且應當理解的是各特定部件包含以相似方式操作的所有技術等價部件。現(xiàn)在參照附圖，其中貫穿幾個圖，相同的附圖標記表示相同或相應的部件。特別參照圖2來說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的DC(Direct Current，直流)電源設備1。如圖2所示，直流電源設備1包含第一電源電路(power supply circuit，PSC)2、第二電源電路(PSC)3和電容器4。DC電源設備1具有輸入端子IN，通過該端子、將由象電池這樣DC(直流)電源7所產生的電壓Vba t供給到設備1；輸出端子OUT，負載8與該端子相連。該DC電源設備1基于輸入電壓Vba t，產生預定電壓，并將其輸出到負載8。
第一電源電路2基于輸入電壓Vbat，產生預定電壓Va并將其輸出到輸出端子OUT。第二電源電路3基于電壓Vbat，產生預定電壓Vb并將其輸出到輸出端子OUT。第一電源電路2和第二電源電路3串聯(lián)在輸入端子IN和輸出端子OUT之間。電容器4連接在輸出端子OUT和接地電壓之間。
第一電源電路2是在向較輕負載供應固定電壓時能夠以較高效率運行的電源電路，其中，所述較輕負載消耗較少的電流消耗。第二電源電路3是在向較重負載供應固定電壓時能夠以較高效率運行的電源電路，其中，所述較重負載消耗較多的電流消耗，但是在向較輕負載供應固定電壓時，其效率將會降低。第二電源電路2檢測輸出端子OUT處的電壓Vo，并操作以便將檢測電壓Vo調節(jié)到預定電壓Va。例如，當?shù)诙娫措娐?不向輸出端子OUT供應電壓時，相應地，第一電源電路2檢測輸出端子OUT處的電壓Vo的減少，并將輸出電壓調節(jié)到預定電壓Va。
第二電源電路3根據(jù)控制信號Sc進行操作，該控制信號Sc是通過DC電源設備1的控制信號輸入端子，從外部信號源外部輸入到第二電源電路3。例如，當控制信號Sc處于比預定臨界電壓低的低電平L時，第二電源電路3轉入可操作狀態(tài)以產生并輸出預定電壓Vb。當控制信號Sc處于比預定臨界電壓高的高電平H時，第二電源電路3轉入非操作狀態(tài)以停止其操作，從而將其自身的功率消耗降低到幾乎為零。
這樣，第一電源電路2基于第二電源電路3的輸出電壓的檢測結果，控制操作以便將電壓輸出到輸出端子OUT或不向輸出端子輸出電壓。因此，第一電源電路2無需用于在操作狀態(tài)和非操作狀態(tài)之間進行切換的控制信號。這使得DC電源設備1體積小，并帶來了制造成本的降低。
在DC電源設備1中，電容器4具有消除第一電源電路2和第二電源電路3的輸出電壓波動的作用。電容器4還具有限制輸出電壓變化的功能，該輸出電壓的變化是由于延遲響應由第一電源電路2和第二電源電路3輸出到負載8的輸出電流的變化而引起的。而且，電容器4具有保持輸出電壓Vo的功能，以便從第二電源電路3轉入非操作狀態(tài)直到引發(fā)第一電源電路2輸出電壓的一段時間內，輸出電壓Vo不會產生過沖(overshoot)。
參照圖3，說明第一電源電路2的更多細節(jié)。如圖3所示，第一電源電路2包含基準電壓產生器11、分壓器14、輸出控制晶體管15和運算放大器16。分壓器14包含電阻12和13?；鶞孰妷寒a生器11產生并輸出預定基準電壓Vr1。分壓器14用電阻12和13對輸出電壓Vo進行分壓，并輸出結果電壓(resultant voltage)Vd1。輸出控制晶體管15是P溝道MOS(metal oxidesemiconductor，金屬氧化物半導體)晶體管，并根據(jù)施加到柵極的電壓將電流輸出到輸出端子OUT。運算放大器16控制輸出控制晶體管15的操作，以便分壓器14所產生的分壓Vd1實際上與基準電壓Vr1相等。
運算放大器16具有用于接收分壓器14產生的分壓Vd1的同相(non-inverting)輸入端子和用于接收基準電壓產生器11輸出的基準電壓Vr1的反相(inyerting)輸入端子。運算放大器16放大這些輸入電壓之間的差值并將結果電壓輸出到輸出控制晶體管15的柵極。于是，運算放大器16可以控制輸出控制晶體管15的操作以便將輸出電壓穩(wěn)定在所需電壓上。
參照圖4，說明第二電源電路3。如圖4所示，第二電源電路3包含開關晶體管21、平滑電路22、基準電壓產生器23、分壓器26、運算放大器27和控制電路28。開關晶體管21是P溝道MOS晶體管，用于接通或斷開以便輸出從直流電源7輸入的電壓Vbat。平滑電路22對開關晶體管21的輸出信號進行平滑并將其輸出到輸出端子OUT。
基準電壓產生器23產生并輸出預定基準電壓Vr2。分壓器26包含電阻24和25，并對輸出端子OUT的電壓Vo進行分壓以輸出分壓Vd2。運算放大器27放大基準電壓Vr2和電壓Vd2之間的電壓差值?？刂齐娐?8根據(jù)運算放大器27的輸出信號來控制開關晶體管21的轉換操作。
運算放大器27從其輸入端子接收分壓器26所產生的分壓Vd2和基準電壓產生器23所產生的基準電壓Vr2。運算放大器27放大這些輸入電壓Vd2和Vr2的差值。將控制信號Sc施加到運算放大器27和控制電路28兩者上。當控制信號Sc處于低狀態(tài)時，這兩個元件轉入操作狀態(tài)。然而，當控制信號Sc處于高狀態(tài)時，運算放大器27和控制電路28轉入非導電狀態(tài)，隨后斷開開關晶體管21以便停止輸出電壓到輸出端子OUT，同樣可以將第二電源電路3自身的功率消耗降低到幾乎為零的水平。
控制電路28包含振蕩器(未示出)，用于產生諸如三角波形脈沖信號等信號；和比較器(未示出)，用于比較振蕩器和運算放大器27的輸出信號的電壓?？刂齐娐?8根據(jù)比較結果控制開關晶體管21接通的時間。由平滑電路22對開關晶體管21的輸出信號進行平滑處理，然后將其輸出到輸出端子OUT，平滑電路22包含充當續(xù)流二極管(flywheel diode)的二極管D1、電線圈L1和電容器C1。
在上述第二電源電路3的結構中，將從第一電源電路2輸出的輸出電壓Vo1設置為比從第二電源電路3輸出的輸出電壓Vo2稍低的值。也就是說，第一電源電路2和第二電源電路3是預定的，例如，將輸出電壓Vo1設置為1.8伏，且將輸出電壓Vo2設置為1.9伏。在這種情況下，當控制信號Sc處于低狀態(tài)時，接通第二電源電路3。相應地，輸出電壓Vo2變?yōu)?.9伏，輸出端子OUT處的電壓Vo也變?yōu)?.9伏。在第一電源電路2中，其反饋操作使輸出電壓Vo減少到1.8伏，即，運算放大器16提高輸出控制晶體管15的柵極電壓。然而，第二電源電路3將輸出電壓Vo固定在1.9伏，因此，運算放大器16斷開輸出控制晶體管15。結果，第一電源電路2停止輸出電壓。
當控制信號Sc轉為高狀態(tài)時，第二電源電路3轉入非操作狀態(tài)，并隨后停止將電壓輸出到輸出端子OUT。結果，降低了輸出端子OUT處的電壓V0。當輸出端子OUT處的電壓V0降低到低于例如1.8伏的電壓時，第一電源電路2的反饋環(huán)路被激活且第一電源電路2將輸出端子OUT處的電壓固定在例如1.8伏。于是，通過使第一電源電路2輸出的輸出電壓Vo1比第二電源電路3輸出的輸出電壓Vo2稍低，就可以控制第一電源電路2的輸出電壓，而無需添加另外的用于控制信號的輸入端子到第一電源電路2中。
可以將第一電源電路2和第二電源電路3的幾個元件集成到單獨的IC(integrated circuit，集成電路)中，第二電源電路3的幾個組件包含基準電壓產生器23、分壓器26、運算放大器27和控制電路28。
圖4示出的第二電源電路3的二極管D1可以用N溝道MOS晶體管代替。這種用NMOS晶體管代替續(xù)流二極管D1的用法是公知的。圖5示出對第二電源電路3所作的修改，其中圖4所示的第二電源電路3的二極管D1用N溝道MOS晶體管31代替。在這種情況下，可以將第一電源電路2和第二電源電路3的幾個元件集成到單獨的IC中，所述第二電源電路3的幾個組件包含基準電壓產生器23、分壓器26、運算放大器27、控制電路28和NMOS晶體管31。此外，也可以將開關晶體管21集成到單獨的IC中。
在上述的優(yōu)選實施例的示例中，DC電源設備1的第二電源電路3構成開關調節(jié)器。然而，也可以由第二電源電路3構成串聯(lián)調節(jié)器以替代開關調節(jié)器。在圖6中，第二電源電路3包含基準電壓產生器35、分壓器38、輸出控制晶體管39、運算放大器40?；鶞孰妷寒a生器35產生并輸出預定基準電壓Vr3。分壓器38包含電阻36和37，對輸出電壓Vo進行分壓以輸出電壓Vd3。運算放大器40控制輸出控制晶體管39的操作，以便分壓器38輸出的電壓Vd3實際上與基準電壓產生器35輸出的基準電壓Vr3相等。
在具有上述結構的第二電源電路3中，運算放大器40放大分壓器38輸出的電壓Vd和基準電壓產生器35輸出的基準電壓Vr3之間的差值，并將結果電壓輸出到輸出控制晶體管39的柵極。這樣，運算放大器40就可以控制輸出控制晶體管39的操作，以便將輸出電壓Vo調節(jié)到所需的恒定電壓。運算放大器40根據(jù)輸入到其中的控制信號Sc來改變操作狀態(tài)。也就是說，當控制信號Sc處于低狀態(tài)時，運算放大器40轉入操作狀態(tài)，而當控制信號Sc處于高狀態(tài)時，運算放大器40轉入非操作狀態(tài)。在高狀態(tài)下，輸出控制晶體管39斷開并轉入阻斷狀態(tài)，從而停止將電壓輸出到輸出端子OUT。結果，就能夠將第二電源電路3的功率消耗降低到幾乎為零的水平。
利用第二電源電路3的上述結構，就可以將第一和第二電源電路集成到單獨的IC中。
如上所述，DC電源設備1具有第一和第二電源電路2和3，其中第一電源電路2是一種在向較輕負載供應固定電壓時能夠以較高效率操作的電源電路，該較輕負載消耗較少電流消耗，而第二電源電路3是一種在向較重負載供應固定電壓時能夠以較高效率操作的電源電路，該較重負載消耗較少電流消耗，但在向較輕負載供應固定電壓時其效率卻降低。如上所述，這些第一和第二電源電路2和3串聯(lián)在輸入端子IN和輸出端子OUT之間以便第一電源電路2能夠檢測到第二電源電路3的輸出，并控制輸出到輸出端子OUT的電壓。這種結構能夠不需要給第一電源電路2輸入另外的控制信號，用于切換其操作和非操作狀態(tài)。因此，就能夠縮小電路的尺寸，并相應地降低制造成本。
接著，參照圖7，說明根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的直流(DC)電源設備1a。除了增加二極管45之外，圖7的DC電源設備1a與圖2的DC電源設備1相似。在圖2所示的DC電源設備1的情況下，在第二電源電路3輸出預定電壓期間，第一電源電路2被斷開而轉入阻斷狀態(tài)。DC電源設備1a與這種DC電源設備1的不同在于在第一電源電路2和輸出端子OUT之間增加了開關元件，在第二電源電路3輸出預定電壓期間，該開關元件被斷開以轉入阻斷狀態(tài)，而在第二電源電路3不輸出預定電壓期間，該開關元件被接通以允許第一電源電路2將電壓輸出到輸出端子OUT。
假設將第二電源電路3輸出的預定電壓設置為1.9伏，當控制信號Sc處于低狀態(tài)時，第二電源電路3處于操作狀態(tài)，并且輸出端子OUT處的電壓Vo是1.9伏。此時，當?shù)谝浑娫措娐?輸出的電壓Vo1小于電壓Vo(即1.9伏)和二極管45的正向電壓Vth(例如大約0.6伏)的總電壓Vth時，不將輸出電壓Vo1輸出到輸出端子OUT。也就是說，例如將輸出電壓Vo1設置為2.4伏，在第二電源電路3處于操作狀態(tài)期間，不將輸出電壓Vo1輸出到輸出端子OUT。
當控制信號Sc處于高狀態(tài)時，第二電源電路3轉為非操作狀態(tài)，于是降低輸出電壓Vo。結果，當電壓Vo低于1.8伏時，二極管45起反向偏置的作用，因此將輸出電壓輸出到輸出端子OUT。應當注意，二極管45可以是肖特基勢壘二極管(schottky barrier diode)或者是具有較小臨界電壓Vth的二極管，以便能夠將電源效率提高與二極管45的正向電壓的降低量相應的量。
在圖7所示的DC電源設備1a的結構中，可以將第一電源電路2、二極管45和第二電源電路3的幾個組件集成到單獨的IC中，其中所述第二電源電路3的幾個元件包含基準電壓產生器23、分壓器26、運算放大器27和控制電路28。此外，也可以將第二電源電路3的開關晶體管21集成到該單獨的IC中。
與圖5所示的第二電源電路3的情況相同，可以用N溝道MOS代替二極管D1。在這種情況下，可以將第一電源電路2、二極管45和第二電源電路3的幾個組件集成到單獨的IC中，其中，所述第二電源電路3的幾個組件包含基準電壓產生器23、分壓器26、運算放大器27、控制電路28和NMOS晶體管31。此外，也可以將第二電源電路3的開關晶體管21集成到該單獨的IC中。
而且，第二電源電路3可以構成串聯(lián)調節(jié)器。在這種情況下，可以將第一電源電路2、二極管45和第二電源電路3集成到單獨的IC中。
這樣，DC電源設備1a就可以無需添加另外的控制信號，而通過確定電壓vo1來控制第一電源電路2是否輸出電壓Vo1，當?shù)诙娫措娐?處于非操作狀態(tài)時，將電壓Vo1從第一電源電路2輸出到輸出端子OUT，而當?shù)诙娫措娐?處于非操作狀態(tài)時，電壓Vo1小于從第二電源電路3輸出到輸出端子OUT的電壓Vo2。
此外，由于第一電源電路2產生并輸出電壓Vo1，即使在第二電源電路3處于操作狀態(tài)時也是如此，可以抑制在電壓Vo中產生的下沖(undershoot)，即使在第二電源電路3處于非操作狀態(tài)，從而第一電源電路2將電壓Vo1輸出到輸出端子OUT的轉變時刻也能夠抑制。因此，就能夠縮小與負載8并聯(lián)的電容器4的尺寸。
在上述示例中，PMOS晶體管用作控制元件?？梢杂肗MOS晶體管、結型場效應晶體管等中的一種來代替PMOS晶體管。而且，可以用PNP晶體管、NPN晶體管等來代替PMOS晶體管。
根據(jù)上述說明，可以進行各種修改和改變。因此，應當理解的是，在所附權利要求的范圍內，可以采用與在此特別描述的方式之外的方式來實施本專利申請的公開內容。
權利要求
1.一種電源設備，包括第一電源電路，被構造成將外部供給的直流電源的源電壓變換成第一電壓，并將所述第一電壓輸出到輸出端子；以及第二電源電路，被構造成將外部供給的直流電源的源電壓變換成第二電壓，并將所述的第二電壓輸出到輸出端子，所述第二電源電路可被控制接通和斷開，其中當所述第二電源電路處于待用狀態(tài)時，所述第一電源電路檢測輸出端子處的電壓以輸出第一電壓。
2.如權利要求1所述的電源設備，其中所述第一電源電路調節(jié)輸出到輸出端子的輸出電流，以使在輸出端子處檢測到的電壓成為第一電壓，并且所述第一電壓小于所述第二電壓。
3.如權利要求1所述的電源設備，其中所述第一電源電路包含串聯(lián)調節(jié)器，所述串聯(lián)調節(jié)器包括第一基準電壓產生器，被構造成產生第一基準電壓；第一分壓器，被構造成對輸出端子處的電壓進行分壓，并輸出第一分壓；輸出控制晶體管，被構造成根據(jù)柵極信號來控制由外部輸入的直流電源供給的源電流的輸出；以及第一運算放大器，被構造成控制所述輸出控制晶體管的操作，以便第一分壓器的第一分壓成為第一基準電壓。
4.如權利要求1所述的電源設備，其中所述第二電源電路包含開關調節(jié)器，所述開關調節(jié)器包括第二基準電壓產生器，被構造成產生第二基準電壓；第二分壓器，被構造成對輸出端子處的電壓進行分壓，并輸出第二分壓；開關晶體管，被構造成根據(jù)柵極信號來控制由外部輸入的直流電源供給的源電壓的輸出；以及第二運算放大器，被構造成放大所述第二基準電壓和所述第二分壓之間的電壓差值；控制電路，被構造成根據(jù)外部輸入的控制信號來將其狀態(tài)轉變?yōu)榛顒訝顟B(tài)和待用狀態(tài)之一，在活動狀態(tài)下，所述控制電路根據(jù)所述第二運算放大器的輸出信號來控制所述開關晶體管的切換操作，在待用狀態(tài)下，所述控制電路使得所述開關晶體管斷開以進入阻斷狀態(tài)；以及平滑電路，被構造成對開關晶體管的輸出信號進行平滑處理，并將結果信號輸出到輸出端子。
5.如權利要求1所述的電源設備，其中所述第二電源電路包含串聯(lián)調節(jié)器，所述串聯(lián)調節(jié)器包括第三基準電壓產生器，被構造成產生第三基準電壓；第三分壓器，被構造成對輸出端子處的電壓進行分壓，并輸出第三分壓；輸出控制晶體管，被構造成根據(jù)柵極信號來控制由外部輸入的直流電源供給的源電流的輸出；以及第三運算放大器，被構造成控制所述輸出控制晶體管的操作，以便來自第三分壓器的第三分壓成為第三基準電壓。
6.如權利要求4所述的電源設備，其中將所述第一電源電路和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述第二運算放大器和所述控制電路。
7.如權利要求4所述的電源設備，其中將所述第一電源電路和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述開關晶體管、所述第二運算放大器和所述控制電路。
8.如權利要求4所述的電源設備，其中所述平滑電路包含由所述控制電路控制、起續(xù)流二極管作用的晶體管，并且將所述第一電源電路和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述第二運算放大器、所述控制電路和所述平滑電路的所述開關元件。
9.如權利要求4所述的電源設備，其中所述平滑電路包含由所述控制電路控制、起續(xù)流二極管作用的晶體管，并且將所述第一電源電路和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述開關晶體管、所述第二運算放大器、所述控制電路和所述平滑電路的所述開關元件。
10.如權利要求4所述的電源設備，還包括在所述第一電源電路的輸出端口和輸出端子之間的開關元件，所述開關元件在所述第二電源電路輸出所述第二電壓期間被斷開以進入阻斷狀態(tài)。
11.如權利要求10所述的電源設備，其中所述開關元件包含在所述第一電源電路的輸出端口和輸出端子之間正向連接的二極管，以使電流從所述第一電源電路的輸出端口流向輸出端子。
12.如權利要求10所述的電源設備，其中將所述第一電源電路、所述開關元件和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述第二運算放大器和所述控制電路。
13.如權利要求10所述的電源設備，其中將所述第一電源電路、所述開關元件和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述開關晶體管、所述第二運算放大器和所述控制電路。
14.如權利要求10所述的電源設備，其中所述平滑電路包含由所述控制電路控制、起續(xù)流二極管作用的晶體管，并且將所述第一電源電路、所述開關元件和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述第二運算放大器、所述控制電路和所述平滑電路的所述晶體管。
15.如權利要求10所述的電源設備，其中所述平滑電路包含由所述控制電路控制、起續(xù)流二極管作用的晶體管，并且將所述第一電源電路、所述開關元件和所述第二電源電路的一部分集成到單獨的集成電路中，所述第二電源電路的一部分包含所述第二基準電壓產生器、所述第二分壓器、所述開關晶體管、所述第二運算放大器、所述控制電路和所述平滑電路的所述晶體管。
16.一種電源供電方法，包括如下步驟供給直流電流；第一變換，將所述直流電流的源電壓變換成第一電壓；第一輸出，將所述第一電壓輸出到輸出端子；第二變換，將所述直流電流的源電壓變換成第二電壓；第二輸出，將所述第二電壓輸出到輸出端子；當所述第二變換步驟處于待用狀態(tài)時，使得所述第一變換步驟參照輸出端子處的電壓以正確地輸出所述第一電壓。
全文摘要
一種直流電源設備，包含第一電源電路和第二電源電路。第一電源電路將外部供給的直流電源的源電壓變換成第一電壓，并將第一電壓輸出到輸出端子。第二電源電路將外部供給的直流電源的源電壓變換成第二電壓，并將第二電壓輸出到輸出端子。可控制接通和斷開該第二電源電路。當?shù)诙娫措娐诽幱诖脿顟B(tài)時，第一電源電路檢測輸出端子處的電壓以輸出第一電壓。
文檔編號H02M3/155GK1477775SQ0314361
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權日2002年7月25日
發(fā)明者上里英樹, 阿部浩久, 吉井宏治, 久, 治 申請人:株式會社理光