專利名稱：開關(guān)電源控制電路及開關(guān)電源裝置及使用其的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
對于近年來的攜帶電話、PDA(Personal Digital Assistance個人數(shù)字助理)等的小型信息終端，存在例如，在液晶的背光燈(back light)中使用的LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)等需要比電池的輸出電壓高的電壓的設(shè)備。例如，在這些小型信息終端中，多使用Li離子電池，其輸出電壓通常為3.5V程度，在滿充電狀態(tài)下也是4.2V程度，但是LED作為其驅(qū)動電壓需要比電池電壓高的電壓。這樣，在需要比電池電壓高的電壓的情況下，使用開關(guān)穩(wěn)壓器等的升壓電路對電池電壓進行升壓，得到用于驅(qū)動LED等的負載電路所必須的電壓。
在專利文獻1中記載了用于以低成本、省空間來提供可生成多個輸出電壓的開關(guān)電源裝置的技術(shù)。在該技術(shù)中，將用于輸出多個直流電壓的開關(guān)穩(wěn)壓器通過以多個輸出電壓共有電感器及主開關(guān)來實現(xiàn)部件數(shù)量的減少。
專利文獻1特開2003-289666號公報根據(jù)上述文獻中記載的技術(shù)，可用簡單的電路結(jié)構(gòu)來得到多個升壓的直流電壓，但是在對耗電量即電源裝置的效率上有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，與上述文獻中記載的技術(shù)相同地，其目的在于提供一種同時輸出多個輸出電壓的升壓電路，尤其是提供一種減少耗電量的開關(guān)電源裝置及其控制電路。
本發(fā)明的一個實施方式是開關(guān)電源控制電路。該開關(guān)電源控制電路是對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓的開關(guān)電源控制電路，具有輸入端子，輸入電壓通過外置電感器而被施加；第1輸出端子，是輸出被升壓的第1輸出電壓的端子，該端子和接地電位端子之間連接外置的第1輸出電容器；第2輸出端子，是輸出被升壓的第2輸出電壓的端子，該端子和接地電位端子之間連接外置的第2輸出電容器；第1開關(guān)，被設(shè)置在輸入端子和接地電位端子之間；第2開關(guān)，被設(shè)置在輸入端子和第1輸出端子之間；第3、第4開關(guān)，被串聯(lián)設(shè)置在輸入端子和第2輸出端子之間；控制部分，控制第1到第4開關(guān)的導(dǎo)通/截止。
該開關(guān)電源控制電路與外置的電感器以及第1、第2輸出電容器一起構(gòu)成輸出兩個電壓的升壓型的直流/直流轉(zhuǎn)換器，從第1、第2輸出端子分別輸出第1、第2輸出電壓。根據(jù)這種方式，通過在從第1輸出端子輸出比第2輸出端子更高的電壓時，將截止第3開關(guān)來防止電流通過第2二極管而流入到第2輸出電容器中，所以可以使開關(guān)電源裝置穩(wěn)定地工作。
控制部分在正常工作時，可以交替地重復(fù)第1期間和第2期間；在輕負載時，可以交替地重復(fù)第3期間和第4期間，在所述第1期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第2開關(guān)；在所述第2期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)，并且在所述第3開關(guān)的導(dǎo)通期間導(dǎo)通所述第4開關(guān)；在所述第3期間，導(dǎo)通所述第1開關(guān)；在所述第4期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)。
在以MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶體管構(gòu)成開關(guān)的情況下，為了使柵極電壓變化，就需要用于對柵極電容進行充放電的電流。而且，在以雙極晶體管構(gòu)成的情況下，就需要流過基極電流。另外，在輕負載時，根據(jù)停止第2、第4開關(guān)的導(dǎo)通/截止，通過第1、第2二極管對第1、第2輸出電容器提供電流，不需要用于對第2、第4開關(guān)導(dǎo)通/截止的電流，所以可以降低開關(guān)電源控制電路的耗電量。
第1開關(guān)可以是N型MOS晶體管，第2、第3、第4開關(guān)可以是P型MOS晶體管。在第1開關(guān)到第4開關(guān)的各自的柵極端子中被輸入從控制部分輸出的開關(guān)信號，同時將第1開關(guān)的背柵端子連接到接地電位端子，將第2、第3開關(guān)的背柵端子連接到第1輸出端子，將第4開關(guān)的背柵端子連接到第2輸出端子。
通過將構(gòu)成第1開關(guān)到第4開關(guān)的MOS晶體管的背柵這么連接，可以使電路穩(wěn)定地工作。
而且，在開關(guān)電源裝置的啟動時等開始升壓動作之前，第1輸出端子中表現(xiàn)出在輸入電壓下降了第1二極管的正向電壓的電壓。其中，通過構(gòu)成第3開關(guān)的MOS晶體管的背柵連接到第1輸出端子，從而在啟動開關(guān)電源裝置時也可以使第3開關(guān)穩(wěn)定。
上述開關(guān)電源控制電路也可以一體集成在一個半導(dǎo)體襯底上?！耙惑w集成”是，包括電路的全部結(jié)構(gòu)元件都形成在半導(dǎo)體襯底上的情況或電路的主要構(gòu)成元件被一體集成的情況，用于調(diào)節(jié)電路常數(shù)的一部分電阻或電容器等可以設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的外部。通過將開關(guān)電源控制電路作為一個LSI而集成，可以減少電路面積。
本發(fā)明的其他實施方式是開關(guān)電源裝置。該開關(guān)電源裝置是對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓的開關(guān)電源裝置，具有輸入端子，被施加輸入電壓；第1輸出端子，輸出對輸入電壓進行升壓而得到的第1輸出電壓；第2輸出端子，輸出對輸入電壓進行升壓而得到的第2輸出電壓；第1輸出電容器，被設(shè)置在第1輸出端子和接地電位端子之間；第2輸出電容器，被設(shè)置在第2輸出端子和接地電位端子之間；電感器，連接到輸入端子；第1開關(guān)，被設(shè)置在電感器和接地電位端子之間；第2開關(guān)，被設(shè)置在電感器和第1開關(guān)的連接點、與第1輸出端子之間；第3、第4開關(guān)，串聯(lián)設(shè)置在電感器和第1開關(guān)的連接點、與第2輸出端子之間；控制部分，控制第1到第4開關(guān)的導(dǎo)通/截止；第1二極管，與第2開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置為陰極端子成為第1輸出端子側(cè)；第2二極管，與第4開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置為陰極端子成為第2輸出端子側(cè)。
根據(jù)該方式，通過將與第2、第4開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置第1、第2二極管，即使在輕負載時停止第2、第4開關(guān)的開關(guān)動作的情況下，也可以得到升壓的輸出電壓。尤其，在從第1輸出端子輸出比第2輸出端子更高的電壓時，通過截止第3開關(guān)來防止電流通過第2二極管流入到第2輸出電容器，所以可以使開關(guān)電源裝置穩(wěn)定地工作。
控制部分在正常工作時，交替地重復(fù)第1期間和第2期間；在輕負載時交替地重復(fù)第3期間和第4期間，在所述第1期間，依次導(dǎo)通第1開關(guān)和第2開關(guān)；在所述第2期間，依次導(dǎo)通第1開關(guān)和第3開關(guān)，并且在第3開關(guān)的導(dǎo)通期間導(dǎo)通第4開關(guān)；在所述第3期間，導(dǎo)通第1開關(guān)；在第4期間，依次導(dǎo)通第1開關(guān)和第3開關(guān)。
控制部分具有控制端子，根據(jù)輸入到控制端子的控制信號的指示，可以切換正常工作時和輕負載時。
第1開關(guān)是N型MOS晶體管，第2、第3、第4開關(guān)是P型MOS晶體管；對第1開關(guān)到第4開關(guān)各自的柵極端子輸入從控制部分輸出的開關(guān)信號；第1開關(guān)的背柵端子連接到接地電位端子，第2、第3開關(guān)的背柵端子連接到第1輸出端子，第4開關(guān)的背柵端子連接到第2輸出端子。
第1、第2晶體管的至少一個可以由分別為第2、第4開關(guān)的MOS晶體管的寄生二極管形成。在MOS晶體管的寄生二極管大的情況下，可將該寄生二極管作為第1或第2二極管來使用。
本發(fā)明的其他的實施方式也是開關(guān)電源裝置。該裝置是對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓的開關(guān)電源裝置，具有輸入端子，被施加輸入電壓；多個輸出端子，輸出對輸入電壓進行升壓而得到的多個輸出電壓；電感器和主開關(guān)，串聯(lián)連接在輸入端子和接地電位端子之間；多個同步整流開關(guān)，分別設(shè)置在電感器和主開關(guān)的連接點、與多個輸出端子之間；多個二極管，與多個同步整流開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置；多個輸出電容器，設(shè)置在多個輸出端子和接地電位端子之間；控制部分，控制主開關(guān)和多個同步整流開關(guān)的導(dǎo)通/截止?？刂撇糠衷谡９ぷ鲿r，交替地將主開關(guān)和多個開關(guān)導(dǎo)通/截止，而在輕負載時，僅將主開關(guān)導(dǎo)通/截止。
根據(jù)這種方式，在輕負載時，通過僅將主開關(guān)導(dǎo)通/截止，停止多個同步整流開關(guān)的導(dǎo)通/截止，不需要用于導(dǎo)通/截止多個同步整流開關(guān)的電流，可降低耗電量。
本發(fā)明的其他實施方式是電子設(shè)備。該電子設(shè)備具有電池；上述開關(guān)電源裝置，對電池電壓進行升壓；多個負載，由從開關(guān)電源裝置輸出的第1、第2輸出電壓驅(qū)動。根據(jù)這種方式，因降低在輕負載時的開關(guān)電源裝置的耗電量，可延遲電池的壽命。
另外，以上結(jié)構(gòu)元件的任意的組合或本發(fā)明的結(jié)構(gòu)元件或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互地進行置換也作為本發(fā)明的方式而有效。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置，可減少輕負載時的耗電量。


圖1是表示實施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示搭載了圖1的開關(guān)電源裝置的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是詳細地表示圖1的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖4(a)是表示開關(guān)電源裝置的各開關(guān)的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)的時序圖。
圖4(b)是表示開關(guān)電源裝置的各開關(guān)的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)的時序圖。
標(biāo)號說明Co1第1輸出電容器 D1第1二極管 SW1第1開關(guān) T1第1期間Vout1第1輸出電壓 Co2第2輸出電容器 D2第2二極管 SW2第2開關(guān)T2第2期間 L電感器 Vout2第2輸出電壓 SW3第3開關(guān) T3第3期間SW4第4開關(guān) T4第4期間 10控制部分 100開關(guān)電源裝置 102輸入端子 104第1輸出端子 106第2輸出端子 108控制端子 200開關(guān)電源控制電路具體實施方式
圖1表示本發(fā)明的實施方式的開關(guān)電源裝置100的結(jié)構(gòu)。圖2是表示搭載了圖1的開關(guān)電源裝置100的電子設(shè)備300的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2的電子設(shè)備300是例如電池驅(qū)動型的攜帶電話終端或PDA等，包括電池310、電源裝置320、模擬電路330、數(shù)字電路340、液晶面板(以下稱為LCD面板)350、LED360。
電池310是例如鋰離子電池，作為電池電壓Vbat輸出3～4V左右的電壓。模擬電路330包括功率放大器、天線開關(guān)、LNA(Low Noise Amplifier低噪聲放大器)、變頻器或PLL(Phase Locked Loop鎖相環(huán))等的高頻電路，包括以電源電壓Vcc＝3.4V左右就能穩(wěn)定地工作的電路塊。此外，數(shù)字電路340包括各種DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號處理器)等，包括以電源電壓Vdd＝3.4V左右就能穩(wěn)定工作的電路塊。
LCD面板350是對用戶顯示文字信息或圖像信息的顯示裝置，其驅(qū)動要求比電池電壓Vbat高的電壓。LED360包括RGB(紅、綠、藍)三個顏色的LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)，作為LCD面板350的背光燈和照明來使用，其驅(qū)動與LCD面板350一樣，也要求4V以上的驅(qū)動電壓。
電源裝置320是多通道的開關(guān)電源，每個通道道具有對應(yīng)于需要而對電池電壓Vbat進行降壓或升壓的開關(guān)穩(wěn)壓器，對模擬電路330、數(shù)字電路340、LCD面板350、LED360提供適合的電源電壓。
本實施方式的開關(guān)電源裝置100可用于，如LCD面板350或LED360等對以電池電壓Vbat更高的電壓來工作的多個負載提供電源電壓。以下，對本實施方式的開關(guān)電源裝置100的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。
返回到圖1。開關(guān)電源裝置100具有作為輸入輸出端子的輸入端子102、第1輸出端子104、第2輸出端子106，對施加到輸入端子102的輸入電壓Vin進行升壓，從第1輸出端子104、第2輸出端子106分別輸出第1輸出電壓Vout1、第2輸出電壓Vout2。
該開關(guān)電源裝置100包括電感器L、第1輸出電容器Co1、第2輸出電容器Co2、第1開關(guān)SW1～第4開關(guān)SW4、第1二極管D1、第2二極管D2、控制部分10。
除了電感器L以及第1開關(guān)SW1之外，第2開關(guān)SW2、第1二極管D1以及第1輸出電容器Co1構(gòu)成對輸入電壓Vin進行升壓的第1升壓電路。
電感器L連接到輸入端子102。第1開關(guān)SW1連接在電感器L與固定電位的接地端子之間，具有作為開關(guān)穩(wěn)壓器方式的升壓電路的主開關(guān)的作用。
第2開關(guān)SW2連接在電感器L和開關(guān)SW1的連接點、與第1輸出端子104之間。第1二極管D1與該第2開關(guān)SW2并聯(lián)連接。第1二極管D1的陰極端子連接到第1輸出端子104側(cè)、陽極端子連接到電感器L側(cè)，使得電流從電感器L向第1輸出端子104流過。
第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2的導(dǎo)通/截止是由控制部分10來控制。在第1開關(guān)SW1導(dǎo)通、第2開關(guān)SW2截止時，電感電流通過電感器L以及第1開關(guān)SW1而從輸入端子102向接地端子流過，此時，電感器L中存儲與電流平方成比例的能量。
接著，當(dāng)?shù)?開關(guān)SW1截止、第2開關(guān)SW2導(dǎo)通時，通過第1開關(guān)SW1而流入到接地端子的電感電流要流到第2開關(guān)SW2側(cè)。此時，存儲在電感器L中的能量向第1輸出電容器Co1傳送。因電感器L中在妨礙電流方向上產(chǎn)生反向電動勢，所以第1輸出電容器Co1因輸入電壓Vin的升壓電壓而被充電。被升壓的電壓被第1輸出電容器Co1平滑化，作為第1輸出電壓Vout1而輸出。
第1輸出電壓Vout1和輸入電壓Vin的比即升壓率是由第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2的導(dǎo)通時間的比來決定。控制部分10檢測第1輸出電壓Vout1，同時以脈寬調(diào)制(PWM)方式來控制第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2的導(dǎo)通期間，使得可得到期望的升壓率。
同樣地，第2升壓電路除了電感器L以及第1開關(guān)SW1之外，還包括第3開關(guān)SW3、第4開關(guān)SW4、第2二極管D2以及第2輸出電容器Co2。
第2升壓電路與第1升壓電路相比，除了增加了第3開關(guān)SW3之外，其他結(jié)構(gòu)一樣。在該第2升壓電路中，將第1開關(guān)SW1導(dǎo)通使電流流入到電感器L而存儲能量，通過導(dǎo)通第3開關(guān)SW3、第4開關(guān)SW4將該能量傳輸?shù)降?輸出電容器Co2中進行升壓。第2輸出電容器Co2的電壓被平滑化，作為第2輸出電壓Vout2從第2輸出端子106輸出。
在本實施方式中，第1升壓電路的升壓率設(shè)為比第2升壓電路的升壓率高的值，假設(shè)對第1輸出電壓Vout1和第2輸出電壓Vout2成立Vout1＞Vout2的關(guān)系。
開關(guān)電源裝置100在正常工作時和輕負載時被切換工作模式。以下，在本說明書中將各自的工作模式稱為正常工作模式和輕負載模式。開關(guān)電源裝置100具有控制端子108，輸入用于指示正常工作時和輕負載時的控制信號Vcont?？刂菩盘朧cont輸入到控制部分10中，在正常工作模式和輕負載模式下切換第1開關(guān)SW1～第4開關(guān)SW4的開關(guān)順序。在本實施方式中，控制信號Vcont為高電平時設(shè)為正常模式，在低電平時設(shè)為輕負載模式來工作。
圖3是更詳細地表示本實施方式的開關(guān)電源裝置的電路圖。圖中，用點劃線圍著的區(qū)域表示開關(guān)電源控制電路200，被一體集成。在該開關(guān)電源控制電路200外置電感器L、第1輸出電容器Co1、第2輸出電容器Co2、第1二極管D1、第2二極管D2而構(gòu)成開關(guān)電源裝置100。
在開關(guān)電源控制電路200中，第1開關(guān)SW1～第4開關(guān)SW4由MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成。
輸入電壓Vin通過外置的電感器L施加到輸入端子202。第1輸出端子204是輸出被升壓的第1輸出電壓Vout1的端子，在該端子和接地電位端子之間連接外置的第1輸出電容器Co1。第2輸出端子206是輸出升壓的第2輸出電壓Vout2的端子，該端子和接地電位端子之間連接外置的第2輸出電容器Co2。
第1開關(guān)SW1是N型MOS晶體管，設(shè)置在輸入端子202和接地電位端子之間。第1開關(guān)SW1的背柵端子被接地。第2開關(guān)SW2是P型MOS晶體管，設(shè)置在輸入端子202和第1輸出端子204之間。第2開關(guān)SW2的背柵端子連接在第1輸出端子204。第3開關(guān)SW3、第4開關(guān)SW4串聯(lián)連接在輸入端子202和第2輸出端子206(106)之間。第3開關(guān)SW3是P型MOS晶體管，背柵端子連接在第1輸出端子204(104)。第4開關(guān)SW4也是P型MOS晶體管，其背柵端子連接在第2輸出端子206(106)。
第1開關(guān)SW1到第4開關(guān)SW4的柵極端子被連接到控制端子10，由開關(guān)信號來控制柵極—源極間電壓，切換導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)。
根據(jù)圖4(a)、(b)對如上構(gòu)成的開關(guān)電源裝置100的動作進行說明。圖4(a)、(b)是表示開關(guān)電源裝置100的各開關(guān)的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)的時序圖。圖4(a)、圖4(b)分別表示正常工作模式以及輕負載模式的時序圖。在圖4(a)、(b)的時序圖中，高電平和低電平分別對應(yīng)導(dǎo)通開關(guān)和截止開關(guān)的狀態(tài)。
首先，對開關(guān)電源裝置100的正常工作模式的工作進行說明。在控制端子108中輸入作為控制信號Vcont的高電平時，開關(guān)電源裝置100以正常模式工作。
在正常模式時，如圖4(a)所示，通過交替地重復(fù)第1期間T1和第2期間T2，對輸入電壓Vin進行升壓，從第1輸出端子104以及第2輸出端子106分別輸出第1輸出電壓Vout1和第2輸出電壓Vout2。
在第1期間T1中，依次導(dǎo)通第1開關(guān)SW1和第2開關(guān)SW2。通過將第1開關(guān)SW1導(dǎo)通，電流從輸入端子102朝向接地端子流到電感器L中。電感器L中存儲與電流的平方成比例的能量。
接著，通過將第1開關(guān)SW1截止、第2開關(guān)SW2導(dǎo)通，流到電感器L的電流將流到與第1輸出端子104連接的第1輸出電容器Co1中，存儲的能量被傳送到第1輸出電容器Co1。其結(jié)果，電感器L中產(chǎn)生反向電動勢，在第1輸出端子104輸出對輸入電壓Vin進行了升壓的電壓。
接著，在第2期間T2中，依次導(dǎo)通第1開關(guān)SW1和第3開關(guān)SW3。當(dāng)?shù)?開關(guān)SW1導(dǎo)通，則電流再次從輸入端子102朝向接地端子流到電感器L中，存儲能量。
接著，將第1開關(guān)SW1截止，將第3開關(guān)SW3和第4開關(guān)SW4導(dǎo)通。流到電感器L的電流將流到與第2輸出端子106連接的第2輸出電容器Co2中，存儲的能量被傳送。其結(jié)果，電感器L中產(chǎn)生反向電動勢，從第2輸出端子106輸出對輸入電壓Vin進行了升壓的電壓。
第3開關(guān)SW3的導(dǎo)通期間Ton3被固定為比第4開關(guān)SW4的導(dǎo)通期間Ton4的最大值還要長，升壓率由第1開關(guān)SW1的導(dǎo)通期間Ton1和第4開關(guān)SW4的導(dǎo)通期間Ton4的比來調(diào)節(jié)。
這樣，通過交替地重復(fù)第1期間T1和第2期間T2，輸出第1輸出電壓Vout1和第2輸出電壓Vout2。在所述第1期間T1將存儲在電感器L中的能量傳送到第1輸出電容器Co1，在所述第2期間T2將存儲在電感器L中的能量傳送到第2輸出電容器Co2。
接著，對開關(guān)電源裝置100的輕負載模式的工作進行說明。在控制端子108作為控制信號Vcont而被輸入低電平時，開關(guān)電源裝置100被切換為輕負載模式。
在輕負載模式時，如圖4(b)所示，通過交替地重復(fù)第3期間T3和第4期間T4，對輸入電壓Vin進行升壓，從第1輸出端子104以及第2輸出端子106分別輸出第1輸出電壓Vout1和第2輸出電壓Vout2。
在第3期間T3中，僅導(dǎo)通第1開關(guān)SW1。通過將第1開關(guān)SW1導(dǎo)通，電流從輸入端子102朝向接地端子流到電感器L中。電感器L中存儲與電流的平方成比例的能量。
接著，將第1開關(guān)SW1截止，但輕負載模式中，不導(dǎo)通第2開關(guān)SW2。其結(jié)果，流到電感器L的電流將通過第1二極管D1流到與第1輸出端子104連接的第1輸出電容器Co1中，存儲在電感器L的能量被傳送到第1輸出電容器Co1。因電感器L中產(chǎn)生反向電動勢，所以從第1輸出端子104輸出對輸入電壓Vin進行了升壓的電壓。
在第4期間T4中，依次導(dǎo)通第1開關(guān)SW1和第3開關(guān)SW3。當(dāng)?shù)?開關(guān)SW1導(dǎo)通，則電流再次從輸入端子102朝向接地端子流到電感器L中，存儲能量。
接著，僅將第3開關(guān)SW3導(dǎo)通，依然將第4開關(guān)SW4截止。其結(jié)果，流到電感器L的電流將通過第3開關(guān)以及第2二極管D2流入到第2輸出電容器Co2中，存儲的能量被傳送到第2輸出電容器Co2。
為了使構(gòu)成開關(guān)的MOS晶體管的柵極電壓變化，需要對柵極電容進行充放電，所以在導(dǎo)通/截止開關(guān)時，在控制部分10產(chǎn)生電流消耗。而且，通過在輕負載時停止第2開關(guān)SW2和第4開關(guān)SW4的導(dǎo)通/截止的開關(guān)動作，減少耗電量，改善輕負載時的效率。
而且，相對于第4開關(guān)SW4，將第3開關(guān)SW3串聯(lián)地設(shè)置而得到如下的效果。在本實施方式中，第1輸出電壓Vout1和第2輸出電壓Vout2控制第1開關(guān)SW1～第4開關(guān)SW4使得Vout1＞Vout2成立。若在沒有設(shè)置第3開關(guān)SW3的情況下，第2二極管D2被施加比正向電壓Vf大的電壓，有可能導(dǎo)通。當(dāng)?shù)?二極管D2導(dǎo)通時，則在正常模式時的第1期間T1或輕負載模式時的第3期間T3中，會產(chǎn)生無論存儲在電感器L中的能量是否要傳送到第1輸出電容器Co1，電流都會通過第2二極管D2而流入到第2輸出電容器Co2的問題。
其中，通過設(shè)置第3開關(guān)SW3，在第1期間T1以及第3期間T3截止，從而在Vout1＞Vout2的情況下也能進行正常的升壓工作。
此外，通過將第3開關(guān)SW3的背柵連接到第1輸出端子104，得到如下的效果。為了使第3開關(guān)SW3的導(dǎo)通/截止正常地進行，有必要將背柵端子固定在高電位上。但是，在啟動開關(guān)電源裝置100時，因第3開關(guān)SW3和第4開關(guān)SW4的連接點的電壓不穩(wěn)定，在將背柵端子連接到該連接點的情況下，存在第2輸出電壓Vout2不能正常地上升的可能性。另一方面，在剛啟動之后，第1輸出端子104輸出從輸入電壓Vin下降了第1二極管D1的正向電壓Vf的電壓，并穩(wěn)定。而且，通過將第3開關(guān)SW3的背柵端子連接到第1輸出端子104，從而可提高開關(guān)電源裝置100的穩(wěn)定性。
上述的實施方式只是例示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解其各構(gòu)成元件或各處理程序的組合可以有各種變形例，而且這些變形例也是屬于本發(fā)明的范圍。
在構(gòu)成第2開關(guān)SW2的MOS晶體管的寄生二極管以足夠的大小形成的情況下，可用該寄生二極管來代替第1二極管D1。同樣地，第2二極管D2也可由第4開關(guān)SW4的寄生二極管來代替。
在本實施方式中，由MOSFET構(gòu)成的元件可以置換為雙極晶體管等別的晶體管。這些選擇通過半導(dǎo)體制造工藝或成本或電路中所需要的使用等來決定。
在實施方式中，對開關(guān)電源控制電路200被一體集成的情況進行了說明，但構(gòu)成開關(guān)電源裝置100的元件可全部被一體集成，也可以分在其他的集成電路而構(gòu)成，尤其，其一部分可以由分立部件構(gòu)成。至于要集成哪一部分需要根據(jù)成本、占有面積、用途等來決定。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置，可降低輕負載時的耗電量。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源控制電路，對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓，其特征在于，具有輸入端子，所述輸入電壓通過外置電感器而被施加；第1輸出端子，是輸出被升壓的第1輸出電壓的端子，該端子和接地電位端子之間連接外置的第1輸出電容器；第2輸出端子，是輸出被升壓的第2輸出電壓的端子，該端子和接地電位端子之間連接外置的第2輸出電容器；第1開關(guān)，被設(shè)置在所述輸入端子和接地電位端子之間；第2開關(guān)，被設(shè)置在所述輸入端子和所述第1輸出端子之間；第3、第4開關(guān)，被串聯(lián)設(shè)置在所述輸入端子和所述第2輸出端子之間；以及控制部分，控制所述第1到第4開關(guān)的導(dǎo)通/截止。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述控制部分在正常工作時，交替地重復(fù)第1期間和第2期間；在輕負載時交替地重復(fù)第3期間和第4期間，在所述第1期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第2開關(guān)；在所述第2期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)，并且在所述第3開關(guān)的導(dǎo)通期間導(dǎo)通所述第4開關(guān)；在所述第3期間，導(dǎo)通所述第1開關(guān)；在所述第4期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述第1開關(guān)是N型MOS晶體管，所述第2、第3、第4開關(guān)是P型MOS晶體管；對所述第1開關(guān)到第4開關(guān)的各自的柵極端子輸入從所述控制部分輸出的開關(guān)信號；所述第1開關(guān)的背柵端子連接到所述接地電位端子，所述第2、第3開關(guān)的背柵端子連接到所述第1輸出端子，所述第4開關(guān)的背柵端子連接到所述第2輸出端子。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電源控制電路被一體集成在一個半導(dǎo)體襯底上。
5.一種開關(guān)電源裝置，對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓，其特征在于，具有輸入端子，被施加所述輸入電壓；第1輸出端子，輸出對所述輸入電壓進行升壓而得到的第1輸出電壓；第2輸出端子，輸出對所述輸入電壓進行升壓而得到的第2輸出電壓；第1輸出電容器，被設(shè)置在所述第1輸出端子和接地電位端子之間；第2輸出電容器，被設(shè)置在所述第2輸出端子和接地電位端子之間；電感器，連接在所述輸入端子；第1開關(guān)，被設(shè)置在所述電感器和接地電位端子之間；第2開關(guān)，被設(shè)置在所述電感器和所述第1開關(guān)的連接點、與所述第1輸出端子之間；第3、第4開關(guān)，串聯(lián)設(shè)置在所述電感器和所述第1開關(guān)的連接點、與所述第2輸出端子之間；控制部分，控制所述第1到第4開關(guān)的導(dǎo)通/截止；第1二極管，與所述第2開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置，以使陰極端子成為所述第2輸出端子側(cè)；以及第2二極管，與所述第4開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置，以使陰極端子成為所述第2輸出端子側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述控制部分在正常工作時，交替地重復(fù)第1期間和第2期間；在輕負載時交替地重復(fù)第3期間和第4期間，在所述第1期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第2開關(guān)；在所述第2期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)，并且在所述第3開關(guān)的導(dǎo)通期間導(dǎo)通所述第4開關(guān)；在所述第3期間，導(dǎo)通所述第1開關(guān)；在所述第4期間，依次導(dǎo)通所述第1開關(guān)和所述第3開關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述控制部分具有控制端子，根據(jù)輸入到所述控制端子的控制信號的指示，切換所述正常工作和所述輕負載工作。
8.如權(quán)利要求5或6所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述第1開關(guān)是N型MOS晶體管，所述第2、第3、第4開關(guān)是P型MOS晶體管；對所述第1開關(guān)到第4開關(guān)各自的柵極端子輸入從所述控制部分輸出的開關(guān)信號；所述第1開關(guān)的背柵端子連接到所述接地電位端子，所述第2、第3開關(guān)的背柵端子連接到所述第1輸出端子，所述第4開關(guān)的背柵端子連接到所述第2輸出端子。
9.如權(quán)利要求8所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述第1、第2二極管的至少一個是由分別為第2、第4開關(guān)的MOS晶體管的寄生二極管形成。
10.一種開關(guān)電源裝置，對輸入電壓進行升壓后輸出多個輸出電壓，其特征在于，具有輸入端子，被施加所述輸入電壓；多個輸出端子，輸出對所述輸入電壓進行升壓而得到的多個輸出電壓；電感器和主開關(guān)，串聯(lián)連接在所述輸入端子和接地電位端子之間；多個同步整流開關(guān)，分別設(shè)置在所述電感器和所述主開關(guān)的連接點、與所述多個輸出端子之間；多個二極管，與所述多個同步整流開關(guān)并聯(lián)地設(shè)置；多個輸出電容器，設(shè)置在所述多個輸出端子和接地電位端子之間；以及控制部分，控制所述主開關(guān)和所述多個同步整流開關(guān)的導(dǎo)通/截止，所述控制部分在正常工作時，交替地將所述主開關(guān)和所述多個開關(guān)導(dǎo)通/截止，而在輕負載時，僅將所述主開關(guān)導(dǎo)通/截止。
11.一種電子設(shè)備，其特征在于，具有電池；如權(quán)利要求5至8的任一項所述的開關(guān)電源裝置，對所述電池電壓進行升壓；多個負載，由從所述開關(guān)電源裝置輸出的所述第1、第2輸出電壓驅(qū)動。
全文摘要
減少輕負載時的開關(guān)電源裝置的耗電量。對控制端子(108)輸入控制信號Vcont，切換正常工作模式和輕負載模式。在正常模式時，控制部分(10)使第1開關(guān)SW1～第4開關(guān)SW4導(dǎo)通/截止而從第1輸出端子(104)以及第2輸出端子(106)輸出已升壓的電壓。輕負載模式被選擇時，控制部分(10)停止第2開關(guān)SW2以及第4開關(guān)SW4的開關(guān)動作。此時，電流通過第1二極管D1以及第2二極管D2分別流入到第1輸出電容器Co1、第2輸出電容器Co2，進行升壓動作。
文檔編號H02M3/155GK101040422SQ20058003485
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者內(nèi)本大介, 安藤弘明, 大山學(xué) 申請人:羅姆股份有限公司