專利名稱：升壓型、降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路、使用了它的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)調(diào)節(jié)器，特別涉及同步整流方式的升壓型或降壓型開關(guān) 調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
近年的便攜式電話、PDA ( Personal Digital Assistant:個人數(shù)字助理)、 筆記本式個人計算機等各種電子設(shè)備中，安裝有作為液晶的背光燈而設(shè)的發(fā) 光二極管(以下稱LED)、微處理器、或者其他模擬、數(shù)字電路等很多在不同 的電源電壓下工作的器件。另一方面，在這樣的電子設(shè)備中，作為電源，安裝有鋰離子電池等電池。 為了將從鋰離子電池輸出的電壓提供給在不同的電源電壓下工作的器件，使 用將電池電壓升壓或降壓的開關(guān)調(diào)節(jié)器等DC/DC轉(zhuǎn)換器。升壓型或降壓型的開關(guān)調(diào)節(jié)器有使用整流用二極管的方式(以下稱二極 管整流方式)、取代二極管而使用同步整流用晶體管的方式(以下稱同步整流 方式)。前者具有在負載所流過的負載電流較小時能得到高效率的優(yōu)點，但在 控制電路外部除電感、電容外還需要二極管，所以電路面積變大。后者在提 供給負載的電流較小時的效率方面不如前者，但由于使用晶體管來取代二極 管，所以能夠集成在LSI內(nèi)部，能夠使包括外圍部件在內(nèi)的電路面積小型化。 在便攜式電話等被要求小型化的電子設(shè)備中，很多情況下采用使用了整流用 晶體管的開關(guān)調(diào)節(jié)器(以下稱同步整流方式開關(guān)調(diào)節(jié)器)。這里，同步整流方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器具有在從輸入電池電壓等的輸 入端子至輸出升壓后的電壓(以下稱輸出電壓)的輸出端子之間，串聯(lián)連接 同步整流用晶體管和電感的路徑。在使用P溝道MOSFET作為同步整流用晶 體管，并且使其背柵極與源極(或者漏極)相連接的情況下，存在如下問題 即使在使同步整流用晶體管截止、停止升壓動作的狀態(tài)下，也會經(jīng)由背柵極 與漏極(或者源極)間的體二極管(寄生二極管)和電感而向負載流過電流。專利文獻1:特開2004 - 32875號公報專利文獻2:特開2002 - 252971號7>報 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的課題為了隔斷在升壓動作停止時經(jīng)由同步整流用晶體管和電感向負載流過的 電流，考慮在該電流路徑上設(shè)置直流防止用晶體管作為開關(guān)元件的方法。但 是，由于該直流防止用晶體管在升壓動作時作為電阻元件工作，所以會帶來 功率的損耗。為了降低由該直流防止用晶體管造成的功率損耗，需要增大晶 體管的尺寸以降低導(dǎo)通電阻，但這又會產(chǎn)生致使電路面積增大這樣的問題。本發(fā)明是鑒于這樣的課題而設(shè)計的，其總體目的在于提供一種能夠不設(shè) 置直流防止用晶體管地隔斷升降壓動作停止時流過的電流的同步整流方式的 開關(guān)調(diào)節(jié)器。用于解決i果題的手殺二本發(fā)明的一個方案涉及同步整流方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路。 該控制電路包括第1端子，經(jīng)由連接于外部的電感被提供輸入電壓；第2 端子，與輸出電容相連；開關(guān)晶體管，被設(shè)置在第l端子與接地之間；同步 整流用晶體管，被設(shè)置在第1端子與第2端子之間；第1晶體管，被-沒置在 同步整流用晶體管的背柵極與第1端子之間；第2晶體管，被設(shè)置在同步整 流用晶體管的背柵極與第2端子之間；開關(guān)控制部，控制第1、第2晶體管 的導(dǎo)通和截止。根據(jù)該方案，取代將同步整流用晶體管的背柵極與源極或漏極相連接的 方案而是設(shè)置第1、第2晶體管，通過控制兩個晶體管的導(dǎo)通和截止，能夠 控制經(jīng)由同步整流用晶體管的背柵極流過的電流。結(jié)果，即使不與電感串聯(lián) 地設(shè)置直流防止用晶體管，也能夠防止在升壓停止時流過不需要的電流、在 輸出端子顯現(xiàn)電壓。開關(guān)控制部可以在由本控制電路驅(qū)動的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的升壓停止期 間，使第1晶體管和第2晶體管截止，在升壓動作期間，使第1晶體管截止， 而使第2晶體管導(dǎo)通。通過在升壓停止期間使第1晶體管、第2晶體管都截止，能夠隔斷經(jīng)由 同步整流用晶體管的背柵極的電流路徑。另外，通過在升壓動作期間使第2 晶體管導(dǎo)通，能夠生成經(jīng)由同步整流用晶體管的背柵極的電流路徑。轉(zhuǎn)移的起動期間，在已使第1晶體管導(dǎo)通的狀態(tài)下，使第2晶體管逐漸導(dǎo)通。在這種情況下，能夠防止同步整流用晶體管發(fā)生閂鎖(latchup)。本發(fā)明的另一方案涉及同步整流方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路。該控制電路包括第1端子，向連接于外部的電感輸出開關(guān)電壓；第2端子， 被從外部提供輸入電壓；開關(guān)晶體管，被設(shè)置在第1端子與第2端子之間； 同步整流用晶體管，被設(shè)置在第l端子與接地之間；第1晶體管，被設(shè)置在 開關(guān)晶體管的背柵極與第1端子之間；第2晶體管，被設(shè)置在開關(guān)晶體管的 背柵極與第2端子之間；開關(guān)控制部，控制第l、第2晶體管的導(dǎo)通和截止。根據(jù)該方案，取代將開關(guān)晶體管的背柵極與漏極或源極相連接的方案而 是設(shè)置第1、第2晶體管，通過控制兩個晶體管的導(dǎo)通和截止，能夠控制經(jīng) 由開關(guān)晶體管的背柵極流過的電流。開關(guān)控制部可以在由本控制電路驅(qū)動的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的降壓停止期 間，使第1晶體管和第2晶體管截止，在降壓動作期間，使第1晶體管截止， 而使第2晶體管導(dǎo)通。通過在降壓停止期間使第1晶體管、第2晶體管都截止，能夠隔斷經(jīng)由 開關(guān)晶體管的背柵極的電流路徑。另外，通過在降壓動作期間使第2晶體管 導(dǎo)通，能夠生成經(jīng)由開關(guān)晶體管的背柵極的電流路徑。開關(guān)控制部可以在從降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作停止?fàn)顟B(tài)向降壓動作狀態(tài) 轉(zhuǎn)移的起動期間，在已使第1晶體管截止的狀態(tài)下，使第2晶體管逐漸導(dǎo)通。本發(fā)明的再一方案涉及可切換升壓模式和降壓模式的開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制 電路。該控制電路包括第1開關(guān)晶體管，在升壓模式時作為開關(guān)晶體管發(fā) 揮作用，在降壓模式時作為同步整流用晶體管發(fā)揮作用；第2開關(guān)晶體管， 在升壓模式時作為同步整流用晶體管發(fā)揮作用，在降壓模式時作為開關(guān)晶體 管發(fā)揮作用；第1晶體管，被設(shè)置在第2開關(guān)晶體管的背柵極與漏極之間； 第2晶體管，被設(shè)置在第2開關(guān)晶體管的背柵極與源極之間；開關(guān)控制部， 控制第1、第2晶體管的導(dǎo)通和截止。根據(jù)該方案，可以通過開關(guān)控制部以升壓模式、降壓模式適當(dāng)切換第1、 第2晶體管的導(dǎo)通、截止的狀態(tài)。開關(guān)晶體管、同步整流用晶體管、第1晶體管、第2晶體管、以及開關(guān) 控制部可以被一體集成在一個半導(dǎo)體襯底上。這里的所謂集成，包括電路的所有結(jié)構(gòu)要件都形成在半導(dǎo)體村底上的情況，和電路的主要結(jié)構(gòu)要件被一體 集成的情況，也可以為調(diào)節(jié)電路常數(shù)而將一部分電阻、電容等設(shè)置在半導(dǎo)體 襯底的外部。本發(fā)明的另一方案是升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器。該開關(guān)調(diào)節(jié)器包括上述控制電路；電感，其一端與控制電路的第1端子相連，另一端被施加輸入電壓； 輸出電容，其一端與控制電路的第2端子相連，另一端接地；其中，該開關(guān) 調(diào)節(jié)器輸出輸出電容的一端的電壓。根據(jù)該方案，通過利用開關(guān)控制部適當(dāng)?shù)乜刂频?、第2晶體管的導(dǎo)通 和截止，能夠控制經(jīng)由同步整流用晶體管的背柵極流過的電流，能夠防止升 壓停止時在輸出電容的一端呈現(xiàn)輸入電壓、或者向負載流過電流。本發(fā)明的另一方案是降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器。該開關(guān)調(diào)節(jié)器包括 一端接地 的輸出電容；電感，其一端與輸出電容的另一端相連；上述控制電路，向電 感的另一端提供開關(guān)電壓；其中，該開關(guān)調(diào)節(jié)器輸出輸出電容的另一端的電 壓。根據(jù)該方案，通過控制第1、第2晶體管的導(dǎo)通和截止，能夠控制經(jīng)由 開關(guān)晶體管的背柵極流過的電流。本發(fā)明的再一方案是電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括電池；上述開關(guān)調(diào)節(jié) 器，對電池的電壓進行升壓或降壓。根據(jù)該方案，通過控制經(jīng)由同步整流用晶體管或開關(guān)晶體管的背柵極流 過的電流，能夠抑制電源接通時的沖擊電流。而且，由于不需要設(shè)置直流防 止用晶體管，所以能降低由電阻造成的損耗，可以減小電路面積。另外，將以上結(jié)構(gòu)要件的任意組合、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)要件以及表達方式在 方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換的方案，作為本發(fā)明的實施方式也是有效 的。


圖l是表示第1實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖2是表示圖1的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作狀態(tài)的時序圖。 圖3是表示第2實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖4是表示圖3的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作狀態(tài)的時序圖。 圖5是表示第3實施方式的控制電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖6是表示合適地使用了圖1、圖3、圖5的控制電路的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu) 的框圖。標號說明100控制電路，102第l端子，104第2端子，106電壓反饋端子，110 控制電路，112第1端子，114第2端子，116電壓反饋端子，120控制電 路，122第l端子，124第2端子，126電壓反饋端子，128電壓反饋端子， 200升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，202輸入端子，204輸出端子，210降壓型開關(guān)調(diào) 節(jié)器，212輸入端子，214輸出端子，SW1開關(guān)晶體管，SW2同步整流用 晶體管，SW3開關(guān)晶體管，SW4同步整流用晶體管，SW5第1開關(guān)晶體管， SW6第2開關(guān)晶體管，Ml第1晶體管，M2第2晶體管，10驅(qū)動電路， 12開關(guān)控制部，14脈沖寬度調(diào)制器，Ll電感，Co輸出電容，Vgl第l柵 極控制信號，Vg2第2柵極控制信號，Dl第l體二極管，D2第2體二極 管，Vcntl第l控制信號，Vcnt2第2控制信號。
具體實施方式
以下，基于優(yōu)選的實施方式，參照

本發(fā)明。對于各附圖中所示 的相同或等同的結(jié)構(gòu)要件、部件、處理標注相同的標號，并適當(dāng)省略重復(fù)的 說明。另外，實施方式只是例示，并非限定本發(fā)明，實施方式中所記述的所 有特征及其組合，不一定就是本發(fā)明的本質(zhì)特征。 (第1實施方式)本發(fā)明的第1實施方式涉及同步整流方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器。圖1是 表示第1實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的結(jié)構(gòu)的電路圖。升壓型開關(guān)調(diào) 節(jié)器200是包括控制電路100、電感L1、輸出電容Co的同步整流方式的開 關(guān)調(diào)節(jié)器。輸入端子202纟皮施加輸入電壓Vin。本實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200 以預(yù)定的升壓率對輸入電壓Vin進行升壓，從輸出端子204輸出輸出電壓 Vout。電感Ll被連接在控制電路100的第1端子102與升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200 的輸入端子202之間。第1端子102被經(jīng)由電感Ll地提供輸入電壓Vin。輸 出電容Co被連接在第2端子104與接地之間?？刂齐娐?00包括開關(guān)晶體管SW1、同步整流用晶體管SW2、第1晶體管M1、第2晶體管M2、驅(qū)動電路IO、開關(guān)控制部12、脈沖寬度調(diào)制器14， 被集成在一個半導(dǎo)體村底上。開關(guān)晶體管SW1是N溝道MOSFET,漏極與第1端子102相連，源極 接地。另外，同步整流用晶體管SW2是P溝道MOSFET，漏極與第1端子 102相連，源極與第2端子104相連。開關(guān)晶體管SW1、同步整流用晶體管 SW2的柵極被輸入從驅(qū)動電路10輸出的第1柵極控制信號Vgl、第2柵極 控制信號Vg2?？刂齐娐?00的電壓反饋端子106被反饋輸入升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的 輸出電壓Vout。被反饋的輸出電壓Vout輸入到脈沖寬度調(diào)制器14。脈沖寬 度調(diào)制器14生成高電平與低電平的時間之比、即占空比發(fā)生變化的脈沖寬度 調(diào)制信號(以下稱PWM信號Vpwm )。該PWM信號Vpwm的占空比被控制， 使得輸出電壓Vout接近預(yù)定的基準電壓。驅(qū)動電路10基于從脈沖寬度調(diào)制器14輸出的PWM信號Vpwm生成第 l柵極控制信號Vgl、第2柵極控制信號Vg2,分別輸出到開關(guān)晶體管SW1、 同步整流用晶體管SW2的柵極。開關(guān)晶體管SW1、同步整流用晶體管SW2 基于PWM信號Vpwm的占空比反復(fù)交替地導(dǎo)通和截止。如圖1所示，在同步整流用晶體管SW2的背柵極與漏極之間、或者在背 柵極與源極之間，存在體二極管(寄生二極管)D1、 D2。以下，將其分別稱 作第l體二極管Dl、第2體二極管D2。通常，是將該P溝道MOSFET的背 柵極與源極相連接地來使用的，所以在第2體二極管D2的兩端短路的狀態(tài) 下被使用。在這種情況下，在升壓停止時，如上述那樣電流會經(jīng)由第1體二 才及管Dl從輸入端子202流到輸出端子204。另一方面，在本實施方式的控制電路100中，不是將同步整流用晶體管 SW2的背柵極與源極相連接，而是設(shè)置第1晶體管Ml、第2晶體管M2。第1晶體管Ml是P溝道MOSFET，被設(shè)置在開關(guān)晶體管SW1的背柵 極與第1端子102之間。即，第1晶體管Ml的源極與第1端子102相連， 漏極與同步整流用晶體管SW2的背柵極相連。第2晶體管M2也是P溝道 MOSFET，被設(shè)置在開關(guān)晶體管SW1的背柵極與第2端子104之間。即，第 2晶體管M2的源極與同步整流用晶體管SW2的背柵極相連，漏極與第2端 子104相連。開關(guān)控制部12根據(jù)升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的動作狀態(tài)而生成第l控制信號Vcntl、第2控制信號Vcnt2,控制第1晶體管Ml、第2晶體管M2的柵 極電壓，控制其導(dǎo)通和截止。在本實施方式中，升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200在停載提供預(yù)定的輸出電壓Vout的升壓動作狀態(tài)、以及與從升壓停止?fàn)顟B(tài)向升壓 動作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移期間對應(yīng)的起動狀態(tài)這3種狀態(tài)下工作。下面說明如上這樣構(gòu)成的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的動作。圖2是表示升 壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的動作狀態(tài)的時序圖。該圖中為說明簡潔而對縱軸和橫 軸進行了適當(dāng)放大或縮小。在時刻T0之前，升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200處于升壓停止?fàn)顟B(tài)。此時，開 關(guān)控制部12使第1控制信號Vcntl 、第2控制信號Vcnt2成為高電平，使第 1晶體管Ml、第2晶體管M2兩者都截止。當(dāng)?shù)?晶體管Ml、第2晶體管 M2兩者都成為截止時，電流將不流過同步整流用晶體管SW2的第1體二極 管D1、第2體二極管D2。結(jié)果，能夠在輸入端子202與輸出端子204之間， 隔斷經(jīng)由同步整流用晶體管SW2的背柵極的電流路徑，能夠防止向負載流過 電流、或者在輸出端子204上呈現(xiàn)接近于輸入電壓Vin的電壓。在時刻TO之 前，同步整流用晶體管SW2的背柵極的電位Vbg成為高電平。在時刻TO，圖1中未圖示的待機信號STB從低電平變?yōu)楦唠娖?，指?升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200的起動。當(dāng)待機信號STB成為高電平時，開關(guān)控制部 12使第1控制信號Vcntl成為低電平，使第1晶體管Ml導(dǎo)通。而且，開關(guān) 控制部12使第2控制信號Vcnt2從高電平緩緩降至低電平。之后，當(dāng)?shù)?控 制信號Vcnt2降低，第2晶體管M2的柵極-源極間電壓變得大于閾值電壓Vt 時，第2晶體管M2導(dǎo)通。通過第2晶體管M2緩緩地導(dǎo)通，第2端子104 所呈現(xiàn)的輸出電壓Vout上升至被施加于輸入端子202的輸入電壓Vin附近。這樣，本實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200通過在起動時使第2晶體管 M2緩緩導(dǎo)通，能夠抑制沖擊電流的發(fā)生。當(dāng)在時刻T2起動完成后，開關(guān)控制部12使第1控制信號Vcntl成為高 電平，使第1晶體管Ml截止。之后，在時刻T3由脈沖寬度調(diào)制器14和驅(qū) 動電路IO開始開關(guān)晶體管SW1、同步整流用晶體管SW2的開關(guān)動作。當(dāng)在 時刻T3開始升壓動作后，輸出電壓Vout上升至預(yù)定的基準電壓。本實施方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器200在升壓動作中成為第1晶體管Ml 截止、第2晶體管M2導(dǎo)通的狀態(tài)。由于這是與將P溝道MOSFET的背柵極與源極連接的狀態(tài)相同的電路狀態(tài)，所以能很好地進行升壓動作。另外，通過在從時刻TO開始起動后經(jīng)過預(yù)定期間后的時刻T3開始升壓動作，能夠防 止在開關(guān)晶體管SW1的背4冊極電壓Vbg降低的過程中開關(guān)晶體管SW1導(dǎo)通 而發(fā)生閂鎖。(第2實施方式)第2實施方式涉及同步整流方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210。圖3是表示 第2實施方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的結(jié)構(gòu)的電路圖。降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器 210是包括控制電路110、電感L1、輸出電容Co的同步整流方式的開關(guān)調(diào)節(jié) 器。在該圖中，對于與圖1相同或等同的結(jié)構(gòu)要件標注相同的標號，并適當(dāng) 省略重復(fù)的說明。輸入端子212纟皮施加輸入電壓Vin。本實施方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210 將輸入電壓Vin降壓，從輸出端子214輸出輸出電壓Vout。電感Ll被連接在 控制電路110的第1端子112與降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的輸出端子214之間。 輸出電容Co被連接在輸出端子214與接地之間。第1端子112向連接于外部 的電感L1輸出開關(guān)電壓Vsw。第2端子114被從外部提供輸入電壓Vin?？刂齐娐?10包括開關(guān)晶體管SW3、同步整流用晶體管SW4、第1晶體 管M1、第2晶體管M2、驅(qū)動電路IO、開關(guān)控制部12、脈沖寬度調(diào)制器14。同步整流用晶體管SW4是N溝道MOSFET,漏極與第1端子112相連， 源極接地。另外，開關(guān)晶體管SW3是P溝道MOSFET，漏極與第1端子112 相連，源極與第2端子114相連。開關(guān)晶體管SW3、同步整流用晶體管SW4 的柵極被輸入從驅(qū)動電路10輸出的第1柵極控制信號Vg3、第2柵極控制信 號Vg4?？刂齐娐?10的電壓反饋端子116被反饋輸入降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的 輸出電壓Vout。被反饋的輸出電壓Vout輸入到脈沖寬度調(diào)制器14。脈沖寬 度調(diào)制器14和驅(qū)動電路10基于所反饋的輸出電壓Vout，驅(qū)動開關(guān)晶體管 SW3、同步整流用晶體管SW4。在本實施方式的控制電路110中，取代將開關(guān)晶體管SW3的背柵極與源 極相連接的方案，而是設(shè)置第1晶體管Ml、第2晶體管M2。第1晶體管Ml是P溝道MOSFET，被設(shè)置在開關(guān)晶體管SW3的背柵 極與第1端子112之間。即，第1晶體管Ml的源極與第1端子112相連， 漏極與開關(guān)晶體管SW3的背柵極相連。第2晶體管M2也是P溝道MOSFET，被設(shè)置在開關(guān)晶體管SW3的背 柵極與第2端子114之間。即，第2晶體管M2的源極與開關(guān)晶體管SW3的 背柵極相連，漏極與第2端子114相連。開關(guān)控制部12根據(jù)降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的動作狀態(tài)生成第l控制信號 Vcntl、第2控制信號Vcnt2,控制第1晶體管Ml、第2晶體管M2的柵極電 壓，控制其導(dǎo)通和截止。在本實施方式中，降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210在停止降 壓動作從而停止對負載的電力供給的降壓停止?fàn)顟B(tài)、通過降壓動作向負載提 供預(yù)定的輸出電壓Vout的降壓動作狀態(tài)、以及與從降壓停止?fàn)顟B(tài)向降壓動作 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移期間對應(yīng)的起動狀態(tài)這3種狀態(tài)下工作。下面說明如上這樣構(gòu)成的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的動作。圖4是表示降 壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的動作狀態(tài)的時序圖。該圖中為說明簡潔而對縱軸和橫 軸進行了適當(dāng)放大或縮小。在時刻TO以前，降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210處于降壓停止?fàn)顟B(tài)。此時，開 關(guān)控制部12使第l控制信號Vcntl、第2控制信號Vcnt2成為高電平，使第 1晶體管Ml、第2晶體管M2兩者都截止。當(dāng)?shù)?晶體管Ml、第2晶體管 M2兩者都成為截止時，電流將不流過開關(guān)晶體管SW3的第1體二極管Dl、 第2體二極管D2。在時刻TO以前，同步整流用晶體管SW2的背柵極的電位 Vbg成為高電平。在時刻TO,圖3中未圖示的待機信號STB從低電平變?yōu)楦唠娖?，指?降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210的降壓動作的開始。當(dāng)待機信號STB成為高電平時， 開關(guān)控制部12 —邊將第1控制信號Vcntl維持在高電平， 一邊使第2控制信 號Vcnt2從高電平緩緩降至低電平。此時，開關(guān)晶體管SW3的背柵極電壓 Vbg被原樣保持為高電平。這樣，本實施方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210通過在起動時使第1晶體管 Ml截止，能夠防止在開關(guān)電壓Vsw上呈現(xiàn)輸入電壓Vin。在時刻Tl起動完成。之后，在時刻T2由脈沖寬度調(diào)制器14和驅(qū)動電 路10開始開關(guān)晶體管SW3、同步整流用晶體管SW4的開關(guān)動作。當(dāng)在時刻 T2開始降壓動作后，輸出電壓Vout上升至預(yù)定的基準電壓Vref。本實施方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器210在降壓動作中成為第1晶體管Ml 截止、第2晶體管M2導(dǎo)通的狀態(tài)。由于這是與將P溝道MOSFET的背柵極 與源極連接的狀態(tài)相同的電路狀態(tài)，所以能很好地進行降壓動作。(第3實施方式)圖1所示的控制電路100和圖3所示的控制電路110采用同等的電路結(jié) 構(gòu)，外裝的電感L1、輸出電容Co的配置和輸入電壓Vin、輸出電壓Vout所 呈現(xiàn)的位置不同。這里，在第3實施方式中，將圖1的控制電路100與圖3 的控制電路110作為升壓型、降壓型可切換的開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路來使用。圖5是表示第3實施方式的控制電路120的結(jié)構(gòu)的電路圖?？刂齐娐?20 包括第1開關(guān)晶體管SW5、第2開關(guān)晶體管SW6、第1晶體管Ml、第2晶 體管M2、驅(qū)動電路IO、開關(guān)控制部12、脈沖寬度調(diào)制器14。第l開關(guān)晶體 管SW5在升壓模式時作為開關(guān)晶體管發(fā)揮作用，在降壓模式時作為同步整流 用晶體管發(fā)揮作用。另外，第2開關(guān)晶體管SW6在升壓模式時作為同步整流 用晶體管發(fā)揮作用，在降壓模式時作為開關(guān)晶體管發(fā)揮作用。第1晶體管M1、 第2晶體管M2都是P溝道MOSFET。輸出電壓^皮反饋到電壓反饋端子126。 第1端子122對應(yīng)于圖1的第1端子102或者圖3的第1端子112，第2端 子124對應(yīng)于圖1的第2端子104或者圖3的第2端子114。第1晶體管Ml被設(shè)置在第2開關(guān)晶體管SW6的背柵極與漏極之間。另 外，第2晶體管M2被設(shè)置在第2開關(guān)晶體管的背柵極與源極之間。模式端子128被輸入指定升壓模式或者降壓模式的模式指示信號 MODE。該模式指示信號MODE被輸入到開關(guān)控制部12。開關(guān)控制部12通 過模式指示信號MODE判斷應(yīng)該以升壓模式工作，還是應(yīng)該以降壓模式工作， 基于判斷的結(jié)果控制第1晶體管Ml、第2晶體管M2的導(dǎo)通和截止。開關(guān)控 制部12在升壓模式時以在第1實施方式中說明的方式控制第1晶體管M1、 第2晶體管M2,在降壓模式時以在第2實施方式中說明的方式控制第1晶體 管Ml、第2晶體管M2。根據(jù)這樣構(gòu)成的控制電路120,用戶在作為升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器或者作為 降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的任一者的控制電路來使用的情況下，都能控制第1晶體 管Ml、第2晶體管M2。圖6是表示較好地使用了圖1、圖3、圖5的控制電路100、 110、 120 的電子設(shè)備300的結(jié)構(gòu)的框圖。電子設(shè)備300例如是數(shù)字靜態(tài)照相機或便攜 式電話終端，包括電池310、電源裝置320、才莫擬電路330、數(shù)字電路340、 樣i型計算機350、 LED360。電池310例如是鋰離子電池，輸出3V 4V程度的電池電壓Vbat。模擬電路330包括在電源電壓Vcc-3.4V左右下穩(wěn)定工作的電路塊。另夕卜，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 在電源電壓Vcc=3.4V左右下穩(wěn)定工作的電路塊。微型計算機350是總體控制 電子設(shè)備300整體的功能塊，在電源電壓1.5V下工作。LED360包括RGB 三色的LED (Light Emitting Diode:發(fā)光二極管)，被用作液晶的背光燈或照 明，其驅(qū)動需要4V以上的驅(qū)動電壓。電源裝置320是多通道的開關(guān)電源，按各通道具有根據(jù)需要對電池電壓 Vbat進行降壓或升壓的開關(guān)調(diào)節(jié)器，向模擬電路330、數(shù)字電路340、微型計 算機350、 LED360提供合適的電源電壓。通過并排配置多個本實施方式的圖5的控制電路120而構(gòu)成多通道控制 電路，能夠很好地適用f這種電源裝置320。即，在構(gòu)成4通道的控制電路 的情況下，只需使向微型計算機350提供電源電壓的第3溝道CH3作為降壓 模式進行動作，使向LED360提供電源電壓的第4溝道CH4作為升壓模式進 行動作即可。上述實施方式是個例示，可以對其各結(jié)構(gòu)要件和各處理過程的組合進行 各種變形，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解這些變形例也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在實施方式中說明了控制電路100等被一體集成在一個LSI中的情況， 但不限于此，也可以是一部分結(jié)構(gòu)要件作為分立元件或芯片部件設(shè)置在LSI 的外部，或者由多個LSI構(gòu)成。另外，在本實施方式中高電平、低電平的邏輯值的設(shè)定僅是一例，可以 通過反相器等使其適當(dāng)反轉(zhuǎn)而自由改變?；趯嵤┓绞綄Ρ景l(fā)明進行了說明，但顯然實施方式僅是表示本發(fā)明的 原理、應(yīng)用，在不脫離權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)，實施方 式可以有很多變形例和配置的變更。工業(yè)可利用性本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路能夠在電源裝置中使用。
權(quán)利要求
1.一種同步整流方式的升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，包括第1端子，經(jīng)由連接于外部的電感被提供輸入電壓；第2端子，與輸出電容相連；開關(guān)晶體管，被設(shè)置在上述第1端子與接地之間；同步整流用晶體管，被設(shè)置在上述第1端子與上述第2端子之間；第1晶體管，被設(shè)置在上述同步整流用晶體管的背柵極與上述第1端子之間；第2晶體管，被設(shè)置在上述同步整流用晶體管的背柵極與上述第2端子之間；以及開關(guān)控制部，控制上述第1晶體管、第2晶體管的導(dǎo)通和截止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于止期間，使上述第1晶體管和上述第2晶體管截止，在升壓動作期間，使上 述第1晶體管截止，而使上述第2晶體管導(dǎo)通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于上述開關(guān)控制部在從上述升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的升壓停止?fàn)顟B(tài)向升壓動作 狀態(tài)轉(zhuǎn)移的起動期間，在已使上述第1晶體管導(dǎo)通的狀態(tài)下，使上述第2晶 體管逐漸導(dǎo)通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的控制電路，其特征在于 上述同步整流用晶體管、上述第1晶體管和上述第2晶體管是P溝道MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。
5.一種同步整流方式的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，包括第l端子，向連接于外部的電感輸出開關(guān)電壓； 第2端子，被從外部提供輸入電壓；開關(guān)晶體管， 一皮設(shè)置在上述第1端子與上述第2端子之間； 同步整流用晶體管，被設(shè)置在上述第l端子與接地之間；第1晶體管，被設(shè)置在上述開關(guān)晶體管的背柵極與上述第1端子之間；第2晶體管，被設(shè)置在上述開關(guān)晶體管的背柵極與上述第2端子之間；以及開關(guān)控制部，控制上述第1晶體管、第2晶體管的導(dǎo)通和截止。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于上述開關(guān)控制部在由本控制電路驅(qū)動的上述降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的降壓停 止期間，使上述第1晶體管和上述第2晶體管截止，在降壓動作期間，使上 述第1晶體管截止，而使上述第2晶體管導(dǎo)通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制電路，其特征在于上述開關(guān)控制部在從上述降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的降壓停止?fàn)顟B(tài)向降壓動作 狀態(tài)轉(zhuǎn)移的起動期間，在已使上述第1晶體管截止的狀態(tài)下，使上述第2晶 體管逐漸導(dǎo)通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的控制電路，其特征在于 上述開關(guān)晶體管、上述第1晶體管和上述第2晶體管是P溝道MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管)。
9. 一種可切換升壓模式和降壓模式的開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在 于，包括第l開關(guān)晶體管，在升壓模式時作為開關(guān)晶體管發(fā)揮作用，在降壓模式時作為同步整流用晶體管發(fā)揮作用；第2開關(guān)晶體管，在升壓模式時作為同步整流用晶體管發(fā)揮作用，在降壓模式時作為開關(guān)晶體管發(fā)揮作用；第1晶體管，被設(shè)置在上述第2開關(guān)晶體管的背柵極與漏極之間；第2晶體管，被設(shè)置在上述第2開關(guān)晶體管的背柵極與源極之間；以及開關(guān)控制部，控制上述第1晶體管、第2晶體管的導(dǎo)通和截止。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、 5、 9中的任一項所述的控制電路，其特征在于 上述開關(guān)晶體管、上述同步整流用晶體管、上述第1晶體管、上述第2晶體管、以及上述開關(guān)控制部被一體集成在一個半導(dǎo)體襯底上。
11. 一種升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于 包括權(quán)利要求1至3中任一項所述的控制電路，電感，其一端與上述控制電路的上述第1端子相連，另一端被施加輸入 電壓，以及輸出電容，其一端與上述控制電路的上述第2端子相連，另一端接地；輸出上述輸出電容的上述一端的電壓。
12. —種電子設(shè)備，其特征在于，包括 電池；權(quán)利要求11所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，對上述電池的電壓進行升壓或降壓。
13. —種降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于 包括一端接地的輸出電容，電感，其一端與上述輸出電容的另一端相連，以及權(quán)利要求5至7中任一項所述的控制電路，向上述電感的另一端提供上 述開關(guān)電壓；輸出上述輸出電容的另 一端的電壓。
14. 一種電子設(shè)備，其特征在于，包括 電池；權(quán)利要求13所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，對上述電池的電壓進行升壓或降壓。
全文摘要
提供一種能夠不設(shè)置直流防止用晶體管地隔斷在升降壓動作停止時所流過的電流的同步整流方式開關(guān)調(diào)節(jié)器。控制電路(100)的第1端子(102)被經(jīng)由連接于外部的電感(L1)地提供輸入電壓(Vin)，第2端子(104)與輸出電容(Co)相連。開關(guān)晶體管(SW1)被設(shè)置在第1端子(102)與接地之間，同步整流用晶體管(SW2)被設(shè)置在第1端子(102)與第2端子(104)之間。第1晶體管(M1)被設(shè)置在同步整流用晶體管(M2)的背柵極與第1端子(102)之間，第2晶體管(M2)被設(shè)置在背柵極與第2端子(104)之間。開關(guān)控制部(12)在升壓停止期間使第1晶體管(M1)和第2晶體管(M2)截止，在升壓動作期間使第1晶體管(M1)截止，使第2晶體管(M2)導(dǎo)通。
文檔編號H02M3/155GK101218734SQ200680024928
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者柄澤伸也 申請人:羅姆股份有限公司