專(zhuān)利名稱(chēng)：直流-直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于輸出電壓控制開(kāi)關(guān)元件的操作并在預(yù)定范圍內(nèi)保持輸出 電壓的DC-DC (直流-直流)轉(zhuǎn)換器。
更具體地，本發(fā)明涉及將操作功率提供給安裝在各種類(lèi)型的電子設(shè)備中的 各種類(lèi)型的半導(dǎo)體集成電路(IC)器件(諸如中央處理電路(CPU)和存儲(chǔ)器 (RAM、 R0M等))的DC-DC轉(zhuǎn)換器。例如，其應(yīng)用可以是用于數(shù)字家電的電源， 數(shù)字家電諸如使用藍(lán)色和紅色LD的DVD播放器以及用于筆記本或臺(tái)式機(jī)的、 使用藍(lán)和紅光的DVD-R0M/R/RW。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著手機(jī)、小型便攜裝置的日益普及，將二次電池用作這樣的小 型便攜裝置的電源。此外，上述電子設(shè)備包括大量IC (集成電路)，而這些IC 需要各自的電源。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生用于負(fù)載的操作的電源。如果電源變 得不穩(wěn)定，則負(fù)載的操作變得不穩(wěn)定，因此將會(huì)出現(xiàn)故障。因此，DC-DC轉(zhuǎn)換 器需要作為恒定的電源產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓。
圖8顯示公知DC-DC轉(zhuǎn)換器201的電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器201包括在單芯片 IC器件上形成的控制電路202和多個(gè)外部元件。從控制電路202輸出的信號(hào) SG1被提供給輸出晶體管203的柵極，所述輸出晶體管203為N-溝道MOS (負(fù) 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管。
電源輸入端VIN連接到用于升壓的線(xiàn)圈204的一端，而線(xiàn)圈204的另一端 連接到輸出晶體管203的漏極。輸出晶體管203的源極接地(GND)。此外，二 極管205連接在輸出晶體管203的漏極和源極之間。更具體地，二極管205的 陽(yáng)極連接到晶體管203的源極，而二極管205的陰極連接到晶體管203的漏木及。在線(xiàn)圈204和輸出晶體管203之間的接合點(diǎn)(junction node)連接到二 極管206的陽(yáng)極，二極管206的陰極連接到輸出端208。輸出端208經(jīng)由平滑 電容器207 (smoothing capacitor)接地GND。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)平滑電容器207 和線(xiàn)圈204形成的平滑電路將輸出電壓V0UT平滑。此外，輸出端208連接到 控制電路202，并且輸出電壓VOUT被提供給控制電路202。
控制電路202包括誤差放大電路211、參考電壓產(chǎn)生電路215、 PWM (脈沖 寬度調(diào)制)比較電路212、三角波產(chǎn)生電路213和輸出控制電路214。
誤差放大電路211具有反轉(zhuǎn)輸入端、非反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端。誤差放大電 路211的反轉(zhuǎn)輸入端接收電壓VDIV，其中通過(guò)反饋電阻216和217從輸出端 208劃分輸出電壓VOUT產(chǎn)生該電壓VDIV。誤差放大電路211的非反轉(zhuǎn)輸入端 從參考電壓產(chǎn)生電路215接收參考電壓VREF。
在誤差放大電路211中，包括相位補(bǔ)償電容器和電阻器的、未示出的串聯(lián) 電路連接在誤差放大電路211的輸出端和反轉(zhuǎn)輸入端之間，由此防止誤差放大 電路211的震蕩。
誤差放大電路211將參考電壓VREF與通過(guò)由反饋電阻216和217劃分輸 出電壓VOUT產(chǎn)生的電壓VDIV進(jìn)行比較。因此，誤差放大電路211通過(guò)放大電 壓VDIV和VREF之間的差來(lái)產(chǎn)生誤差輸出信號(hào)SG2，并且將輸出信號(hào)SG2輸出 到下一級(jí)的P麵比較電路212。
P麗比較電路212具有反轉(zhuǎn)輸入端、非反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端。PWM比較電 路212的非反轉(zhuǎn)輸入端從誤差放大電路211接收誤差輸出信號(hào)SG2，并且P麵 比較電路212的反轉(zhuǎn)輸入端從三角波產(chǎn)生電路213接收三角波信號(hào)SG3。 P麗 比較電路212將誤差輸出信號(hào)SG2和三角波信號(hào)SG3進(jìn)行比較。
P麗比較電路212將脈沖信號(hào)作為占空控制信號(hào)SG4輸出到輸出控制電路 214，該占空控制信號(hào)SG4在三角波信號(hào)SG3具有高于誤差輸出信號(hào)SG2的電 壓時(shí)變低，而在三角波信號(hào)SG3具有等于或小于誤差輸出信號(hào)SG2的電壓時(shí)變 高。
輸出控制電路214將占空控制信號(hào)SG4作為上述輸出信號(hào)SG1從P麗比較 電路212輸出到輸出晶體管203的柵極。
具有上述結(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器201基于從控制電路202輸出的輸出信號(hào) SG1將輸出晶體管203在導(dǎo)通和截止之間切換，由此將輸出電壓VOUT保持在預(yù) 定的電壓值。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，誤差放大電路211的誤差輸出信號(hào)SG2的電平上升。 另一方面，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，誤差放大電路211的誤差輸出信號(hào)SG2的電平 下降。
在P麗比較電路212中，當(dāng)誤差輸出信號(hào)SG2的電平上升時(shí)，三角波信號(hào) SG3的電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段更短，因此，占空控制信號(hào) SG4為高的時(shí)間段(下面稱(chēng)為"高電平信號(hào)時(shí)間段")變得更長(zhǎng)。也就是，信號(hào) SG4的占空比升高。
相反，在P麗比較電路212中，當(dāng)誤差輸出信號(hào)SG2的電平下降時(shí)，三角 波信號(hào)SG3的電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段更長(zhǎng)，因此，占空控 制信號(hào)SG4的高電平信號(hào)時(shí)間段變得更短。也就是，信號(hào)SG4的占空比降低。
此外，如圖9B所示，當(dāng)從三角波產(chǎn)生電路213輸出的三角波的斜率呈現(xiàn) 理想的線(xiàn)性時(shí)，可以通過(guò)輸出電壓V0UT的反饋獲得穩(wěn)定的輸出電壓。然而， 實(shí)際上，如圖9A和9B所示，三角波的斜率是非線(xiàn)性的。由于斜率的非線(xiàn)性， 來(lái)自P麗比較電路212的后續(xù)占空控制信號(hào)的脈沖寬度波動(dòng)，這會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
例如，如圖9A所示，當(dāng)輸出電壓VOUT高時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器需要減少脈沖 寬度，因此，降低誤差輸出信號(hào)SG2的電平。在一個(gè)時(shí)鐘(CLK)之后，誤差 輸出信號(hào)SG2的電平降低，并且在三角波的斜率的非線(xiàn)性部分，脈沖寬度變得 比圖9B所示的理想線(xiàn)性的脈沖寬度更短。
相反，當(dāng)三角波具有如圖9C所示的斜率時(shí)，脈沖寬度變得比圖9B所示的 理想線(xiàn)性的脈沖寬度更大。
如上所述，由于輸出三角波斜率具有這樣的非線(xiàn)性形狀，因此需要更長(zhǎng)的 時(shí)間來(lái)收斂在所需要的電壓上，并且在最差的情況下，DC-DC轉(zhuǎn)換器不能產(chǎn)生 所需要的輸出電壓。
已經(jīng)嘗試數(shù)種途徑來(lái)使DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電壓。
在公知的DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)輸出電壓低于從參考電壓偏移的預(yù)定 電壓時(shí)，通過(guò)比較誤差輸出信號(hào)和三角波信號(hào)，導(dǎo)通輸出晶體管，同時(shí)占空控 制信號(hào)具有最大的占空比。在該結(jié)構(gòu)中，即使輸出電壓下降到低于預(yù)定電壓， 輸出晶體管也在輸出電壓為低的時(shí)間段保持導(dǎo)通，因此輸出電壓可以快速上 升。
然而，雖然上述途徑考慮輸出電壓顯著下降的情況，但是未考慮三角波非 線(xiàn)性的情況。因此，在當(dāng)三角波非線(xiàn)性時(shí)誤差輸出信號(hào)為低的情況下，不能產(chǎn)生所需要的脈沖寬度信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述情況，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括誤 差放大電路，用于通過(guò)放大參考電壓以及針對(duì)通過(guò)將輸出晶體管在導(dǎo)通和截止 之間切換而產(chǎn)生的輸出電壓的反饋電壓之間的差，以輸出誤差信號(hào)；三角波產(chǎn) 生電路，用于產(chǎn)生三角波；P麗比較電路，用于比較三角波和誤差信號(hào)，并且 基于比較輸出具有占空比的占空控制信號(hào);脈沖寬度控制電路，用于控制從P麗 比較電路輸出的占空控制信號(hào)的脈沖寬度；和驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)從脈沖寬度 控制電路輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出晶體管。
因此，本發(fā)明可以提供DC-DC轉(zhuǎn)換器，該DC-DC轉(zhuǎn)換器可以通過(guò)使用三角 波的線(xiàn)性部分控制脈沖寬度來(lái)執(zhí)行可靠的脈沖寬度調(diào)制，以輸出穩(wěn)定的輸出電 壓。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，將對(duì)本發(fā)明有更完整的 理解，并且由于更好的理解了本發(fā)明，因此將更容易獲知其附帶的優(yōu)點(diǎn)，在附 圖中
圖1圖解根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路； 圖2是圖1所示的脈沖寬度控制電路的電路圖； 圖3是圖解圖1所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器的操作的波形圖； 圖4是圖解根據(jù)另一示例性實(shí)施例的脈沖寬度控制電路的電路圖； 圖5是圖解使用圖4所示的脈沖寬度控制電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器的操作的 波形圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖7是圖6所示的脈沖寬度控制電路的電路圖8是圖解公知DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；和
圖9A、 9B和9C是圖解圖8所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器的操作的波形圖。
具體實(shí)施例方式
在描述附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)明的緣故采用特定的術(shù)語(yǔ)。然而，本專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)不意欲被限制到所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，并且將理解每個(gè) 特定術(shù)語(yǔ)包括以類(lèi)似方式運(yùn)行并獲得類(lèi)似結(jié)果的所有技術(shù)等效物。
現(xiàn)在參照附圖，其中在數(shù)個(gè)附圖(特別是圖1到圖3)中，相同的附圖標(biāo)
記指代等同或?qū)?yīng)的部分，在下面描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
圖1圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1的電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器1包 括在單芯片IC裝置上形成的控制電路2以及多個(gè)外部元件。從控制電路2輸 出的信號(hào)SGI被提供給作為增強(qiáng)N溝道MOS晶體管的輸出晶體管3的柵極。
電源輸入端VIN連接到用于升高電壓的線(xiàn)圈4的一端，而線(xiàn)圈4的另一 端連接到輸出晶體管3的漏極。輸出晶體管3的源極連接到地(GND)。
此外，二極管5連接在輸出晶體管3的漏極和源極之間，更具體地，二 極管5的陽(yáng)極連接到晶體管3的源極，而二極管5的陰極連接到晶體管3的漏 極。
線(xiàn)圈4和輸出晶體管3之間的接合點(diǎn)連接到二極管6的陽(yáng)極，而二極管6 的陰極連接到輸出端8。 —
輸出端8經(jīng)由平滑電容器7接地。換句話(huà)說(shuō)，由平滑電容器7和線(xiàn)圈4 形成的平滑電路平滑輸出電壓V0UT。
此外，輸出端8連接到控制電路2，并且輸出電壓VOUT被提供給控制電路2。
控制電路2包括誤差放大電路11、參考電壓產(chǎn)生電路15、 P麗(脈沖寬 度調(diào)制)比較電路12、三角波產(chǎn)生電路(振蕩器)13、脈沖寬度控制電路18A 和輸出控制電路14。
誤差放大電路ll具有反轉(zhuǎn)輸入端、非反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端。誤差放大電 路11的反轉(zhuǎn)輸入端接收通過(guò)由反饋電阻16和17將從輸出端8輸出的輸出電 壓VOUT產(chǎn)生的電壓Vdiv (用作反饋電壓VFB)。
誤差放大電路11的非反轉(zhuǎn)輸入端從參考電壓產(chǎn)生電路15接收參考電壓。 在誤差放大電路11中，包括相位補(bǔ)償電容器和電阻的、未示出的串聯(lián)電路連 接在輸出端和反轉(zhuǎn)輸入端之間，由此防止誤差放大電路ll的震蕩。
誤差放大電路11將參考電壓VREF與通過(guò)由反饋電阻16和17劃分輸出 電壓VOUT產(chǎn)生的電壓Vdiv進(jìn)行比較。因此，誤差放大電路ll通過(guò)放大電壓 Vdiv和參考電壓VREF之間的差來(lái)產(chǎn)生誤差輸出信號(hào)SG2，并且將誤差輸出信
8號(hào)SG2輸出到下一級(jí)的P麗比較電路12。
P麗比較電路12具有反轉(zhuǎn)輸入端、非反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端。P麗比較電 路12的非反轉(zhuǎn)輸入端從誤差放大電路11接收誤差輸出信號(hào)，而P麵比較電路 12的反轉(zhuǎn)輸入端從三角波產(chǎn)生電路13接收三角波信號(hào)SG3。 P麗比較電路12 將誤差輸出信號(hào)與三角波信號(hào)SG3進(jìn)行比較。
P麗比較電路12將脈沖信號(hào)作為占空控制信號(hào)SG4輸出到脈沖寬度控制電 路18A，該占空控制信號(hào)SG4在三角波信號(hào)SG3具有高于誤差輸出信號(hào)SG2的 電壓時(shí)變低，而在三角波信號(hào)SG3具有等于或小于誤差輸出信號(hào)SG2的電壓時(shí) 變高。
脈沖寬度控制電路18A控制占空控制信號(hào)SG4的脈沖寬度。在本實(shí)施例中， 脈沖寬度控制電路18A將占空控制信號(hào)SG4的占空比降低10%，并且輸出其脈 沖寬度被控制的控制信號(hào)SG5。
用作驅(qū)動(dòng)電路的輸出控制電路14將來(lái)自脈沖寬度控制電路18A的控制信 號(hào)SG5作為上述輸出信號(hào)SG1輸出到輸出晶體管3的柵極。
具有上述結(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器1基于從控制電路2輸出的輸出信號(hào)SG1 將輸出晶體管3在導(dǎo)通和截止之間切換。因此，DC-DC轉(zhuǎn)換器1將輸出電壓V0UT 保持在預(yù)定的電壓值。
當(dāng)輸出電壓V0UT降低時(shí)，誤差放大電路11的誤差輸出信號(hào)SG2的電平上升。
另一方面，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，誤差放大電路11的誤差輸出信號(hào)SG2下降。
在P麗比較電路12中，當(dāng)誤差輸出信號(hào)SG2的電平上升時(shí)，三角波信號(hào) SG3的電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段更短。因此，占空控制信號(hào) SG4為高的時(shí)間段(下面稱(chēng)為"高電平信號(hào)時(shí)間段")變得更長(zhǎng)。也就是，信號(hào) SG4的占空比升高。
相反，在P麗比較電路12中，當(dāng)誤差輸出信號(hào)SG2的電平下降時(shí)，三角 波信號(hào)SG3的電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段更長(zhǎng)，因此，占空控 制信號(hào)SG4的高電平信號(hào)時(shí)間段變得更短。也就是，信號(hào)SG4的占空比降低。
在本實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器l被設(shè)置來(lái)執(zhí)行負(fù)反饋，使得在線(xiàn)圈4和輸 出晶體管3之間的接合點(diǎn)的信號(hào)LX的占空比被保持在15%。例如，三角波產(chǎn)生 電路13輸出三角波信號(hào)SG3，同時(shí)在lMHz頻率上運(yùn)行。脈沖寬度控制電路18A被設(shè)計(jì)來(lái)控制占空控制信號(hào)SG4，使得其占空比被 減少10%。脈沖寬度控制電路18A輸出信號(hào)SG5，將所述信號(hào)SG5的脈沖寬度 從占空控制信號(hào)SG4的脈沖寬度減少10%，并且信號(hào)SG5控制輸出控制電路14。 結(jié)果，誤差輸出信號(hào)SG2的電平變得比信號(hào)LX的電平高10%。
因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)LX的占空比被設(shè)置到15%時(shí)，以25%的占空比 輸出誤差輸出信號(hào)SG2。因此，因此也以25y。的占空比輸出P麵比較電路12的 占空控制信號(hào)SG4。
然后，由于脈沖寬度控制電路18A將占空控制信號(hào)SG4的脈沖寬度減少 10%，因此，以15y。的占空比輸出從脈沖寬度控制電路18A輸出的信號(hào)SG5。
圖2顯示上述脈沖寬度控制電路18A的結(jié)構(gòu)的示例。圖2是圖解根據(jù)本 實(shí)施例的脈沖寬度控制電路18A的電路圖。脈沖寬度控制電路18A包括用于將 占空控制信號(hào)SG4延遲預(yù)定或給定時(shí)間的延遲電路181以及接收占空控制信號(hào) SG4和來(lái)自延遲電路181的信號(hào)SG81的AND (邏輯與)電路。
AND電路182輸出其脈沖寬度被控制的信號(hào)SG5，使得將其占空比從信號(hào) SG4的占空比減少10%。例如，當(dāng)三角波產(chǎn)生電路13輸出三角波同時(shí)在lMHz 的頻率上運(yùn)行時(shí)，延遲電路181將信號(hào)SG81延遲100ns以便將信號(hào)SG5的占 空比減少10%。
如上所述參照?qǐng)D9A和9C，三角波產(chǎn)生電路13的三角波斜率具有非線(xiàn)性部分。
在圖9A和9C所示的情況下，當(dāng)在誤差電路接收的兩個(gè)信號(hào)之間不存在 差異時(shí)，換句話(huà)說(shuō)，在輸入電壓和輸出電壓之間不存在差異時(shí)，誤差輸出信號(hào) SG2被提供給作為三角波的斜率的較低部分的非線(xiàn)性部分。在這種情況下，如 上所述，信號(hào)SG4的脈沖寬度將不會(huì)是所需要的脈沖寬度。
因此，在本實(shí)施例中，脈沖寬度控制電路18A輸出其占空比被降低10% 的信號(hào)SG5。結(jié)果，誤差輸出信號(hào)SG2被升高，因此誤差輸出信號(hào)SG2被提供 給從三角波產(chǎn)生電路13輸出的三角波的線(xiàn)性部分。
圖3是圖解圖1所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器1的操作的波形圖。
參照?qǐng)D1到3，在下面描述根據(jù)本實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1的操作。在圖 3中，還顯示了圖8所示的公知DC-DC轉(zhuǎn)換器201的誤差輸出信號(hào)SG2和基于 該誤差輸出信號(hào)SG2的PWM輸出信號(hào)SG4作為參考。
參照?qǐng)D3,三角波產(chǎn)生電路13的輸出信號(hào)SG3 (OSC輸出信號(hào))的斜率不是理想的三角波。更具體地，在三角波的周期中，非線(xiàn)性部分在開(kāi)始部分和接 近結(jié)束的部分上。如果在輸入電壓和輸出電壓之間不存在差異，則誤差輸出信 號(hào)SG2變低。在圖8所示的公知的DC-DC轉(zhuǎn)換器201中，將誤差輸出信號(hào)與三角波產(chǎn) 生電路13的輸出的非線(xiàn)性部分進(jìn)行比較，結(jié)果，如圖3中的參考所示的P麗 輸出的脈沖寬度比所需的脈沖寬度更窄。.用虛線(xiàn)顯示對(duì)于理想斜率的所需脈沖。相反，在根據(jù)本實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1中，脈沖寬度控制電路18A輸 出其脈沖寬度被減少10%的控制信號(hào)SG5.，并且該信號(hào)SG5控制所述控制電路 14。結(jié)果，誤差輸出信號(hào)SG2的電平變得比信號(hào)LX的電平高10呢。因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)將信號(hào)LX的占空比設(shè)置為15%時(shí)，三角波信號(hào) SG3的信號(hào)電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段是一個(gè)周期的25%。因 此，與不具有脈沖寬度控制電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器中的誤差輸出信號(hào)SG2相比， 在包括用于減少占空比10%的脈沖寬度控制電路18的DC-DC轉(zhuǎn)換器1中的誤差 輸出信號(hào)SG2的電平被提高10%。結(jié)果，也以25%的占空比輸出P觀(guān)比較電路 12的占空控制信號(hào)SG4 (也就是，P麗輸出)。隨后，在脈沖寬度控制電路18A的圖2所示的延遲電路181中，信號(hào)SG4 被延遲10%。然后，占空控制信號(hào)SG4和來(lái)自延遲電路181的輸出信號(hào)SG81 被提供給AND電路182，因此，AND電路182輸出其占空比為15%的控制信號(hào) SG5。可以以等于或類(lèi)似于與從三角波產(chǎn)生電路13輸出的三角波的理想斜率對(duì)應(yīng)的脈沖寬度的脈沖寬度輸出控制信號(hào)SG5。因此，即使在輸入電壓和輸出電壓之間不存在差異，P麗操作也可以穩(wěn)定。在下面參照?qǐng)D4和5描述脈沖寬度控制電路18B的另一示例。雖然，其電路與圖1所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器1的電路類(lèi)似，但是本實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器具有與圖2所示的操作不同地操作的脈沖寬度控制電路18B。 在第一實(shí)施例中，脈沖寬度控制電路18A將占空控制信號(hào)SG4的占空比減少亂相反，在第二實(shí)施例中，脈沖寬度控制電路18B被設(shè)計(jì)來(lái)控制占空信號(hào) SG4，使得其提高占空比10%，并且輸出其脈沖寬度被控制的信號(hào)SG5。脈沖寬 度控制電路18B輸信號(hào)SG5，從占空控制信號(hào)SG4的脈沖寬度將該信號(hào)SG5的脈沖寬度提高10%，并且信號(hào)SG5控制輸出控制電路14。結(jié)果，誤差輸出信號(hào) SG2的電平將變得比信號(hào)LX的電平低10%。因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)信號(hào)LX的占空比被設(shè)置到95y。時(shí)，三角波信號(hào) SG3的信號(hào)電平高于誤差輸出信號(hào)SG2的電平的時(shí)間段是一周期的85%。因此， 與不具有脈沖寬度控制電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器中的誤差輸出信號(hào)SG2相比，包括 用于提高占空比10%的脈沖寬度控制電路18的DC-DC轉(zhuǎn)換器1中的誤差輸出信 號(hào)SG2的電平被減少10%。因此，P麗比較電路12的占空控制信號(hào)SG4也可以 具有85%的占空比。然后，由于脈沖寬度控制電路18B將占空控制信號(hào)SG4的 脈沖寬度提高10%，以95%的占空比輸出從脈沖寬度控制電路18B輸出的信號(hào) SG5。為了提高要被提供給輸出控制電路14的輸出信號(hào)SG5的占空比，通過(guò)使 用三角波SG3的上部分控制信號(hào)SG5。如圖5所示，三角波的上部分還具有非線(xiàn)性部分，因此，如果使用該部 分來(lái)控制信號(hào)SG4的脈沖寬度，則信號(hào)SG4的脈沖寬度將從與理想斜率對(duì)應(yīng)的 脈沖寬度波動(dòng)。因此，在第二實(shí)施例中，當(dāng)脈沖寬度控制電路18B向輸出控制電路14提 供其占空比更高的輸出信號(hào)SG5時(shí)，脈沖寬度控制電路18B被設(shè)計(jì)來(lái)將占空控 制信號(hào)SG4的占空比提高10y。，并且降低輸出信號(hào)SG2的電平，以便使用三角 波的線(xiàn)性部分控制信號(hào)SG4。 -例如，可以如圖4所示配置按上述操作的脈沖寬度控制電路18B。圖4是 圖解根據(jù)第二示例性實(shí)施例的脈沖寬度控制電路18B的電路圖。脈沖寬度控制 電路18B包括用于將占空控制信號(hào)SG4延遲預(yù)定或給定時(shí)間的延遲電路181以 及接收占空控制信號(hào)SG4和來(lái)自延遲電路181的信號(hào)的OR (邏輯或)電路。OR 電路183輸出其脈沖寬度被控制的信號(hào)SG5，使得將其占空比提高10%。例如，當(dāng)三角波產(chǎn)生電路13輸出三角波同時(shí)在lMHz的頻率上運(yùn)行時(shí)， 延遲電路181將信號(hào)SG81延遲100ns以便將信號(hào)SG5的占空比輯高10%。圖5是圖解當(dāng)使用第二實(shí)施例的脈沖寬度控制電路18B代替圖2所示的 脈沖寬度控制電路18A時(shí)DC-DC轉(zhuǎn)換器1的操作的波形圖。參照?qǐng)D1、 4和5，在下面描述根據(jù)第二實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1的操作。 在圖5中，還顯示了圖8所示的公知DC-DC轉(zhuǎn)換器201的誤差輸出信號(hào)SG2和 基于該誤差輸出信號(hào)SG2的P麗輸出信號(hào)SG4作為參考。參照?qǐng)D5，三角波產(chǎn)生電路13的輸出信號(hào)SG3 (OSC輸出信號(hào))的斜率不 是理想的三角波。更具體地，非線(xiàn)性部分在三角波的周期中的開(kāi)始部分和接近 結(jié)束的部分上。在圖8所示的公知的DC-DC轉(zhuǎn)換器201中，將顯示為參考SG2的誤差輸 出信號(hào)與三角波產(chǎn)生電路13的輸出的非線(xiàn)性部分進(jìn)行比較。相反，在根據(jù)第二實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1中，脈沖寬度控制電路18B 輸出其脈沖寬度被提高10%的控制信號(hào)SG5，并且該信號(hào)SG5控制所述控制電 路14。結(jié)果，誤差輸出信號(hào)SG2的電平變得比信號(hào)LX的電平低10呢。因此，在第二實(shí)施例中，當(dāng)將信號(hào)LX的占空比設(shè)置為95y。時(shí)，誤差輸出 信號(hào)SG2具有85。/。的占空比，并且誤差輸出信號(hào)被減少。結(jié)果，也以85%的占 空比輸出P麗比較電路12的占空控制信號(hào)SG4 (也就是，P麗輸出)。隨后，在脈沖寬度控制電路18B的圖4所示的延遲電路181中，信號(hào)SG4 被延遲10%。然后，占空控制信號(hào)SG4和來(lái)自延遲電路181的輸出信號(hào)SG81 被提供給OR電路183，因此，OR電路183輸出其占空比為95%的控制信號(hào)SG5?？梢砸缘扔诨蝾?lèi)似于與從三角波產(chǎn)生電路13輸出的三角波的理想斜率對(duì) 應(yīng)的脈沖寬度的脈沖寬度輸出控制信號(hào)SG5。圖6是根據(jù)第三實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器1A的電路圖。圖7是圖6所示的 根據(jù)第三實(shí)施例的用在DC-DC轉(zhuǎn)換器1A中的脈沖寬度控制電路18C的電路圖。 除了包含在圖1所示的DC-CD轉(zhuǎn)換器1中的元件之外，DC-DC轉(zhuǎn)換器1A還包括 控制電路20和檢測(cè)電路21和22。在第三實(shí)施例中，脈沖控制電路18C包括第一電路、第二電路和選擇器 185。第一電路包括延遲電路181和AND電路182，并,且輸出信號(hào)SG5，所述信 號(hào)SG5的脈沖寬度被減少預(yù)定或給定量。第二電路由延遲電路181和OR電路 183組成，并且輸出信號(hào)SG5，該信號(hào)SG5的脈沖寬度被提高預(yù)定或給定量。選擇器185選擇第一電路或第二電路，并且輸出從所選擇的電路輸出的 信號(hào)SG5?；谳斎腚妷汉洼敵鲭妷嚎刂七x擇器185。因此，在本實(shí)施例中，通過(guò)檢測(cè)電路21和22檢測(cè)輸出電壓，并且將來(lái) 自這些電路21和22的信號(hào)提供給控制器20。基于輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系，控制器20控制選擇器185來(lái)在誤 差輸出信號(hào)在低于三角波的中心部分的部分時(shí)選擇第一電路，而在誤差輸出信 號(hào)在高于三角波的中心部分的部分時(shí)選擇第二電路。通過(guò)控制上述脈沖寬度，可以執(zhí)行使用三角波的線(xiàn)性部分調(diào)制脈沖寬度 的操作。因此，本發(fā)明可以提供可執(zhí)行可靠的脈沖寬度調(diào)制來(lái)輸出穩(wěn)定的輸出電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。應(yīng)該注意，雖然上述描述涉及其中脈沖寬度控制電路提高或降低占空比10%的示例，但是其僅僅為示例，而且本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。也就是，可 以根據(jù)電路、DC-DC轉(zhuǎn)換器的用途等調(diào)節(jié)占空比的量。根據(jù)上述教學(xué)可以進(jìn)行各種附加修改和變型。因此可以理解，在所附權(quán) 利要求的范圍內(nèi)，可以與這里具體描述的不同的方式實(shí)踐本說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)。此 外，權(quán)利要求還意欲包含與所附權(quán)利要求等效的各種替換。
權(quán)利要求
1. 一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括誤差放大電路，用于通過(guò)放大參考電壓以及通過(guò)將輸出晶體管在導(dǎo)通和截止之間切換而產(chǎn)生的輸出電壓的反饋電壓之間的差，以輸出誤差信號(hào)；三角波產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生三角波；PWM比較電路，用于比較所述三角波和所述誤差信號(hào)，并且基于所述比較輸出具有占空比的占空控制信號(hào)；脈沖寬度控制電路，用于控制從所述PWM比較電路輸出的所述占空控制信號(hào)的脈沖寬度；和驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)從所述脈沖寬度控制電路輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述輸出晶體管。
2. 如權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中所述脈沖寬度控制電路將從所 述P麗比較電路輸出的所述占空控制信號(hào)的所述脈沖寬度減少預(yù)定量。
3. 如權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中脈沖寬度控制電路進(jìn)一步包括 延遲電路，用于將所述占空控制信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間；和AND電路，用于接收所述占空控制信號(hào)和來(lái)自所述延遲電路的信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中所述脈沖寬度控制電路將從所 述PWM比較電路輸出的所述占空控制信號(hào)的所述脈沖寬度增加預(yù)定量。
5. 如權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中所述脈沖寬度控制電路進(jìn)一步 包括延遲電路，用于將所述占空控制信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間；和0R電路，用于接收所述占空控制信號(hào)和來(lái)自所述延遲電路的信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中脈沖寬度控制電路進(jìn)一步包括第一電路，用于將從所述P麗比較電路輸出的所述占空控制信號(hào)的脈沖寬 度減少預(yù)定量；第二電路，用于將從所述P麗比較電路輸出的所述占空控制信號(hào)的脈沖寬 度增加預(yù)定量；和選擇器，用于選擇并輸出從所述第一電路和所述第二電路輸出的信號(hào)之其中基于輸出電壓和輸入電壓控制所述選擇器。
全文摘要
一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括誤差放大電路，用于通過(guò)放大參考電壓以及通過(guò)將輸出晶體管在導(dǎo)通和截止之間切換而產(chǎn)生的輸出電壓的反饋電壓之間的差，以輸出誤差信號(hào)；三角波產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生三角波；PWM比較電路，用于比較三角波和誤差信號(hào)，并且基于比較輸出具有占空比的占空控制信號(hào)；脈沖寬度控制電路，用于控制從PWM比較電路輸出的占空控制信號(hào)的脈沖寬度；和驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)從脈沖寬度控制電路輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出晶體管。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101534050SQ20091000679
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者山田真一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光