專利名稱：直流/直流轉(zhuǎn)換器、使用其的電源裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
以電視及冰箱為首的各種家電產(chǎn)品、或者以膝上型計(jì)算機(jī)、手機(jī)終端及PDA (Personal Digital Assistants,個(gè)人數(shù)字助理)為首的電子設(shè)備接收來自外部的電力來運(yùn)行，且可以通過來自外部電源的電力對內(nèi)置的電池進(jìn)行充電。而且，在家電產(chǎn)品及電子設(shè)備(以下，統(tǒng)稱為電子設(shè)備)中，內(nèi)置了對商用交流電壓進(jìn)行AC/DC(交流/直流)轉(zhuǎn)換的電源裝置，或者電源裝置內(nèi)置在電子設(shè)備的外部的電源適配器(AC適配器)中。電源裝置包含對交流電壓進(jìn)行整流的整流電路(二極管橋式電路)、及將經(jīng)整流的電壓降壓后供給至負(fù)載的絕緣型直流/直流轉(zhuǎn)換器?！DI是表示本實(shí)用新型的發(fā)明人所研究的直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr的構(gòu)成的圖。不可將直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr的具體構(gòu)成認(rèn)作本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的一般技術(shù)。直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr的輸入端子Pl被輸入來自設(shè)置在該直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr的前段的整流電路(未圖示)的直流的輸入電壓Vin。直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr將輸入電壓Vin降壓后供給至與輸出端子Ptot連接的負(fù)載(負(fù)載)。直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr主要包含開關(guān)晶體管Ml、變壓器Tl、第一二極管D1、第一輸出電容器Col、控制電路10r、反饋電路20r。直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr中，變壓器Tl的一次側(cè)區(qū)域與二次側(cè)區(qū)域必須電氣絕緣。反饋電路20r包含將輸出電壓Vqut分壓的電阻R1、R2、分路調(diào)整器22、及光耦合器24。分路調(diào)整器22是將分壓后的輸出電壓Vro/與對應(yīng)于輸出電壓Vtot的目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vkef的誤差放大的誤差放大器。光稱合器24將與輸出電壓Votjt和目標(biāo)電壓的誤差對應(yīng)的反饋信號反饋給控制電路IOr?？刂齐娐稩Or以使輸出電壓Vqut與目標(biāo)值一致的方式采用脈沖調(diào)制來控制開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通、斷開的占空比?？刂齐娐稩Or可以在IOV左右的電源電壓Vcc下運(yùn)行，如果使用輸入電壓Vin(140V左右)驅(qū)動該控制電路10r，那么效率會惡化。另一方面，通過直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr進(jìn)行降壓的電壓Vott在變壓器Tl的二次側(cè)產(chǎn)生，因此無法將該電壓Vott供給至設(shè)置在一次側(cè)的控制電路IOr。于是，在變壓器Tl的一次側(cè)設(shè)置了輔助線圈L3。輔助線圈L3、第二二極管D2及第二輸出電容器Co2作為用以對控制電路IOr生成電源電壓Vcc的輔助性的直流/直流轉(zhuǎn)換器而發(fā)揮作用。在該直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr中，電源電壓V。。與輸出電壓Vqut成正比，該比例系數(shù)是通過變壓器Tl的二次線圈L2與輔助線圈L3的匝數(shù)比來決定。Vcc = voutxnd/ns這里，Ns是二次線圈L2的匝數(shù)，Nd是輔助線圈L3的匝數(shù)。專利文獻(xiàn)I :日本專利特開平9-098571號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開平2-211055號公報(bào)
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明人等對這種直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr的啟動動作進(jìn)行了研究，而認(rèn)識到以下的課題。對啟動動作進(jìn)行說明。輸入端子Pi被供給輸入電壓VIN。通過該輸入電壓Vin，經(jīng)由電阻Rll對電容器Co2進(jìn)行充電，從而電源電壓Ncc上升。然后，如果電源電壓Vcc達(dá)到設(shè)置在控制電路IOr的內(nèi)部的臨界電壓V·。，那么控制電路IOr可以啟動來運(yùn)行，而開始開關(guān)晶體管Ml的開關(guān)。通過開關(guān)晶體管Ml進(jìn)行開關(guān)，利用包含輔助線圈L3、第二二極管D2、第二輸出電容器Co2的輔助性的直流/直流轉(zhuǎn)換器使電源電壓\c穩(wěn)定化。這里，從供給輸入電壓Vin后到控制電路IOr啟動為止的時(shí)間是由從供給輸入電壓Vin后到電源電壓Vrc達(dá)到臨界電壓Vuvuj為止的時(shí)間來決定，即，由以電阻Rll及電容器Co2所規(guī)定的時(shí)間常數(shù)來決定。因此，電阻Rll的電阻值越小，啟動時(shí)間越短，電阻Rll的電阻值越大，啟動時(shí)間越長。另一方面，在控制電路IOr啟動后，電阻Rll會消耗多余的電力。電阻值Rll越大，電阻Rll所致的多余的消耗電力越小，電阻值Rll越小，電阻Rll所致的多余的消耗電力越大。也就是，在圖I的直流/直流轉(zhuǎn)換器IOOr中，啟動時(shí)間與消耗電力存在折衷的關(guān)系。本實(shí)用新型的某一型態(tài)是鑒于所述課題而完成的，其例示性的目的之一在于提供一種降低消耗電力且可以在短時(shí)間內(nèi)啟動的直流/直流轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型的某一型態(tài)涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換器。直流/直流轉(zhuǎn)換器包含變壓器，其包含一端被施加輸入電壓的一次線圈、二次線圈及設(shè)置在一次線圈側(cè)的輔助線圈；第一輸出電容器，其一端的電位被固定，另一端連接于輸出端子；第一二極管，其以陰極成為第一輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在第一輸出電容器的另一端與二次線圈的一端之間；開關(guān)晶體管，其設(shè)置在一次線圈的路徑上；第二輸出電容器，其一端的電位被固定；第二整流元件，其以陰極成為第二輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在第二輸出電容器的另一端與輔助線圈的一端之間；及控制電路，其控制開關(guān)晶體管的導(dǎo)通、斷開。控制電路包含電源端子，其與第二輸出電容器的另一端連接；高電壓端子，其被輸入輸入電壓；充電用晶體管，其是設(shè)置在高電壓端子與電源端子之間且以成為常導(dǎo)通的方式被施加偏壓的N溝道MOSFET (MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)；及電流限制電路，其在電源端子的電壓低于規(guī)定的第一臨界電壓的第一狀態(tài)下，限制從高電壓端子經(jīng)由充電用晶體管向電源端子流動的充電電流，在電源端子的電壓高于比第一臨界電壓規(guī)定得高的第二臨界電壓的第二狀態(tài)下，將充電電流實(shí)質(zhì)上降低為零。根據(jù)該型態(tài)，在直流/直流轉(zhuǎn)換器剛啟動后，第二輸出電容器立即通過從高電壓端子經(jīng)由充電用晶體管向電源端子流動的電流被充電。而且，在忽視電流限制電路的情形時(shí)，電源端子的電壓越低，該充電電流越大。因此，在直流/直流轉(zhuǎn)換器剛啟動后，電源端子的電壓較低時(shí)能夠立即以較大的充電電流對第二輸出電容器進(jìn)行充電，因此可縮短啟動時(shí)間。而且，通過電流限制電路，在電源端子的電壓高于第二臨界電壓時(shí)，使充電電流實(shí)質(zhì)上成為零，由此可降低消耗電流。另外，在不存在電流限制電路的情形時(shí)，如果電源端子接地，那么從高電壓端子向電源端子流動的電流會非常大，但在所述型態(tài)中在電源端子的電壓低于第一臨界電壓時(shí)，通過電流限制電路限制充電電流，由此可較好地保護(hù)電路。電流限制電路也可以包含旁路開關(guān)，其設(shè)置在高電壓端子與電源端子之間的充電電流的路徑上；及第一電流源，其將規(guī)定的電流供給至電源端子。也可以是在第一狀態(tài)下，旁路開關(guān)斷開，第一電流源導(dǎo)通，在第二狀態(tài)下，旁路開關(guān)及第一電流源均斷開，在電源端子的電壓高于第一臨界電壓且低于第二臨界電壓的第三狀態(tài)下，至少旁路開關(guān)導(dǎo)通。根據(jù)該型態(tài)，在第一狀態(tài)下，可以將從高電壓端子到電源端子之間流動的充電電流限制為第一電流源所生成的電流電平。另外，在第二狀態(tài)下，充電電流可以實(shí)質(zhì)上成為零，在第三狀態(tài)下，可以是電源端子的電壓越高，越降低充電電流。 控制電路也可以還包含第一二極管，該第一二極管以陰極成為電源端子側(cè)的朝向設(shè)置在電流限制電路與電源端子之間。第一電流源也可以包含第一晶體管，其設(shè)置在基準(zhǔn)電流的路徑上；第二晶體管，其與第一晶體管以形成電流鏡電路的方式連接，且設(shè)置在高電壓端子與電源端子之間；及控制開關(guān)，其與第二晶體管串聯(lián)設(shè)置在高電壓端子與電源端子之間。旁路開關(guān)也可以包含第三晶體管，其是設(shè)置在高電壓端子與電源端子的路徑上 的NPN型雙極晶體管；及偏壓電路，其控制第三晶體管的基極電流。偏壓電路也可以包含第四晶體管，其是設(shè)置在第三晶體管的基極集極間的NPN型雙極晶體管；第二電流源，其設(shè)置在第三晶體管的基極與接地端子之間；第三電流源，其對第四晶體管的基極供給電流；第一開關(guān)，其設(shè)置在第四晶體管的基極與接地端子之間；第二開關(guān)及第二二極管，其串聯(lián)設(shè)置在第四晶體管的基極與接地端子之間。電流限制電路也可以還包含第一比較器，其將電源端子的電壓與第一臨界電壓進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第一檢測信號；及第二比較器，其將電源端子的電壓與第二臨界電壓進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第二檢測信號。電流限制電路的狀態(tài)也可以根據(jù)第一、第二檢測信號被控制。本實(shí)用新型的另一型態(tài)是一種電源裝置。該電源裝置包含AC/DC轉(zhuǎn)換器，其將商用交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；及所述任一型態(tài)的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其接收直流電壓，將對該直流電壓進(jìn)行降壓后的電壓供給至負(fù)載。本實(shí)用新型的進(jìn)而另一型態(tài)是一種電子設(shè)備。該電子設(shè)備包含微型計(jì)算機(jī)；所述任一型態(tài)的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其將輸出電壓供給至微型計(jì)算機(jī)。另外，以上的構(gòu)成要素的任意組合以及本實(shí)用新型的構(gòu)成要素及表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間互換而成的型態(tài)也作為本實(shí)用新型的型態(tài)而有效。[實(shí)用新型的效果]根據(jù)本實(shí)用新型的某一型態(tài)，可以提供一種降低消耗電力且可以在短時(shí)間內(nèi)啟動
的直流/直流轉(zhuǎn)換器。

圖I是表示本實(shí)用新型的發(fā)明人所研究的直流/直流轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。圖2是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備的構(gòu)成的電路圖。圖3是表示圖2的控制電路的構(gòu)成例的電路圖。圖4是表示圖3的控制電路的更具體的構(gòu)成的電路圖。圖5是表示電源端子的電壓與充電電流的關(guān)系的圖。圖6是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備的動作的波形圖。[0037]圖7是表示控制電路的另一構(gòu)成例的電路圖。[符號的說明]I電子設(shè)備2微型計(jì)算機(jī)4信號處理電路10控制電路20反饋電路22分路調(diào)整器40電流限制電路44偏壓電路48基準(zhǔn)偏壓電路100直流/直流轉(zhuǎn)換器102整流電路Pl輸入端子P2輸出端子Col第一輸出電容器Co2第二輸出電容器Dl第一二極管D2第二二極管D3第三二極管Tl變壓器LI一次線圈L2二次線圈L3輔助線圈Ml開關(guān)晶體管M2充電用晶體管Sffl旁路開關(guān)SW2控制開關(guān)CSl第一電流源CS2第二電流源CS3 第二電流源Sffll 第一開關(guān)SW12 第二開關(guān)CMPl 第一比較器CMP2 第二比較器Q3第三晶體管Q4 第四晶體管Rl第一電阻R2 第二電阻具體實(shí)施方式
以下，基于優(yōu)選實(shí)施方式一邊參照附圖一邊說明本實(shí)用新型。對于各附圖所示的同一或同等的構(gòu)成要素、構(gòu)件、處理，附上同一符號，并適當(dāng)省略重復(fù)的說明。另外，實(shí)施方式并不限定實(shí)用新型而是例示，實(shí)施方式中記載的所有特征及其組合并不是實(shí)用新型本質(zhì)上的東西。本說明書中，所謂“構(gòu)件A與構(gòu)件B連接的狀態(tài)”，不僅包括構(gòu)件A與構(gòu)件B物理上直接連接的情形，也包括構(gòu)件A與構(gòu)件B經(jīng)由不會對它們的電性連接狀態(tài)造成實(shí)質(zhì)上的影響、或者不會損害通過它們的結(jié)合所發(fā)揮的功能及效果的其他構(gòu)件而間接連接的情形。同樣地，所謂“構(gòu)件C設(shè)置在構(gòu)件A與構(gòu)件B之間的狀態(tài)”，除了構(gòu)件A與構(gòu)件C、或者構(gòu)件B與構(gòu)件C直接連接的情形以外，也包括經(jīng)由不會對它們的電性連接狀態(tài)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的影響、或者不會損害通過它們的結(jié)合所發(fā)揮的功能及效果的其他構(gòu)件而間接連接的情形。圖2是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備I的構(gòu)成的電路圖?！る娮釉O(shè)備I是例如電視或冰箱、空調(diào)等家電產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)。電子設(shè)備I包含微型計(jì)算機(jī)2、信號處理電路4、直流/直流轉(zhuǎn)換器100、整流電路102。電子設(shè)備I分為相互絕緣的一次側(cè)與二次側(cè)。整流電路102及直流/直流轉(zhuǎn)換器100的一部分配置在一次側(cè)，直流/直流轉(zhuǎn)換器100的另一部分、微型計(jì)算機(jī)2及信號處理電路4配置在二次側(cè)。整流電路102例如是二極管整流電路，接收商用交流電壓等交流電壓Va。，將該交流電壓Vac全波整流，并通過電容器Cl平滑化而生成直流電壓Vdc( = Vin)。當(dāng)Vac = 100V時(shí)，Vdc = 144V。直流/直流轉(zhuǎn)換器100是在輸入端子Pl接收直流的輸入電壓Vin，將該輸入電壓Vin降壓后從輸出端子P2輸出。在直流/直流轉(zhuǎn)換器100與整流電路102之間，也可以設(shè)置未圖示的PFC (Power Factor Correction，功率因素校正)電路。來自輸出端子P2的輸出電壓Vtot被輸出至微型計(jì)算機(jī)2及信號處理電路4。微型計(jì)算機(jī)2綜合地控制電子設(shè)備I整體。信號處理電路4是進(jìn)行特定的信號處理的區(qū)塊，例如可例示與外部設(shè)備進(jìn)行通信的接口電路、或者圖像處理電路、聲音處理電路等。當(dāng)然在現(xiàn)實(shí)的電子設(shè)備I中，根據(jù)其功能而設(shè)置了多個(gè)信號處理電路4。以上是電子設(shè)備I的整體構(gòu)成。其次，對這種電子設(shè)備I中可較好地利用的直流/直流轉(zhuǎn)換器100進(jìn)行說明。直流/直流轉(zhuǎn)換器100主要包含變壓器Tl、第一二極管Dl、第二二極管D2、第一輸出電容器Col、第二輸出電容器Co2、開關(guān)晶體管Ml、控制電路10、反饋電路20。變壓器Tl包含一次線圈LI、二次線圈L2及設(shè)置在一次線圈側(cè)的輔助線圈L3。將一次線圈LI的匝數(shù)設(shè)為NP，將二次線圈L2的匝數(shù)設(shè)為Ns。而且，將輔助線圈L3的匝數(shù)設(shè)
為Nd。開關(guān)晶體管Ml、一次線圈LI、二次線圈L2、第一二極管D1、第一輸出電容器Col形成第一轉(zhuǎn)換器(主轉(zhuǎn)換器)。第一輸出電容器Col的一端接地,且其電位被固定。第一二極管Dl以陰極成為第一輸出電容器Col側(cè)的朝向設(shè)置在第一輸出電容器Col的另一端與二次線圈L2的一端N2之間。二次線圈L2的另一端接地且電位被固定。[0087]一次線圈LI的一端被施加輸入電壓VIN。開關(guān)晶體管Ml設(shè)置在一次線圈LI的路徑上。開關(guān)晶體管Ml的柵極經(jīng)由電阻RlO被輸入來自控制電路10的開關(guān)信號OUT。開關(guān)晶體管Ml、一次線圈LI、輔助線圈L3、第二二極管D2、第二輸出電容器Co2形成第二轉(zhuǎn)換器(輔助轉(zhuǎn)換器)。第二輸出電容器Co2的一端的電位被固定。第二二極管(第二整流元件)D2設(shè)置在第二輸出電容器Co2的另一端與輔助線圈L3的一端N3之間。輔助線圈L3的另一端接地，且其電位被固定。第二二極管D2以陰極成為第二輸出電容器Co2側(cè)的朝向進(jìn)行配置。第二輸出電容器Co2中產(chǎn)生對應(yīng)于匝數(shù)比(Nd/Ns)的電源電壓Vcc。Vcc = Nd/NsXV0UT (I)控制電路10的電源端子VCC(7號引腳)與第二輸出電容器Co2連接，在剛啟動后立即對第二輸出電容器Co2進(jìn)行充電，并且在啟動后接收第二輸出電容器Co2中產(chǎn)生·的電壓(也稱為電源電壓)Vrc?？刂齐娐?0以使輸出電壓Vott的電平接近目標(biāo)值的方式利用脈寬調(diào)制(PWM, Pulse Width Modulation)、脈沖頻率調(diào)制(PFM, Pulse FrequencyModulation)等來調(diào)節(jié)開關(guān)信號OUT的占空比，而控制開關(guān)晶體管Ml。開關(guān)信號OUT的生成方法并無特別限定。控制電路10的反饋端子FB(2號引腳)經(jīng)由包含光耦合器的反饋電路20被輸入對應(yīng)于輸出電壓Vott的反饋信號VFB。電容器C3是為了進(jìn)行相位補(bǔ)償而設(shè)置的。例如反饋電路20包含分路調(diào)整器22、光耦合器24、分壓電阻Rl、R2。分壓電阻R1、R2以分壓比K將直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vqut分壓。分路調(diào)整器22將分壓后的輸出電壓Voti/ ( = VoutXK)與規(guī)定的基準(zhǔn)電壓(Vkef)的誤差放大，并輸出對應(yīng)于誤差的電流IFB。在分路調(diào)整器22的輸出電流Ifb的路徑上，設(shè)置了光耦合器24的輸入側(cè)的發(fā)光二極管。光耦合器24將與輸出電壓Vot/和基準(zhǔn)電壓Vkef的誤差對應(yīng)的反饋信號Vfb輸出至控制電路10的FB端子。電阻R21、R22是為了對光耦合器24的發(fā)光二極管適當(dāng)?shù)厥┘悠珘憾O(shè)置的?？刂齐娐?0接收反饋信號VFB，生成以使分壓后的輸出電壓Vot/與基準(zhǔn)電壓Vkef一致的方式調(diào)節(jié)占空比的開關(guān)信號0UT，而驅(qū)動開關(guān)晶體管Ml。當(dāng)將分壓電路26的分壓比設(shè)為K時(shí)，通過反饋而使輸出電壓Vott以滿足下式的方式穩(wěn)定化Vout = VEEF/K (2)?？刂齐娐?0的高電壓端子VH被施加輸入電壓VIN。如下所述，高電壓端子VH與電源端子VCC之間經(jīng)由控制電路10的內(nèi)部的充電路徑而連接。在第二轉(zhuǎn)換器正常運(yùn)行之前的期間，控制電路10的電源端子VCC經(jīng)由控制電路10的內(nèi)部的充電路徑被充電。接著，對控制電路10的具體構(gòu)成例進(jìn)行說明。例如控制電路10根據(jù)第一輸出電容器Col中所產(chǎn)生的輸出電壓Vott、流經(jīng)開關(guān)晶體管Ml ( 一次線圈LI)的電流Imi及輔助線圈L3的一端N3中所產(chǎn)生的電壓VD，產(chǎn)生開關(guān)信號 OUT。檢測電阻Rs是為了檢測流經(jīng)開光晶體管Ml的電流Imi而設(shè)置的。檢測電阻Rs中所產(chǎn)生的電壓降(檢測信號)Vs被輸入至控制電路10的電流檢測端子(CS端子3號引腳)。另外，控制電路10的輔助線圈L3的抽頭TP的電壓Vdi經(jīng)由包含電阻R4及電容器C4的低通濾波器被輸入至ZT端子(I號引腳)。圖3是表示圖2的控制電路10的構(gòu)成例的電路圖?？刂齐娐?0包含斷開信號生成部52、導(dǎo)通信號生成部54、驅(qū)動部56、充電用晶體管M2、電流限制電路40、二極管D3。斷開信號生成部52包含將檢測信號Vs與反饋信號Vfb進(jìn)行比較的比較器，生成規(guī)定開關(guān)晶體管Ml斷開的時(shí)間的斷開信號Soff。如果流經(jīng)開關(guān)晶體管Ml的電流Imi達(dá)到對應(yīng)于反饋信號Vfb的電平，那么由斷開信號生成部52所生成的斷開信號Soff被斷言。例如如果輸出電壓Voti/低于基準(zhǔn)電壓Vkef，那么反饋信號Vfb變高，斷開信號SofT被斷言的時(shí)間變遲，開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通期間Ton變長，結(jié)果向輸出電壓Vqut上升的方向施加反饋。相反，如果輸出電壓Voti/高于基準(zhǔn)電壓Vkef，那么反饋信號Vfb變低，斷開信號Soff被斷言的時(shí)間變早，開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通期間Ton變短，結(jié)果向輸出電壓Vqut下降的方向施加反饋。導(dǎo)通信號生成部54在斷開信號Soff被斷言后產(chǎn)生被斷言的導(dǎo)通信號Son。圖3的導(dǎo)通信號生成部54包含將輔助線圈L3的一端N3的電位Vd與規(guī)定電平Vth進(jìn)行比較的比較器。如果電位Vd下降至規(guī)定電平Vth，那么導(dǎo)通信號生成部54斷言導(dǎo)通信號Son。如果開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通，那么電流Imi流經(jīng)一次線圈LI，在變壓器Tl中儲備能量。之后，如果開關(guān)晶體管Ml斷開，那么變壓器Tl中儲備的能量被放出。導(dǎo)通信號生成部54通過監(jiān)視輔助線圈L3中產(chǎn)生的電壓VD，可以檢測變壓器Tl的能量被完全放出的情形。導(dǎo)通信號生成部54在檢測到能量的放出后，為了再次使開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通而斷言導(dǎo)通信號Son。驅(qū)動部56在導(dǎo)通信號Son被斷言后使開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通，在斷開信號Soff被斷言后使開關(guān)晶體管Ml斷開。驅(qū)動部56包含觸發(fā)器58、預(yù)驅(qū)動器60、驅(qū)動器62。觸發(fā)器58的設(shè)置端子及重置端子分別接收導(dǎo)通信號Son及斷開信號Soff。觸發(fā)器58根據(jù)導(dǎo)通信號Son及斷開信號Soff而使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變。結(jié)果，觸發(fā)器58的輸出信號Smod的占空比以輸出電壓Votjt與目標(biāo)值Vkef —致的方式被調(diào)制。圖3中,驅(qū)動信號Smod及開關(guān)信號OUT的高電平與開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通建立了對應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動信號Smod及開關(guān)信號OUT的低電平與開關(guān)晶體管Ml的斷開建立了對應(yīng)關(guān)系。預(yù)驅(qū)動器60根據(jù)觸發(fā)器58的輸出信號Smod而將驅(qū)動器62驅(qū)動。以驅(qū)動器62的高側(cè)晶體管與低側(cè)晶體管不同時(shí)導(dǎo)通的方式對預(yù)驅(qū)動器60的輸出信號SH、SL設(shè)定了死區(qū)(dead time)。從驅(qū)動器62輸出開關(guān)信號OUT。充電用晶體管M2 是 N 溝道 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)，設(shè)置在高電壓端子VH與電源端子VCC之間且以成為常導(dǎo)通的方式被施加偏壓。具體而言，充電用晶體管M2的柵極及背柵極與接地端子GND連接，充電用晶體管M2的漏極與高電壓端子VH連接。充電用晶體管M2的柵極源極間連接了二極管D4。如果忽視電流限制電路40，那么電源端子VCC的電壓\c越高，流經(jīng)充電用晶體管M2的電流Im2越小，電源端子VCC的電壓Ncc越低，電流Im2越大。電流限制電路40控制從高電壓端子VH經(jīng)由充電用晶體管M2向電源端子VCC流動的充電電流Ιακ。在電源端子VCC的電壓Vrc低于規(guī)定的第一臨界電壓Vthi的第一狀態(tài)φ 下，電流限制電路40將充電電流Iaffi限制為某限制電流Iun。例如限制電流Iuff為200 μ A 300 μ A左右的微量電流。另外，在電源端子VCC的電壓Ncc高于比第一臨界電壓Vthi規(guī)定得高的第二臨界電壓Vth2的第二狀態(tài)φ2下，將充電電流Iqk實(shí)質(zhì)上降低為零。第二臨界電壓Vth2也可以與控制電路10能夠運(yùn)行的最低電壓V_(UVLO =Under Voltage Lock Out，欠壓鎖定)一致。更具體而言，電流限制電路40包含旁路開關(guān)SW1、第一電流源CS1、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2。第一比較器CMPl將電源端子VCC的電壓\c與第一臨界電壓Vm進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第一檢測信號DETl。第二比較器CMP2將電壓\c與第二臨界電壓Vth2進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第二檢測信號DET2。電流限制電路40根據(jù)檢測信號DETl、DET2，檢測第一狀態(tài) 第三狀態(tài)。也就是，在DET1、DET2均為低電平時(shí)為第一狀態(tài)φ ，在DET1、DET2均為高電平時(shí)為第二狀態(tài)φ2，在DETl為高電平、DET2為低電平時(shí)為第二狀態(tài)φ3。旁路開關(guān)SWl與充電用晶體管M2串聯(lián)設(shè)置在高電壓端子VH與電源端子VCC之間的充電電流的路徑上。第一電流源(限制用電流源)CSl構(gòu)成為可以在導(dǎo)通與斷開之間進(jìn)行切換，在導(dǎo)通狀態(tài)下對電源端子VCC供給限制電流1 。在第一狀態(tài)φ 下，旁路開關(guān)SWl斷開，第一電流源CSl導(dǎo)通。由此，供給至第二輸出電容器Co2的充電電流Irae被限制為限制電流Iuff。在第二狀態(tài)φ2下，旁路開關(guān)SWl及第一電流源CSl均斷開。由此，充電電流Iaffi實(shí)質(zhì)上成為零。在第三狀態(tài)φ3下，至少旁路開關(guān)SWl導(dǎo)通。由此，電流限制電路40成為導(dǎo)通狀態(tài)，流經(jīng)充電用晶體管M2的電流Im2作為充電電流Iaffi被供給至第二輸出電容器Co2。本實(shí)施方式中，設(shè)為在第三狀態(tài)φ3下第一電流源CSl斷開。充電用晶體管M2、旁路開關(guān)SWl及二極管D3在直流/直流轉(zhuǎn)換器100剛啟動后且在輔助轉(zhuǎn)換器運(yùn)行之前，代替輔助轉(zhuǎn)換器作為對第二輸出電容器Co2進(jìn)行充電的充電電路而發(fā)揮作用。圖4是表示圖3的控制電路10的更具體的構(gòu)成的電路圖。圖4中，省略了與開關(guān)信號OUT的生成相關(guān)的區(qū)塊?；鶞?zhǔn)偏壓電路48生成基準(zhǔn)電流IKEF。第一晶體管Mll設(shè)置在基準(zhǔn)電流Ikef的路徑上。第二晶體管M12與第一晶體管Mll以形成電流鏡電路的方式連接?？刂崎_關(guān)SW2設(shè)置在第二晶體管M12的路徑上?？刂崎_關(guān)SW2在第二檢測信號DET2為高電平時(shí)導(dǎo)通。在控制開關(guān)SW2的導(dǎo)通狀態(tài)下，與基準(zhǔn)電流Ikef成正比的限制電流Iun流經(jīng)第二晶體管Ml2。也就是，基準(zhǔn)偏壓電路48、第一晶體管Ml I、第二晶體管Ml2及控制開關(guān)SW2形成第一電流源CSl。旁路開關(guān)SWl包含第三晶體管Q3及偏壓電路44。第三晶體管Q3是NPN型雙極晶體管，與充電用晶體管M2串聯(lián)設(shè)置在高電壓端子VH與電源端子VCC之間的充電路徑上。偏壓電路44控制第三晶體管Q3的基極電流，且控制第三晶體管Q3的導(dǎo)通狀態(tài)。偏壓電路44包含第四晶體管Q4、第二電流源CS2、二極管D4、第一開關(guān)SW11、第二開關(guān)SW12。第四晶體管Q4是設(shè)置在第三晶體管Q3的基極集極間的NPN型雙極晶體管。第二電流源CS2設(shè)置在第三晶體管Q3的基極與接地端子之間。第三電流源CS3對第四晶體管Q4的基極供給電流。第一開關(guān)SWll設(shè)置在第四晶體管Q4的基極與接地端子之間，在第一檢測信號DETl為高電平時(shí)導(dǎo)通。另外，第二開關(guān)SW12及二極管D4串聯(lián)設(shè)置在第四晶體管Q4的基極與接地端子之間。[0120]圖5是表示電源端子VCC的電壓Vcc與充電電流Irae的關(guān)系的圖。通過參照圖2至圖4所說明的充電用晶體管M2及電流限制電路40，使充電電流Iaffi如實(shí)線所示那樣發(fā)生變化。以上是直流/直流轉(zhuǎn)換器100的構(gòu)成。接著，對該直流/直流轉(zhuǎn)換器100的動作進(jìn)行說明。圖6是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備I的動作的波形圖。在時(shí)刻t0之前，電子設(shè)備I斷開。如果在時(shí)刻t0，使用者將電源接通(啟動)，那么輸入電壓Vin被供給至輸入端子Pl0在剛啟動后，因?yàn)閂。。< Vthi (第一狀態(tài)φ )，所以充電電流Iqk被限制為限制電流ΙΜΤ，電源電壓Vrc緩慢上升。如果在時(shí)刻tl，Vcc > Vthi (第三狀態(tài)φ3)，那么充電電流Iaffi如圖5所示的那樣增加，電源電壓V。。的上升速度變快。如果在時(shí)刻t2，Vrc> Vth2 (第二狀態(tài)φ2)，那么充電電流Iaffi實(shí)質(zhì)上降低為零。如果V。。> Vth2，那么控制電路能夠運(yùn)行，從而開始開關(guān)晶體管Ml的開關(guān)。結(jié)果，不通過控制電路10的內(nèi)部的充電路徑而通過第二轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)電源電壓\c的電平并使其穩(wěn)定化。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式的直流/直流轉(zhuǎn)換器100，在啟動開始后，可以在短時(shí)間 內(nèi)使電源電壓V。。上升到控制電路10能夠運(yùn)行的電平Vm()。另外，在控制電路10開始運(yùn)行之后，因?yàn)槌潆婋娏鱅affi實(shí)質(zhì)上成為零，所以可以抑制消耗電流的增加。也就是，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)啟動時(shí)間的縮短與消耗電力的降低。這是第一優(yōu)點(diǎn)。此外，實(shí)施方式的直流/直流轉(zhuǎn)換器100還具有以下說明的第二優(yōu)點(diǎn)。圖6的波形圖中，設(shè)為在時(shí)刻t3，電源端子VCC接地。如果這樣的話，因?yàn)閂rc < Vthi，所以充電電流Iaffi下降至限制電流ΙΜΤ。因此，即便接地狀態(tài)持續(xù)長時(shí)間，也可以抑制發(fā)熱量，從而可以提高直流/直流轉(zhuǎn)換器100的可靠性。換言之，理想的是將限制電流Iun設(shè)定為在接地故障時(shí)不會損害電路的可靠性的電平。第二優(yōu)點(diǎn)通過與圖7的控制電路IOc進(jìn)行對比而變得明確。圖7的控制電路IOc是從圖4的控制電路10中省略了第一電流源CS1、第一開關(guān)SW11、第一比較器CMP1。圖5的單點(diǎn)劃線表示圖7的控制電路IOc的電源電壓V。。與充電電流Iaffi的關(guān)系。也就是，在第一狀態(tài)φ I下充電電流Iqk不會被限制為限制電流Iuff，在接地狀態(tài)(ycc = ον)下充電電流Iaffi成為最大。圖6中，將圖7的控制電路IOc中發(fā)生接地時(shí)的充電電流Iqk的波形以單點(diǎn)劃線表示，在接地狀態(tài)下流動較大的充電電流Iqk;。與此相對，根據(jù)實(shí)施方式的控制電路10，可以提高接地狀態(tài)下的電路的可靠性。以上，基于實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解為本實(shí)施方式是例示，本實(shí)施方式的各構(gòu)成要素及各處理過程的組合可以實(shí)現(xiàn)各種變形例，而且這種變形例也包含在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。以下，對這種變形例進(jìn)行說明。在實(shí)施方式中，對分路調(diào)整器(誤差放大器)22設(shè)置在變壓器Tl的二次側(cè)的情形進(jìn)行了說明，但是該誤差放大器也可以設(shè)置在一次側(cè)，此外也可以內(nèi)置在控制電路10中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解為控制電路10存在各種類型，而且該控制電路10的構(gòu)成在本實(shí)用新型中并非限定性的構(gòu)成。例如作為圖3的導(dǎo)通信號生成部54，也可以使用測定規(guī)定的斷開時(shí)間Toff的計(jì)時(shí)電路來代替比較器。也可以通過預(yù)先估計(jì)能量的放出所需的時(shí)間，而固定斷開時(shí)間Toff。這時(shí)，可以簡化電路來替換能量效率的惡化。在實(shí)施方式中，對直流/直流轉(zhuǎn)換器100搭載在電子設(shè)備I中的情形進(jìn)行了說明，但本實(shí)用新型并不限定于此，可以應(yīng)用于各種電源裝置。例如直流/直流轉(zhuǎn)換器100也可以應(yīng)用于對電子設(shè)備供給電力的AC適配器。作為這時(shí)的電子設(shè)備，可以例示膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、手機(jī)終端、CD播放器等，但并無特別限定?；趯?shí)施方式且使用具體的 用語對本實(shí)用新型進(jìn)行了說明，但實(shí)施方式僅表示本實(shí)用新型的原理、應(yīng)用，在不脫離權(quán)利要求所規(guī)定的本實(shí)用新型的思想的范圍內(nèi)，對實(shí)施方式認(rèn)可多種變形例及配置的變更。
權(quán)利要求1.一種直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于包含 變壓器，其包含一端被施加輸入電壓的一次線圈、二次線圈及設(shè)置在所述一次線圈側(cè)的輔助線圈； 第一輸出電容器，其一端的電位被固定，另一端連接于輸出端子； 第一二極管，其以陰極成為所述第一輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在所述第一輸出電容器的另一端與所述二次線圈的一端之間； 開關(guān)晶體管，其設(shè)置在所述一次線圈的路徑上； 第二輸出電容器，其一端的電位被固定； 第二整流元件，其以陰極成為所述第二輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在所述第二輸出電容器的另一端與所述輔助線圈的一端之間；及 控制電路，其控制所述開關(guān)晶體管的導(dǎo)通、斷開； 所述控制電路包含 電源端子，其與所述第二輸出電容器的另一端連接； 高電壓端子，其被輸入所述輸入電壓； 充電用晶體管，其是設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子之間且以成為常導(dǎo)通的方式被施加偏壓的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管； 電流限制電路，其在所述電源端子的電壓低于規(guī)定的第一臨界電壓的第一狀態(tài)下，限制從所述高電壓端子經(jīng)由所述充電用晶體管向所述電源端子流動的充電電流，在所述電源端子的電壓高于比所述第一臨界電壓規(guī)定得高的第二臨界電壓的第二狀態(tài)下，將所述充電電流實(shí)質(zhì)上降低為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電流限制電路包含 旁路開關(guān)，其設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子之間的所述充電電流的路徑上；及 第一電流源，其將規(guī)定的電流供給至所述電源端子； 在所述第一狀態(tài)下，所述旁路開關(guān)斷開，所述第一電流源導(dǎo)通； 在所述第二狀態(tài)下，所述旁路開關(guān)及所述第一電流源均斷開； 在所述電源端子的電壓高于所述第一臨界電壓且低于所述第二臨界電壓的第三狀態(tài)下，至少所述旁路開關(guān)導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于 所述控制電路還包含第一二極管，該第一二極管以陰極成為所述電源端子側(cè)的朝向設(shè)置在所述電流限制電路的輸出與所述電源端子之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一電流源包含 第一晶體管，其設(shè)置在基準(zhǔn)電流的路徑上； 第二晶體管，其與所述第一晶體管以形成電流鏡電路的方式連接，且設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子之間；及 控制開關(guān)，其與所述第二晶體管串聯(lián)設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述旁路開關(guān)包含 第三晶體管，其是設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子的路徑上的NPN型雙極晶體管；及偏壓電路，其控制所述第三晶體管的基極電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述偏壓電路包含 第四晶體管，其是設(shè)置在所述第三晶體管的基極集極間的NPN型雙極晶體管； 第二電流源，其設(shè)置在所述第三晶體管的基極與接地端子之間； 第三電流源，其對所述第四晶體管的基極供給電流； 第一開關(guān)，其設(shè)置在所述第四晶體管的基極與接地端子之間；及 第二開關(guān)及第二二極管，其串聯(lián)設(shè)置在所述第四晶體管的基極與接地端子之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一權(quán)利要求所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電 流限制電路還包含 第一比較器，其將所述電源端子的電壓與所述第一臨界電壓進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第一檢測信號 '及 第二比較器，其將所述電源端子的電壓與所述第二臨界電壓進(jìn)行比較，生成表示比較結(jié)果的第二檢測信號； 所述電流限制電路的狀態(tài)是根據(jù)所述第一、第二檢測信號被控制。
8.一種直流/直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于包含 變壓器，其包含一端被施加輸入電壓的一次線圈、二次線圈及設(shè)置在所述一次線圈側(cè)的輔助線圈； 第一輸出電容器，其一端的電位被固定，另一端連接于輸出端子； 第一二極管，其以陰極成為所述第一輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在所述第一輸出電容器的另一端與所述二次線圈的一端之間； 開關(guān)晶體管，其設(shè)置在所述一次線圈的路徑上； 第二輸出電容器，其一端的電位被固定； 第二整流元件，其以陰極成為所述第二輸出電容器側(cè)的朝向設(shè)置在所述第二輸出電容器的另一端與所述輔助線圈的一端之間；及 控制電路，其控制所述開關(guān)晶體管的導(dǎo)通、斷開； 所述控制電路包含 電源端子，其與所述第二輸出電容器的另一端連接； 高電壓端子，其被輸入所述輸入電壓； 充電電路，其設(shè)置在所述高電壓端子與所述電源端子之間，在啟動時(shí)，對連接于所述電源端子的所述第二輸出電容器供給充電電流，且在所述電源端子的電壓高于規(guī)定的第一臨界電壓且低于規(guī)定的第二臨界電壓時(shí)，所述電源端子的電壓越低則產(chǎn)生越大的充電電流，在所述電源端子的電壓高于所述第二臨界電壓時(shí)，將所述充電電流實(shí)質(zhì)上降低為零，在所述電源端子的電壓低于所述第一臨界電壓時(shí)，將所述充電電流限制為規(guī)定的限制電流。
9.一種電源裝置，其特征在于包含 交流/直流轉(zhuǎn)換器，其將商用交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓； 權(quán)利要求I至8中任一權(quán)利要求所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其接收所述直流電壓，將對該直流電壓進(jìn)行降壓后的電壓供給至負(fù)載。
10.一種電子設(shè)備，其特征在于包含 微型計(jì)算機(jī)；權(quán)利要求I至8中任一權(quán)利要求所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其將輸出電壓供給至所述微型計(jì)算機(jī)?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供一種可降低消耗電力且可以在短時(shí)間內(nèi)啟動的直流/直流轉(zhuǎn)換器。電源端子(VCC)被輸入第二輸出電容器(Co2)中所產(chǎn)生的電壓(VCC)。高電壓端子(VH)被輸入輸入電壓(VIN)。充電用晶體管(M2)是設(shè)置在高電壓端子(VH)與電源端子(VCC)之間且以成為常導(dǎo)通的方式被施加偏壓的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)。電流限制電路(40)在電源端子(VCC)的電壓(VCC)低于規(guī)定的第一臨界電壓(VTH1)的第一狀態(tài)下，限制從高電壓端子(VH)向電源端子(VCC)流動的充電電流(ICHG)，在電壓(VCC)高于第二臨界電壓(VTH2)的第二狀態(tài)下，將充電電流(ICHG)實(shí)質(zhì)上降低為零。
文檔編號H02M1/36GK202798467SQ20122003143
公開日2013年3月13日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者名手智 申請人:羅姆股份有限公司