非絕緣降壓開關(guān)穩(wěn)壓器及其控制電路、電子設(shè)備、ac適配器的制造方法
【專利摘要】電流限制用比較器(10)在檢測端子(CS)的檢測電壓(Vs)高于規(guī)定的閾值電壓(VTH)時生成被肯定的電流限制信號(SLIM)。屏蔽信號生成單元(14)生成在開關(guān)晶體管(M1)導(dǎo)通后、在經(jīng)過規(guī)定的延遲時間(TMSK)后被肯定的屏蔽信號(SMSK)。脈沖信號生成單元(30)，在(a)電流限制信號(SLIM)被否定的期間中置位信號(SSET)被肯定時，使脈沖信號(SPWM)轉(zhuǎn)變?yōu)榈?電平，在(b)復(fù)位信號(SRST)被肯定、或屏蔽信號(SMSK)被否定的期間中電流限制信號(SLIM)被肯定時，使脈沖信號(SPWM)轉(zhuǎn)變?yōu)榈?電平。
【專利說明】非絕緣降壓開關(guān)穩(wěn)壓器及其控制電路、電子設(shè)備、AC適配
器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非絕緣降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器(DC/DC變換器)。
【背景技術(shù)】
[0002]在以電視機(jī)和電冰箱為代表的各式各樣的家電產(chǎn)品、或以筆記本型計(jì)算機(jī)、移動電話終端和PDA (Personal Digital Assistants ;個人數(shù)字助理)為代表的電子設(shè)備中,裝載將直流電壓降壓到與負(fù)載對應(yīng)的電壓電平的開關(guān)穩(wěn)壓器。
[0003]圖1是表示本發(fā)明人研究的非絕緣降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)的電路圖。開關(guān)穩(wěn)壓器2r將輸入端子Pl的直流輸入電壓Vin降壓，并輸出到輸出端子P2。
[0004]開關(guān)穩(wěn)壓器2r包括:N溝道MOSFET即開關(guān)晶體管Ml、整流二極管Dl、電感器L1、輸出電容器Cl、電流檢測電阻Rs、控制電路100r、反饋電路102。
[0005]電流檢測電阻Rs的一端與開關(guān)晶體管Ml連接，其另一端與整流二極管Dl的陰極連接。電感器LI的一端與整流二極管Dl的陰極連接，其另一端與輸出電容器Cl連接。
[0006]控制電路IOOr是電流模式或電壓模式的脈寬調(diào)制方式的控制電路，具有電流檢測端子CS、開關(guān)端子OUT、反饋端子FB、接地端子GND?？刂齐娐稩OOr開關(guān)端子OUT與開關(guān)晶體管Ml的柵極連接，其接地端子GND與整流二極管Dl的陰極連接，其電流檢測端子CS與電流檢測電阻Rs的一端連接。在電流檢測電阻Rs中，在開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通期間中，流過電感器LI的線圈電流Iy產(chǎn)生與線圈電流込成比例的電壓降(檢測電壓Vs)。檢測電壓Vs被反饋到電流檢測端子CS。
[0007]反饋電路102生成與開關(guān)穩(wěn)壓器2r的輸出電壓Vmjt對應(yīng)的反饋電壓Vfb,并輸入到控制電路IOOr的反饋端子FB。反饋電路102例如包括光電耦合器，具有作為誤差放大器的功能，生成與輸出電壓Vott和目標(biāo)值的誤差對應(yīng)的反饋電壓VFB。
[0008]控制電路IOOr根據(jù)檢測電壓Vs將線圈電流乙保持為一定電平，生成占空比被調(diào)節(jié)的脈沖信號SPWM，以使對應(yīng)于反饋電壓Vfb的輸出電壓Votit與目標(biāo)值一致，并將其從開關(guān)端子OUT輸出。
[0009]具體地說，控制電路IOOr對每規(guī)定的周期將開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通。開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時，電感器LI的線圈電流II隨著時間增大,檢測電壓Vs也隨著該電流而增大。
[0010]控制電路IOOr在檢測電壓Vs達(dá)到反饋電壓Vfb時，換句話說，在線圈電流乙達(dá)到根據(jù)輸出電SVott所調(diào)節(jié)的電流值時，將開關(guān)晶體管Ml截止。通過反復(fù)以上的動作，控制電路IOOr對開關(guān)晶體管Ml進(jìn)行開關(guān)(switching)。
[0011]在圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器2r中，開關(guān)晶體管Ml的截止期間，在開關(guān)晶體管Ml的漏極-源極間電容中存儲電荷。然后，開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時，在該漏極-源極間電容中存儲的電荷被瞬間地放電，尖峰電流(spike current)流過電流檢測電阻Rs,電感器LI的線圈電流込被過多地估計(jì)。其結(jié)果，緊接在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后，在線圈電流k充分地增大前，開關(guān)晶體管Ml截止。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]為了防止尖峰電流造成的線圈電流k的誤檢測，考慮緊接開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后，在規(guī)定的屏蔽時間Tmsk期間,將檢測電壓Vs屏蔽(masking)的方法。設(shè)置屏蔽時間Tmsk時，開關(guān)晶體管Ml每周期至少在屏蔽時間Tmsk的期間，不被切換為截止而為導(dǎo)通狀態(tài)。即屏蔽時間Tmsk為開關(guān)晶體管Ml的最小導(dǎo)通時間。
[0014]對設(shè)置了屏蔽時間的開關(guān)穩(wěn)壓器研究的結(jié)果，本發(fā)明人認(rèn)識到以下的課題。
[0015]考慮開關(guān)穩(wěn)壓器2r的輸出端子P2因故障而接地的狀況。圖2是在圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器2r中，輸出接地時的波形圖。本說明書中的波形圖或時間圖的縱軸和橫軸，為了容易理解而適當(dāng)擴(kuò)大、縮小，而所示出的各波形，為了容易理解也被簡化。
[0016]盡管輸出端子P2接地，但開關(guān)晶體管Ml每周期至少導(dǎo)通屏蔽時間TMSK。電感器L的線圈電流k的時間變化率用其兩端間的電壓'按式(I)提供。
[0017]dIL/dt = Vl/L (I)
[0018]開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時,在電感器LI的一端,被施加輸入電壓Vin,其另一端因輸出端子接地而被施加0V。因此，每個導(dǎo)通時間Tmsk，線圈電流k增大按式(2)所提供的電流量
A 1n。
[0019]Δ 1n = TmskXVin/L (2)
[0020]開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時，在電感器LI的一端，通過整流二極管Dl被施加電壓-Vf，在其另一端被施加0V。因此，每個截止時間，線圈電流込減少按式(3)所提供的電流量Λ 1_。
[0021]Δ 1ff = ToffXVf/L...(3)
[0022]輸入電壓Vin= 141V、VF = 0.6V時，Λ Iqn > Λ Iqff成立，所以每周期線圈電流^增大，不久對電路的可靠性造成影響。
[0023]不僅輸出端子的接地狀態(tài)，在緊接開關(guān)穩(wěn)壓器2r的起動后輸出電壓Vtot低的狀態(tài)中，也產(chǎn)生同樣的問題。
[0024]作為本發(fā)明的領(lǐng)域中共同的一般知識的范圍而未抓住以上的課題。而且可以說，上述研究本身，是本 申請人:首先想到的。
[0025]本發(fā)明鑒于這樣的課題而完成，其某一方案的例示性的目的之一在于，提供改善了輸出電壓低的狀態(tài)中的可靠性的開關(guān)穩(wěn)壓器。
[0026]解決問題的方案
[0027]本發(fā)明的某一方案涉及降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的控制電路。開關(guān)穩(wěn)壓器，在輸入端子上接受輸入電壓，從輸出端子輸出被降壓后的輸出電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器包括:在輸入端子和輸出端子之間順序地串聯(lián)設(shè)置的開關(guān)晶體管、檢測電阻和電感器；在開關(guān)晶體管和檢測電阻的連接點(diǎn)與接地端子之間設(shè)置的整流二極管；以及在輸出端子和接地端子之間設(shè)置的輸出電容器。控制電路具備:應(yīng)該與開關(guān)晶體管的控制端子連接的開關(guān)端子；應(yīng)該與開關(guān)晶體管和檢測電阻的連接點(diǎn)連接的電流檢測端子；應(yīng)該與檢測電阻和電感器的連接點(diǎn)連接的接地端子；應(yīng)該被輸入與輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓的反饋端子，在檢測端子的檢測電壓高于規(guī)定的閾值電壓時生成被肯定(asserted)的電流限制信號的電流限制用比較器；每規(guī)定的周期生成被肯定的置位信號的振蕩器；在開關(guān)晶體管導(dǎo)通后、經(jīng)過規(guī)定的延遲時間后生成被肯定的屏蔽信號的屏蔽信號生成單元；生成根據(jù)反饋電壓而調(diào)節(jié)被肯定的定時的復(fù)位信號的復(fù)位信號生成單元；生成在開關(guān)晶體管應(yīng)該導(dǎo)通的期間中為第I電平、在應(yīng)該截止的期間中為第2電平的脈沖信號的脈沖信號生成單元，在(a)電流限制信號被否定(negated)期間置位信號被肯定時,使脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈贗電平，在(b)復(fù)位信號被肯定時、或屏蔽信號被否定期間電流限制信號被肯定時，使脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈?電平；以及將與脈沖信號對應(yīng)的開關(guān)信號，通過開關(guān)端子輸出到開關(guān)晶體管的控制端子的驅(qū)動器。
[0028]在該方案中，在電流檢測電阻中，不僅在開關(guān)晶體管的導(dǎo)通期間，而且在截止期間也流過線圈電流，所以在遍及導(dǎo)通期間、截止期間的兩方中，都能夠監(jiān)視線圈電流。
[0029]在開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出端子接地等而輸出電壓下降時，電感器中流過的線圈電流逐漸增大，通過電流限制用比較器檢測過電流狀態(tài)。電流限制用比較器生成的電流限制信號，無論導(dǎo)通期間、截止期間，都一直被持續(xù)肯定。而且，通過該電流限制信號來屏蔽置位信號，從而開關(guān)晶體管不轉(zhuǎn)變?yōu)榈贗電平，所以能夠?qū)㈤_關(guān)晶體管保持為截止，能夠防止線圈電流持續(xù)上升。其結(jié)果，能夠改善電路的可靠性。
[0030]本發(fā)明的另一方案涉及在輸入端子上接受輸入電壓、從輸出端子輸出被降壓后的輸出電壓開關(guān)穩(wěn)壓器。該開關(guān)穩(wěn)壓器具備:在輸入端子和輸出端子之間順序串聯(lián)設(shè)置的開關(guān)晶體管、檢測電阻和電感器；在開關(guān)晶體管和檢測電阻的連接點(diǎn)與接地端子之間設(shè)置的整流二極管；在輸出端子和接地端子之間設(shè)置的輸出電容器；以及驅(qū)動開關(guān)晶體管的上述的控制電路。
[0031 ] 本發(fā)明的再一其他方案是電子設(shè)備。該電子設(shè)備具備上述開關(guān)穩(wěn)壓器。
[0032]本發(fā)明的再一其他方案是AC適配器。該AC適配器具備上述開關(guān)穩(wěn)壓器。
[0033]再有，將以上的結(jié)構(gòu)要素的任意的組合或?qū)⒈景l(fā)明的結(jié)構(gòu)要素或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互地置換所得到的方案，作為本發(fā)明的方案都是有效的。
[0034]發(fā)明的效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明的方案，能夠改善輸出電壓低的狀態(tài)中的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是表示本發(fā)明人研究的非絕緣降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0037]圖2是在圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中輸出接地時的波形圖。
[0038]圖3是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0039]圖4是表示圖3的控制電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0040]圖5(a)、(b)是表示圖3的開關(guān)穩(wěn)壓器的動作的波形圖。
[0041]圖6是表示具備開關(guān)穩(wěn)壓器的AC適配器的圖。
[0042]圖7(a)、(b)是表示具備開關(guān)穩(wěn)壓器的電子設(shè)備的圖。
[0043]標(biāo)號說明
[0044]100...控制電路、2...開關(guān)穩(wěn)壓器、4...整流電路、6...PFC電路、8...負(fù)載、L1...電感器、C2...輸入電容器、Cl...輸出電容器、Rs...電流檢測電阻、Dl...整流二極管、102...反饋電路、Ml...開關(guān)晶體管、OUT...開關(guān)端子、FB...反饋端子、CS...電流檢測端子、GND...接地端子、10...電流限制用比較器、12...振蕩器、14...屏蔽信號生成單元、20...復(fù)位信號生成單元、22...斜坡生成單元、24...加法器、26...誤差比較器、30...脈沖信號生成單元、32...SR觸發(fā)器、34...第I “與”門、36...第I反相器、38...“或”門、39...第2“與”門、40...驅(qū)動器、42，44...空載時間(dead time)生成單元、46.--第2反相器、48...第3反相器、Pl...輸入端子、P2...輸出端子。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，基于優(yōu)選實(shí)施方式并參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明。對各附圖所示的相同或等同的構(gòu)成要素、部件、處理附加相同的標(biāo)號，并適當(dāng)省略說明。此外，實(shí)施方式僅是例示，并非限定發(fā)明，實(shí)施方式所記載的所有特征及其組合未必都是發(fā)明的本質(zhì)部分。
[0046]在本說明書中，所謂“部件A與部件B相連接”的狀態(tài)，除部件A與部件B物理地直接連接的情況外，還包括部件A和部件B通過不對它們的電連接狀態(tài)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響的、或不損失通過它們的組合所具有的功能或效果的其它部件間接連接的情況。
[0047]同樣地，所謂“部件C被設(shè)在部件A與部件B之間”的狀態(tài)，除部件A與部件C、或者部件B與部件C直接連接的情況外，還包括通過不對它們的電連接狀態(tài)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響的、或不損失通過它們的組合所具有的功能或效果的其它部件間接連接的情況。
[0048]圖3是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備I的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0049]電子設(shè)備I例如是電視機(jī)或電冰箱、空調(diào)等的家電產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)。電子設(shè)備I具備開關(guān)穩(wěn)壓器2、整流電路4、PFC(改善功率因數(shù))電路6、負(fù)載8。
[0050]整流電路4例如 是二極管整流電路，對商用交流電壓等的交流電壓進(jìn)行全波整流。
[0051]PFC電路6是接受來自整流電路4的全波整流后的交流電壓\c，生成輸出電壓Vdc的升壓型的DC/DC變換器(開關(guān)穩(wěn)壓器)。PFC電路6通過使交流電壓\c和輸入電流Iac的相位一致來改善功率因數(shù)。
[0052]開關(guān)穩(wěn)壓器2在輸入端子Pl上接受PFC電路6的輸出電壓Vin，將其降壓而生成輸出電壓并供給到輸出端子P2上所連接的負(fù)載8。
[0053]負(fù)載8包括對電子設(shè)備I全體集中地進(jìn)行控制的微計(jì)算機(jī)、進(jìn)行特定的信號處理的信號處理電路。作為信號處理電路，例如被例示進(jìn)行與外部設(shè)備之間的通信的接口電路、圖像處理電路、語音處理電路等。
[0054]接著說明開關(guān)穩(wěn)壓器2的結(jié)構(gòu)。開關(guān)穩(wěn)壓器2具備控制電路100、反饋電路102、開關(guān)晶體管Ml、整流二極管D1、電流檢測電阻Rs、電感器L1、輸出電容器Cl。
[0055]由開關(guān)晶體管Ml、整流二極管D1、電感器L1、輸出電容器Cl構(gòu)成的輸出電路的拓?fù)?，是降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的普通拓?fù)洹?br> [0056]圖3的開關(guān)穩(wěn)壓器2，在電流檢測電阻Rs被設(shè)置在整流二極管Dl的陰極和電感器LI的一端之間方面與圖1不同。即，在輸入端子Pl和輸出端子P2之間，開關(guān)晶體管Ml、電流檢測電阻Rs、電感器LI被順序串聯(lián)地設(shè)置。在圖1的電流檢測電阻Rs中，僅在開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通期間流過線圈電流Iy而應(yīng)該注意到在圖3的電流檢測電阻Rs中，在導(dǎo)通期間Ton和截止期間Ttw兩方中流過線圈電流込。
[0057]控制電路100具有開關(guān)端子OUT、電流檢測端子CS、接地端子GND、反饋端子FB。
[0058]開關(guān)端子OUT與開關(guān)晶體管Ml的控制端子(柵極)連接。開關(guān)晶體管Ml是N溝道M0SFET，為了將其導(dǎo)通，需要在柵極-源極間施加超過MOSFET的閾值電壓的驅(qū)動電壓。因此，控制電路100的接地端子GND與檢測電阻Rs和電感器LI的連接點(diǎn)NI連接。
[0059]電流檢測端子CS與開關(guān)晶體管Ml和檢測電阻Rs的連接點(diǎn)N2連接。在電流檢測端子⑶和接地端子GND之間，產(chǎn)生與線圈電流込成比例的檢測電壓Vs ( = Rs X Il)。
[0060]在控制電路100的反饋端子FB上，被輸入與開關(guān)穩(wěn)壓器2的輸出電壓Vtot對應(yīng)的反饋電壓VFB。反饋電壓Vfb由反饋電路102生成。
[0061]反饋電路102例如包括齊納二極管ZD、抵抗R11、R12、光電耦合器PC。齊納二極管ZD、抵抗R11、R12被順序地設(shè)置在輸出端子和接地端子之間。在光電耦合器PC的輸入側(cè)的發(fā)光二極管中，流過與抵抗Rll的電壓降對應(yīng)的電流。在光電耦合器PC的輸出側(cè)的光電晶體管中，產(chǎn)生與輸出電壓Votit對應(yīng)的反饋電壓VFB。反饋電路102具有作為生成與輸出電壓Vott和其目標(biāo)電壓之間的誤差對應(yīng)的誤差電壓的誤差放大器的功能。再有，反饋電路102的結(jié)構(gòu)無特別地限定，也可以將運(yùn)算放大器用作誤差放大器。該情況下，誤差放大器也可以內(nèi)置在控制電路100中。
[0062]圖4是表示圖3的控制電路100的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0063]控制電路100具備電流限制用比較器10、振蕩器12、屏蔽信號生成單元14、復(fù)位信號生成單元20、脈沖信號生成單元30、驅(qū)動器40，以峰值電流模式控制開關(guān)晶體管Ml的開關(guān)。
[0064]電流限制用比較器10在檢測端子CS的檢測電壓Vs高于規(guī)定的閾值電壓Vth時生成被肯定(高電平)的電流限制信號SUM。電流限制信號Sum在線圈電流k超過規(guī)定的閾值電平的過電流狀態(tài)中被肯定。
[0065]振蕩器12每規(guī)定的周期生成被肯定(高電平)的置位信號SSET。
[0066]屏蔽信號生成單元14在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后，在經(jīng)過規(guī)定的延遲時間(屏蔽時間)Tmsk后生成被肯定的屏蔽信號Smsk。
[0067]復(fù)位信號生成單元20生成根據(jù)反饋電壓Vfb而調(diào)節(jié)被肯定(高電平)的定時的復(fù)
位信號Skst。
[0068]峰值電流模式的復(fù)位信號生成單元20包括斜坡生成單元22、加法器24、誤差比較器26。斜坡生成單元22生成與振蕩器12生成的置位信號Sset同步的三角波或鋸齒波的斜坡信號Ss.。加法器24將檢測電壓Vs和斜坡信號Ssotf進(jìn)行加法運(yùn)算。斜坡生成單元22和加法器24為了相位補(bǔ)償而設(shè)置。
[0069]誤差比較器26將通過加法器24重疊了斜坡信號Ssuw的檢測電壓Vs’與反饋電壓Vfb進(jìn)行比較。然后，在檢測電壓Vs高于反饋電壓Vfb時生成被肯定(高電平)的置位信號SSET。復(fù)位信號生成單元20的結(jié)構(gòu)無特別地限定，也可以為其他的結(jié)構(gòu)。
[0070]脈沖信號生成單元30生成在開關(guān)晶體管Ml應(yīng)該導(dǎo)通的期間為第I電平(高電平)、應(yīng)該截止的期間中為第2電平(低電平)的脈沖信號SPWM。脈沖信號生成單元30在(功能a)電流限制信號Sum被否定(低電平)的期間，在置位信號Sset被肯定時，使脈沖信號SpwmR變?yōu)榈贗電平(高電平)。脈沖信號生成單兀30在(功能b)復(fù)位信號Skst被肯定(高電平)時，或在屏蔽信號Smsk被否定(低電平)的期間，在電流限制信號Sum被肯定時，使脈沖信號Spw轉(zhuǎn)變?yōu)榈?電平(低電平)。
[0071]脈沖信號生成單元30例如具備SR觸發(fā)器32、第1“與”門34、第I反相器36、“或”門38、第2 “與”門39。[0072]第I反相器36將電流限制信號Sum反轉(zhuǎn)。第1“與”門34上，被輸入置位信號Sset和第I反相器36的輸出信號。第I “與”門34的輸出信號被輸入到SR觸發(fā)器32的置位端子⑶。
[0073]在SR觸發(fā)器32的置位端子(S)上，被輸入與置位信號Sset對應(yīng)的信號，在其復(fù)位端子(R)上，被輸入與復(fù)位信號Skst對應(yīng)的信號。
[0074]第I反相器36的輸出信號，在過電流狀態(tài)時為低電平，在不是該狀態(tài)時為高電平。即第I “與”門34在過電流狀態(tài)中將置位信號Sset屏蔽。SR觸發(fā)器32的輸出Q即脈沖信號Spwm，每當(dāng)被屏蔽的置位信號Sse/被肯定時，就被肯定(高電平)。
[0075]第2 “與”門39上，被輸入屏蔽信號Smsk和電流限制信號SUM。如上述，屏蔽信號Smsk在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后規(guī)定的屏蔽時間Tmsk期間被否定(低電平)，在導(dǎo)通后經(jīng)過屏蔽時間Tmsk后被肯定(高電平)。S卩，第2 “與”門39在從開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后經(jīng)過屏蔽時間Tmsk的期間，將電流限制信號Sum屏蔽。
[0076]“或”門38上，被輸入復(fù)位信號Sest和第2 “與”門39的輸出信號Sum’?！盎颉遍T38的輸出被輸入到SR觸發(fā)器32的復(fù)位端子。
[0077]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖信號生成單元30的功能(a)、(b)。只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，可理解在可實(shí)現(xiàn)該功能的脈沖信號生成單元30中，存在各式各樣變形例，這些變形例也包含在本發(fā)明的范圍中。
[0078]驅(qū)動器40將與脈沖信號Spwm對應(yīng)的開關(guān)信號，通過開關(guān)端子OUT輸出到開關(guān)晶體管Ml的柵極。
[0079]驅(qū)動器40例如包括空載時間生成單元42、44、第2反相器46、第3反相器48、晶體管M2、M3?？蛰d時間生成單元42、44分別將輸入的脈沖信號Spwm延遲規(guī)定的空載時間Td。根據(jù)空載時間Td，能夠防止晶體管M2、M3同時導(dǎo)通。
[0080]第2反相器46將空載時間生成單元42的輸出反轉(zhuǎn)，輸出到高側(cè)晶體管M2的柵極。第3反相器48將空載時間生成單元44的輸出反轉(zhuǎn)，輸出到低側(cè)晶體管M3的柵極。
[0081]上述屏蔽信號生成單元14也可以包括延遲電路，該延遲電路使與脈沖信號生成單元30生成的脈沖信號Spwm對應(yīng)的信號，具體地說，在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通的定時被肯定(高電平)的信號延遲屏蔽時間TMSK。
[0082]開關(guān)晶體管M1，在脈沖信號Spwm在從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖胶螅诮?jīng)過空載時間Td后導(dǎo)通。因此，空載時間生成單元44的輸出信號，在開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通的定時中，從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，屏蔽信號生成單?4也可以使空載時間生成單元44的輸出信號延遲規(guī)定的屏蔽時間Tmsk。
[0083]以上是控制電路100的結(jié)構(gòu)。接著說明開關(guān)穩(wěn)壓器2的動作。圖5(a)、(b)是表示圖3的開關(guān)穩(wěn)壓器2的動作的波形圖。
[0084]參照圖5 (a)，說明正常時的動作。
[0085]在每次置位信號Sset每規(guī)定的周期被肯定，則脈沖信號Spwm為高電平，開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通。開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時，線圈電流k轉(zhuǎn)移為上升。檢測電壓Vs達(dá)到反饋電壓Vfb時，復(fù)位信號Skst被肯定,脈沖信號Spw為低電平,開關(guān)晶體管Ml截止。
[0086]緊接開關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通后，流過起因于開關(guān)晶體管Ml的漏極-源極間電容的放電產(chǎn)生的尖峰電流Ispk時，檢測電壓Vs超過閾值電壓VTH，電流限制信號Sum被肯定，但尖峰電流Ispk在屏蔽時間Tmsk內(nèi)發(fā)生，所以通過脈沖信號生成單元30，更具體地說，能夠通過第2 “與”門39進(jìn)行屏蔽。
[0087]接著參照圖5(b)，說明因接地故障等造成開關(guān)穩(wěn)壓器2的輸出電壓Vott下降的狀態(tài)的動作。
[0088]輸出電壓Votit下降時，線圈電流L增大，伴隨該增大，檢測電壓Vs增大。在時刻tl,檢測電壓Vs超過閾值電壓Vth時，電流限制信號Sum被肯定。電流限制信號Sum被肯定時，脈沖信號Spwm為低電平,開關(guān)晶體管Ml截止。
[0089]在時刻tl以后，在檢測電壓Vs高于閾值電壓Vth的期間，電流限制信號Sum持續(xù)高電平，所以置位信號Sset被屏蔽，開關(guān)晶體管Ml維持截止。
[0090]在時刻t2，在檢測電壓Vs低于閾值電壓Vth時，電流限制信號Sum被否定。在時刻t3，下一個置位信號Sset被肯定時，開關(guān)晶體管Ml再次導(dǎo)通。
[0091]由此，線圈電流込再次上升，在時刻t4，檢測電壓Vs超過閾值電壓VTH。從時刻t3開始的屏蔽時間Tmsk的期間，電流限制信號Sum被屏蔽，在經(jīng)過從時刻t3開始的屏蔽時間Tmsk后的時刻t5，電流限制信號Sum’(未圖示)被肯定，開關(guān)晶體管Ml截止。
[0092]以上是控制電路100的動作。根據(jù)控制電路100，能夠防止尖峰電流Ispk造成的誤動作，并且防止開關(guān)穩(wěn)壓器2的輸出短路，或者在緊接起動后，線圈電流k持續(xù)上升。其結(jié)果，能夠提高電路的可靠性。
[0093]接著，說明開關(guān)穩(wěn)壓器2的用途。
[0094]開關(guān)穩(wěn)壓器2優(yōu)先用于AC適配器或電子設(shè)備的電源塊。
[0095]圖6是表不具備開關(guān)穩(wěn)壓器2的AC適配器800的圖。AC適配器800具備插頭802、機(jī)殼804、連接器806。插頭802從未圖示的插座接受商用交流電壓VA。。開關(guān)穩(wěn)壓器2組裝在機(jī)殼804內(nèi)。在開關(guān)穩(wěn)壓器2的前級，設(shè)置將交流電壓變換為直流電壓的整流電路。開關(guān)穩(wěn)壓器2接受來自整流電路的直流電壓。由開關(guān)穩(wěn)壓器2生成的直流輸出電壓Vtot從連接器806供給到電子設(shè)備810。電子設(shè)備810，例示筆記本PC、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、移動電話、便攜式音頻播放器等。
[0096]圖7 (a)、(b)是表不具備開關(guān)穩(wěn)壓器2的電子設(shè)備900的圖。圖7 (a)、(b)的電子設(shè)備900是顯示器裝置，但電子設(shè)備900的種類無特別地限定，只要是音響設(shè)備、電冰箱、洗衣機(jī)、除塵器等內(nèi)置電源裝置的設(shè)備即可。
[0097]插頭902從圖示的插座接受商用交流電壓VA。。在開關(guān)穩(wěn)壓器2的前級，設(shè)置將交流電壓變換為直流電壓的整流電路。開關(guān)穩(wěn)壓器2接受來自整流電路的直流電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器2組裝在機(jī)殼804內(nèi)。由開關(guān)穩(wěn)壓器2生成的直流輸出電壓Vqut供給到相同機(jī)殼904內(nèi)所裝載的、微計(jì)算機(jī)、DSP (Digital Signal Processor ;數(shù)字信號處理器)、電源電路、照明設(shè)備、模擬電路、數(shù)字電路等負(fù)載。
[0098]以上，根據(jù)實(shí)施方式說明了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然理解，該實(shí)施方式是例示，在它們的各結(jié)構(gòu)要素或各處理過程的組合中可有各種各樣的變形例，而這些變形例也在本發(fā)明的范圍中。以下，說明這些變形例。
[0099]將各信號的肯定、否定分配給高電平、低電平的哪一個，是設(shè)計(jì)事項(xiàng)，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，都可以適當(dāng)調(diào)換，與此對應(yīng)，不用說，可適當(dāng)修正圖2、圖3所示的電路結(jié)構(gòu)。
[0100]基于實(shí)施方式，使用具體的術(shù)語說明了本發(fā)明，但實(shí)施方式僅僅表示本發(fā)明的原理、應(yīng)用，在實(shí)施方式中，在不脫離權(quán)利要求的范圍所規(guī)定的本發(fā)明的思想的范圍中，被斷定有許多變形例或配置的變更。
[0101]工業(yè)實(shí)用性
[0102]本發(fā)明涉及非絕緣降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器(DC/DC變換器)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制電路，是開關(guān)穩(wěn)壓器的控制電路，該開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端子上接受輸入電壓，從輸出端子輸出被降壓后的輸出電壓，其特征在于， 所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括: 開關(guān)晶體管、檢測電阻和電感器，順序地串聯(lián)設(shè)置在所述輸入端子和所述輸出端子之間； 整流二極管，設(shè)置在所述開關(guān)晶體管和所述檢測電阻的連接點(diǎn)與接地端子之間；以及 輸出電容器，設(shè)置在所述輸出端子和接地端子之間， 所述控制電路具備: 開關(guān)端子，應(yīng)該與所述開關(guān)晶體管的控制端子連接； 電流檢測端子，應(yīng)該與所述開關(guān)晶體管和所述檢測電阻的連接點(diǎn)連接； 接地端子，應(yīng)該與所述檢測電阻和所述電感器的連接點(diǎn)連接； 反饋端子，應(yīng)被輸入與所述輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓； 電流限制用比較器，在所 述檢測端子的檢測電壓高于規(guī)定的閾值電壓時生成被肯定的電流限制信號； 振蕩器，每規(guī)定的周期生成被肯定的置位信號； 屏蔽信號生成單元，在所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通后、經(jīng)過規(guī)定的延遲時間后生成被肯定的屏蔽信號； 復(fù)位信號生成單元，生成根據(jù)所述反饋電壓而調(diào)節(jié)被肯定的定時的復(fù)位信號； 脈沖信號生成單元，生成在所述開關(guān)晶體管應(yīng)該導(dǎo)通的期間中為第一電平、在應(yīng)該截止的期間中為第二電平的脈沖信號，在(a)所述電流限制信號被否定期間中所述置位信號被肯定時，使所述脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅谝浑娖剑?b)所述復(fù)位信號被肯定、或所述屏蔽信號被否定期間中所述電流限制信號被肯定時，使所述脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅诙娖?；以? 驅(qū)動器，將與所述脈沖信號對應(yīng)的開關(guān)信號，通過所述開關(guān)端子輸出到所述開關(guān)晶體管的所述控制端子。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于， 所述脈沖信號生成單元具備: 第一反相器，反轉(zhuǎn)所述電流限制信號； 第一 “與”門，被輸入所述置位信號和所述第一反相器的輸出；以及SR觸發(fā)器，在其置位端子，被輸入與所述置位信號對應(yīng)的所述第一“與”門的輸出信號，在其復(fù)位端子，被輸入與所述復(fù)位信號對應(yīng)的信號。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，還具備: 第二 “與”門，被輸入所述屏蔽信號和所述電流限制信號；以及 “或”門，被輸入所述復(fù)位信號和所述第二“與”門的輸出信號， 在所述SR觸發(fā)器的所述復(fù)位端子，被輸入與所述復(fù)位信號對應(yīng)的所述“或”門的輸出信號。
4.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于， 所述脈沖信號生成單元具備: 第二“與”門，被輸入所述屏蔽信號和所述電流限制信號；“或”門，被輸入所述復(fù)位信號和所述第二 “與”門的輸出信號；以及SR觸發(fā)器，在其置位端子，被輸入與所述置位信號對應(yīng)的信號，在其復(fù)位端子，被輸入與所述復(fù)位信號對應(yīng)的所述“或”門的輸出信號。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于， 所述復(fù)位信號生成單元包括: 誤差比較器，將所述檢測電壓與所述反饋電壓進(jìn)行比較，在所述檢測電壓高于所述反饋電壓時生成被肯定的所述置位信號。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于， 所述復(fù)位信號生成單元還包括: 斜坡生成單元，生成與所述置位信號同步的三角波或鋸齒波的斜坡信號；以及 加法器，將所述檢測電壓和所述斜坡信號進(jìn)行加法運(yùn)算。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于， 所述屏蔽信號生成單元包括: 延遲電路，使與所述脈沖信號對應(yīng)的信號延遲。
8.一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其輸入端子上接受輸入電壓，從輸出端子輸出被降壓后的輸出電壓，其特征在于，具備: 開關(guān)晶體管、檢測電阻和電感器，順序地串聯(lián)設(shè)置在所述輸入端子和所述輸出端子之間； 整流二極管，設(shè)置在所述開關(guān)晶體管和所述檢測電阻的連接點(diǎn)與接地端子之間； 輸出電容器，設(shè)置在所述輸出端子和接地端子之間；以及 驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的控制電路。
9.一種電子設(shè)備,其特征在于， 具備權(quán)利要求8所述的開關(guān)穩(wěn)壓器。
10.一種AC適配器，其特征在于， 具備權(quán)利要求8所述 的開關(guān)穩(wěn)壓器。
【文檔編號】H02M3/155GK103597721SQ201280027580
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】林宏, 佐藤好則, 名手智 申請人:羅姆股份有限公司