專利名稱：電源裝置和使用該電源裝置的電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出電壓的電源裝置、以及 結(jié)合有這種電源裝置的電氣設(shè)備。
背景技術(shù)：
以下列出的專利文獻(xiàn)1和2公開了由本發(fā)明的申請人提出的現(xiàn)有 直流穩(wěn)定電源裝置。
具體而言，專利文獻(xiàn)l中公開的直流穩(wěn)定電源裝置包括對根據(jù)輸 出電壓而變化的反饋電壓與預(yù)定基準(zhǔn)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大的誤 差放大器，并使用該誤差放大器的輸出信號(hào)(誤差電壓)對輸出晶體 管進(jìn)行開關(guān)。更具體地，該直流穩(wěn)定電源裝置產(chǎn)生具有與誤差電壓Verr
和預(yù)定斜坡電壓Vslp (具有斜坡波形或三角波形)之間的比較結(jié)果相 對應(yīng)的占空比的PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，以便使用該P(yáng)WM信號(hào) 使輸出晶體管導(dǎo)通和截止。
為了對快速負(fù)載變化進(jìn)行更快響應(yīng)，專利文獻(xiàn)2中公開的直流穩(wěn) 定電源裝置通過在一并監(jiān)視輸出電壓、流經(jīng)輸出晶體管的開關(guān)電流和 流經(jīng)負(fù)載的負(fù)載電流的同時(shí)，根據(jù)監(jiān)視結(jié)果適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)斜坡電壓 Vslp，控制對輸出晶體管的驅(qū)動(dòng)(所謂的電流模式控制)。
專利文獻(xiàn)l: JP-A-H07-336999
專利文獻(xiàn)2: JP-A-2004-17335
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
確實(shí)，采用上述現(xiàn)有直流穩(wěn)定電源裝置中的任何一種，都可以從 輸入電壓產(chǎn)生所需的輸出電壓。然而，在較輕負(fù)載或無負(fù)載時(shí)，現(xiàn)有直流穩(wěn)定電源裝置可能陷入 過升壓狀態(tài)。
現(xiàn)在將參照圖8，更加具體地描述這種不便。
如圖8所示，在現(xiàn)有直流穩(wěn)定電源裝置中，無論裝置是以典型的 PWM控制還是以電流模式控制進(jìn)行操作，上述斜坡電壓Vslp都是相 對于地電勢而產(chǎn)生的。另一方面，由于誤差放大器的電路配置，誤差 電壓Veir的下限電平通常高于地電勢幾個(gè)或幾十個(gè)毫伏。因此，上述 現(xiàn)有直流穩(wěn)定電源裝置可能陷入所謂的過升壓狀態(tài)，在該狀態(tài)中，誤 差電壓Verr的下限電平阻止了 PWM信號(hào)的占空比降低到所需水平。
即使在誤差電壓Veir降低到其下限電平時(shí)，如果將以電流模式控 制進(jìn)行操作的直流穩(wěn)定電源裝置用作向消耗相對較大電流的負(fù)載(例 如，LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動(dòng)器)供能的裝置，則斜坡電壓Vslp根據(jù) 負(fù)載電流從地電勢移動(dòng)到更高電勢，導(dǎo)致誤差電壓Veir的下限電平變 成低于斜坡電壓Vslp的電平。由此，確實(shí)可以防止直流穩(wěn)定電源裝置 陷入上述過升壓狀態(tài)。然而，在具有上述相同配置的直流穩(wěn)定電源裝 置用作向負(fù)載電流可能為0 (或幾乎為0)的負(fù)載(例如，CCD (電 荷耦合器件)相機(jī)模塊)供能的裝置的情況下，在負(fù)載較輕或無負(fù)載 時(shí)，斜坡電壓Vslp不會(huì)從地電勢移動(dòng)。因此，如上所述，直流穩(wěn)定電 源裝置可能陷入過升壓狀態(tài)。
避免過升壓狀態(tài)的一種方法是提高誤差放大器的性能，以降低下 限電平。然而，這樣做可能引起整體系統(tǒng)的振蕩或其他不便之處，因 此，在沒有適當(dāng)考慮的情況下，無法提高系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的目的在于提供一種電源裝置，其中可以適當(dāng)控制占空比 而不會(huì)引起整體系統(tǒng)的振蕩等，本發(fā)明的目的還在于提供一種結(jié)合有 該電源裝置的電氣設(shè)備。
解決問題的手段
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電源裝置包括輸 出晶體管，通過將其導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓；誤差放 大器，用于對與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定基準(zhǔn)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以產(chǎn)生誤差電壓；PWM比較器，用于將所述誤差
電壓與預(yù)定斜坡電壓相比較，以產(chǎn)生PWM信號(hào)，所述PWM信號(hào)具 有與所述比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比；以及導(dǎo)通/截止控制裝置，用于使 用所述PWM信號(hào)使所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止。這里，所述電源裝 置還包括偏移裝置，用于將所述斜坡電壓從地電勢向更高電壓移動(dòng) 預(yù)定偏移電壓，以使所述斜坡電壓的下限電平高于所述誤差電壓的下 限電平(第一配置)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電源裝置包括輸出晶體管，通過將其 導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓；誤差放大器，用于對與所述 輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定基準(zhǔn)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以 產(chǎn)生誤差電壓；PWM比較器，用于將所述誤差電壓與預(yù)定斜坡電壓 相比較，以產(chǎn)生PWM信號(hào)，所述PWM信號(hào)具有與所述比較結(jié)果相 對應(yīng)的占空比；以及導(dǎo)通/截止控制裝置，用于使用所述PWM信號(hào)使 所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止。這里，所述PWM比較器將所述斜坡電 壓從地電勢向更高電壓移動(dòng)預(yù)定偏移電壓，以使所述斜坡電壓的下限 電平高于所述誤差電壓的下限電平(第二配置)。
在第二配置的電源裝置中，所述PWM比較器在其輸入級中包括 第一和第二恒定電流源，其中每一個(gè)的一端均與電源線連接；第一開 關(guān)元件，連接在第一恒定電流源的另一端與接地線之間，所述第一開 關(guān)元件根據(jù)所述斜坡電壓而導(dǎo)通或截止；以及第二開關(guān)元件，連接在 第二恒定電流源的另一端與接地線之間，所述第二開關(guān)元件根據(jù)所述 誤差電壓而導(dǎo)通或截止。這里，所述PWM比較器還包括連接在第一 恒定電流源的另一端與第一開關(guān)元件的一端之間或在第一開關(guān)元件的 另一端與接地線之間的偏移電阻器，并比較在第一和第二電流源的另 一端出現(xiàn)的電壓，以產(chǎn)生所述PWM信號(hào)(第三配置)。
在第二或第三配置的電源裝置中，所述導(dǎo)通/截止控制裝置包括
振蕩器，用于產(chǎn)生預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位優(yōu)先型SR觸發(fā)器，用于在其 置位端子處接收所述時(shí)鐘信號(hào)，并在其復(fù)位端子處接收所述PWM信 號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)器電路，使用所述SR觸發(fā)器的輸出信號(hào)將所述輸出晶
體管導(dǎo)通和截止。這里，所述導(dǎo)通/截止控制裝置還包括開關(guān)電路，用于根據(jù)所述誤差電壓和預(yù)定閾值電壓中哪個(gè)較高，控制是否向所述
SR觸發(fā)器輸入所述時(shí)鐘信號(hào)(第四配置)。
在第四配置的電源裝置中，所述閾值電壓設(shè)定為等于所述偏移電 壓(第五配置)。
第一到第五配置之一的電源裝置包括電感器，其一端與針對所 述輸入電壓的輸入端子連接，其另一端與所述輸出晶體管的一端連接； 二極管，其陽極與所述輸出晶體管的一端連接，其陰極與針對所述輸 出電壓的輸出端子連接；以及電感器，其一端與針對所述輸出電壓的 輸出端子連接，其另一端與針對基準(zhǔn)電壓的輸入端子連接。這里，電 源裝置提升所述輸入電壓，以產(chǎn)生所述輸出電壓(第六配置)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種電氣設(shè)備包括電池，用作所述電 氣設(shè)備的電源；以及電源裝置，用作對所述電池的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝 置。這里，第一到第六配置之一的電源裝置用作所述電源裝置(第七 配置)。
本發(fā)明的有益效果
采用根據(jù)本發(fā)明的電源裝置或結(jié)合有所述電源裝置的電氣設(shè)備， 可以適當(dāng)?shù)乜刂普伎毡?，而不?huì)引起整體系統(tǒng)中的振蕩等。


圖1是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話的框圖2是示出了正升壓電路2P的配置示例的電路圖3是示出了正升壓電路2P如何執(zhí)行PWM操作的圖4是示出了 PWM比較器PCMP的配置示例的電路圖5是示出了開關(guān)電路SW的配置示例的圖6是示出了在負(fù)載較輕時(shí)效率如何提高的圖7是示出了正升壓電路2P的另一配置示例的電路圖；以及
圖8是示出了過升壓狀態(tài)如何發(fā)生的圖。
附圖標(biāo)記列表1 電池
2 系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC 2P 正升壓電路 2M 負(fù)升壓電路 21到2n第一到第n調(diào)節(jié)器電路
3 CCD相機(jī)模塊
Nl N溝道場效應(yīng)晶體管
Rs 感測電阻器
AMP1 誤差放大器
AMP2 放大器
El 直流電壓源
SS 軟啟動(dòng)電路
OSC 振蕩器
ADD 加法器
PCMP PWM比較器
FF SR觸發(fā)器(復(fù)位優(yōu)先型)
DRV 驅(qū)動(dòng)器電路
SW 開關(guān)電路
Ll 輸出電感器
Dl 防反向電流二極管(肖特基勢壘二極管)
Cl 輸出電容器
R1和R2 電阻器
T1和T2外部端子
II和12 第一和第二恒定電流源
Pl 第一P溝道場效應(yīng)晶體管(第一開關(guān)元件)
P2 第二P溝道場效應(yīng)晶體管(第二開關(guān)元件)
P3 第三P溝道場效應(yīng)晶體管(第三開關(guān)元件)
Rofs 偏移電阻器
CMP 比較器
E2 直流電壓源SLT 選擇器
具體實(shí)施例方式
下面，將描述將本發(fā)明應(yīng)用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的示例，該DC-DC 轉(zhuǎn)換器結(jié)合在移神電話中，轉(zhuǎn)換電池的輸出電壓，以產(chǎn)生移動(dòng)電話的 不同部件(具體是CCD相機(jī))的驅(qū)動(dòng)電壓。
圖1是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話(具體是針對CCD 相機(jī)的電源系統(tǒng))的框圖。如圖1所示，本實(shí)施例的移動(dòng)電話包括 電池l，用作移動(dòng)電話的電源；系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC 2，用作轉(zhuǎn)換電池1的 輸出的裝置；以及CCD相機(jī)模塊3，用作由移動(dòng)電話使用來感應(yīng)圖像 的裝置。除了這些部件，本實(shí)施例的移動(dòng)電話當(dāng)然還包括圖1中未示 出的實(shí)現(xiàn)其基本功能(例如通信功能)的裝置，如發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路、 揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、顯示器、操作部分、存儲(chǔ)器和其他部件。
CCD相機(jī)模塊3需要多種驅(qū)動(dòng)電壓(例如，+15.0V、 +3.0V、 +1.8V 和-8.0V)，以驅(qū)動(dòng)構(gòu)成其的CCD元件和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)以及 為其設(shè)置的I/0 (輸入/輸出)。因此，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC2包括正升壓 電路2P，用于正向提升電池電壓Vbat (例如，3.0V)至預(yù)定正升壓電 壓VP (例如，+18V);以及負(fù)升壓電路2M，用于負(fù)向提升電池電壓 Vbat至預(yù)定負(fù)升壓電壓VM (例如，-8V);此外，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC2還 包括第一到第n調(diào)節(jié)器電路(串聯(lián)調(diào)節(jié)器電路)21到2n，作為從電池 電壓Vbat或正升壓電壓VP產(chǎn)生多個(gè)正電壓VP1到VPn的裝置。正 電壓VP1到VPn和負(fù)升壓電壓VM全部提供至CCD相機(jī)模塊3。
圖2是示出了正升壓電路2P的配置示例的電路圖(部分為框圖)。 如圖2所示，正升壓電路2P將N溝道場效應(yīng)晶體管N1、感測電阻器 Rs、誤差放大器AMP1、放大器AMP2、直流電壓源E1、軟啟動(dòng)電路 SS、振蕩器OSC、加法器ADD、 PWM比較器PCMP、復(fù)位優(yōu)先型 SR觸發(fā)器FF、驅(qū)動(dòng)器電路(緩沖器電路)DRV和開關(guān)電路SW結(jié)合 到集成電路中。此外，正升壓電路2P還包括輸出電感器L1、防反向 電流二極管(肖特基勢壘二極管)Dl、輸出電容器C1和電阻器R1、 R2，作為從外部與外部端子T1和T2連接的元件。晶體管Nl的漏極與外部端子(開關(guān)端子)Tl連接。晶體管Nl 的源極經(jīng)由感測電阻器Rs (具有幾十毫歐的電阻)接地。
誤差放大器AMP1的反相輸入端子(-)與外部端子(反饋端子) T2連接。誤差放大器AMP1的非反相輸入端子(+)與直流電壓源E1 的正極端子連接。直流電壓源E1的負(fù)極端子接地。
放大器AMP2的非反相輸入端子(+ )與感測電阻器Rs的一端(電 池側(cè)的一端)連接。放大器AMP2的反相輸入端子(-)與感測電阻器 Rs的另一端(接地側(cè)的一端)連接。
加法器的一個(gè)輸入端子與放大器AMP2的輸出端子連接，加法器 的另一輸入端子與振蕩器OSC的第一輸出端子(三角波形電壓輸出端 子)連接。
PWM比較器PCMP的非反相輸入端子(+ )與加法器ADD的輸 出端子連接。PWM比較器PCMP的第一反相輸入端子(-)與誤差放 大器AMP1的輸出端子連接。PWM比較器PCMP的第二反相輸入端 子(-)與軟啟動(dòng)電路SS的輸出端子連接。
觸發(fā)器FF的置位輸入端子(S)通過開關(guān)電路SW與振蕩器OSC 的第二輸出端子(時(shí)鐘輸出端子)連接。觸發(fā)器FF的復(fù)位輸入端子 (R)與PWM比較器PCMP的輸出端子連接。觸發(fā)器FF的輸出端子 (Q)通過驅(qū)動(dòng)器電路DRV與晶體管N1的柵極連接。
在系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC2的外部，外部端子T1經(jīng)由輸出電感器L1 (具 有幾十微亨利的電感)與電池1的輸出端子(其上存在電池電壓Vbat) 連接，并與防反向電流二極管D1的陽極連接。防反向電流二極管D1 的陰極作為正升壓電路2P的輸出端子，與第一調(diào)節(jié)器21 (未示出) 的輸入端子連接，并經(jīng)由輸出電容器C1(具有幾個(gè)微法的電容)接地。 正升壓電路2P的輸出端子也經(jīng)由電阻器Rl和R2接地。電阻器Rl 和R2之間的節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)調(diào)節(jié)器IC 2的輸出端子T2連接。
因此，如上配置的正升壓電路2P是在晶體管N1的漏極處獲得所 需正升壓電壓VP的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中晶體管N1用作不同電 勢(電池電壓Vbat和地電壓GND)之間連接的開關(guān)元件。正升壓電 路2P采用峰值電流模式控制，作為驅(qū)動(dòng)方法，通過該驅(qū)動(dòng)方法，不僅基于對輸出電壓VP的監(jiān)視結(jié)果，還基于對流經(jīng)晶體管N1的驅(qū)動(dòng)電 流的監(jiān)視結(jié)果，來控制晶體管N1的驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在，將參照圖3，詳細(xì)描述如上配置的正升壓電路2P如何執(zhí)行 PWM操作(在正升壓電壓VP穩(wěn)定時(shí))。誤差放大器AMP1對施加至其非反相輸入端子(+ )的基準(zhǔn)電壓 Vref (直流電壓源El的電動(dòng)勢電壓)與施加至其反相輸入端子(-) 的反饋電壓Vfb (正升壓電壓VP的分壓)之間的電壓差進(jìn)行放大， 以產(chǎn)生誤差電壓Verr。因此，隨著正升壓電壓VP與其目標(biāo)值之間的 誤差增大，誤差電壓Verr升高。PWM比較器PCMP將施加至其第一反相輸入端子(-)的誤差電 壓Verr和施加至其第二反相輸入端子的軟啟動(dòng)電壓Vss中的較低者與 施加至其非反相輸入端子(+ )的斜坡電壓Vslp (加法器ADD的輸出 電壓，該輸出電壓由加法器ADD通過將來自振蕩器OSC的基準(zhǔn)三角 波形電壓(或基準(zhǔn)斜坡波形電壓)與放大器AMP2的輸出電壓相加而 產(chǎn)生)相比較。因此，PWM比較器PCMP產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對 應(yīng)的占空比的PWM信號(hào)。由此，只要正升壓電壓VP穩(wěn)定，當(dāng)誤差 電壓Verr高于斜坡電壓Vslp時(shí)，PWM信號(hào)的邏輯電平就為低；而當(dāng) 誤差電壓Verr低于斜坡電壓Vslp時(shí)，PWM信號(hào)的邏輯電平就為高。當(dāng)PWM信號(hào)(觸發(fā)器FF的復(fù)位信號(hào))為低時(shí)，從饋送至觸發(fā)器 FF的置位端子(S)的時(shí)鐘信號(hào)CLK (具有幾百個(gè)千赫茲到幾個(gè)兆赫 茲的頻率)的上升時(shí)開始，至晶體管N1的柵極信號(hào)Sg保持為高，從 而晶體管N1保持導(dǎo)通。另一方面，當(dāng)PWM信號(hào)為高時(shí)，無論時(shí)鐘 信號(hào)CLK如何，柵極信號(hào)Sg保持為低，從而晶體管N1保持截止。如上所述，在以峰值電流模式控制進(jìn)行操作的正升壓電路2P中， 不僅基于對輸出電壓VP的監(jiān)視結(jié)果、還基于對流經(jīng)晶體管Nl的驅(qū)動(dòng) 電流的監(jiān)視結(jié)果，來控制晶體管Nl的驅(qū)動(dòng)。因此，對于本實(shí)施例的 正升壓電路2P，即使誤差電壓Verr的產(chǎn)生無法跟上快速的負(fù)載變化， 也可以根據(jù)對流經(jīng)晶體管Nl的驅(qū)動(dòng)電流的監(jiān)視結(jié)果，直接控制晶體 管N1的驅(qū)動(dòng)。這有效地幫助了減小正升壓電壓VP中的變化。因此， 采用本實(shí)施例的正升壓電路2P，無需增大輸出電容器C1的電容。從而可以避免不必要地增加輸出電容器C1的成本和尺寸。緊接在正升壓電路2P的啟動(dòng)之后，正升壓電壓VP為零，因此誤 差電壓Verr非常高。因此，如果根據(jù)誤差電壓Verr與斜坡電壓Vslp 之間的比較結(jié)果產(chǎn)生PWM信號(hào)，則PWM信號(hào)的占空比變得較高， 以致引起涌入電流(inrush current)流經(jīng)輸出電容器L1。為了克服這種缺陷，如前所述，除了誤差電壓Verr，本實(shí)施例的 正升壓電路2P還單獨(dú)向PWM比較器PCMP輸入在電源打開之后逐 漸升高的軟啟動(dòng)電壓Vss。當(dāng)軟啟動(dòng)電壓Vss低于誤差電壓Verr時(shí)， 無論該誤差電壓Verr如何，正升壓電路2P都根據(jù)該較低的軟啟動(dòng)電 壓Vss與斜坡電壓Vslp之間的比較結(jié)果，確定PWM信號(hào)的占空比。 本實(shí)施例的正升壓電路2P包括偏移裝置，該偏移裝置保持斜坡 電壓Vslp從地電勢向較高電勢移動(dòng)預(yù)定偏移電壓AV，以使斜坡電壓 Vslp的下限電平高于誤差電壓Verr的下限電平。鑒于如下事實(shí)，將本 實(shí)施例的偏移電壓AV設(shè)定在大約100mV:由于誤差放大器AMP1的 電路配置，誤差電壓Verr的下限電平升高到高于地電勢幾個(gè)到幾十個(gè)采用這種配置，即使在負(fù)載較輕或無負(fù)載時(shí)，即，即使在無法通 過峰值電流模式控制將斜坡電壓Vslp移動(dòng)到較高電壓的情況下，也可 以在不受誤差電壓Verr的下限電平的影響下，將PWM信號(hào)的占空比 降低到所需水平(最小占空比為零)。因此，可以增強(qiáng)誤差放大器AMP1的性能，以適當(dāng)控制占空比，而不會(huì)引起整體系統(tǒng)中的振蕩等。這有 助于避免過升壓狀態(tài)。如前所述，整體系統(tǒng)執(zhí)行反饋控制，以獲得所需的正升壓電壓VP， 因此，即使斜坡電壓Vslp的偏移導(dǎo)致最小占空比降低到零，整體系統(tǒng)也免于受到任何顯著的不便影響。圖4是示出了 PWM比較器PCMP的配置示例的電路圖。如圖4 所示，本實(shí)施例的PWM比較器PCMP的輸入級包括第一和第二恒 定電流源II和12，每一個(gè)的一端均與電源線(Vbat)連接；第一 P 溝道場效應(yīng)晶體管(第一開關(guān)元件)Pl，連接在第一恒定電流源II 的另一端與接地線之間，第一 P溝道場效應(yīng)晶體管根據(jù)斜坡電壓Vslp而導(dǎo)通和截止；以及第二和第三P溝道場效應(yīng)晶體管(第二和第三開 關(guān)元件)P2和P3，連接在第二恒定電流源12的另一端與接地線之間， 第二和第三P溝道場效應(yīng)晶體管P2和P3分別根據(jù)誤差電壓Verr和軟 啟動(dòng)電壓Vss而導(dǎo)通和截止。此外，PWM比較器PCMP還包括在第 一恒定電流源Il的另一端與第一開關(guān)元件P1的一端(源極端)之間 連接的偏移電阻器Rofs，并對第一和第二恒定電流源II和12的另一 端上出現(xiàn)的電壓V1和V2進(jìn)行比較，以產(chǎn)生PWM信號(hào)。采用這種配置，PWM比較器PCMP的輸入級結(jié)合了電平移動(dòng) 功能，用于將輸入電壓提升到所需電壓電平；以及偏移功能，用于保 持斜坡電壓Vslp從地電勢向較高電勢移動(dòng)預(yù)定偏移電壓AV，以使斜 坡電壓Vslp的下限電平高于誤差電壓Verr的下限電平。采用這種配 置，可以非常簡單的配置實(shí)現(xiàn)偏移裝置。現(xiàn)在，將詳細(xì)描述正升壓電路2P的效率是如何提高的。正升壓 電路2P的效率T!由整體電路中的輸入與輸出功率之比表示。因此，如 果輸出電流(負(fù)載電流〉較高，則對于整體電路的效率T1，可以忽略 正升壓電路2P自身的消耗電流。當(dāng)輸出電流在負(fù)載較輕或無負(fù)載時(shí) 變小時(shí)，正升壓電路2P自身的消耗電流，特別是觸發(fā)器FF和驅(qū)動(dòng)器 電路DRV的消耗電流顯著影響整體電路的效率Ti(見圖6中的虛線B)。本實(shí)施例的正升壓電路2P包括開關(guān)電路SW，作為在負(fù)載較輕或 無負(fù)載時(shí)提高效率ri的裝置，該開關(guān)電路SW根據(jù)誤差電壓Verr和閾 值電壓Vth中哪個(gè)較高，來控制是否向觸發(fā)器FF輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK。圖5是示出了開關(guān)電路SW的配置示例的電路圖。如圖5所示， 本實(shí)施例的開關(guān)電路SW包括比較器CMP、直流電壓源E2和選擇器 SLT。比較器CMP的非反相輸入端子(+ )與誤差放大器AMP1 (未示 出)的輸出端子連接。比較器CMP的反相端子(-)與直流電壓源E2 的正極端子(其上施加有閾值電壓Vth)連接。直流電壓源E2的負(fù)極 端子接地。比較器CMP的輸出端子與選擇器SLT的控制端子連接。 選擇器SLT的一個(gè)輸入端子與振蕩器OSC (未示出)的第二輸出端子 (時(shí)鐘輸出端子)連接。選擇器SLT的另一輸入端子接地。選擇器SLT的公共輸出端子與觸發(fā)器FF (未示出)的置位端子(S)連接。由直流電壓源E2產(chǎn)生的閾值電壓Vth設(shè)定為等于前述偏移電壓 △V (函mV)。在如上配置的開關(guān)電路SW中，當(dāng)誤差電壓Verr高于閾值電壓 Vth時(shí)，比較器CMP的輸出邏輯為高；當(dāng)誤差電壓Verr低于閾值電 壓Vth時(shí)，比較器CMP的輸出邏輯為低。當(dāng)比較器CMP的輸出邏輯為高時(shí)，選擇器SLT將公共輸出端子 與饋送有時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)輸入端子連接，以允許將針對觸發(fā)器 FF的時(shí)鐘信號(hào)CLK從振蕩器OSC輸入到選擇器SLT。另一方面，當(dāng)比較器CMP的輸出邏輯為低時(shí)，因?yàn)檎`差電壓Verr 低于閾值電壓Vth(即，斜坡電壓Vslp的下限電平)，所以選擇器SLT 識(shí)別出PWM信號(hào)的占空比為零，即，識(shí)別出無需提升電壓的輕負(fù)載 或無負(fù)載操作的時(shí)間段。因此，選擇器SLT將公共輸出端子與施加有 地電壓(低電平)的另一輸出端子連接，以中斷向觸發(fā)器FF輸入時(shí) 鐘信號(hào)CLK。采用這種配置，可以降低負(fù)載較輕或無負(fù)載時(shí)觸發(fā)器FF和驅(qū)動(dòng) 器電路DRV的不必要的電流消耗，從而提高正升壓電路2P的效率ri (見圖6中實(shí)線A)。雖然上述實(shí)施例論述了將本發(fā)明應(yīng)用于以峰值電流模式控制進(jìn)行 操作的正升壓電路2P的示例，但是這并非要以任何方式來限制本發(fā) 明的應(yīng)用；本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于一般用于從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出 電壓的直流穩(wěn)定電源裝置。例如，在普通直流穩(wěn)定電源中，諸如圖7所示的電源，其包括誤 差放大器AMP1用于放大根據(jù)輸出電壓VP而變化的反饋電壓Vfb與 預(yù)定基準(zhǔn)電壓Vref之間的電壓差，并使用誤差放大器AMP1的輸出信 號(hào)(誤差電壓Verr)對輸出晶體管Nl進(jìn)行開關(guān)，即使在設(shè)置有圖4 所示的PWM比較器PCMP (即，輸入級中結(jié)合了偏移功能的PWM 比較器)，也可以獲得如上所述的相同操作和優(yōu)點(diǎn)。除了通過上述實(shí)施例的具體描述之外，在不背離本發(fā)明精神的前 提下，可以進(jìn)行許多修改和改變。例如，雖然上述實(shí)施例只論述了將肖特基勢壘二極管用作防反向電流二極管D1的示例，但是可以替代使用普通二極管。如果附加地 設(shè)置了同步整流開關(guān)電路，則可以省略防反向電流二極管D1。 電路配置可以修改為將P溝道和N溝道晶體管互換使用。 晶體管Nl或感測電阻器Rs可以是外部連接的；電阻器Rl和R2 可以是內(nèi)部集成的。雖然上述實(shí)施例論述了在第一電流源II的另一端與第一開關(guān)元 件P1的源極之間連接偏移電阻器Rofs的示例，但是這并非要限制本 發(fā)明的配置。偏移電阻器Rofs可以連接在第一開關(guān)元件Pl的漏極與 接地線之間。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明提供了一種在從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出電壓的直流穩(wěn)定電 源裝置中避免其過升壓和提高其效率方面十分有用的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，包括輸出晶體管，通過將其導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓；誤差放大器，用于對與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定基準(zhǔn)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以產(chǎn)生誤差電壓；PWM比較器，用于將所述誤差電壓與預(yù)定斜坡電壓相比較，以產(chǎn)生PWM信號(hào)，所述PWM信號(hào)具有與所述比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比；以及導(dǎo)通/截止控制裝置，用于使用所述PWM信號(hào)，使所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止，其中所述電源裝置還包括偏移裝置，用于保持所述斜坡電壓從地電勢向較高電壓移動(dòng)預(yù)定偏移電壓，以使所述斜坡電壓的下限電平高于所述誤差電壓的下限電平。
2. —種電源裝置，包括輸出晶體管，通過將其導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓； 誤差放大器，用于對與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定基準(zhǔn)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以產(chǎn)生誤差電壓；PWM比較器，用于將所述誤差電壓與預(yù)定斜坡電壓相比較，以產(chǎn)生PWM信號(hào)，所述PWM信號(hào)具有與所述比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比；以及導(dǎo)通/截止控制裝置，用于使用所述PWM信號(hào)，使所述輸出晶體 管導(dǎo)通和截止，其中所述PWM比較器保持所述斜坡電壓從地電勢向較高電壓移 動(dòng)預(yù)定偏移電壓，以使所述斜坡電壓的下限電平高于所述誤差電壓的 下限電平。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其中所述PWM比較器在其 輸入級中包括第一和第二恒定電流源，其中每一個(gè)的一端均與電源線連接；第一開關(guān)元件，連接在所述第一恒定電流源的另一端與接地線之 間，所述第一開關(guān)元件根據(jù)所述斜坡電壓而導(dǎo)通和截止；以及第二開關(guān)元件，連接在所述第二恒定電流源的另一端與接地線之 間，所述第二開關(guān)元件根據(jù)所述誤差電壓而導(dǎo)通和截止，其中所述PWM比較器還包括連接在所述第一恒定電流源的另一 端與所述第一開關(guān)元件的一端之間或在所述第一開關(guān)元件的另一端與 接地線之間的偏移電阻器，并比較在所述第一和第二電流源的另一端 出現(xiàn)的電壓，以產(chǎn)生所述PWM信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其中所述導(dǎo)通/截止控制裝 置包括振蕩器，用于產(chǎn)生預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位優(yōu)先型SR觸發(fā)器，用于在其置位端子處接收所述時(shí)鐘信號(hào)， 并在其復(fù)位端子處接收所述PWM信號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)器電路，使用所述SR觸發(fā)器的輸出信號(hào)，將所述輸出晶體 管導(dǎo)通和截止，其中所述導(dǎo)通/截止控制裝置還包括開關(guān)電路，用于根據(jù)所述誤差電壓和預(yù)定閾值電壓中哪個(gè)較高，控制是否向所述SR觸發(fā)器輸入 所述時(shí)鐘信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其中所述閾值電壓設(shè)定為等于所述偏移電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的電源裝置，還包括電感器，其一端與用于所述輸入電壓的輸入端子連接，其另一端 與所述輸出晶體管的一端連接；二極管，其陽極與所述輸出晶體管的一端連接，其陰極與用于所 述輸出電壓的輸出端子連接；以及電容器，其一端與用于所述輸出電壓的輸出端子連接，其另一端 與用于基準(zhǔn)電壓的輸入端子連接，其中所述電源裝置提升所述輸入電壓，以產(chǎn)生所述輸出電壓。
7. —種電氣設(shè)備，包括電池，用作所述電氣設(shè)備的電源；以及電源裝置，用作對所述電池的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置， 其中使用權(quán)利要求1到5之一所述的電源裝置，作為所述電源裝
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置包括偏移裝置，用于保持斜坡電壓(Vslp)從低電勢向較高電勢移動(dòng)預(yù)定偏移電壓ΔV，以使斜坡電壓(Vslp)的下限電平高于誤差電壓(Verr)的下限電平。采用這種配置，可以提供能夠適當(dāng)控制占空比而不會(huì)引起整體系統(tǒng)的振蕩等的直流穩(wěn)定電源裝置、以及具有這種電源裝置的電氣設(shè)備。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101228684SQ200680026788
公開日2008年7月23日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者北川篤, 淺津博昭 申請人:羅姆股份有限公司