專利名稱：開關(guān)式穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)式穩(wěn)壓器，并且更具體地涉及開關(guān)式穩(wěn)壓器的電源電壓變化響應(yīng)特性的改善。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)開關(guān)式穩(wěn)壓器包括跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器?？鐚?dǎo)放大器誤差信號放大器比較通過將輸出電壓端上的電壓除以分壓電阻器所生成的電壓和根據(jù)參考電壓電路所產(chǎn)生的參考電壓，并放大其之間的電位差?；谳敵鲭娏骱涂鐚?dǎo)放大器誤差信號放大器輸出電阻來確定跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器的增益。開關(guān)式穩(wěn)壓器包括由線圈和輸出電容器構(gòu)成的LC濾波器，因此顯著的相位延遲出現(xiàn)在LC濾波器的截止頻率附近。當(dāng)該增益在相位延遲了180度或更多的頻率區(qū)域中等于或大于0dB時，出現(xiàn)異常振蕩。因此，需要減少LC濾波器的截止頻率附近高頻區(qū)域中的增益(參看“SII CMOS IC DATA BOOK 2004，Power Supply IC·MOS FET Part”，圖12第4-314頁)。
圖3是示出開關(guān)式穩(wěn)壓器的框圖。開關(guān)式穩(wěn)壓器包括開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC34、電源29、輸出激勵晶體管30、二極管31、線圈32和輸出電容器33。
開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC34具有如下的結(jié)構(gòu)并按如下操作。輸出電壓端35處的電壓除以分壓電阻器37以感測輸出電壓。跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38將使用分壓電阻器37通過電壓分壓生成的輸出電壓與參考電壓39比較，并且比較所得的結(jié)果由跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38放大?？鐚?dǎo)放大器誤差信號放大器38的輸出端與跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分40連接。PWM比較器41將從跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38輸出的電壓與從三角波生成電路42輸出的電壓比較，以生成與從跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38輸出的電壓相對應(yīng)的PWM波形。從PWM比較器41輸出的PWM波形穿過緩沖器43并接著被輸入到輸出激勵晶體管30的柵極?？鐚?dǎo)放大器誤差信號放大器38的增益由“(來自跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38的輸出電流)×(跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分40的電阻)”來確定。
圖4是示出傳統(tǒng)開關(guān)式穩(wěn)壓器的跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分40的例子的電路圖。電阻器3和4并聯(lián)連接。每個電阻器3和4的一端與輸出電阻輸入端1連接。電阻器3的另一端接地并且電阻器4的另一端通過電容器5接地。輸出電阻輸入端1與跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38的輸出端連接。低頻區(qū)域中的輸出電阻對應(yīng)于電阻器3的電阻。另一方面，電容器5顯得為短路的高頻區(qū)域中的輸出電阻是電阻器3和4的并聯(lián)電阻，由此確定增益。即是，滿足(電阻器3的電阻)＞(電阻器3和4的并聯(lián)電阻)，因此滿足(低頻區(qū)域中的增益)＞(高頻區(qū)域中的增益)。
在上述的開關(guān)式穩(wěn)壓器中，為了維持輸出電壓對振蕩的穩(wěn)定性，在IC濾波器的截止頻率附近的高頻區(qū)域中降低跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分的電阻，從而降低增益。
但是，傳統(tǒng)開關(guān)式穩(wěn)壓器具有下列問題。為了防止異常振蕩，在LC濾波器的截止頻率附近的高頻區(qū)域中降低跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器38的增益。那么，即使當(dāng)在高頻區(qū)域中發(fā)生輸出電壓變化時，跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器的響應(yīng)較慢，因此電源電壓變化響應(yīng)特性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供具有電源電壓變化響應(yīng)特性改善的開關(guān)式穩(wěn)壓器，同時維持了輸出電壓對振蕩的穩(wěn)定性。
在根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)式穩(wěn)壓器中，將電源電壓變化響應(yīng)改善電路添加到開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，以臨時改變誤差信號放大器的輸出電阻。因此，解決了上述問題，從而改善了電源電壓變化響應(yīng)特性。
根據(jù)本發(fā)明中的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，可能提供具有電源電壓變化響應(yīng)特性改善的開關(guān)式穩(wěn)壓器，同時維持了輸出電壓對振蕩的穩(wěn)定性。


在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)式穩(wěn)壓器的跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分的電路圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)式穩(wěn)壓器的電源電壓變化響應(yīng)改善電路的電路圖；圖3是示出傳統(tǒng)開關(guān)式穩(wěn)壓器的框圖；和圖4是示出傳統(tǒng)開關(guān)式穩(wěn)壓器的跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分的電路圖。
優(yōu)選實施方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)式穩(wěn)壓器的跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分的電路圖。在該跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分，串聯(lián)連接的電阻器4和電容器5與電阻器3并行連接。電阻器4的一端與輸出電阻輸入端1連接。電容器5的一端通過N型MOS晶體管6接地。N型MOS晶體管6的柵極與電源電壓變化響應(yīng)改善電路7的輸出端連接。電源電壓變化響應(yīng)改善電路7的輸入端2與圖3所示的電源29連接。輸出電阻輸入端1與圖3中所示的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC的跨導(dǎo)放大器誤差放大器38的輸出端連接。
假設(shè)正常操作狀態(tài)是電源29的電壓不變化的狀態(tài)，并且電源電壓變化狀態(tài)是電源29的電壓變化的狀態(tài)。當(dāng)輸入端2處的電壓不變化時，電源電壓變化響應(yīng)改善電路7生成高電平。當(dāng)輸入端2處的電壓變化時，電源電壓變化響應(yīng)改善電路7對于預(yù)定周期生成低電平。
即是，本發(fā)明中的跨導(dǎo)放大器輸出電阻器部分基于電源29的電壓按如下操作。在正常操作狀態(tài)中，輸入端2處的電壓不變化，因此電源電壓變化響應(yīng)改善電路7生成高電平。接著，N型MOS晶體管6接通。因此，低頻區(qū)域中的輸出電阻值是電阻器3的電阻。高頻區(qū)域中的輸出電阻值是電阻器3和4的并聯(lián)電阻。另一方面，在電源電壓變化狀態(tài)中，輸入端2處的電壓變化，因此電源電壓變化響應(yīng)改善電路7對于預(yù)定周期生成低電平。接著，N型MOS晶體管6對于該預(yù)定周期斷開。因此，即使在高頻區(qū)域，輸出電阻值是電阻器3的電阻，因此增益不降低。在該預(yù)定周期過去后，電源電壓變化響應(yīng)改善電路7的輸出電壓變?yōu)楦唠娖?。那么，N型MOS晶體管6接通，因此輸出電阻值變?yōu)榕c正常工作狀態(tài)中的輸出電阻值相等。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)式穩(wěn)壓器的電源電壓變化響應(yīng)改善電路7的電路圖。電源電壓變化響應(yīng)改善電路7包括在電源電壓增加的情況下工作的電路10(對于電源電壓增加的情況)和在電源電壓下降的情況下工作的電路11(對于電源電壓下降的情況)。電路10和11的輸出信號被輸入到NOR電路28。NOR電路28的輸出被輸出到輸出端9。
首先，將描述電路10(對于電源電壓增加的情況)的操作。恒定電流源12的電流值等于恒定電流源14的電流值。N型MOS晶體管13的閾值電壓等于N型MOS晶體管15的閾值電壓。N型MOS晶體管18是閾值電壓高于N型MOS晶體管15的閾值電壓的晶體管。在正常操作狀態(tài)中，N型MOS晶體管15的漏極電壓低于N型MOS晶體管18的閾值電壓，因此N型MOS晶體管18斷開。因此，N型MOS晶體管18的漏極電壓變?yōu)楦唠娖?，其結(jié)果是倒相器19的輸出變?yōu)榈碗娖健?br> 在電源電壓增加的電源電壓變化狀態(tài)中，N型MOS晶體管15的漏極電壓對于預(yù)定時間由電容器16增加，因此N型MOS晶體管18接通。因此，N型MOS晶體管18的漏極電壓變?yōu)榈碗娖剑浣Y(jié)果是倒相器19的輸出變?yōu)楦唠娖?。N型MOS晶體管18接通的時間基本上由“(恒定電流源14的電流值)×(電源電壓的變化值)/(電容器16的電容值)”來確定。在電源電壓下降的電源電壓變化狀態(tài)中，N型MOS晶體管15的漏極電壓下降。但是，N型MOS晶體管18斷開，因此倒相器19的輸出如正常操作狀態(tài)那樣變?yōu)榈碗娖健?br> 接著，將描述電路11(對于電源電壓下降的情況)的操作。恒定電流源20的電流值等于恒定電流源23的電流值。N型MOS晶體管21的閾值電壓等于N型MOS晶體管24的閾值電壓。N型MOS晶體管26是其閾值電壓高于N型MOS晶體管24的閾值電壓的晶體管。在正常操作狀態(tài)中，N型MOS晶體管24的漏極電壓低于N型MOS晶體管26的閾值電壓，因此N型MOS晶體管26斷開。因此，N型MOS晶體管26的漏極電壓變?yōu)楦唠娖剑浣Y(jié)果是倒相器27的輸出變?yōu)榈碗娖健?br> 在電源電壓下降的電源電壓變化狀態(tài)中，N型MOS晶體管24的柵極電壓對于預(yù)定時間由電容器22降低并且N型MOS晶體管24的漏極電壓增加，因此N型MOS晶體管26接通。因此，N型MOS晶體管26的漏極電壓變?yōu)榈碗娖?，其結(jié)果是倒相器27的輸出變?yōu)楦唠娖?。N型MOS晶體管26接通的時間基本上由“(恒定電流源22的電流值)×(電源電壓的變化值)/(電容器23的電容值)”來確定。在電源電壓增加的電源電壓變化狀態(tài)中，N型MOS晶體管24的柵極電壓增加并且N型MOS晶體管24的漏極電壓下降。但是，N型MOS晶體管26斷開，因此倒相器27的輸出如正常操作狀態(tài)那樣變?yōu)榈碗娖健?br> 如此，在正常操作狀態(tài)中，電路10(對于電源電壓增加的情況)的輸出電壓和電路11(對于電源電壓下降的情況)的輸出電壓中的每一個都是低電平，因此NOR電路28的輸出變?yōu)楦唠娖?。在電源電壓增加的電源電壓變化狀態(tài)中，電路10(對于電源電壓增加的情況)的輸出是高電平，并且電路11(對于電源電壓下降的情況)的輸出是低電平，其結(jié)果是NOR電路28的輸出變?yōu)榈碗娖?。在電源電壓降低的電源電壓變化狀態(tài)中，電路10(對于電源電壓增加的情況)的輸出是低電平，并且電路11(對于電源電壓下降的情況)的輸出是高電平，其結(jié)果是NOR電路28的輸出變?yōu)榈碗娖健?br> 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)電源電壓變化時，跨導(dǎo)放大器誤差信號放大器的輸出電阻可對于預(yù)定周期變化。因此電源電壓變化響應(yīng)特性得以改善的同時維持輸出電壓對振蕩的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，包括誤差放大器，用于比較來自開關(guān)式穩(wěn)壓器的輸出電壓和參考電壓并放大其之間的電壓差，以執(zhí)行反饋控制；和與誤差放大器的輸出端連接的輸出控制電路，用于在電源電壓變化后對于一預(yù)定周期將誤差放大器的增益保持為恒定。
2.一種開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，包括分壓電阻器部分，用于從開關(guān)式穩(wěn)壓器接收輸出電壓并基于該輸出電壓來生成分壓電壓；參考電壓電路，用于生成參考電壓；誤差信號放大器，用于放大分壓電壓和參考電壓之間的電壓差；輸出電阻電路，用于在輸出電壓的低頻區(qū)域和輸出電壓的高頻區(qū)域之間切換誤差信號放大器的增益；與輸出電阻電路連接的電源電壓變化響應(yīng)改善電路；三角波生成電路，用于生成三角波電壓；和PWM比較器，用于比較從誤差信號放大器輸出的電壓與三角波電壓，以生成PWM信號，其中電源電壓變化響應(yīng)改善電路控制輸出電阻電路在電源電壓變化后將誤差信號放大器的增益保持為恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，其中輸出電阻電路包括并聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻；和與第二電阻串聯(lián)連接的電容器和開關(guān)電路，并且其中開關(guān)電路由電源電壓變化響應(yīng)改善電路控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，其中在電源電壓變化后對于預(yù)定周期，電源電壓變化響應(yīng)改善電路使開關(guān)電路斷開。
5.一種開關(guān)式穩(wěn)壓器，包括串聯(lián)連接的電源、開關(guān)元件、和電感器；和根據(jù)任一權(quán)利要求1的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，用于監(jiān)控輸出電壓并基于監(jiān)控的輸出電壓來控制開關(guān)元件。
6.一種開關(guān)式穩(wěn)壓器，包括串聯(lián)連接的電源、開關(guān)元件、和電感器；和根據(jù)任一權(quán)利要求2的開關(guān)式穩(wěn)壓器控制IC，用于監(jiān)控輸出電壓并基于監(jiān)控的輸出電壓來控制開關(guān)元件。
全文摘要
提供了一種具有改善的電源電壓變化響應(yīng)特性的開關(guān)式穩(wěn)壓器，同時維持了輸出電壓對振蕩的穩(wěn)定性。誤差信號放大器的輸出電阻由電源電壓變化響應(yīng)改善電路來調(diào)整，以允許誤差信號放大器的增益變化。
文檔編號G05F1/56GK1980027SQ200610164198
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者津崎敏之 申請人:精工電子有限公司