專利名稱：開關(guān)穩(wěn)壓器和具有該開關(guān)穩(wěn)壓器的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其用于從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸 出電壓，并且還涉及包含這種開關(guān)穩(wěn)壓器的電子設(shè)備。更為具體的是， 本發(fā)明一般地涉及需要快速響應(yīng)負載波動的電源裝置(例如用于液晶 顯示器、大屏幕液晶電視的電源，以及板上電源)。
背景技術(shù)：
通常，在輸入輸出差很大的情況下，作為以低熱耗及相對高的效 率提供穩(wěn)定電功率的裝置，廣泛使用開關(guān)穩(wěn)壓器(斬波穩(wěn)壓器)，其通 過導(dǎo)通和截止輸出晶體管(即通過控制其占空比)以驅(qū)動儲能元件(例 如電容器或電感器)一端的方式，從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸出電壓。在圖3所示的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中，設(shè)置誤差放大器ERR用于放 大根據(jù)輸出電壓變化的反饋電壓Vfb和預(yù)定基準電壓Vref之間的差 值，并且根據(jù)誤差放大器ERR所產(chǎn)生的誤差電壓Verr驅(qū)動輸出晶體 管Nl。此外，在圖3所示的需要快速響應(yīng)負載波動的開關(guān)穩(wěn)壓器中，使 用檢測電阻器Rs，以檢測電壓Vsense的形式檢測流過輸出晶體管Nl 的開關(guān)電流Isw，并且還根據(jù)檢測電壓Vsense (通過所謂的電流模式 控制，例如參見其后的專利文獻l)驅(qū)動輸出晶體管Nl。專利文獻l: JP-A-2000-92833。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題的確，即使誤差放大器ERR不能跟隨負載的波動，上述常規(guī)開 關(guān)穩(wěn)壓器也可以根據(jù)開關(guān)電流Isw的檢測結(jié)果，直接驅(qū)動輸出晶體管 Nl，從而產(chǎn)生電壓變化很小的穩(wěn)定輸出電壓。然而，在上述常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中，由于是通過直接參考約幾十毫歐的檢測電阻器Rs之上的微小檢測電壓Vsense，實現(xiàn)電流模式控制， 所以電流模式控制容易受噪聲的影響，并且因而麻煩的是，當(dāng)在惡劣 的噪聲環(huán)境下(例如，當(dāng)包含在移動電話中)使用開關(guān)穩(wěn)壓器時，就 可能導(dǎo)致較差的輸出精度。同時，在圖3所示的配置中，其中檢測電阻器Rs與輸出晶體管 串聯(lián)連接，可以增加檢測電阻器Rs的電阻值，以增加檢測電壓Vsense 的電平；這確實有助于改善其中的信噪比，但不好的是，降低了開關(guān) 穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的目的在于提供了一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其在沒有損失轉(zhuǎn)換效 率的情況下，實現(xiàn)了噪聲環(huán)境下改進的輸出精度，并且提供了包含這 種開關(guān)穩(wěn)壓器的電子設(shè)備。解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，開關(guān)穩(wěn)壓器通過比 較誤差電壓與傾斜電壓生成PWM信號，以用于PWM控制，誤差電 壓和輸出電壓與其目標值的誤差相對應(yīng)，然后，根據(jù)PWM信號導(dǎo)通 和截止輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元件的一端，并且從而從輸入電壓中 產(chǎn)生所需的輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電流生成裝置，用于 生成檢測電流，其與流過輸出晶體管的開關(guān)電流相對應(yīng)，以便根據(jù)檢 測電流偏移傾斜電壓的電壓電平(第一配置)。更為具體的是，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，開關(guān)穩(wěn)壓器導(dǎo)通和截止 輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元件的一端，并且從而從輸入電壓中產(chǎn)生所 需的輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電阻器，用于生成檢測電 壓，其與流過輸出晶體管的開關(guān)電流相對應(yīng)；檢測電流生成裝置，用 于生成與檢測電壓相對應(yīng)的檢測電流；傾斜電流生成裝置，用于生成 鋸齒波形或三角波形的傾斜電流；傾斜電壓生成裝置，用于生成傾斜 電壓，其與檢測電流和傾斜電流的總電流相對應(yīng)；誤差電壓生成裝置， 用于通過放大與輸出電壓相對應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定目標設(shè)置電壓之間
的差值，生成誤差電壓；PWM信號生成裝置，用于比較誤差電壓與傾斜電壓，從而生成PWM信號；以及開關(guān)控制裝置，用于根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管(第二配置)。利用這種配置，在保持低的檢測電阻器電阻同時，可以將傾斜電 壓的電壓電平最終升高到所需的電壓電平。因而，電流模式控制實現(xiàn) 了很小的噪聲影響以及沒有損失轉(zhuǎn)換效率。這就在噪聲環(huán)境下實現(xiàn)了 改善的輸出精度。此外，由于沒有使用檢測晶體管，所以防止了其中 較差對應(yīng)性而導(dǎo)致的錯誤檢測。這有助于實現(xiàn)在電源電壓和溫度特性 方面更好的電流模式控制。第二配置的開關(guān)穩(wěn)壓器還可以包括用作儲能元件的電感器，用 于整流或開關(guān)輸出電流的整流元件，和用于平滑輸出電壓的平滑電容 器(第三配置)。在第二和第三配置中任一配置的開關(guān)穩(wěn)壓器中，檢測電流生成裝 置可以包括第一電阻器，與檢測電壓相對應(yīng)的電流通過該電阻器； 和第一電流鏡像電路，用于通過對流過第一電阻器的電流進行鏡像從 而生成檢測電流，傾斜電流生成裝置可以包括振蕩電路，用于生成 鋸齒波形或三角波形的振蕩電壓；第二電阻器，與振蕩電壓相對應(yīng)的 電流通過該電阻器；和第二電流鏡像電路，用于通過對流過第二電阻 器的電流進行鏡像從而生成傾斜電流，以及傾斜電壓生成裝置可以包 括第三電阻器，檢測電流和傾斜電流的總電流通過該電阻器，從第 三電阻器的一端提取傾斜電壓(第四配置)。利用這種配置，在保持低 的檢測電阻器電阻同時，可以通過增加第三電阻器的電阻值，將傾斜 電壓的電壓電平最終升高到所需的電壓電平。還可以通過適當(dāng)設(shè)置第 一和第二電阻器的電阻值，輕松的調(diào)節(jié)檢測電流和傾斜電流相對彼此 的大小。在第四配置的開關(guān)穩(wěn)壓器中，檢測電阻器的電阻值以其預(yù)定的溫 度系數(shù)變化，并且可以設(shè)置第一到第三電阻器中的至少一個的電阻值 以這個溫度系數(shù)變化，以便補償該預(yù)定的溫度系數(shù)(第五配置)。利用 這種配置，無論慮溫度的變化如何，可以實現(xiàn)高精度的輸出反饋控制。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，電子設(shè)備包括，第一到第五配置中任一種的開關(guān)穩(wěn)壓器，作為轉(zhuǎn)換電壓輸出的裝置。電源可以是電池。利 用這種配置，甚至在噪聲的環(huán)境下，也可以不浪費電池能量，穩(wěn)定的 提供電能供應(yīng)。具體的，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)穩(wěn)壓器用于為液晶面板 中的數(shù)據(jù)信號生成部分提供電能時，用于將數(shù)據(jù)寫入象素晶體管的電 壓不太可能變化。這有助于避免不能充分驅(qū)動液晶，并且有助于確保 數(shù)據(jù)寫入到顯示存儲器等。因而，可以實現(xiàn)更好的圖像顯示，其不太 可能遇到例如低對比度或不均勻亮度的缺點。本發(fā)明的優(yōu)點如上所述，在不損失轉(zhuǎn)換效率的情況下，本發(fā)明的開關(guān)穩(wěn)壓器實 現(xiàn)了噪聲環(huán)境下改進的輸出精度。這使得含有這種開關(guān)穩(wěn)壓器的電子 設(shè)備功耗減少并且可靠性改善。


圖1是示出了作為本發(fā)明實施例的移動電話的方框圖；圖2是示出了 DC/DC轉(zhuǎn)換器20的配置示例的電路圖；和圖3是示出了采用電流模式控制的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器示例的電路圖。參考符號列表10電池20DC/DC轉(zhuǎn)換器(開關(guān)穩(wěn)壓器)30TFT液晶面板21開關(guān)電壓IC211開關(guān)驅(qū)動電路212檢測電壓生成電路213檢測電流生成電路214傾斜電流生成電路215傾斜電壓生成電路216輸出反饋電路CTRL開關(guān)控制部分 Nl到N6N溝道場效應(yīng)晶體管Pl到P6P溝道場效應(yīng)晶體管Rs檢測電阻器Rl到R3電阻器11到12恒流源13變流源Cl電容器ERR誤差放大器El直流電壓源CMP比較器Tl到T2外部端子Lex電感器(外部連接)Dex整流二極管(外部連接)Cex平滑電容器Rexl到Rex2電阻器(外部連接)具體實施方式
下文中，通過示例的方式描述本發(fā)明，其中本發(fā)明應(yīng)用于包含在 移動電話中的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其用于將電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動 該移動電話相關(guān)部件(例如，TFT (薄膜晶體管)液晶面板)的驅(qū)動 電壓。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的移動電話的方框圖(具體的示出 了與TFT液晶面板電功率供應(yīng)有關(guān)的部分)。如圖1中所示，這個實 施例的移動電話包括作為整個移動電話電源的電池IO，作為轉(zhuǎn)換電 池10輸出的裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20，以及作為移動電話顯示裝置的 TFT液晶面板30。不用說，盡管沒有在圖1中示出，但是除了這些部 件之外，本實施例的移動電話還包括用于實現(xiàn)移動電話必要功能(例 如通信功能)的裝置發(fā)送/接收電路、揚聲器、麥克風(fēng)、顯示屏、操 作部分、存儲器以及其他部件。DC/DC轉(zhuǎn)換器20從電池10提供的輸入電壓Vin中產(chǎn)生恒定的輸
出電壓Vout，并將輸出電壓Vout供給TFT液晶面板30。當(dāng)向用于為 TFT液晶面板30生成數(shù)據(jù)信號(施加到象素晶體管源線的電壓信號) 的數(shù)據(jù)信號生成部分(未示出)提供的電功率不穩(wěn)定時，就不能充分 驅(qū)動液晶，或不能完成將數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器或類似的操作。這可以 導(dǎo)致降低圖像質(zhì)量，例如對比度低或亮度不均勻。因此，要求DC/DC 轉(zhuǎn)換器20快速響應(yīng)負載的波動。圖2是示出了 DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置示例的電路圖(部分為方框 圖)。如圖2中所示，這個實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20是升壓開關(guān)穩(wěn) 壓器(斬波穩(wěn)壓器)，其包括開關(guān)電源IC21，并且還包括與其外部連 接的部件電感器Lex，整流二極管Dex (例如肖特基勢壘二極管)， 平滑電容器Cex和電阻器Rexl、 Rex2。開關(guān)電源IC21就電路模塊而言包括開關(guān)驅(qū)動電路211、檢測電壓 生成電路212、檢測電流生成電路213、傾斜電流生成電路214、傾斜 電壓生成電路215和輸出反饋電路216，還包括用于實現(xiàn)與外部電氣 連接的裝置外部端子T1和T2。此外，除了上述的電路模塊外，根 據(jù)需要，開關(guān)電源IC 21還可以包含保護電路模塊(例如防止低輸入 故障的電路或熱保護電路)。開關(guān)驅(qū)動電路211包括開關(guān)控制部分CTRL和N溝道場效應(yīng)晶體 管N1。檢測電壓生成電路212包括檢測電阻器Rs。檢測電流生成電 路213包括N溝道場效應(yīng)晶體管N2到N4， P溝道場效應(yīng)晶體管Pl 到P4，恒流源I1和電阻器R1。傾斜電流生成電路214包括N溝道場 效應(yīng)晶體管N5和N6， P溝道場效應(yīng)晶體管P5和P6，恒流源I2，變 流源13，電容器C1和電阻器R2。傾斜電壓生成電路215包括電阻器 R3。輸出反饋電路216包括誤差放大器ERR，直流電壓源E1和比較 器CMP。下面進一步描述上述部件之間的電氣連接。晶體管Nl的漏極連接到外部端子Tl (開關(guān)端子)。晶體管Nl 的源極通過檢測電阻器Rs接地。晶體管N1的柵極連接到開關(guān)控制部 分CTRL的控制信號輸出端子。晶體管P1的柵極連接到晶體管N1的源極與檢測電阻器Rs—端
之間的節(jié)點。晶體管Pl和P2的源極都通過恒流源II連接到電源線(在如下的描述中，假定施加的電壓為Vin伏)。晶體管P1的漏極連接到 晶體管N2的漏極，晶體管P2的漏極連接到晶體管N3的漏極。晶體 管N2和N3的柵極連接在一起，其節(jié)點與晶體管N2的漏極相連接。 晶體管N2和N3的源極都接地。晶體管P2的柵極通過電阻器Rl接 地，并且還連接到晶體管N4的源極。晶體管N4的柵極連接到晶體管 P 2和N 3漏極之間的節(jié)點。晶體管N4的漏極連接到晶體管P 3的漏極。 晶體管P3和P4的柵極連接在一起，其節(jié)點與晶體管P3的漏極相連 接。晶體管P3和P4的源極都連接到電源線。晶體管P4的漏極通過 電阻器R3接地。晶體管N5的漏極通過恒流源12連接到電源線。晶體管N5的源 極通過變流源I3接地，并且還通過電容器C1接地。晶體管N5和N6 的柵極連接在一起，并且其節(jié)點與晶體管N5的漏極相連接。晶體管 N6的漏極連接到晶體管P5的漏極。晶體管N6的源極通過電阻器R2 接地。晶體管P5和P6的柵極連接在一起，并且其節(jié)點與晶體管P5 的漏極相連接。晶體管P5和P6的源極都連接到電源線。晶體管P6 的漏極通過電阻器R3接地。誤差放大器ERR的反相輸入端子(一)連接到外部端子T2 (輸 出反饋端子)。誤差放大器ERR的非反相輸入端子(+ )連接到直流電 壓源E1的正極端。直流電壓源E1的負極端接地。比較器CMP的非 反相輸入端子(+ )連接到誤差放大器ERR的輸出端子。比較器CMP 的反相輸入端子(一)連接到晶體管P4和P6的漏極與電阻器R3的 一端連接在一起的節(jié)點上。比較器CMP的輸出端子連接到開關(guān)控制 部分CTRL的PWM信號輸入端子。在開關(guān)電源IC 21的外部，外部端子Tl連接到電感器Lex的一 端，并且還連接到整流二極管Dex的正極。電感器Lex的另一端連接 到用于從電池10接收輸入電壓Vin的端子。整流二極管Dex的負極 通過平滑電容器Cex接地，并且還通過電阻器Rexl和Rex2接地。整 流二極管Dex的負極也連接到用于提供輸出電壓Voiit的端子(作為 負載的TFT液晶面板30的功率輸入端子)。
首先，描述如上述配置的開關(guān)電源IC21的基本操作(DC/DC轉(zhuǎn)換)。晶體管N1是輸出晶體管，其由開關(guān)控制部分CTRL導(dǎo)通和截止。 當(dāng)晶體管Nl導(dǎo)通時，通過晶體管Nl流向地的開關(guān)電流Isw通過電感 器Lex，因此，使電感器Lex儲能。在晶體管N1導(dǎo)通期間，如果平 滑電容器Cex已經(jīng)存儲電荷，那么電流就會從平滑電容器Cex流向負 載(圖2中未示出的TFT液晶面板30)。這里，由于通過晶體管N1， 外部端子Tl處的電勢已經(jīng)下降到近乎為地電勢，所以整流二極管處 于反向偏置狀態(tài)。因而，沒有電流從平滑電容器Cex流向晶體管Nl。相反，當(dāng)晶體管N1截止時，存儲在電感器Lex中的電能通過在 電感器Lex中產(chǎn)生的反電動勢電壓而釋放。這里，整流二極管Dex處 于正向偏置狀態(tài)，并且因此流過整流二極管Dex的電流通過負載，還 通過平滑電容器Cex到地，因而為平滑電容器Cex充電。隨著反復(fù)這 些操作，通過平滑電容器Cex平滑后的直流輸出饋送到作為負載的 TFT液晶面板30。如上所述，本實施例的開關(guān)電源IC21作為斬波升壓電路的部件， 該電路通過導(dǎo)通和截止晶體管N1，以驅(qū)動作為儲能元件的電感器Lex 的一端，從而提升輸入電壓Vin，以產(chǎn)生所需的輸出電壓Voixt。下面，描述如上所述配置的開關(guān)電源IC 21如何實現(xiàn)電壓反饋控 制和電流模式控制。在檢測電壓生成電路212中，流過晶體管N1的開關(guān)電流Isw直 接通過檢測電阻器Rs，以從檢測電阻器Rs的一端提取檢測電壓在檢測電流生成電路213中，由于晶體管N2的漏極電流是根據(jù) 從檢測電阻器Rs的一端施加到晶體管Pl柵極的檢測電壓Vsense變化 的，所以導(dǎo)致晶體管N3的漏極電流相應(yīng)地變化，從而允許晶體管N4 導(dǎo)通和截止。因此，與檢測電壓Vsense相對應(yīng)的電流流過電阻器Rl， 并且由晶體管P3和P4組成的電流鏡像電路對流過電阻器Rl的電流 進行鏡像，從而生成檢測電流Isense。在傾斜電流生成電路214中，變流源13以預(yù)定的時間間隔打幵或
關(guān)閉，以對電容器Cl反復(fù)充電和放電，從而生成斜坡(鋸齒形)振蕩電壓Vosc。因此，與振蕩電壓Vosc相對應(yīng)的電流流過電阻器R2， 并且由晶體管P5和P6組成的電流鏡像電路對流過電阻器R2的電流 進行鏡像，從而生成傾斜電流Islope。該傾斜電流Islope可以更換為 三角形波的電流信號。在傾斜電壓生成電路215中，檢測電流Isense和傾斜電流Islope 的總電流(Isense加Islope)通過電阻器R3，以從電阻器R3的一端 提取傾斜電壓Vslope。利用上述的配置，用如下方程(1)給出傾斜電壓Vslope的電壓 電平<formula>formula see original document page 13</formula>從上面的方程(1)可以理解，檢測電流Isense越高(因此，幵 關(guān)電流Isw越高)，傾斜電壓信號Vslope的電壓電平就越偏向較高一從上面的方程(1)可以理解，利用本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20， 可以在保持檢測電阻器Rs為低電阻值同時，通過增加電阻器R3的電 阻值，從而最終增加傾斜電壓Vslope的電壓電平到所需的電壓電平。 因而，實現(xiàn)了噪聲影響小和沒有轉(zhuǎn)換效率損失的電流模式控制。這使 得改善了在嘈雜環(huán)境下的輸出精度。根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器20的規(guī)范(例如，電感器Lex的電感)，可 以彼此相對之間適當(dāng)調(diào)整檢測電流Isense和傾斜電流Islope的大小。 利用本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20，可以通過適當(dāng)設(shè)置電阻器Rexl 和Rex2的電阻值，輕松的實現(xiàn)這種調(diào)整。在輸出反饋電路216中，誤差放大器ERR放大了從外部連接的 電阻器Rexl和Rex2之間的節(jié)點饋送的輸出反饋電壓Vfb (與輸出電 壓Vout的真實值相對應(yīng))，和由直流電壓源El產(chǎn)生的基準電壓Vref (與輸出電壓Vout的目標值Vtarget相對應(yīng))之間的差異，從而生成 誤差電壓Verr。因此，當(dāng)輸出電壓Vout減小為低于目標值Vtarget時， 誤差電壓Verr的電壓電平增加。比較器CMP是PWM比較器，其用于比較誤差電壓Verr和傾斜 電壓Vslope，以生成PWM (脈寬調(diào)制)信號。因此，根據(jù)誤差電壓 Verr和傾斜電壓Vslope相對彼此之間的大小，PWM信號的占空比(每 個單位周期內(nèi)，晶體管N1導(dǎo)通周期所占的比例)不斷的變化。具體 的，當(dāng)輸出電壓Vout減小為低于目標值Vtarget時，PWM信號的占空 比增加，而當(dāng)輸出電壓Vout接近目標值Vtarget時，PWM信號的占空 比減小。此外，當(dāng)開關(guān)電流Isw增加時，PWM信號的占空比減小。當(dāng)開關(guān)控制部分CTRL提升輸入電壓Vin，以產(chǎn)生輸出電壓Vout 時，其根據(jù)上述的PWM信號控制晶體管N1的開關(guān)。更為具體的是， 在PWM信號導(dǎo)通期間，開關(guān)控制部分CTRL保持晶體管Nl處于導(dǎo) 通狀態(tài)，在PWM信號截止期間，開關(guān)控制部分CTRL保持晶體管Nl 處于截止?fàn)顟B(tài)。如上所述，本實施例的開關(guān)電源IC21可以通過基于誤差電壓Verr 的電壓反饋控制，將輸出電壓Vout保持為目標值；通過基于開關(guān)電流 Isw的電流模式控制，其還可以更為快速的響應(yīng)輸入輸出和負載中的波動。在如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20中，檢測電阻器Rs的電阻 值以預(yù)定的溫度系數(shù)變化，并且，設(shè)置電阻器R1至R3中至少一個的 電阻值以這個溫度系數(shù)變化，以便為該預(yù)定的溫度系數(shù)進行補償。下 面進行詳細的描述。檢測電阻器Rs是使用鋁導(dǎo)線加工的，以獲得幾十毫歐的微小電 阻值，并且其電阻值以正溫度系數(shù)變化(大約4000ppm/攝氏度)。這 里，包含在溫度系數(shù)單位里的縮寫"ppm"代表"每百萬含量比例"， 還表示百萬分之一。因此，溫度上一攝氏度的增加，將導(dǎo)致正溫度系 數(shù)為4000ppm/攝氏度的檢測電阻器Rs的電阻值增加百萬分之四千， 即增加0.4%。為了對檢測電阻Rs的正溫度系數(shù)進行補償，將電阻器R1制作為 基極(base)電阻器(半導(dǎo)體電阻器)，其電阻值如同檢測電阻器Rs 的電阻值一樣，以正溫度系數(shù)(大約3000ppm/攝氏度)變化。從減少
功耗的觀點看，電阻器Rl需要具有至少幾百歐姆的電阻值，使得不 會有太多的電流通過其中。因此，電阻器R1不能加工成為良導(dǎo)電性 的鋁電阻器，而是加工成如上剛剛所述的單獨的電阻器。這就在檢測電阻器Rs和電阻器Rl之間的溫度系數(shù)上，剩下大約1000ppm/攝氏 度的差異。因此，需要將電阻器R3加工為其電阻值以這個正溫度系數(shù)(大 約1000ppm/攝氏度)變化的電阻元件，以對上述的溫度系數(shù)的差異進 行補償。電阻器R3還需要是具有幾十千歐電阻值的電阻元件，使得 傾斜電壓Vslope的電壓電平能上升到所需的電平。因此，在本實施例中，電阻器R3沒有加工為單獨的基極電阻器， 或是單獨的多晶硅電阻器(多晶的硅電阻器)，而是加工為將具有正溫 度系數(shù)(大約3000ppm/攝氏度)的基極電阻器和具有負溫度系數(shù)(大 約-2000ppm/攝氏度)的多晶硅電阻器串聯(lián)連接在一起的組合。電阻元件如上述加工的結(jié)果為，即使開關(guān)電源IC 21的芯片溫度 變化，仍可以實現(xiàn)高精度的輸出反饋控制。盡管上述描述的焦點在于檢測電流生成電路213，并且沒有具體 的說明包含在傾斜電流生成電路214中的電阻器R2是如何加工的， 但是所加工的電阻器R2是在考慮與上述相似的因素的情況下，適當(dāng) 選擇的電阻元件。為了調(diào)節(jié)電阻器的整體溫度系數(shù)，組成電阻器R3的電阻元件的 正負溫度系數(shù)之間的比例是可以改變的。盡管上述的實施例涉及一示例，在該示例中，本發(fā)明應(yīng)用于 DC/DC轉(zhuǎn)換器，其包含在移動電話里，作為轉(zhuǎn)換電池輸出的裝置，但 是本發(fā)明的應(yīng)用不限制于這種DC/DC轉(zhuǎn)換器。在包含在其他電子設(shè) 備里的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，本發(fā)明可以得到廣泛的應(yīng)用。盡管上述的實施例涉及一示例，在該示例中，本發(fā)明應(yīng)用于升壓 DC/DC轉(zhuǎn)換器，但是本發(fā)明的應(yīng)用不限制于這種升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。 同樣，本發(fā)明可以用于降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器和升壓/降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。在具體描述的上面實施例之外，在不脫離本發(fā)明精神的情況下， 還可以存在很多修改和變化。例如，在開關(guān)電源IC中可以包含同步整
流器，而不是外部連接的整流二極管，并且輸出晶體管可以加工成雙 極型晶體管。 工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明在改善采用電流模式控制的開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出精度方面 是很有用的，并且特別適用于需要提供高轉(zhuǎn)換效率的電子設(shè)備(例如 移動電話)中的電源，要求其功率輸出快速響應(yīng)負載的波動，并且允 許用于惡劣的噪聲環(huán)境下。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)穩(wěn)壓器，通過比較誤差電壓與傾斜電壓生成PWM信號，以用于PWM控制，所述誤差電壓和輸出電壓與其目標值的誤差相對應(yīng)，然后，根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元件的一端，并且從而從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電流生成部分，用于生成檢測電流，所述檢測電流與流過輸出晶體管的開關(guān)電流相對應(yīng)，其中根據(jù)檢測電流偏移傾斜電壓的電壓電平。
2. —種開關(guān)穩(wěn)壓器，其導(dǎo)通和截止輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元 件的一端，并且從而從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電阻器，用于生成檢測電壓，所述檢測電壓與流過輸出晶體管的開關(guān)電流相對應(yīng)；檢測電流生成部分，用于生成與檢測電壓相對應(yīng)的檢測電流； 傾斜電流生成部分，用于生成鋸齒波形或三角波形的傾斜電流； 傾斜電壓生成部分，用于生成傾斜電壓，所述傾斜電壓與檢測電流和傾斜電流的總電流相對應(yīng)；誤差電壓生成部分，用于通過放大與輸出電壓相對應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定目標設(shè)置電壓之間的差值，生成誤差電壓；PWM信號生成部分，用于比較誤差電壓與傾斜電壓，以生成PWM信號；和開關(guān)控制部分，用于根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，還包括 電感器，用作儲能元件；整流元件，用于對輸出電流進行整流或開關(guān)；和 平滑電容器，用于平滑輸出電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)穩(wěn)壓器， 其中檢測電流生成部分包括第一電阻器，與檢測電壓相對應(yīng)的電流通過該電阻器；和 第一電流鏡像電路，用于通過對流過第一電阻器的電流進行鏡像，從而生成檢測電流，其中傾斜電流生成部分包括振蕩電路，用于生成鋸齒波形或三角波形的振蕩電壓； 第二電阻器，與振蕩電壓相對應(yīng)的電流通過該電阻器；和 第二電流鏡像電路，用于通過對流過第二電阻器的電流進行鏡像，從而生成傾斜電流，以及其中傾斜電壓生成部分包括第三電阻器，檢測電流和傾斜電流的總電流通過該電阻器，從第三電阻器的一端提取傾斜電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中檢測電阻器的電阻值以預(yù)定的溫度系數(shù)變化，并且設(shè)置第一 到第三電阻器中的至少一個的電阻值以這個溫度系數(shù)變化，以便補償 該預(yù)定的溫度系數(shù)。
6. —種電子設(shè)備，包括開關(guān)穩(wěn)壓器，其用作轉(zhuǎn)換電源輸出的裝 置，所述開關(guān)穩(wěn)壓器通過比較誤差電壓與傾斜電壓生成PWM信號，以用于PWM控 制，所述誤差電壓和輸出電壓與其目標值的誤差相對應(yīng)，然后，根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元件 的一端，并且從而從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸出電壓，其中開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電流生成部分，用于生成與流過輸出晶 體管的開關(guān)電流相對應(yīng)的檢測電流，并且根據(jù)檢測電流偏移傾斜電壓 的電壓電平。
7. —種電子設(shè)備，包括開關(guān)穩(wěn)壓器，其用作轉(zhuǎn)換電源輸出的裝 置，所述開關(guān)穩(wěn)壓器導(dǎo)通和截止輸出晶體管，以驅(qū)動儲能元件的一端；并且從而從輸入電壓中產(chǎn)生所需的輸出電壓， 其中開關(guān)穩(wěn)壓器包括檢測電阻器，用于生成檢測電壓，所述檢測電壓與流過輸出 晶體管的開關(guān)電流相對應(yīng)；檢測電流生成部分，用于生成與檢測電壓相對應(yīng)的檢測電流；傾斜電流生成部分，用于生成鋸齒波形或三角波形的傾斜電流；傾斜電壓生'成部分，用于生成傾斜電壓，所述傾斜電壓與檢 測電流和傾斜電流的總電流相對應(yīng)；誤差電壓生成部分，用于通過放大與輸出電壓相對應(yīng)的反饋 電壓和預(yù)定目標設(shè)置電壓之間的差值，生成誤差電壓；PWM信號生成部分，用于比較誤差電壓與傾斜電壓，以生 成PWM信號；和開關(guān)控制部分，用于根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管。 8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，其中電源是電池。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)穩(wěn)壓器(20)包括檢測電阻器(Rs)；檢測電流生成電路(213)，用于生成與檢測電壓(Vsense)相對應(yīng)的檢測電流(Isense)；傾斜電流生成電路(214)，用于生成鋸齒波形或三角波形的傾斜電流(Islope)；傾斜電壓生成電路(215)，用于生成與總電流(Isense加Islope)相對應(yīng)的傾斜電壓(Vslope)；誤差放大器(ERR)，用于生成與輸出誤差相對應(yīng)的誤差電壓(Verr)；比較器(CMP)，用于比較誤差電壓(Verr)與傾斜電壓(Vslope)，以生成PWM信號；以及開關(guān)控制部分(CTRL)，用于根據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管(N1)。
文檔編號G05F3/26GK101133543SQ200680007078
公開日2008年2月27日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者大參昌貴 申請人:羅姆股份有限公司