專利名稱：直流－直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流-直流變換器，用以將一輸入的直流電壓降壓變換成具有預定值的直流電壓，具體地說，涉及一種降壓脈動檢測型自振蕩變換器。
背景技術(shù)：
當前，由于計算機電源電路所需，要求低壓大電流的直流變換器。作為這種直流-直流變換器的代表，采用PWM控制變換器和脈動檢測型自振蕩變換器(下稱脈動變換器)。它們當中，雖然隨后研發(fā)的PWM控制變換器已經(jīng)空前受到重視，但脈動變換器最近表現(xiàn)某些吸引力，因為采用脈動變換器對負載變化的響應(yīng)尤好。
圖5表示脈動變換器的基本電路。
如圖5所示，該脈動變換器中，作為開關(guān)元件的PNP晶體管Tr1和電感L01被串聯(lián)連接地設(shè)置于輸入端3與輸出端4之間，其中從所述輸入端3輸入輸入電壓Vin，從所述輸出端4輸出輸出電壓Vout，還設(shè)置續(xù)流二極管，它連接在所述PNP晶體管Tr1和電感L01的連接點與地之間。另外，還設(shè)置比較器10，將與輸出電壓Vout相關(guān)的電壓輸入至它的同相輸入端，而將基準電壓V0輸入至其反相輸入端，并將切換控制信號輸出給PNP晶體管Tr1。
在這樣的脈動變換器中，隨著PNP晶體管Tr1處于截止狀態(tài)，當輸出電壓Vout變得小于基準電壓V0時，一個較低的輸出信號從比較器輸入給PNP晶體管Tr1的基極，使PNP晶體管Tr1導通。此后，輸出電壓Vout增大，使PNP晶體管Tr1繼續(xù)導通。另一方面，隨著PNP晶體管Tr1處于導通狀態(tài)，當輸出電壓Vout變得大于基準電壓V0時，一個較高的輸出信號從比較器輸入給PNP晶體管Tr1的基極，結(jié)果，使PNP晶體管Tr1截止。此后，輸出電壓Vout減小，使PNP晶體管Tr1繼續(xù)截止。重復這樣的控制操作，使輸出電壓Vout圍繞著接近于該基準電壓V0而上升和下降，獲得實質(zhì)等于該基準電壓V0的輸出電壓Vout。
日本未審專利申請公開No.9-51672中公開了一種脈動變換器的實際電路，該脈動變換器的結(jié)構(gòu)包括被連接在輸入端和輸出端之間的Pch FET開關(guān)元件和扼流圈；一個二極管被連接在的該Pch FET開關(guān)元件與扼流圈連接點和地電位之間。另外，該專利公開JP9-51672中，設(shè)有比較器，其中與輸出電壓相關(guān)的電壓輸入至它的反相輸入端，而基準電壓輸入至其同相輸入端，驅(qū)動機構(gòu)IC按照比較器的輸出電壓給Pch FET輸出切換控制信號。于是，在這種脈動變換器中，從輸入電壓得到所需的輸出電壓；使該輸出電壓與基準電壓比較，根據(jù)比較的結(jié)果，切換Pch FET。
當與Nch FET相比時，Pch FET的特性并不令人滿意。如果將這種PchFET用于同步整流型脈動變換器，會使變換效率下降。因此，需要使用NchFET的同步整流型脈動變換器代替Pch FET。
在這種使用Nch FET的脈動變換器中，為了驅(qū)動這種FET，必須給柵極提供比源極電壓高的電壓，在Nch FET的控制信號輸入側(cè)，通常需要圖6A所示的自益放大電路。
圖6A是使用Nch FET的同步整流型脈動變換器的電路圖，其中設(shè)有同類的自益放大電路；圖6B表示在圖6A所示電路中固定點(點A和點B)處的電壓波形。
如6A所示，Nch FET1(下稱FET1)和電感L1被串聯(lián)在輸入端3與輸出端4之間，其中輸入電壓Vin從所述輸入端3輸入，輸出電壓Vout從所述輸出端4輸出。在FET1的漏極和源極之間設(shè)置自益放大電路，該電路包括互相串聯(lián)連接的自益放大二極管D0和自益放大電容器C0。一個H/S驅(qū)動電路1與FET1的柵極相連。自益放大電容器C0兩端的電壓加給H/S驅(qū)動電路1。Nch FET2的柵極(下稱FET2)與L/S驅(qū)動電路2相連，它的漏極與FET1和電感L1之間的連接點相連，而源極接地。L/S驅(qū)動電路2被連在輸入端3與地之間。另外，電容器C1連接在電感L1與輸出端4的連接點和地之間。此外，省略對比較器的說明，所述比較器檢測輸出電壓Vout的脈動，并將-FET開關(guān)信號加給H/S驅(qū)動電路1和L/S驅(qū)動電路2。
在這樣的脈動變換器中，在圖6A的點B和點A處產(chǎn)生圖6B所示的波形的電壓，使得FET1和FET2的輸出特性相反，并使它們之間同步。在點A處，當FET1被導通(FET2被截止)時，在點A處給出與輸入電壓Vin實質(zhì)相同的電壓；而當FET1被截止(FET2被導通)時，在點A處給出近似為0的電壓(地電位)。然后，把通過從輸入電壓Vin減去自益放大二極管D0中的電壓降所得的電壓加給自益放大電容器C0，從而給電容器C0充當。因此，在點B處，當FET1被導通(FET2被截止)時，由于自益放大電容器C0中充電電荷而產(chǎn)生一個增大到超過輸入電壓Vin的電壓；而當FET1被截止(FET2被導通)時，產(chǎn)生由從輸入電壓Vin減去自益放大二極管D0中的電壓降所得的電壓。
如上所述，按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于從H/S驅(qū)動電路1產(chǎn)生增大的FET1驅(qū)動控制信號，使已充電的自益放大電容器C0放電，所以必須使FET1重復被導通和截止。也就是說，F(xiàn)ET1并不連續(xù)地處于導通狀態(tài)，而須使FET1按一定的占空因數(shù)做通-斷變換。另外，這里所說的占空因數(shù)表示一個由FET1處于導通狀態(tài)的時間與總時間的百分比所示的比值，也就是說，如果FET1恒處于被導通的狀態(tài)，則所述占空因數(shù)為100％。
然而，有如圖5所示，這種脈動變換器不包括任何控制占空因數(shù)的電路，原則上不能有效地控制所述占空因數(shù)。因此，當輸入電壓Vin減小時，輸出電壓Vout就達不到基準電壓V0，F(xiàn)ET1恒處于導通狀態(tài)，于是，就使自益放大電容器C0被完全放電。當自益放大電容器C0放電時，自益放大電容器C0兩端的電壓就不能增大，也就不能提供FET1的柵極所需的電壓，結(jié)果，使FET1被截止。從而使輸出電壓Vout進一步被降低。
于是，有如上述那樣，當輸出電壓Vout降低時，不能從自益放大電容器C0給出電壓。因此，F(xiàn)ET1就不能被導通，就會進一步使輸出電壓Vout下降。也就是說，不能使FET1穩(wěn)定地工作，以致自益放大電容器被完全放電。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明的各優(yōu)選實施例提供一種脈動變換器型的直流-直流變換器，其中可穩(wěn)定地輸出預定的電壓。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，一種直流-直流變換器包括Nch FET，用于對輸入電壓的通-斷控制；平流濾波電路，用于平滑來自Nch FET被切換輸出的電壓，以輸出一平滑電壓；以及比較電路，用于使自平流濾波電路輸出的電壓與一設(shè)定電壓比較，以輸出一個通-斷控制用的切換控制信號。在所述直流-直流變換器中，當檢測Nch FET的持續(xù)導通時間，并且所述持續(xù)導通達到預定的時間時，對Nch FET輸出切換控制信號，用以截止控制Nch FET。
當Nch FET處于截止狀態(tài)(Nch FET截止)并且平流濾波電路的輸出電壓(變換器輸出電壓)小于設(shè)定電壓時，從比較電路輸出切換控制信號，用以導通Nch FET。這里，當所述導通狀態(tài)被持續(xù)一段預定時間時，也就是在輸入到比較器的電壓小于設(shè)定電壓的狀態(tài)持續(xù)一段預定時間或者更長的時間，接通持續(xù)時間限制電路輸出切換控制信號，用以暫時截止NchFET。于是，Nch FET截止，與開關(guān)電路相連用以控制Nch FET切換的自益放大電容器被快速充電。即使實行這種截止控制，由于與直流輸出電壓相關(guān)的電壓小于基準電壓，一旦用來導通Nch FET的切換控制信號再次被輸入給Nch FET，就使Nch FET被導通。按照這種方式，自益放大電路連續(xù)起作用，以致重復Nch FET的切換。
此外，按照本發(fā)明一種優(yōu)選實施例的直流-直流變換器，在接通持續(xù)時間限制電路中，導通狀態(tài)的時間限制約為正常工作下切換控制信號周期的3-10倍那樣長。
于是，更為有效地實現(xiàn)截止狀態(tài)，使得像上述那樣去設(shè)定導通狀態(tài)的時間限制。
按照本發(fā)明的各優(yōu)選實施例，即使Nch FET連續(xù)處于被導通的狀態(tài)，由于設(shè)置暫時截止狀態(tài)的時間，所以在截止時間內(nèi)，可使自益放大電容器C0被充電。因此，Nch FET連續(xù)維持在導通狀態(tài)，使Nch FET穩(wěn)定地工作。從而，給出一種穩(wěn)定地輸出預定電壓的脈動變換器型直流-直流變換器。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供一種脈動變換器型直流-直流變換器，用以更為穩(wěn)定地輸出預定電壓，使得像上面所述的那樣把處于導通狀態(tài)的時間限制設(shè)定在—適宜的范圍。
從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述，將使本發(fā)明的這些以及其它特點、要素、特性及優(yōu)點變得愈為清晰。


圖1是表示本發(fā)明一種優(yōu)選實施例脈動變換器結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是圖1所示接通持續(xù)時間限制器電路的詳細電路圖；圖3表示負載輸出電流、電感器的脈動電流和切換控制信號的波形圖；圖4表示平流濾波電路的特性；圖5表示脈動變換器的基本電路；圖6A是使用其中包含相關(guān)自益放大電路之Nch FET的同步整流型脈動變換器的電路圖；而圖6B表示圖6A電路圖中在固定點(點A和點B)處的波形。
具體實施例方式
以下參照圖1-4描述本發(fā)明一種優(yōu)選實施例的脈動變換器型直流-直流變換器。
圖1是表示本優(yōu)選實施例脈動變換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
另外，圖2表示圖1中導通持續(xù)時間限制器電路11的詳細電路圖。
如圖1所示，在本優(yōu)選實施例的脈動變換器中，Nch FET1(下稱FET1)和電感L1按照從輸入端3一側(cè)起的順序串聯(lián)連接在輸入端3和輸出端4之間。這里的FET1中，漏極連接到輸入端3，源極則與電感L1相連。此外，F(xiàn)ET1的柵極是H/S驅(qū)動電路1的控制信號輸出端。另外，在FET1的漏極與源極之間，設(shè)置自益放大電路，包括串聯(lián)連接的自益放大二極管D0和自益放大電容器C0。在這個自益放大電路中，自益放大二極管D0的陽極與FET1的漏極及輸入端3相連，而自益放大電容器C0與FET1的源極相連。
在驅(qū)動電路1中，電源輸入端與自益放大電路中的自益放大二極管D0的陰極和自益放大電容器C0之間的連接點相連，而接地側(cè)的接線端與自益放大電容器C0和FET1的源極之間的連接點相連。因而，自益放大電路中的自益放大電容器C0中的放電電壓被加給H/S驅(qū)動電路。此外，后面有述的導通持續(xù)時間限制電路11通過反相器12與H/S驅(qū)動電路1信號輸入端相連，從導通持續(xù)時間限制電路11輸出的信號被反相并被輸入至信號輸入端。
在FET1和電感L1的連接點與接地端5之間連接有Nch FET2(下稱FET2)。這里的FET2中，漏極與FET1和電感L1的連接點相連，源極連接到接地端5。此外，F(xiàn)ET2的柵極與L/S驅(qū)動電路2的控制信號輸出端相連。
在L/S驅(qū)動電路2中，電源輸入端與輸入端3相連，而接地側(cè)的接線端與接地端5相連。此外，導通持續(xù)時間限制電路11被連接到L/S驅(qū)動電路2的信號輸入端，并且，從導通持續(xù)時間限制電路11輸出的信號也被直接輸入到L/S驅(qū)動電路2的信號輸入端。
電容器C1被連接在電感L1與輸出端4的連接點和接地端5之間，并且，電阻R1和R2的串聯(lián)電路與電容器C1并聯(lián)連接。
電阻R1和R2的連接點與比較器10的同相輸入端相連。
比較器10的反相輸入端與基準電壓V0的正端相連，而該基準電壓的負端接地。此外，比較器10的正側(cè)電源接線端與輸入端3相連，而負側(cè)電源接線端接地。另外，比較器10的信號輸出端與導通持續(xù)時間限制電路11的信號輸入端相連。通過使輸入至比較器10之反相輸入端的電壓與輸入至同相輸入端的電壓相比所產(chǎn)生的高信號和低信號與本發(fā)明的切換控制信號相對應(yīng)。
此外，平流整流電路最好包括電感L1和電容器C1，而比較電路14最好包括比較器10、電阻R1和R2，以及基準電源。
導通持續(xù)時間限制電路11具有信號輸入端、電源接線端和信號輸出端。電源接線端與輸入端3相連，而信號輸出端與L/S驅(qū)動電路2相連，并通過反相器12與H/S驅(qū)動電路1相連。
以下參照圖2描述導通持續(xù)時間限制電路11的特定結(jié)構(gòu)。
緩沖電路20的輸入部分通過電阻R11連到比較器10的信號輸出端并通過電阻R12與輸入端相連。緩沖電路20的輸出部分通過反相器12與H/S驅(qū)動電路1相連，并直接與L/S驅(qū)動電路2相連。另外，緩沖電路20的輸出部分還通過電阻R13和R14串聯(lián)電路接地，所述電阻R13和R14的連接點與NPN晶體管Tr11的基極相連。
NPN晶體管Tr11的發(fā)射極接地，集電極通過電阻R16與NPN晶體管Tr12的基極相連。此外，NPN晶體管Tr11的集電極通過電阻R15與輸入端3相連，還通過電容器C11接地。電阻R15和電容器C11限定一個時間常數(shù)電路，用以設(shè)定導通時間的最大值。
NPN晶體管Tr12的發(fā)射極接地，集電極通過電阻R17與PNP晶體管Tr13的基極相連。
PNP晶體管Tr13的發(fā)射極與輸入端3相連，并且連接到緩沖電路20的輸入部分。
具有如上結(jié)構(gòu)的脈動變換器有如下述那樣工作。
在初始狀態(tài)(輸出電壓為0V)時，將0V電壓輸入到比較器10的同相輸入端。于是，比較器10輸出0V(低信號)。導通持續(xù)時間限制電路11通過緩沖電路20將此低信號輸出給反相器12和L/S驅(qū)動電路2，反相器12使該低信號反相并對H/S驅(qū)動電路1輸出一預定電壓的高信號。與此同時，導通持續(xù)時間限制電路11中的NPN晶體管Tr11被截止，電容器C11通過電阻R15按預定的時間常數(shù)被輸入電壓Vin充電。
當輸入所述高信號時，H/S驅(qū)動電路1產(chǎn)生一柵極導通控制信號(下稱導通控制信號)，并將此信號輸出給FET1的柵極。然后，由于自益放大電容器C0被輸入電壓Vin充電，一個其電壓比輸入電壓Vin大的控制信號被輸入至FET1的柵極。另一方面，L/S驅(qū)動電路2產(chǎn)生一柵極截止控制信號(下稱截止控制信號)，并將此信號輸出給FET2的柵極。
于是，由于FET1被來自H/S驅(qū)動電路1的導通控制信號導通，而FET2被來自L/S驅(qū)動電路2的截止控制信號截止，則與輸入電壓Vin相關(guān)的電壓通過包含電感L的平流濾波電路而被提供給輸出端4。
當輸出電壓Vout被提供給輸出端4時，由連接在輸出端4與接地端5之間的電阻R1+R2所分壓的電壓Vor(＝Vout×R2/(R1+R2))被輸入到比較器10的同相輸入端。當所述分壓電壓Vor小于輸入給反相輸入端的基準電壓Vo時，比較器10的輸出不變。
接下去，從輸出端4輸出一個輸出電壓Vout，它使得所分壓的電壓Vor大于基準電壓Vo，從比較器10輸出一個高信號，它與對應(yīng)于輸入電壓Vin的電源電壓相關(guān)。當從比較器10輸入一個高信號給導通持續(xù)時間限制電路11時，該電路11通過緩沖器20給L/S驅(qū)動電路2和反相器12輸出高信號。與此同時，導通持續(xù)時間限制電路11中的NPN晶體管Tr11被加給它的基極偏流所導通，并且電容器C11中所儲存的電荷被放電。于是，時間常數(shù)電路回到初始狀態(tài)，導通持續(xù)時間限制電路11不工作。
反相器12輸出通過倒相輸入到H/S驅(qū)動電路1的高信號所得到的低信號。當把一低信號輸入到H/S驅(qū)動電路1時，該電路1產(chǎn)生一截止控制信號，并將該信號輸出到FET1的柵極。另一方面，當一高信號輸入到L/S驅(qū)動電路2時，該電路2產(chǎn)生一導通控制信號，并將該信號輸出到FET2的柵極。
由輸入給FET1的截止控制信號使FET1截止，而由輸入給FET2的導通控制信號使FET2導通。從而使FET1的漏極與FET2的源極之間的連接點通過導通狀態(tài)的FET2的漏極和源極之間的通道導通接地端5。按照這種方式，使輸出電壓Vout降低，從而使導通狀態(tài)的FET2的漏極和源極之間的電壓(實質(zhì)為0V)Vds被加給電感L1。與此同時，通過從輸入電壓Vin減去脈動二極管D0的反相電壓和導通狀態(tài)的FET2的漏極和源極之間的電壓Vds所得的電壓被加給與H/S驅(qū)動電路1并聯(lián)連接的脈動電容器C0，對該電容器C0充電。
持續(xù)這一工作過程，直至所述分壓電壓Vor變得低于基準電壓V0，并且，有如上述那樣，當所述分壓電壓Vor變得低于基準電壓V0時，使FET1被導通，而FET2被截止。
隨后，從輸出端4持續(xù)輸出一個輸出電壓Vout，該輸出電壓Vout具有由基準電壓V0設(shè)定的所需電壓值(與本發(fā)明的設(shè)定電壓相應(yīng))。
有一些例子是由于瞬時負載的變化使導通狀態(tài)的FET1繼續(xù)。以下描述按照這種例子的本實施例脈動變換器的工作情況。
當輸出電壓Vout小于由基準電壓V0和持續(xù)導通狀態(tài)的FET1所設(shè)定的電壓時，也就是當與輸出電壓Vout相關(guān)的分壓電壓Vor小于基準電壓V0時，比較器10持續(xù)輸出一個低信號。當從比較器10輸出低信號時，導通持續(xù)時間限制電路11中的NPN晶體管Tr11繼續(xù)截止狀態(tài)。于是，輸入電壓Vin通過電阻R15加給電容器C11，電容器C11按預定的時間常數(shù)被繼續(xù)充電。然后，當電容器C11的兩端之間的電壓達到一定的值時，一個基極偏流被加給NPN晶體管Tr12，基極成為高狀態(tài)，使NPN晶體管Tr12導通。然后，使PNP晶體管Tr13的基極被拉低，使PNP晶體管Tr13也被導通。于是，一個與輸入電壓Vin相關(guān)的高信號通過PNP晶體管Tr13被輸入到緩沖電路20的輸入部分，使PNP晶體管Tr13被導通。緩沖電路20給反相器12和L/S驅(qū)動電路輸出高信號，并且反相器12把從高信號被反相的低信號輸出給H/S驅(qū)動電路1。
當具有低信號輸入其中的H/S驅(qū)動電路1輸出截止控制信號時，使FET1被截止。另一方面，當具有高信號輸入其中的L/S驅(qū)動電路2輸出導通控制信號時，使FET2被導通。與此同時，NPN晶體管Tr11的基極處于高狀態(tài)，并且NPN晶體管Tr11被導通，以致從緩沖電路20輸出高信號。結(jié)果，電容器C11中所充的電荷通過NPN晶體管Tr11的集電極和發(fā)射極之間的通道被放電。相應(yīng)地，NPN晶體管Tr12被截止，并且PNP晶體管Tr13也被截止。于是，通過PNP晶體管Tr13加給緩沖電路20輸入部分的高信號停止。
即使實行這樣的工作過程，由于與輸入該比較器10之同相輸入端的輸出電壓Vout相關(guān)的分壓Vor未達到基準電壓V0，所以比較器10繼續(xù)輸出低信號。然后，由于沒有高信號像上面所述的那樣通過PNP晶體管Tr13加給緩沖器20的輸入部分，所以高信號被輸入到H/S驅(qū)動電路1，而低信號被輸入到L/S驅(qū)動電路2，并且在這之后，F(xiàn)ET1被導通，而FET2被截止。于是，像上面所述那樣，電容器C11按預定的時間常數(shù)被充電。然后，在分壓Vor小于基準電壓V0的同時，重復這一工作過程。
這里，設(shè)定平流濾波電容器C0的時間常數(shù)τb(影響放電時間)，也就是從導通持續(xù)時間限制電路11輸出的低信號的最大脈沖寬度τp，它主要受時間常數(shù)R15×C11的影響，以此，使之具有關(guān)系τb＞τp。在以這種方式設(shè)定時，不能提供平流濾波電容器C0放電的時間和用來驅(qū)動H/S驅(qū)動電路1的電壓，并變得小于FET1的持續(xù)導通時間(從導通持續(xù)時間限制電路11持續(xù)輸出低信號的時間)，以維持FET1的可靠控制。
特別是，有如下面所述的那樣，可使脈動變換器更可靠，更穩(wěn)定地工作，以致將連續(xù)導通時間設(shè)定成比如為穩(wěn)定工作時工作周期(一組導通時間和截止時間所持續(xù)的時間)的大約3-10倍那樣長。
首先，由于得到從輸出端輸出的電壓Vout，使得在有如上述那樣各FET受到截止控制的同時，通過平流濾波電路13中的電感L1提供與輸入電壓Vin相關(guān)的電壓，該電壓成為圍繞一個根據(jù)基準電壓V0所設(shè)定的設(shè)定電壓上下的三角波。然后，輸出電壓的脈動與電感的脈動電流有關(guān)。
圖3示出負載的輸出電流(自輸出端輸出的電流)、電感L1的脈動電流，以及從比較器輸出信號(切換控制信號)的波形。
這里，電感L1的脈動電流的幅值與電感L1的電感有關(guān)。譬如，當電感較大時，就使電感的脈動電流的幅值ΔIL減小。因此，可使輸出的脈動電流的幅值減小，以減小輸出電壓變化的寬度。另一方面，按照這種方式，當電感L1的電感增大時，會使線圈電流的變化速度有瞬態(tài)(在瞬態(tài)負載改變情況下)的減小，并使輸出電壓變化的寬度增大。另外，為了增大電感，就須使電感器的尺寸加大。因而，為了交替使用這樣的優(yōu)點以對抗缺點，通常將電感設(shè)定得使所述電感的脈動電流的幅值ΔIL約為額定輸出電流(從輸出端4正常輸出的電流)的1/3-1/2那樣大。
現(xiàn)在有如圖3所示那樣，當負載電流從低態(tài)急劇地變到高態(tài)時，必須使FET1受到控制，以使FET1可被導通得比正常工作時長。按照這種方式，流過電感L1的電流幾乎增大至額定電流，使FET1持續(xù)處于導通狀態(tài)。然后在輸出電流接近額定電流時，有如上述那樣，使FET1受到通-斷控制，并維持額定該電流。與此同時，在上述額定輸出電流是額定電流幅值的2-3倍那樣長情況下，雖然與正常工作下的占空因數(shù)有關(guān)，但FET1處于導通狀態(tài)時間，也即占空因數(shù)為100％的時間約為正常工作下切換周期的2-3倍那樣長的時間。這里，可將自益放大電路的自益放大電容器C0設(shè)定為使電壓維持這樣一段時間。相應(yīng)地，將最大持續(xù)時間設(shè)定成為正常工作下切換控制信號周期的三倍以上是足夠的，也就是處于穩(wěn)定狀態(tài)。
接下去，在上述電路結(jié)構(gòu)中，當輸入電壓Vin減小到實質(zhì)上等于設(shè)定的輸出電壓時，比如在該輸入電壓Vin逐漸減小的時候，維持該輸入電壓Vin，以保持FET1處于導通狀態(tài)，以便維持輸出電壓。然后，在上述電路結(jié)構(gòu)中，為使自益放大電容器C0得到恢復，在預定的時刻使FET1受到臨時被截止的控制。有這樣的情況，其中電路的實際工作頻率減小，輸出電壓的脈動幅值增大，從而實現(xiàn)這樣的運行。這是與包含電感L1和電容器C1的平流濾波電路13的特性有關(guān)的。
圖4表示平流濾波電路13的特性，有如該圖所示，按照本實施例的直流-直流變換器，將切換頻率(代表切換控制信號的頻率)fop設(shè)定成大于平流濾波電路13的諧振頻率fr。
通常，在設(shè)計一種經(jīng)濟的直流-直流變換器時，都是將正常工作時的工作頻率(切換頻率fop)設(shè)定為諧振頻率fr的大約100倍。另外，為了把輸出電壓Vout的脈動抑制在直流-直流變換器所允許的范圍內(nèi)，所述工作頻率(切換頻率fop)通常至少須為諧振頻率fr的大約10倍。由于這些限制，在正常工作時，接通限制器電路11的持續(xù)接通時間必須比切換周期的持續(xù)時間小大約10倍。
于是，通過采用本優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)，即使FET1作為主要切換元件給輸出端提供切換的Vin，該FET1持續(xù)處在導通狀態(tài)，但由于暫時插入截止狀態(tài)，也會使自益放大電容器被可靠地充電。按照這種方式，本優(yōu)選實施例解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。于是，給出一種能可靠工作的脈動變換器型的直流-直流變換器。
另外，提供一種尤為可靠工作的脈動變換器型的直流-直流變換器，使得最好把導通狀態(tài)下的時間限制設(shè)定成大約為這種脈動變換器正常工作時切換控制周期的3-10被那樣長。
雖然已經(jīng)關(guān)于各優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但對于熟悉本領(lǐng)域的人而言應(yīng)能理解，可按多種方式對所述發(fā)明改型，并可假設(shè)除特別設(shè)定和上面已述之外的多種實施例。因此，所附各權(quán)利要求意在覆蓋落入本發(fā)明原則和范圍之內(nèi)的所有本發(fā)明的實施例。
權(quán)利要求
1.一種直流-直流變換器，它包括Nch FET，，它被布置成切換輸入電壓的通和斷；平流濾波電路，它被布置成平滑從Nch FET輸出的電壓，以輸出平滑電壓；以及比較電路，它被布置成使自平流濾波電路輸出的電壓與一設(shè)定的電壓比較，以輸出通-斷控制用的切換控制信號；其中，在檢測Nch FET的持續(xù)導通時間并且該持續(xù)導通時間達到預定的時間時，對Nch FET輸出切換控制信號，用以截止控制Nch FET。
2.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，將處于導通狀態(tài)的NchFET的時間限制設(shè)定成約為正常工作時切換控制信號周期的3-10倍那樣長。
3.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，所述平流濾波電路包含電感和電容器。
4.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，所述比較電路包含比較器、多個電阻和基準電源。
5.如權(quán)利要求4所述的直流-直流變換器，其中，還包括導通持續(xù)時間限制電路，它被布置成控制Nch FET的持續(xù)接通時間，所述導通持續(xù)時間限制器包括經(jīng)電阻與所述比較器的信號輸出端相連的緩沖電路。
6.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，所述導通持續(xù)時間限制器還包括至少一個NPN晶體管和至少一個PNP晶體管。
7.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，還包括平流濾波電路，該電路具有串聯(lián)連接的平流濾波二極管和平流濾波電容器，所述平流濾波二極管的陽極與所述Nch FET的漏極及直流-直流變換器的輸入端相連，所述平流濾波電容器與Nch FET的源極相連。
8.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，還包括另外的Nch FET，它被連接在Nch FET和平流濾波電路的連接點與直流-直流變換器的接地點之間。
9.如權(quán)利要求1所述的直流-直流變換器，其中，還包括H/S驅(qū)動電路，所述Nch FET的柵極限定該H/S驅(qū)動電路的控制信號輸出端。
10.如權(quán)利要求8所述的直流-直流變換器，其中，還包括L/S驅(qū)動電路，所述另外的Nch FET的柵極限定該L/S驅(qū)動電路的控制信號輸出端。
11.一種直流-直流變換器，它包括Nch FET，，它被布置成通-斷控制輸入電壓；平流濾波電路，它被布置成平滑從Nch FET輸出的電壓，以輸出平滑電壓；以及比較電路，它被布置成使自平流濾波電路輸出的電壓與設(shè)定的電壓比較，以輸出通-斷控制用的切換控制信號；導通持續(xù)時間限制電路；其中，在檢測Nch FET的持續(xù)導通時間并且該持續(xù)導通時間達到預定的時間時，所述導通持續(xù)時間限制電路對Nch FET輸出切換控制信號，用以截止控制Nch FET。
12.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，將處于導通狀態(tài)的Nch FET的時間限制設(shè)定成約為正常工作時切換控制信號周期的3-10倍那樣長。
13.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，所述平流濾波電路包含電感和電容器。
14.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，所述比較電路包含比較器、多個電阻和基準電源。
15.如權(quán)利要求14所述的直流-直流變換器，其中，所述導通持續(xù)時間限制器包括經(jīng)電阻與所述比較器的信號輸出端相連的緩沖電路。
16.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，所述導通持續(xù)時間限制器還包括至少一個NPN晶體管和至少一個PNP晶體管。
17.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，還包括平流濾波電路，該電路具有串聯(lián)連接的平流濾波二極管和平流濾波電容器，所述平流濾波二極管的陽極與所述Nch FET的漏極及直流-直流變換器的輸入端相連，所述平流濾波電容器與Nch FET的源極相連。
18.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，還包括另外的NchFET，它被連接在Nch FET和平流濾波電路的連接點與直流-直流變換器的接地點之間。
19.如權(quán)利要求11所述的直流-直流變換器，其中，還包括H/S驅(qū)動電路，所述Nch FET的柵極限定該H/S驅(qū)動電路的控制信號輸出端。
20.如權(quán)利要求18所述的直流-直流變換器，其中，還包括L/S驅(qū)動電路，所述另外的Nch FET的柵極限定該L/S驅(qū)動電路的控制信號輸出端。
全文摘要
一種直流－直流變換器包括串聯(lián)連接在輸入端與輸出端之間的NchFET
文檔編號H02M3/158GK1716747SQ200510076539
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者野間隆嗣 申請人:株式會社村田制作所