專利名稱：直流/直流轉(zhuǎn)換器控制電路以及使用它的電源裝置、發(fā)光裝置、電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源，并涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動方式。
背景技術(shù)：
用于生成高于輸入電壓的電壓的升壓型的開關(guān)電源在各種各樣的電子設(shè) 備中被廣泛使用。這樣的升壓型的開關(guān)電源具有開關(guān)元件、電感器或變壓器， 通過使開關(guān)元件分時地導(dǎo)通/截止，從而使電感器或變壓器產(chǎn)生反電動勢，使 輸入電壓升壓輸出。
在這樣的開關(guān)電源當中，在使用了變壓器的絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器中， 已知自激式和他激式兩種方式。這些方式對應(yīng)于輸出電壓的范圍等開關(guān)電源 所需要的特性而被選擇。在絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)晶體管導(dǎo)通時， 在變壓器的初級側(cè)流過電流，并在變壓器中蓄積能量。開關(guān)晶體管截止時， 在變壓器的次級側(cè)，蓄積在變壓器中的能量經(jīng)由整流二極管被傳送到電容器 作為充電電流，輸出電壓上升。
這樣的他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器由于負載的短路等而流過過電流時，變壓器 飽和，或者對開關(guān)晶體管的可靠性帶來影響，因此有時設(shè)置過電流保護電路。 例如，在特許文獻1中，公開了監(jiān)視變壓器的初級側(cè)的電流，從而檢測過電 流的狀態(tài)的技術(shù)。
專利文獻1:特開2002-374671號7>才艮

發(fā)明內(nèi)容
但是，在監(jiān)視變壓器的初級側(cè)的電流的上述文獻中所記載的技術(shù)中，有 時在負載急劇短路時，在變壓器的初級側(cè)流過的電流以超過電壓比較器的響 應(yīng)速度的速度急劇上升，所以過電流保護的響應(yīng)慢，會在開關(guān)晶體管中流過
過電流。
本發(fā)明鑒于相關(guān)的課題而完成，其總的目的在于提供一種進行過電流保 護的DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制電路。
用于解決課題的手段
本發(fā)明的某一方案涉及用于控制他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管的 開關(guān)動作的控制電路。該控制電路是控制他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管 的開關(guān)動作的控制電^各，其包括開關(guān)控制單元，控制開關(guān)晶體管的開關(guān)動 作；以及電壓比較器，比較他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和規(guī)定的閾值電
規(guī)定的起動時間后，在電壓比較器檢測到短路狀態(tài)時，使開關(guān)晶體管的開關(guān) 動作停止，另一方面，在經(jīng)過起動時間前，使電壓比較器對短路狀態(tài)的檢測 無效。
根據(jù)該方案，能夠區(qū)別在負載短路而輸出電壓降低的狀態(tài)和在起動時在 輸出電壓上升到該目標值以前，輸出電壓低于閾值電壓的狀態(tài)，僅在負載真 正地短路了的情況下使開關(guān)晶體管停止，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電路保護。
'開關(guān)控制單元在檢測到短路狀態(tài)而使開關(guān)晶體管的開關(guān)動作停止了規(guī)定 的停止時間的期間之后，再次開始他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動。
在負載短路時，通過使開關(guān)晶體管停止規(guī)定的停止時間，從而在長時間 的負載的短路持續(xù)的情況下，成為在起動時間電流流過，而在停止時間，電 流被斷開的間歇動作，所以能夠防止在開關(guān)晶體管或變壓器中連續(xù)地流過大 電流的情況。
起動時間設(shè)定得長于在他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始后，所述輸出電
壓變成高于閾值電壓所需要的時間。
開關(guān)控制單元也可以在電壓比較器中，在輸出電壓在規(guī)定的短路檢測時 間的期間持續(xù)低于閾值電壓時，使開關(guān)晶體管的開關(guān)動作停止。此時，能夠 適當?shù)臋z測出長時間的短路狀態(tài)，并進行電路保護。
開關(guān)控制單元也可以包括狀態(tài)機，該狀態(tài)機用于保持開關(guān)晶體管的控制 狀態(tài)。狀態(tài)機具有以下三種模式起動模式，執(zhí)行他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的升 壓動作，同時使電壓比較器對短路狀態(tài)的檢測無效；普通模式，執(zhí)行他激式 DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動作，同時通過電壓比較器進行短路狀態(tài)的檢測；以及 停止模式，使他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動作停止，狀態(tài)機轉(zhuǎn)移到起動模式 后，在經(jīng)過起動時間后轉(zhuǎn)移到普通模式，在普通模式下，在電壓比較器檢測 短路狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移到停止模式，在從轉(zhuǎn)移到停止模式，經(jīng)過規(guī)定的停止時間 后，轉(zhuǎn)移到起動模式。
通過使用狀態(tài)機規(guī)定三種狀態(tài)，并對應(yīng)于驅(qū)動狀態(tài)使其轉(zhuǎn)換，從而能夠 適當?shù)貓?zhí)行上述的短^各保護。
狀態(tài)機也可以在所述普通模式下，在由于驅(qū)動負載而他激式DC/DC轉(zhuǎn)換 器的輸出電壓降低時，轉(zhuǎn)移到起動模式。此時，通過起動模式再次使輸出電 壓上升，并能夠在此期間使短路狀態(tài)的檢測無效。
開關(guān)控制單元還可以包括脈寬調(diào)制器，生成脈沖信號；驅(qū)動器電路， 基于脈沖信號驅(qū)動開關(guān)晶體管；以及遲滯比較器，比較輸出電壓和設(shè)定在輸 出電壓的目標值附近的閾值電壓。脈寬調(diào)制器在起動模式下使脈沖信號的占 空比緩緩變化，在普通模式以及停止模式下，將脈沖信號的占空比穩(wěn)定在規(guī) 定值，驅(qū)動器電路在起動模式以及普通模式下，基于脈沖信號驅(qū)動開關(guān)晶體 管，并在停止模式下，停止驅(qū)動開關(guān)晶體管。
此時，能夠在起動模式下執(zhí)行軟起動。另外，在普通模式下，不依賴于 輸出電壓而以固定的占空比來驅(qū)動開關(guān)晶體管，所以輸出電壓緩緩上升起來。 此后，在輸出電壓達到遲滯比較器的第一閾值電壓時，使開關(guān)晶體管停止， 輸出電壓緩緩地降低。在輸出電壓降低到遲滯比較器的第2閾值電壓時，開 關(guān)晶體管的驅(qū)動再次開始。其結(jié)果，在普通模式，輸出電壓被穩(wěn)定在從第一 閾值電壓到第2閾值電壓之間。另外，通過在短路時變成停止模式，使升壓 動作停止，從而能夠保護電路。
開關(guān)控制單元還包括定時器電路，狀態(tài)機也可以利用定時器電路來進行 必要的時間計量。
開關(guān)控制單元和電壓比較器一體地集成在一個半導(dǎo)體基板上。另外，這 里所謂的集成包含電路的所有構(gòu)成要素都形成于半導(dǎo)體基板上的情況和電路 的主要構(gòu)成要素一體被集成的情況，用于電路常數(shù)的調(diào)節(jié)的 一部分的電阻或 電容器等也可以設(shè)置在半導(dǎo)體基板的外部。
本發(fā)明的另一個方案涉及用于控制自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管 的開關(guān)動作的控制電路。該控制電路包括開關(guān)控制單元，控制開關(guān)晶體管 的開關(guān)動作；電壓比較器，比較自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和規(guī)定的閾 值電壓來檢測短路狀態(tài)。開關(guān)控制單元在從自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始 經(jīng)過規(guī)定的起動時間后，在電壓比較器檢測短路狀態(tài)時，使開關(guān)晶體管的開 關(guān)動作停止，另一方面，在經(jīng)過起動時間前，使電壓比較器對短路狀態(tài)的檢 測無效。
本發(fā)明的另一個方案為電源裝置。該電源裝置包括他激式DC/DC轉(zhuǎn)換 器，該他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器包含開關(guān)晶體管，并通過該開關(guān)晶體管的導(dǎo)通/ 截止來控制升壓動作；以及控制電路，控制開關(guān)晶體管的導(dǎo)通/截止。
根據(jù)該方案，能夠適當?shù)乇Ｗo他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管或變壓 器免受過電流的影響。
本發(fā)明的進一步的其它的方案為發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置具備上述電源 裝置；以及發(fā)光元件，被電源裝置的他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓驅(qū)動。
根據(jù)該方案，對于作為負載的發(fā)光元件，在不發(fā)生短路等普通驅(qū)動時， 能夠使發(fā)光元件穩(wěn)定地發(fā)光，同時在短路的情況下，能夠保護電路免受過電 流的影響。
本發(fā)明的進一 步的其它方案為電池驅(qū)動型的電子設(shè)備。該電池驅(qū)動型的 電子設(shè)備包括攝像單元；以及作為閃光燈使用的上述的發(fā)光裝置，發(fā)光裝 置使電池電壓升壓，從而驅(qū)動發(fā)光元件。
根據(jù)該方案，在作為負載連接到電源裝置的發(fā)光元件短路的情況下，能 夠防止從電池長時間且連續(xù)地流出大電流，并能夠抑制電子設(shè)備的發(fā)熱。
另外，以上的構(gòu)成要素的任意的組合或者將本發(fā)明的構(gòu)成要素或表現(xiàn)在 方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互地置換的方式也仍然作為本發(fā)明的方案有效。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制電路，能夠保護電路免受負載短路的 影響。


圖l是表示本實施方式的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示搭載了圖1的發(fā)光裝置的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是狀態(tài)機(state machine )的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
圖4是表示圖1的發(fā)光裝置的動作狀態(tài)的時序圖。
標號說明
IO開關(guān)控制單元、12遲滯比較器(hysteresis comparator )、 14狀態(tài)機、 16定時器電路、18驅(qū)動器電路、20脈寬調(diào)制器、22電壓比較器、24振蕩 器、26軟起動電路、30電壓比較器、50變壓器、52整流二極管、100控 制電路、102輸出端子、104反饋端子、106發(fā)光控制端子、Trl開關(guān)晶體
管、Cl輸出電容器、Rl第1電阻、R2第2電阻、Vpwm脈寬調(diào)制信號、 Vsc短路檢測信號、Vov過電壓檢測信號、Sl起動模式、S2普通模式、S3 停止模式、S4備用才莫式(stand by mode )、 200發(fā)光裝置、210他激式DC/DC 轉(zhuǎn)換器、212發(fā)光元件、214觸發(fā)電路、214a IGBT、 214b發(fā)光控制單元、 300電子設(shè)備、310電池、312通信處理單元、314 DSP、 316攝像單元。
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具體實施例方式
以下，基于適當?shù)膶嵤┓绞剑瑓⒄崭綀D來說明本發(fā)明。對各個附圖所示 的相同或者同等的構(gòu)成元素、部件材料、處理賦予相同的符號，并適當省略 重復(fù)的說明。另外，實施方式并不是用于限定發(fā)明，而是例示，實施方式中 記述的所有的特征或其組合未必是發(fā)明的本質(zhì)性的內(nèi)容。
圖1是表示本實施方式的發(fā)光裝置200的結(jié)構(gòu)的電路圖。該發(fā)光裝置200 搭載于具有照相機的電子設(shè)備，在利用照相機進行拍攝時，具有作為閃光燈 來使用的光源的功能。
圖2是表示搭載了圖1的發(fā)光裝置的電子設(shè)備300的結(jié)構(gòu)的方框圖。在 本實施方式中，電子設(shè)備300是搭載了照相機的攜帶電話終端，具有電池310、 通信處理單元312、 DSP (Digital Signal Processor) 314、攝像單元316、發(fā)光 裝置200。
'電池310例如為鋰離子電池，作為電池電壓Vbat輸出3-4V左右的電壓。 DSP314為集中控制電子設(shè)備300整體的塊，與通信處理單元312、攝像單元 316、發(fā)光裝置200連接著。通信處理單元312包含天線、高頻電路等，是與 基站之間進行通信的塊。
攝像單元316是CCD ( Charge Coupled Device,電荷耦合裝置)或CMOS
傳感器等攝像裝置。
發(fā)光裝置200具有他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210、發(fā)光元件212、觸發(fā)電路 214。作為發(fā)光元件212可適當使用氙燈(xenontube)等。他激式DC/DC轉(zhuǎn) 換器210將從電池310提供的電池電壓Vbat升壓，并對發(fā)光元件212提供 300V左右的驅(qū)動電壓(以下稱輸出電壓)Vout。驅(qū)動電壓Vout ;波穩(wěn)定在頭見 定的電平的目標電壓Vtgt。觸發(fā)電路214為控制發(fā)光裝置200的發(fā)光的定時 的電路。發(fā)光元件212與攝像單元316的攝像同步發(fā)光。
'返回到圖1。發(fā)光裝置200包含控制電路100、開關(guān)晶體管Trl、變壓器
50、整流二極管52、輸出電容器C1、第1電阻R1、第2電阻R2、發(fā)光元件 212、 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)214a?？?制電路100為在一個半導(dǎo)體基板上集成的集成電路。該集成電路還可以集成 開關(guān)晶體管Trl。
圖l所示的控制電路100、開關(guān)晶體管Trl、變壓器50、整流二極管52、 輸出電容器C1、第1電阻R1、第2電阻R2對應(yīng)于圖2的他激式DC/DC轉(zhuǎn) 換器210。另外，圖1的IGBT214a、發(fā)光控制單元214b對應(yīng)于圖2的觸發(fā) 電路214。 IGBT214a設(shè)置在發(fā)光元件212的電流路徑上，利用其導(dǎo)通/截止來 控制發(fā)光元件212的發(fā)光。
控制電路100控制他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的開關(guān)晶體管Trl的柵極電 壓，從而控制開關(guān)動作、即導(dǎo)通/截止?？刂齐娐?00切換三種模式來控制開 關(guān)晶體管Trl ，所述三種模式為執(zhí)行他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的升壓動作的 起動模式、普通模式以及使他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的升壓動作停止的停止 模式。細節(jié)后面敘述，但是該控制電路100具有用于進行負載的短路狀態(tài)的 檢測的功能，在普通模式中進行短路檢測，另一方面，在起動模式中，使短 路4企測無效。
控制電路100具有輸出端子102、反饋端子104、發(fā)光控制端子106。輸 出端子102連接到開關(guān)晶體管Trl的柵極，輸出控制電路100的輸出信號， 即開關(guān)信號Vsw。在反饋端子104上被反饋由第1電阻R1、第2電阻R2分 壓后的他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電壓Vout。發(fā)光控制端子106連接到 IGBT214a的柵極。
變壓器50的初級側(cè)線圈的一端凈皮施加電池電壓Vbat，另一端^皮連接開 關(guān)晶體管Trl的漏極。開關(guān)晶體管Trl為N溝道的MOS晶體管，其源極接地。
變壓器50的次級側(cè)線圈的一端被接地，另一端上被連接整流二極管52 的陽極。整流二極管52的陰極經(jīng)由輸出電容器Cl接地。輸出電容器C1和 整流二極管52的連接點呈現(xiàn)他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電壓Vout。該 輸出電壓Vout被提供給發(fā)光元件212。
控制電路100包括開關(guān)控制單元10、電壓比較器30、發(fā)光控制單元214b。 開關(guān)控制單元10基于被反饋到反饋端子104的電壓而生成開關(guān)電壓Vsw,并 控制開關(guān)晶體管Trl的開關(guān)動作。電壓比較器30比較他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器 210的輸出電壓Vout和規(guī)定的閾值電壓Vth來檢測短路狀態(tài)。發(fā)光控制單元
214b生成發(fā)光控制信號SIG20，并控制IGBT214a的基極電壓。
該開關(guān)控制單元10在從他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的起動開始經(jīng)過規(guī)定 的起動時間Tpl后，在電壓比較器30檢測到短路狀態(tài)時，使開關(guān)晶體管Trl 的開關(guān)動作停止，另一方面，在經(jīng)過起動時間Tpl前，使電壓比較器30對短 路狀態(tài)的檢測無效。以下，詳細說明開關(guān)控制單元10、電壓比較器30的結(jié) 構(gòu)、動作。
開關(guān)控制單元10包括遲滯比較器12、狀態(tài)機14、定時器電路16、驅(qū)動 器電路18、脈寬調(diào)制器20。
脈寬調(diào)制器20生成頻率一定而脈寬變化的脈寬調(diào)制信號Vpwm，并輸出 到驅(qū)動器電路18。驅(qū)動器電路18包括反相器等而構(gòu)成，基于脈寬調(diào)制信號 Vpwm生成開關(guān)電壓Vsw,驅(qū)動開關(guān)晶體管Trl。該驅(qū)動器電^各18具有兩個 啟動(enable)端子18a、 18b，各個啟動端子18a、 18b上^皮輸入/人后述的遲 滯比較器12、狀態(tài)機14所輸出的模式信號MODEl、過電壓檢測信號Vov。
遲滯比較器12檢測他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電壓Vout高于規(guī)定 的閾值電壓的過電壓狀態(tài)，并生成過電壓檢測信號Vov。該過電壓檢測信號 Vov在過電壓狀態(tài)下為高電平，除此之外為低電平。驅(qū)動器電路18在過電壓 檢測信號Vov為高電平時使開關(guān)晶體管Trl的開關(guān)動作停止而與從脈寬調(diào)制 器20輸出的脈寬調(diào)制信號Vpwm無關(guān)，在過電壓沖企測信號Vov為低電平時， 基于脈寬調(diào)制信號Vpwm來驅(qū)動開關(guān)晶體管Trl。
如上述那樣，他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電壓Vout被分壓，反饋 電壓Vout， =VoutxRl/ (Rl+R2)被反饋到反饋端子104上。遲滯比較器12
基準電壓Vref。遲滯比較器12在其輸出為低電平時，比較第1閾值電壓Vrefl 和反饋電壓Vout，，在其輸出為高電平時，比較第2閾值電壓Vref2和反饋電 壓Vout，。這里，在第1閾值電壓Vrefl和第2闊值電壓Vref2之間，Vrefl〉Vref2
的關(guān)系成立。
從遲滯比較器12輸出的過電壓檢測信號Vov，在因升壓動作而輸出電壓 Vout上升并達到以Vmax=Vrefl x (Rl+R2) /Rl提供的第1閾值電壓時，為 低電平，在因升壓動作的停止而輸出電壓Vout降低并達到以Vmin=Vref2x (Rl+R2) /Rl提供的第1閾值電壓時，為高電平。遲滯比較器12的基準電
設(shè)定，使得Vref=Vtgt x Rl/ (Rl+R2)成立。
脈寬調(diào)制器20包括電壓比較器22、振蕩器24、軟起動電路26。振蕩器 24生成三角波或者鋸齒波狀的周期電壓Vosc。軟起動電路26在起動模式下 生成緩緩上升的軟起動電壓Vss。在電壓比較器22的正極端子上被輸入周期 電壓Vosc、軟起動電壓Vss，在負極端子上被施加固定電壓Vcl。軟起動電 壓Vss的最大值設(shè)定為與固定電壓Vcl相等。電壓比較器22比較固定電壓 Vcl和軟起動電壓Vss中任意一個低的電壓和周期電壓Vosc。所以，從脈寬 調(diào)制器20輸出的脈寬調(diào)制信號Vpwm在起動模式下，占空比緩緩變大，在 普通模式以及停止模式下，占空比被穩(wěn)定在以固定電壓Vcl決定的規(guī)定值。
驅(qū)動器電路18在起動模式以及普通模式下，參照遲滯比較器12的比較 結(jié)果，在輸出電壓Vout低于閾值電壓時，基于脈寬調(diào)制信號Vpwm來驅(qū)動開 關(guān)晶體管Trl，在輸出電壓Vout高于閾值電壓時，使開關(guān)晶體管Trl的驅(qū)動 停止。而且，在停止模式下，使開關(guān)晶體管Trl的驅(qū)動停止。
電壓比較器30被設(shè)置用于通過監(jiān)視他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電 壓Vout來檢測負載的短路狀態(tài)。電壓比較器30比較正極端子上所輸入的反 饋電壓Vout，和負極端子上所輸入的規(guī)定的闊值電壓Vth，，在Vout， >Vth， 時，輸出高電平，在Vout， <Vth，時，輸出低電平。以下，將電壓比較器30 的輸出稱為短路檢測信號Vsc。即，電壓比較器30通過將他激式DC/DC轉(zhuǎn) 換器210的輸出電壓Vout與閾值電壓Vth=Vth， x ( Rl+R2 ) /Rl進行比較 來檢測短路狀態(tài)。例如，輸出電壓Vout的目標電壓Vtgt為300V的情況下， 閾值電壓Vth設(shè)定成30V左右。
狀態(tài)機14輸入從電壓比較器30輸出的短路檢測信號Vsc。狀態(tài)機14保 持開關(guān)晶體管Trl的控制狀態(tài)、即起動模式、普通模式、停止模式以及備用 模式四種狀態(tài)。圖3是狀態(tài)機14的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。電子設(shè)備300的電源接通時， 狀態(tài)機14變?yōu)閭溆媚Ｊ絊4。之后，狀態(tài)機14所輸入的啟動信號EN為高電 平時，轉(zhuǎn)換到起動模式S1。啟動信號EN從控制電路100的外部提供。
狀態(tài)機14在起動模式Sl下，使電壓比較器30對短路狀態(tài)的檢測無效， 在起動時間Tpl經(jīng)過后，轉(zhuǎn)移到普通模式S2。起動時間Tpl設(shè)定得長于在他 激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210起動開始后輸出電壓Vout變成高于閾值電壓Vth所 需要的時間。
另夕卜，狀態(tài)機14在普通模式S2下，在電壓比較器30檢測到短路狀態(tài)時，
號Vsc在規(guī)定的短路檢測時間Tp2的期間持續(xù)為高電平時，從普通模式S2 轉(zhuǎn)換到停止模式。
進而，狀態(tài)機14轉(zhuǎn)移到停止模式S3后，在規(guī)定的停止時間Tp3經(jīng)過后， 轉(zhuǎn)移到起動模式Sl，開始他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的起動。
進而，狀態(tài)機14被輸入從發(fā)光控制單元214輸出的發(fā)光控制信號SIG20， 并在普通模式S2下發(fā)光元件212的發(fā)光動作結(jié)束時，轉(zhuǎn)換到起動模式Sl。 即，狀態(tài)機14在普通模式S2下，通過驅(qū)動作為負載的發(fā)光元件212，在他 激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout降低時，轉(zhuǎn)移到起動模式Sl。
狀態(tài)機14在各個狀態(tài)下，對驅(qū)動器電路18以及軟起動電路26輸出表示 當前的狀態(tài)的模式信號MODEl、 MODE2。狀態(tài)機14利用定時器電路16進 行必要的時間計量、即起動時間Tpl、短路檢測時間Tp2、停止時間Tp3等。
說明如上構(gòu)成的發(fā)光裝置200的動作。圖4是表示圖1的發(fā)光裝置200 的動作狀態(tài)的時序圖。
在時刻T0，接通電子設(shè)備300的電源，狀態(tài)機14為備用模式S4。在時 刻Tl,啟動信號EN為高電平時，轉(zhuǎn)換到起動模式S1。變?yōu)槠饎幽Ｊ絊1時， 利用從狀態(tài)機14輸出的模式信號MODE2控制軟起動電路26,脈寬調(diào)制信號 Vpwm的占空比緩緩變大，他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的輸出電壓Vout緩緩 開始上升。
在從時刻T1到時刻T2的期間，輸出電壓Vout低于閾值電壓Vth。在此 期間，在起動模式S1，狀態(tài)機14使電壓比較器30對短路狀態(tài)的檢測無效。 在從時刻Tl到起動時間Tpl經(jīng)過后的時刻T3，狀態(tài)機14從起動模式Sl轉(zhuǎn) 換到普通模式S2。在普通模式S2，電壓比較器30對短路狀態(tài)的監(jiān)視成為有效。
在時刻T4，輸出電壓Vout達到其目標值電壓Vtgt，并通過遲滯比較器 12控制驅(qū)動器電路18的動作，使得穩(wěn)定在Vout Vtgt。在圖4中，輸出電壓 Vout以一定值表示，但是，實際上在由遲滯比較器12規(guī)定的電壓Vmax和 Vmin之間變動。
在時刻T5，負載短路，輸出電壓Vout急劇降低，在此之后不久的時刻 T6,輸出電壓Vout低于閾值電壓Vth時，作為電壓比較器30的輸出的短路 檢測信號Vsc變?yōu)楦唠娖?。負載的短路狀態(tài)繼續(xù)，短路檢測信號Vsc變?yōu)楦?br> 電平之后，在短路檢測時間Tp2經(jīng)過后的時刻T7，狀態(tài)機14從普通模式S2 轉(zhuǎn)換到停止模式S3。此時，狀態(tài)機14使輸出到驅(qū)動器電路18的模式信號 MODE2變?yōu)楦唠娖?，并使?qū)動器電路18對開關(guān)晶體管Trl的驅(qū)動停止。
.轉(zhuǎn)換到停止模式S3之后，在停止時間Tp3經(jīng)過后的時刻T8，狀態(tài)機14 轉(zhuǎn)換到起動模式S1。在起動模式S1，輸出電壓Vout再次通過軟起動動作上 升。此時，成為負載從短路狀態(tài)解除的狀態(tài)。在時刻T9，短路檢測信號Vsc 為低電平，在從起動開始的起動時間Tpl經(jīng)過后的時刻T10成為普通模式S2。 在時刻Tll,輸出電壓Vout達到目標電壓Vtgt。
在時刻T12,電子設(shè)備300的用戶按下攝像單元316的快門時，從發(fā)光 控制單元214b輸出的發(fā)光控制信號SIG20變?yōu)楦唠娖?，IGBT214a導(dǎo)通，發(fā) 光元件212發(fā)光。此時，在輸出電容器C1中蓄積的電荷放電，輸出電壓Vout 急劇降低。在發(fā)光控制信號SIG20為高電平的期間，狀態(tài)機14成為備用模式 S4。此后，在時刻T13,發(fā)光控制信號SIG20變?yōu)榈碗娖?，狀態(tài)機14變?yōu)槠?動模式Sl。在從時刻T13開始的起動時間Tpl經(jīng)過后的時刻T14，狀態(tài)機14 轉(zhuǎn)換到普通模式S2。
'根據(jù)本實施方式的控制電路100,切換起動模式Sl和普通模式S2，并 切換電壓比較器30對短路檢測狀態(tài)的檢測的有效、無效，由此，能夠區(qū)別負 載短路從而輸出電壓Vout降低的狀態(tài)和在起動時在輸出電壓Vout上升到其 目標值Vtgt以前，輸出電壓Vout低于閾值電壓Vth的狀態(tài)，并能夠僅在負載 真正短路的情況下使開關(guān)晶體管Trl停止，從而實現(xiàn)電路保護。
另夕卜，開關(guān)控制單元lO在檢測到短路狀態(tài)而使開關(guān)晶體管停止Trl的開 關(guān)動作停止停止時間Tp3的期間之后，開始他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動，所 以在長時間的負載的短路持續(xù)的情況下，變成在起動時間Tpl電流流過而在 停止時間Tp3電流被斷開這樣的間歇動作，所以能夠防止在開關(guān)晶體管Trl 或變壓器50上連續(xù)地流過大電流。
另外，開關(guān)控制單元10在電壓比較器30中，輸出電壓Vout在短路檢測 時間Tp2的期間持續(xù)低于閾值電壓Vth時判定為短路狀態(tài)，所以不會將在極 短時間內(nèi)輸出電壓Vout降低的情況判定為短路，而適當?shù)貦z測長時間的短路 狀態(tài)，并能夠進行電路保護。
進而，狀態(tài)機14在普通模式S2，通過驅(qū)動作為負載的發(fā)光元件212，從 而在他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout降低時，轉(zhuǎn)移到起動模式Sl,所 以在發(fā)光后，在起動模式Sl再次使輸出電壓Vout上升，在此期間，能夠使 電壓比較器30對短路狀態(tài)的檢測無效。
本技術(shù)領(lǐng)域人員能夠理解，上述實施方式是例示，并能夠?qū)δ切└鱾€構(gòu) 成要素或各處理過程的組合進行各種變形，而且，這樣的變形例也包含在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。
.在實施方式中，說明了 DC/DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動發(fā)光元件212的情況，但是并 不限定于此，能夠驅(qū)動其它的需要高電壓的各種負載。在本實施方式中，說 明了由于負載的驅(qū)動、即發(fā)光元件212的發(fā)光而他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器210的 輸出電壓Vout降低的情況，但是，由于負載的驅(qū)動，在輸出電壓Vout不像 那樣降低的情況下，可以不進行向與圖4的時刻T13所示的負載的驅(qū)動同步 的起動模式Sl的轉(zhuǎn)換。
在實施方式中，說明了他激式的DC/DC轉(zhuǎn)換器，但是也可以是自激式。
另外，在本實施方式中，高電平、低電平的邏輯值的設(shè)定為一例，通過 由反相器等適當?shù)厥蛊浞聪啵軌蜃杂傻刈兏?br> 基于實施方式說明了本發(fā)明，但是實施方式當然是表示本發(fā)明的原理、 應(yīng)用，在不脫離權(quán)利要求書的范圍所規(guī)定的本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)，對實施 方式，當然能夠進行多種變形或者變更配置。 -產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠利用于開關(guān)電源裝置。
權(quán)利要求
1、一種控制電路，控制他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管的開關(guān)動作，其特征在于，包括開關(guān)控制單元，控制所述開關(guān)晶體管的開關(guān)動作；以及電壓比較器，比較所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓來檢測短路狀態(tài)，所述開關(guān)控制單元在從所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始經(jīng)過規(guī)定的起動時間后，在所述電壓比較器檢測到短路狀態(tài)時，使所述開關(guān)晶體管的開關(guān)動作停止，另一方面，在經(jīng)過所述起動時間前，使所述電壓比較器對短路狀態(tài)的檢測無效。
2、 如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述開關(guān)控制單元在檢測到短路狀態(tài)而使所述開關(guān)晶體管的開關(guān)動作停 止了規(guī)定的停止時間的期間之后，再次開始所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于 所述起動時間設(shè)定得長于在所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始后，所 述輸出電壓變成高于所述閾值電壓所需要的時間。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于 所述開關(guān)控制單元在所述電壓比較器中，在所述輸出電壓在規(guī)定的短路檢測時間的期間持續(xù)低于所述閾值電壓時，使所述開關(guān)晶體管的開關(guān)動作停 止。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于 所述開關(guān)控制單元包括狀態(tài)機，該狀態(tài)機用于保持所述開關(guān)晶體管的控制狀態(tài)，所述狀態(tài)機具有以下三種模式起動模式，執(zhí)行所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動作，同時使所述電壓 比較器對短路狀態(tài)的檢測無效；'普通模式，執(zhí)行所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動作，同時通過電壓比 較器進行短路狀態(tài)的檢測；以及停止模式，使所述他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動作停止， 所述狀態(tài)機轉(zhuǎn)移到所述起動模式后，在經(jīng)過所述起動時間后轉(zhuǎn)移到所述 普通模式，在所述普通模式下，在所述電壓比較器檢測短路狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移到 所述停止模式，在從轉(zhuǎn)移到所述停止模式經(jīng)過規(guī)定的停止時間后，轉(zhuǎn)移到所 述起動模式。
6、 如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于所述狀態(tài)機在所述普通模式下，在由于驅(qū)動負載而所述他激式DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓降低時，轉(zhuǎn)移到所述起動模式。
7、 如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于 所述開關(guān)控制單元還包括脈寬調(diào)制器，生成脈沖信號；驅(qū)動器電路，基于所述脈沖信號驅(qū)動所述開關(guān)晶體管；以及 遲滯比較器，比較所述輸出電壓和設(shè)定在所述輸出電壓的目標值附近的 閾《直電壓，所述脈寬調(diào)制器在所述起動模式下使所述脈沖信號的占空比緩緩變化， 在所述普通模式以及所述停止模式下，將所述脈沖信號的占空比穩(wěn)定在規(guī)定 值，所述驅(qū)動器電路在所述起動模式以及所述普通模式下，基于所述脈沖信 號驅(qū)動所述開關(guān)晶體管，并在所述停止模式下，停止驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的 驅(qū)動。
8、 如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于所述開關(guān)控制單元還包含定時器電路，所述狀態(tài)機利用所述定時器電路 進行必要的時間計量。
9、 一種控制電路，控制自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)晶體管的開關(guān)動作， 其特征在于，包括開關(guān)控制單元，控制所述開關(guān)晶體管的開關(guān)動作；電壓比較器，比較所述自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和規(guī)定的閾值電 壓來檢測短路狀態(tài)，所述開關(guān)控制單元在從所述自激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始經(jīng)過規(guī)定 的起動時間后，在所述電壓比較器檢測短路狀態(tài)時，使所述開關(guān)晶體管的開 關(guān)動作停止，另一方面，在經(jīng)過所述起動時間前，使所述電壓比較器對短路 狀態(tài)的^r測無效。
10、 如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于 所述開關(guān)控制單元和所述電壓比較器一體地集成在一個半導(dǎo)體基板上。
11、 一種電源裝置，其特征在于，包括他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器，包含開關(guān)晶體管，并通過該開關(guān)晶體管的導(dǎo)通/ 截止來控制升壓動作；以及權(quán)利要求1或2任意一項所述的控制電路，控制所述開關(guān)晶體管的導(dǎo)通/ 截止。
12、 一種發(fā)光裝置，其特征在于，具備 .權(quán)利要求11所述的電源裝置；以及發(fā)光元件，被所述電源裝置的他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓驅(qū)動。
13、 一種電池驅(qū)動型的電子設(shè)備，其特征在于，包括 攝像單元；以及權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，在所述攝像單元進行拍攝時，作為閃光燈 使用，所述發(fā)光裝置使電池電壓升壓，從而驅(qū)動所述發(fā)光元件。
全文摘要
提供一種直接監(jiān)視輸出電壓來檢測短路狀態(tài)并進行過電流保護的他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制電路。控制電路(100)的開關(guān)控制單元(10)控制他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器(210)的開關(guān)晶體管(Tr1)的開關(guān)動作。電壓比較器(30)比較輸出電壓(Vout)和閾值電壓(Vth)，從而檢測短路狀態(tài)。開關(guān)控制單元(10)在從他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動開始經(jīng)過規(guī)定的起動時間后，在電壓比較器(30)檢測到短路狀態(tài)時，使開關(guān)晶體管(Tr1)的開關(guān)動作停止，另一方面，在經(jīng)過起動時間前，使電壓比較器(30)對短路狀態(tài)的檢測無效。開關(guān)控制單元(10)在檢測到短路狀態(tài)而使開關(guān)晶體管(Tr1)的開關(guān)動作停止規(guī)定的停止時間的期間之后，再次開始他激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的起動。
文檔編號H02H7/12GK101099288SQ20068000188
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者為我井洋一, 山本勛, 荒木享一郎 申請人:羅姆股份有限公司