專利名稱：升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置以及安裝有該電源裝置的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)輸入電壓進(jìn)行升壓而生成輸出電壓的同步整流方式的 升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置(斬波型電源裝置)以及安裝有該開(kāi)關(guān)電源裝置的電 子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在作為與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)即特開(kāi)2006—304500號(hào)公報(bào)(以下 稱作專利文獻(xiàn)l)中由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人公開(kāi)了升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特 征在于，如圖4所示，該升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置具有經(jīng)由外帶的電感器 Lex來(lái)施加輸入電壓Vin的輸入端子Ta;引出對(duì)負(fù)載的輸出電壓Vout的 輸出端子Tb;在輸入端子Ta和規(guī)定的基準(zhǔn)電壓端之間連接的輸出晶體管 Nl;在輸入端子Ta和輸出端子Tb之間連接的第IP溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管PI; 在輸出端子Tb和第IP溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管PI的背柵極之間連接的第2P 溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管P2;進(jìn)行輸出晶體管N1以及第1、第2P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶 體管P1、 P2的開(kāi)關(guān)控制的開(kāi)關(guān)控制部CTRL，開(kāi)關(guān)控制部CTRL在對(duì)輸 入電壓Vin進(jìn)行升壓而得到輸出電壓Vout時(shí)，在使第2P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體 管P2為始終接通狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)輸出晶體管N1和第IP溝道場(chǎng)效應(yīng)晶 體管PI互補(bǔ)地進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，另一方面在停止裝置的驅(qū)動(dòng)時(shí)，按照輸出 晶體管N1以及第l、第2P溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管P1、 P2都處于斷開(kāi)狀態(tài) 的方式進(jìn)行控制。如專利文獻(xiàn)1詳細(xì)地?cái)⑹?，如果為上述現(xiàn)有的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置， 則在裝置的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，可通過(guò)晶體管P2切斷經(jīng)由附隨于晶體管P1的體 二極管BD1的電流路徑。即，為了提高晶體管P1的開(kāi)關(guān)特性，在單純地連接晶體管P1的背柵 極和源極的結(jié)構(gòu)中，即使開(kāi)關(guān)電源裝置處于驅(qū)動(dòng)停止中，也存在經(jīng)由體二極管BD1而從電感Lex到負(fù)載的電流路徑，在該電流路徑上配設(shè)有晶體 管P2，并且在開(kāi)關(guān)電源裝置的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，晶體管P1、 P2都處于斷開(kāi)狀 態(tài)，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)切斷上述電流路徑可防止從電感Lex到負(fù)載的漏電流。 因此，如果為上述現(xiàn)有的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，則按照狀況能夠適當(dāng)?shù)厍?斷從輸入電壓Vin的施加端向負(fù)載的電流路徑。然而，近年來(lái)對(duì)升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置要求更高效、更高輸出電壓。因 此，需要提高設(shè)置在從電感器Lex到負(fù)載的電流路徑上的晶體管Pl、 P2 的電流能力，但如果單純地增大晶體管P1、 P2的大小，則如圖5所示， 恐怕在裝置起動(dòng)時(shí)線圈電流Icoil急劇地增大，存在輸出電壓Vout的上升 動(dòng)作變得不穩(wěn)定。另外，在圖5中，從紙面上端側(cè)依次分別描繪斷電(Poweroff)信號(hào) Soff、柵極信號(hào)Sx、柵極信號(hào)Sz、開(kāi)關(guān)電壓Vsw以及輸出電壓Vout的各 電壓波形以及線圈電流Icoil的電流波形。如圖5所示，作為在裝置的起動(dòng)時(shí)(斷電信號(hào)Soff的低電平轉(zhuǎn)移之后) 線圈電流Icoil增大的主要原因之一，可舉出存在經(jīng)由晶體管P1、 P2流動(dòng) 的漏電流。在晶體管P1的斷開(kāi)期間(柵極信號(hào)Sy的高電平期間)中，為了使晶 體管Pl可靠地處于斷開(kāi)狀態(tài)，需要施加比輸入電壓Vin高的電壓電平的 柵極信號(hào)Sy，但柵極信號(hào)Sy根據(jù)輸出電壓Vout生成，因此在輸出電壓 Vout到達(dá)輸入電壓Vin之前，即使晶體管P1應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)的期間，也 不能使晶體管P1完全處于斷開(kāi)狀態(tài)，漏電流介由晶體管P1流到輸出端子 Tb側(cè)，線圈電流Icoil增大。另一方面，在晶體管P1的接通期間(柵極信 號(hào)Sy的低電平期間)中，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前，由于 電流經(jīng)由晶體管Pl流到輸出端子Tb側(cè)，因此線圈電流Icoil增大。此外，連接在晶體管P1的背柵極和源極之間的晶體管P2，從裝置起 動(dòng)之后始終處于接通狀態(tài)，因此在輸出電壓Vout到達(dá)輸入電壓Vin之前， 漏電流經(jīng)由體二極管BD1和晶體管P2繼續(xù)流到輸出端子Tb側(cè)，線圈電 流Icoil增大。尤其，在晶體管N1的接通期間，除了經(jīng)由上述晶體管P1、 P2的無(wú)意 圖的漏電流之外，還流過(guò)經(jīng)由晶體管N1的電流，因此線圈電流Icoil增大到峰值狀，輸出電壓Vout的上升動(dòng)作變得不穩(wěn)定。另外，在現(xiàn)有的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置中，也存在具有過(guò)電流保護(hù)功能 的機(jī)種，但上述過(guò)電流保護(hù)功能始終以流過(guò)晶體管N1的電流為監(jiān)視對(duì)象， 因此只要該電流處于正常范圍內(nèi)，即使晶體管P1、 P2中流過(guò)多大的突入 電流，也不能抑制上述突入電流，不能防止上述線圈電流Icoil的增大。此外，如圖5所示，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin，輸出電壓 Vout的升壓動(dòng)作開(kāi)始時(shí)，線圈電流Icoil過(guò)度地增大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述問(wèn)題提出的，其目的在于提供一種抑制在裝置的 起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的線圈電流的增大，能夠穩(wěn)定地提高輸出電壓地升壓型開(kāi)關(guān) 電源裝置以及具備該電源裝置的電子設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明相關(guān)的同步整流方式的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝 置具有下述結(jié)構(gòu)，即在同步整流晶體管的背柵極和源極之間，將在裝置起 動(dòng)時(shí)處于接通狀態(tài)的第1開(kāi)關(guān)和在上述輸出電壓達(dá)到上述輸入電壓時(shí)處于 接通狀態(tài)的第2開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。根據(jù)以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他的特 征、要素、步驟、優(yōu)點(diǎn)和特性能夠進(jìn)一步被明確。


圖1為表示本發(fā)明相關(guān)的攜帶電話終端的一實(shí)施方式的框圖。 圖2為表示DC/DC轉(zhuǎn)換器20的一構(gòu)成例的電路圖。 圖3為用于說(shuō)明起動(dòng)時(shí)的線圈電流的抑制動(dòng)作的圖。 圖4為表示開(kāi)關(guān)電源裝置的一現(xiàn)有例的電路圖。 圖5為用于說(shuō)明起動(dòng)時(shí)的線圈電流的增大的圖。
具體實(shí)施方式
以下，以將本發(fā)明適用于DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，該 DC/DC轉(zhuǎn)換器被搭載在攜帶電話終端，變換電池的輸出電壓后生成終端各 部(例如TFT[ThinFilmTransisitor]液晶面板)的驅(qū)動(dòng)電壓。圖1為表示本發(fā)明相關(guān)的攜帶電話終端的一實(shí)施方式的模式圖(尤其對(duì)TFT液晶面板的電源系統(tǒng)部分)。如圖所示，本實(shí)施方式的攜帶電話終 端具有作為裝置電源的電池10、作為電池10的輸出變換單元的DC/DC轉(zhuǎn) 換器20和作為攜帶電話終端的顯示單元的TFT液晶面板30。另外，雖然 本圖沒(méi)有明示，但本實(shí)施方式的攜帶電話終端除了上述構(gòu)成要素外，作為 實(shí)現(xiàn)其本質(zhì)功能(通信功能等)的單元當(dāng)然有收發(fā)電路部、揚(yáng)聲器部、麥 克風(fēng)部、操作部、存儲(chǔ)器部等。DC/DC轉(zhuǎn)換器20，由電池lO施加的輸入電壓Vin生成固定的輸出電 壓Vout，將該輸出電壓Vout供給到TFT液晶面板30。圖2為表示DC/DC轉(zhuǎn)換器20的一構(gòu)成例的電路圖(一部分包括模塊)。 如本圖所示，本實(shí)施方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器20為除了開(kāi)關(guān)電源IC21以外， 還具有外帶的電感Lex、平滑電容器Cex以及電阻Rex所構(gòu)成的升壓型開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(斬波型調(diào)節(jié)器)。開(kāi)關(guān)電源IC21，除了脈沖生成部211、電平移位部212、輸入輸出比 較部213以及過(guò)電流保護(hù)部214的電路模塊之外，還將N溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶 體管N1 N4、 P溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管P1、 P2a、 P2b、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7、電阻Rl、 R2、逆變器INV1、 INY2、 INV3和邏輯或運(yùn)算器0R1集 成化而構(gòu)成。此外，開(kāi)關(guān)電源IC21作為與IC外部的電連接單元，具有外部端子 Tl、 T2、 T3、 T4、 T5而構(gòu)成。另外，在開(kāi)關(guān)電源IC21中，除了上述電路要素以外，適當(dāng)組入其他 的保護(hù)電路模塊(低輸入誤動(dòng)作防止電路或溫度保護(hù)電路等)也可。在開(kāi)關(guān)電源IC21的外部，外部端子T1 (電源端子)與由電池10施 加的輸入電壓Vin的施加端連接，另一方面與電感Lex的一端也連接。外 部端子T2 (輸入端子)與電感Lex的另一端連接。外部端子T3 (輸出端 子)經(jīng)由平滑電容器Cex而接地，另一方面與作為負(fù)載的TFT液晶面板 30的發(fā)光二極管列LED的陽(yáng)極連接。外部端子T4 (輸出反饋端子)經(jīng)由 電阻Rex接地，另一方面也與發(fā)光二極管列LED的陰極連接。外部端子 T5 (關(guān)斷端子)與用于控制裝置的起動(dòng)/停止的斷電信號(hào)Soff的施加端連 接。另一方面，在開(kāi)關(guān)電源IC21的內(nèi)部，晶體管N1的漏極與外部端子 T2連接。晶體管Ni的源極經(jīng)由電阻R1與接地端連接 晶體管N的柵 極經(jīng)由逆變器INV1、 INV2與脈沖信號(hào)Sp的施加端(脈沖生成部211的 輸出端)連接。另外，晶體管N1具有數(shù)百[mQ](例如0.3[Q])的接通電 阻。晶體管P1的漏極與外部端子T2連接。晶體管P1的源極與外部端子 T3連接。晶體管P1的柵極經(jīng)由電平移位部212 (圖中由虛線所包圍的電 路部分)與邏輯或運(yùn)算器0R1的輸出端連接。另外，晶體管P1具有數(shù)[Q] (例如4[Q])的接通電阻。另外，在晶體管P1的漏極和背柵極之間，以 陽(yáng)極與漏極連接，陰極與背柵極連接的形式，附帶有體二極管BD1。晶體管P2a、 P2b的漏極都與外部端子T3連接。晶體管P2a、 P2b的 源極都與晶體管Pl的背柵極連接。晶體管P2a的柵極與外部端子T5連接。 晶體管P2b的柵極與比較信號(hào)Sd的施加端(輸入輸出比較部213的輸出 端)連接。晶體管P2a、 P2b的背柵極分別與各自的源極連接。即本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21具有在晶體管Pl的背柵極和源極之 間，并聯(lián)連接晶體管P2a、 P2b而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。另外，晶體管P2a、 P2b分 別具有數(shù)十[Q](例如50[Q]和33[Q])的接通電阻。晶體管P3的漏極與晶體管Pl的柵極連接。晶體管P3的源極經(jīng)由電 阻R2與外部端子T1 (輸入電壓Vin的施加端)連接。晶體管P3的柵極 與外部端子T3連接。晶體管P3的背柵極與自身的源極連接。晶體管P4、 P5的源極都與外部端子T3連接。晶體管P4的漏極與晶 體管N2的漏極和晶體管P5的柵極連接。晶體管P5的漏極與晶體管N3 的漏極和晶體管P4的柵極連接。晶體管N2、 N3的源極都與接地端連接。晶體管P6的源極與外部端子T3連接。晶體管P6的漏極與晶體管P5 的源極連接。晶體管P6的柵極與外部端子T5連接。晶體管P6的背柵極 與自身的漏極連接。晶體管P7的漏極與晶體管N4的漏極和晶體管P1的 柵極連接。晶體管P7的柵極與晶體管N2的漏極連接。晶體管P7的背柵 極與自身的源極連接。晶體管N4的源極與接地端連接。邏輯或運(yùn)算器ORl的一輸入端與脈沖信號(hào)Sp的施加端(脈沖生成部 211的輸出端)連接。邏輯或運(yùn)算器0R1的其它輸入端與比較信號(hào)Sd的施加端(輸入輸出比較部213的輸出端)連接。邏輯或運(yùn)算器ORl的輸 出端與晶體管N2的柵極和逆變器INV3的輸入端連接。逆變器INV3的輸 出端與晶體管N3、 N4的柵極連接。脈沖生成部211為，在對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行升壓而得到輸出電壓Vout 時(shí)，生成用于對(duì)晶體管Nl、 Pl互補(bǔ)地(排他地)迸行接通/斷開(kāi)控制的 脈沖信號(hào)Sp的單元。關(guān)于脈沖生成部2U的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于適用公知的 現(xiàn)有技術(shù)就足夠了，因此省略其詳細(xì)的說(shuō)明或附圖的描述，但也可為下述 結(jié)構(gòu)，即例如具有放大從電阻Rex的一端引出的輸出反饋電壓Vfb和規(guī) 定的目標(biāo)設(shè)定電壓Vref之間的差值而生成誤差電壓信號(hào)Verr的誤差放大 器、生成規(guī)定的三角波電壓信號(hào)Vslope的振蕩器、以及對(duì)上述的誤差電壓 信號(hào)Verr和三角波電壓信號(hào)Vslope進(jìn)行比較而生成PWM信號(hào)的PWM 比較器，基于上述的PWM信號(hào)進(jìn)行脈沖信號(hào)Sp的占空比控制。由此， 通過(guò)基于輸出反饋電壓Vfb進(jìn)行反饋控制，可將輸出電壓Vout并入其目 標(biāo)設(shè)定值。另外，斷電信號(hào)Soff設(shè)為高電平，在指示裝置的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)， 脈沖信號(hào)Sp維持低電平。電平移位部212為采用輸出電壓Vout根據(jù)邏輯或運(yùn)算器0R1的輸出 信號(hào)(脈沖信號(hào)Sp和比較信號(hào)Sd之間的邏輯或運(yùn)算信號(hào))生成晶體管 Pl的柵極信號(hào)Sb的單元。輸入輸出比較部213為生成與輸入電壓Vin和輸出電壓Vout之間的 高低對(duì)應(yīng)的邏輯比較信號(hào)Sd的單元。另外，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21 中，如果輸出電壓Vout比輸入電壓Vin低，則比較信號(hào)Sd為高電平(輸 入電壓Vin)，如果比輸入電壓Vin高，則為低電平(接地電壓GND)。 另外，斷電信號(hào)Soff為高電平，在指示裝置的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，比較信號(hào)Sd 被維持為高電平。過(guò)電流保護(hù)部214為下述單元，即基于從電阻R1的一端引出的監(jiān)視 器電壓Vmon來(lái)監(jiān)視流到晶體管Nl的電流Il是否為過(guò)電流狀態(tài)(是否達(dá) 到規(guī)定的過(guò)電流檢測(cè)閾值Ilimit)，在檢測(cè)出電流Il的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，對(duì) 脈沖生成部211送出電流I1的抑制指示。另外，在本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源 IC21中，過(guò)電流保護(hù)部214具備基于比較信號(hào)Sd對(duì)上述過(guò)電流檢測(cè)閾值 Ilimit進(jìn)行可變控制的功能，關(guān)于該功能將在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源IC21的基本動(dòng)作(穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)中的直流/直流變換動(dòng)作)進(jìn)行說(shuō)明。晶體管Nl為按照柵極信號(hào)Sa控制接通/斷開(kāi)的輸出晶體管，晶體管 Pl為按照柵極信號(hào)Sb進(jìn)行接通/斷開(kāi)控制的同步整流晶體管。開(kāi)關(guān)電源IC21中，在對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行升壓而生成期望的輸出電 壓Vout的穩(wěn)定狀態(tài)(圖3的時(shí)刻t2之后)下，晶體管P2a、 P2b始終處于 接通狀態(tài)，晶體管N1、 Pl互補(bǔ)地(排他地)被接通/斷開(kāi)控制。另外，在本說(shuō)明書中所采用的"互補(bǔ)地(排他地)"的表述，除了晶 體管N1、 Pl的接通/斷開(kāi)完全相反的情況之外，從防止貫通電流的觀點(diǎn)來(lái) 看，還包括對(duì)晶體管NKP1的接通/斷開(kāi)轉(zhuǎn)移時(shí)刻賦以規(guī)定的延遲的情況。在晶體管Nl處于接通狀態(tài)時(shí)，在電感Lex中，經(jīng)由晶體管Nl流過(guò) 朝向接地端的線圈電流Icoill，并蓄積其電能。另外，在晶體管N1的接通 期間中，電荷已經(jīng)蓄積到平滑電容器Cex時(shí)，作為負(fù)載的發(fā)光二極管列 LED中流過(guò)來(lái)自平滑電容器Cex的電流。此外，此時(shí)，作為同步整流元件 的晶體管P1，相對(duì)晶體管N1的接通狀態(tài)互補(bǔ)地(排他地)處于斷開(kāi)狀態(tài)， 因此從平滑電容器Cex向晶體管N1不流入電流。另一方面，晶體管N1處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)在電感Lex中產(chǎn)生的反 向電壓，放出晶體管中蓄積的電能。此時(shí)，晶體管P1相對(duì)晶體管N1的斷 幵狀態(tài)互補(bǔ)地(排他地)處于接通狀態(tài)，因此從外部端子T2經(jīng)由晶體管 Pl流出的線圈電流Icoil從外部端子T3流入作為負(fù)載的發(fā)光二極管列 LED，并且經(jīng)由平滑電容器Cex也流入接地端，變?yōu)閷?duì)該平滑電容器Cex 進(jìn)行充電。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，在晶體管N1、 Pl的連接節(jié)點(diǎn)中出現(xiàn) 的脈沖狀的開(kāi)關(guān)電壓Vsw通過(guò)平滑電容器Cex被平滑化，向作為負(fù)載的 發(fā)光二極管列LED供給期望的輸出電壓Vout。由此，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21作為通過(guò)晶體管N1、 Pl的幵關(guān)控制對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行升壓而生成輸出電壓Vout的斬波型升壓電路的一構(gòu)成要素發(fā)揮功能。接下來(lái)，參照先前的圖2和圖3，對(duì)在具有上述結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源IC21起動(dòng)時(shí)的線圈電流Icoil的抑制動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖3為用于說(shuō)明起動(dòng)時(shí)的線圈電流Icoil的抑制動(dòng)作的圖。另外，圖3中，從紙面上端側(cè)依次分別描述斷電信號(hào)Soff、柵極信號(hào)Sa、柵極信號(hào) Sb、柵極信號(hào)Sc、比較信號(hào)Sd、開(kāi)關(guān)電壓Vsw以及輸出電壓Vout的各 電壓波形、線圈電流Icoil的電流波形、晶體管P2a、 P2b的各接通/斷開(kāi)狀 態(tài)以及過(guò)電流檢測(cè)閾值Ilimit的設(shè)定值。此外，在圖3中，關(guān)于柵極信號(hào) Sa以及線圈電流Icoil，用實(shí)線表示本發(fā)明的動(dòng)作，用虛線表示現(xiàn)有的動(dòng)作。斷電信號(hào)Soff處于高電平的期間(時(shí)刻tl以前)，晶體管N1的柵極 信號(hào)Sa (脈沖信號(hào)Sp)由脈沖生成部211被維持為低電平，因此晶體管 Nl被維持為斷開(kāi)狀態(tài)。晶體管Pl的柵極信號(hào)Sb經(jīng)由晶體管P3和電阻 R2被上拉至輸入電壓Vin，因此晶體管P1也維持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)。作為晶體管 P2a的柵極信號(hào)Sc，被施加斷電信號(hào)Soff，因此晶體管P2a也維持在斷開(kāi) 狀態(tài)。晶體管P2b的柵極信號(hào)Sd (比較信號(hào)Sd)由輸入輸出比較部213 維持在高電平，因此晶體管P2b也維持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)。由此，在斷電信號(hào)Soff 被設(shè)為高電平的期間，幵關(guān)電源IC21處于驅(qū)動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)。另外，上述的晶體管P2a、 P2b設(shè)置為切斷經(jīng)由附帶于晶體管Pl的體 二極管BD1的電流路徑的單元。即為了提高晶體管P1的開(kāi)關(guān)特性，雖然 在單純地連接晶體管P1的背柵極和源極的結(jié)構(gòu)中，在開(kāi)關(guān)電源IC21的驅(qū) 動(dòng)停止中，也存在經(jīng)由體二極管BD1從電感器LEX到發(fā)光二極管列LED 的電流路徑，但是在該電流路徑上配設(shè)有晶體管P2a、 P2b，并且在開(kāi)關(guān)電 源IC21的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，晶體管P1、 P2a、 P2b都處于斷開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)采用 這樣的結(jié)構(gòu)來(lái)切斷上述電流路徑可防止從電感器Lex到發(fā)光二極管列 LED的漏電流。在時(shí)刻tl，斷電信號(hào)Soff轉(zhuǎn)移到低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)電源IC21被起動(dòng)， 脈沖生成部211中，為了進(jìn)行晶體管N1、 Pl的開(kāi)關(guān)控制，開(kāi)始生成脈沖 信號(hào)Sp。在此，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21具有下述結(jié)構(gòu)，即關(guān)于連接在晶 體管P1的背柵極和源極之間的晶體管P2a、 P2b，對(duì)于其中的晶體管P2a 進(jìn)行與斷電信號(hào)Soff對(duì)應(yīng)的接通/斷開(kāi)控制，另一方面對(duì)于其中的晶體管 P2b進(jìn)行與比較信號(hào)Sd對(duì)應(yīng)的接通/斷開(kāi)控制。在具有上述結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源IC21中，從開(kāi)關(guān)電源IC21被起動(dòng)到輸出 電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin的期間(時(shí)刻tl t2)，比較信號(hào)Sd維持高12電平，因此只晶體管P2a處于接通狀態(tài)，晶體管P2b維持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)。因此， 處于只選擇晶體管P2a的接通電阻作為在晶體管Pl的背柵極和源極之間 形成的電流路徑的接通電阻的狀態(tài)。另一方面，在時(shí)刻t2中，輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin時(shí)，比較 信號(hào)Sd轉(zhuǎn)移到低電平，因此晶體管P2b也處于接通狀態(tài)。因此，晶體管 Pl的背柵極和源極之間形成的電流路徑的接通電阻，處于降低到將晶體管 P2a、 P2b的接通電阻并聯(lián)地合成后的電阻值的狀態(tài)。例如，在將晶體管P2a、 P2b的接通電阻分別設(shè)計(jì)為50[Q]、 33[D]時(shí)， 在晶體管Pl的背柵極和源極之間形成的電流路徑的接通電阻在輸出電壓 Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前為50[Q]，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin 之后為20[Q]。因此，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前，通過(guò)增大在晶體管 Pl的背柵極和源極之間形成的電流路徑的接通電阻，抑制經(jīng)由該電流路徑 流過(guò)的漏電流，避免線圈電流Icoil的增大，另一方面，在輸出電壓Vout 達(dá)到輸入電壓Vin之后，即關(guān)于起動(dòng)完成后，通過(guò)減小上述電流路徑的接通電阻，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高輸出電壓。另外，晶體管P1具有非常大的電流能力(晶體管P2a的5倍左右)。 因此，在優(yōu)先抑制線圈電流Icoil的增大并平滑地提高輸出電壓Vout的情 況下，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前，優(yōu)選不使晶體管P1主動(dòng) 地接通。因此，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21的結(jié)構(gòu)為，具有進(jìn)行脈沖信號(hào)Sp 和比較信號(hào)Sd的邏輯或運(yùn)算，將該運(yùn)算結(jié)果送出到電平移位部212的邏 輯或運(yùn)輸器0R1 。在具有上述結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源IC21中，由于從開(kāi)關(guān)電源IC21被起動(dòng)到 輸出電壓Vout到達(dá)輸入電壓Vin的期間(時(shí)刻tl t2)，比較信號(hào)Sd維 持高電平，因此由脈沖生成部211生成的脈沖信號(hào)Sp處于被邏輯或運(yùn)算 器0R1掩蔽(mask)的形式，晶體管Pl的柵極信號(hào)Sb不依賴于脈沖信 號(hào)Sp，始終維持高電平(在此輸出電壓V()ut)。即晶體管P1的接通期間 (低電平期間)處于被邏輯或運(yùn)算器0R1掩蔽的形式。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前，不使晶體管Pl主動(dòng)地接通，抑制線圈電流Icoil的增大而能使輸出電壓Vout平滑 地提高。尤其，在輸出電壓Vout上升至輸入電壓Vin的附近時(shí)，由柵極 信號(hào)Sb足夠能使晶體管Pl斷開(kāi)，因此成為由邏輯或運(yùn)算器OR1執(zhí)行的 脈沖信號(hào)Sp的掩蔽控制大大有助于線圈電流Icoil的抑制的形式。此外，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)電源IC21中，過(guò)電流保護(hù)部214具有下述 結(jié)構(gòu)，即基于比較信號(hào)Sd，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之前的期 間，將過(guò)電流檢測(cè)閾值Ilimit設(shè)定為比正常動(dòng)作時(shí)低的電平(用于即便晶 體管N1中所流過(guò)的電流Il處于正常范圍時(shí)，也檢測(cè)出該電流意圖為過(guò)電 流狀態(tài)，并發(fā)動(dòng)電流Il的抑制動(dòng)作的電平)。通過(guò)設(shè)置成上述結(jié)構(gòu)，由于僅在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin之 前的期間，晶體管N1的接通期間(柵極信號(hào)Sa的高電平期間)，設(shè)定為 比由脈沖生成部211的軟起動(dòng)功能(在裝置的起動(dòng)時(shí)緩緩增大晶體管Nl 的接通占空比的功能)設(shè)定的接通期間更短，因此縮小流過(guò)晶體管N1的 電流Il，能夠抑制在晶體管N1的接通期間產(chǎn)生的線圈電流Icoil的峰值。另外，上述所說(shuō)明的各結(jié)構(gòu)(晶體管P2a、 P2b所引起的接通電阻可 變控制、邏輯或運(yùn)算器0R1所引起的脈沖信號(hào)Sp的掩蔽控制以及基于比 較信號(hào)Sd的過(guò)電流檢測(cè)閾值Ilimit的可變控制)分別獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)線圈電流 Icoil的抑制效果，但為了抑制在裝置的起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的突入電流，使輸出電 壓Voiit穩(wěn)定地提高，優(yōu)選組合并采用所有的結(jié)構(gòu)。此外，在上述實(shí)施方式中，以將本發(fā)明適用于搭載在移動(dòng)電話終端并 作為電池10的輸出變換單元使用的DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況為例進(jìn)行了說(shuō) 明，但本發(fā)明的適用對(duì)象也并不限于此，本發(fā)明可廣泛地適用于所有升壓 型開(kāi)關(guān)電源裝置。此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)除了上述實(shí)施方式之外，只要在不脫離本發(fā)明主 旨的范圍內(nèi)可增加各種變更。另外，對(duì)本發(fā)明的效果進(jìn)行敘述時(shí)，如果是本發(fā)明相關(guān)的升壓型開(kāi)關(guān) 電源裝置，則抑制在裝置的起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的線圈電流的增大，可使輸出電 壓穩(wěn)定地增大，進(jìn)而可提高搭載有該裝置的電子設(shè)備的可靠性。此外，在對(duì)本發(fā)明在工業(yè)上的可利用性進(jìn)行敘述時(shí)，本發(fā)明在提高搭 載有升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置的電子機(jī)器的可靠性上是非常有用的技術(shù)，為適用于電池方式的電子設(shè)備(攜帶電話終端、筆記本電腦、PDA[Personal Digital/Data Assistant])、要求高可靠性的車載設(shè)備(汽車導(dǎo)航系統(tǒng)或汽車 音響系統(tǒng))等、搭載有開(kāi)關(guān)電源裝置的所有電子設(shè)備的技術(shù)。以上雖然采用最佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是很顯然本領(lǐng)域 技術(shù)人員在以上所述具體實(shí)施方式
以及詳細(xì)描述以外還可以有其它實(shí)施 方式，以及對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的諸多變更。在不脫離發(fā)明的主旨精神和范圍內(nèi)， 涵蓋本發(fā)明的所有變更的附加權(quán)利要求用來(lái)限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，為同步整流方式，將輸入電壓升壓而生成期望的輸出電壓，具有輸出晶體管；同步整流晶體管；第1開(kāi)關(guān)，其在裝置被起動(dòng)時(shí)成為接通狀態(tài)；和第2開(kāi)關(guān)，其在上述輸出電壓達(dá)到上述輸入電壓時(shí)成為接通狀態(tài)，所述第1、第2開(kāi)關(guān)被并聯(lián)連接在上述同步整流晶體管的背柵極與源極之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于， 上述輸出晶體管連接在一端被施加上述輸入電壓的電感器的另一端與基準(zhǔn)電壓的施加端之間，上述同步整流晶體管連接在上述電感器的另一端與輸出電壓的引出 端之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于， 還具有輸入輸出比較部，其生成與上述輸入電壓和上述輸出電壓之間的高低程度相應(yīng)的邏輯比較信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，第1開(kāi)關(guān)，是按照用于對(duì)裝置的起動(dòng)/停止進(jìn)行控制的斷電信號(hào)來(lái)進(jìn)行 接通/斷開(kāi)控制的第1晶體管，第2開(kāi)關(guān)，是按照上述比較信號(hào)來(lái)進(jìn)行接通/斷開(kāi)控制的第2晶體管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于， 還具有-脈沖生成部，其生成用作上述輸出晶體管的柵極信號(hào)的脈沖信號(hào)；和 電平移位部，其采用上述輸出電壓，根據(jù)上述脈沖信號(hào)生成上述同步 整流晶體管的柵極信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于， 還具有邏輯或運(yùn)算器，其進(jìn)行上述脈沖信號(hào)與上述比較信號(hào)的邏輯或運(yùn)算，將該運(yùn)算結(jié)果向上述電平移位部送出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，還具有過(guò)電流保護(hù)部，其對(duì)流過(guò)上述輸出晶體管的電流是否達(dá)到規(guī)定 的過(guò)電流檢測(cè)閾值進(jìn)行監(jiān)視，在檢測(cè)到上述電流的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，對(duì)上述 脈沖生成部送出上述電流的抑制指示，其中，上述過(guò)電流保護(hù)部，基于上述比較信號(hào)，在上述輸出電壓達(dá)到 上述輸入電壓之前的期間，將上述過(guò)電流檢測(cè)閾值設(shè)定為比正常動(dòng)作時(shí)低 的大小。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于， 還具有過(guò)電流保護(hù)部，其對(duì)上述輸出晶體管中流過(guò)的電流是否達(dá)到規(guī)定的過(guò)電流檢測(cè)閾值進(jìn)行監(jiān)視，在檢測(cè)到上述電流的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，對(duì)上 述脈沖生成部送出上述電流的抑制指示，其中，上述過(guò)電流保護(hù)部，基于上述比較信號(hào)，在上述輸出電壓達(dá)到 上述輸入電壓之前的期間，將上述過(guò)電流檢測(cè)閾值設(shè)定為比正常動(dòng)作時(shí)低 的電平。
9、 一種電子設(shè)備，具有作為上述電子設(shè)備的電源的電池；升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置，其將從上述電池供給的輸入電壓升壓而生成期 望的輸出電壓且為同步整流方式，其中，上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置具有輸出晶體管； 同步整流晶體管；第1開(kāi)關(guān)，其在裝置被起動(dòng)時(shí)成為接通狀態(tài)；和 第2開(kāi)關(guān)，其在上述輸出電壓達(dá)到上述輸入電壓時(shí)成為接通狀態(tài)， 所述第l、第2開(kāi)關(guān)，并聯(lián)連接在上述同步整流晶體管的背柵極和源 極之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備，其特征在于， 上述輸出晶體管連接在一端被施加上述輸入電壓的電感器的另一端和基準(zhǔn)電壓的施加端之間，上述同步整流晶體管連接在上述電感器的另一端和輸出電壓的引出 端之間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求io所述的電子設(shè)備，其特征在于，上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置還具有輸入輸出比較部，其生成與上述輸入 電壓和上述輸出電壓之間的高低程度相應(yīng)的邏輯比較信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電子設(shè)備，其特征在于，第1開(kāi)關(guān)，是按照用于對(duì)裝置的起動(dòng)/停止進(jìn)行控制的斷電信號(hào)來(lái)進(jìn)行 接通/斷開(kāi)控制的第1晶體管，第2開(kāi)關(guān)，是按照上述比較信號(hào)來(lái)進(jìn)行接通/斷幵控制的第2晶體管。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，其特征在于， 上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置還具有脈沖生成部，其生成用作上述輸出晶體管的柵極信號(hào)的脈沖信號(hào)；和 電平移位部，其采用上述輸出電壓根據(jù)上述脈沖信號(hào)生成上述同步整 流晶體管的柵極信號(hào)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征在于，上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置還具有邏輯或運(yùn)算器，其進(jìn)行上述脈沖信號(hào) 和上述比較信號(hào)的邏輯或運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果向上述電平移位部送出。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征在于， 上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置還具有過(guò)電流保護(hù)部，其對(duì)上述輸出晶體管中流過(guò)的電流是否達(dá)到規(guī)定的過(guò)電流檢測(cè)閾值進(jìn)行監(jiān)視，在檢測(cè)到上述電 流的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，對(duì)上述脈沖生成部送出上述電流的抑制指示，其中，上述過(guò)電流保護(hù)部，基于上述比較信號(hào)，在上述輸出電壓達(dá)到 上述輸入電壓之前的期間，將上述過(guò)電流檢測(cè)閾值設(shè)定為比正常動(dòng)作時(shí)低 的電平。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子設(shè)備，其特征在于， 上述升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置還具有過(guò)電流保護(hù)部，其對(duì)上述輸出晶體管中流過(guò)的電流是否達(dá)到規(guī)定的過(guò)電流檢測(cè)閾值進(jìn)行監(jiān)視，在檢測(cè)到上述電 流的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，對(duì)上述脈沖生成部送出上述電流的抑制指示，其中，上述過(guò)電流保護(hù)部，基于上述比較信號(hào)，在上述輸出電壓達(dá)到 上述輸入電壓之前的期間，將上述過(guò)電流檢測(cè)閾值設(shè)定為比正常動(dòng)作時(shí)低 的電平。
全文摘要
本發(fā)明相關(guān)的同步整流方式的升壓型開(kāi)關(guān)電源裝置具有下述結(jié)構(gòu)，即在同步整流晶體管的背柵極和源極之間，將在裝置起動(dòng)時(shí)處于接通狀態(tài)的第1開(kāi)關(guān)和在上述輸出電壓達(dá)到上述輸入電壓時(shí)處于接通狀態(tài)的第2開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101257253SQ20081007406
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
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