專利名稱：電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器和逆向電流防止方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的逆向電流防止電路，并 且具體上一種涉及用于防止工作在不連續(xù)模式內(nèi)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器 內(nèi)的逆向電流的電^各。
背景技術(shù)：
圖5示出了傳統(tǒng)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成。在圖5的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)，當(dāng)輸入電壓Vin大于輸出電壓Vo 時，響應(yīng)于來自控制電路120的控制信號而執(zhí)行PMOS晶體管M101的導(dǎo)通/ 截止控制，以便輸入電壓Vin的電平被降低到預(yù)定電壓，并且結(jié)果產(chǎn)生的電 壓被從輸出端Vout輸出。此時，響應(yīng)于來自控制電路120的控制信號來截止 NMOS晶體管M103,并且晶體管M103處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸入電壓Vm低于輸出電壓Vo時，按照來自控制電路120的控制信號 來執(zhí)行NMOS晶體管M103的導(dǎo)通/截止控制，以便輸入電壓Vin的電平被提 高到預(yù)定電壓，并且所述電壓被從輸出端Vout輸出。此時，響應(yīng)于來自控制 電路120的控制信號而導(dǎo)通PMOS晶體管M101,并且所述晶體管M101處 于導(dǎo)電狀態(tài)。二極管D101是整流二極管，用于當(dāng)PMOS晶體管M101在電壓降低操 作時被截止時經(jīng)由電感器L101從地電壓向輸出端Vout提供電力。二極管D102是整流二極管，用于防止在電壓上升操作時逆向電流從輸 出端Vout流回到l命入電壓Vin。因為圖5的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器使用二極管D101和D102作為整流 元件，因此，功率轉(zhuǎn)換的效率不足夠好。這是因為所述二極管的正向電壓高， 并且由于所述二極管的使用導(dǎo)致整流引起的電壓損失較大。為了消除所述問題，已經(jīng)提出了其中將二極管D101和D102替換為MOS 晶體管的同步整流的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，以便減少由整流引起的電壓損 失。圖6示出了使用同步整流的傳統(tǒng)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成。例如， 參見日本公開專利申請第2002-314076號。在圖6的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)，分別地，圖5的二極管D101被替 換為NMOS晶體管M102，并且圖5的二極管D102被替換為PMOS晶體管 M104。NMOS晶體管M102與PMOS晶體管M101同步，并且通過互補(bǔ)地執(zhí)4亍 NMOS晶體管M102和PMOS晶體管M101的導(dǎo)通/截止控制來執(zhí)行電壓降^f氐 控制。PMOS晶體管M104與NMOS晶體管M103同步，并且通過互補(bǔ)地執(zhí) 行NMOS晶體管M103和PMOS晶體管M104的導(dǎo)通/截止控制來執(zhí)行電壓上 升控制。當(dāng)輸入信號Vzl在高電平時，PMOS晶體管M101被導(dǎo)通，并且NMOS 晶體管M102被截止。當(dāng)輸入信號Vzl在低電平時，PMOS晶體管M101被 截止，并且NMOS晶體管M102被導(dǎo)通。類似地，當(dāng)輸入信號Vz2在高電平時，NMOS晶體管M103被導(dǎo)通，并 且PMOS晶體管M104被截止。當(dāng)輸入信號Vz2在低電平時，NMOS晶體管 M103被截止，并且PMOS晶體管M104被導(dǎo)通。當(dāng)輸入電壓Vin大于輸出電壓Vo時，輸入信號Vz2被設(shè)置到低電平， NMOS晶體管M103被截止，并且PMOS晶體管M104被導(dǎo)通。在這個狀態(tài) 中，輸入信號Vzl被交替地切換到高電平和低電平之一，因此執(zhí)行PMOS晶 體管M101和NMOS晶體管M102的導(dǎo)通/截止控制。通過使用在控制電路130 內(nèi)的邏輯電路，避免了同時導(dǎo)通PMOS晶體管M101和NMOS晶體管M102。當(dāng)輸入電壓Vin小于輸出電壓Vo時，輸入信號Vzl:f皮設(shè)置到高電平，以 便PMOS晶體管M101導(dǎo)通，并且NMOS晶體管M102截止。在這種狀態(tài)中， 輸入信號Vz2被交替地切換到高電平和低電平之一，以便執(zhí)行NMOS晶體管 M103和PMOS晶體管M104的導(dǎo)通/截止控制。通過使用在控制電路130內(nèi) 的邏輯電路，避免了同時導(dǎo)通NMOS晶體管M103和PMOS晶體管M104。在圖6的構(gòu)成內(nèi)，MOS晶體管被用作整流元件，相對于使用所述二極管 的情況，可以顯著地降低由于整流導(dǎo)致的電壓降，并且可以大大地提高功率 轉(zhuǎn)換的效率。一般，電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器工作在連續(xù)模式或者不連續(xù)模式內(nèi)。當(dāng)其 工作在連續(xù)模式內(nèi)時，電流連續(xù)流過電感器LIOI。但是，當(dāng)其工作在不連續(xù)模式內(nèi)時，電流不連續(xù)地流過電感器L101。當(dāng)負(fù)載電流變小時，流過電感器L101的電流變小。在這樣的狀態(tài)中在電 感器L101內(nèi)積累的能量變小。開關(guān)調(diào)節(jié)器可以^皮設(shè)置在下述狀態(tài)內(nèi)其中在 開關(guān)操作的一個周期期間，開關(guān)晶體管(其在電壓P爭低操作時為PMOS晶體 管M101，而在電壓上升操作時為NMOS晶體管M103)被截止，而從電感器 L101向負(fù)載提供的電流被設(shè)置為0 (零)A。在下面，上述的狀態(tài)將被稱為 不連續(xù)模式。當(dāng)開關(guān)調(diào)節(jié)器工作在不連續(xù)^t式內(nèi)時，在輸入電壓Vin側(cè)的、在電感器 L101的一端的電壓可能小于接近輸出端Vout的、在電感器L101的另外一端 的電壓Vo。在圖5的構(gòu)成的情況下，因為使用二極管D102，因此不出現(xiàn)從 輸出端Vout流入電感器LlOl的逆向電流。但是，在圖6的構(gòu)成的情況下， PMOS晶體管M104被導(dǎo)通，并且可能出現(xiàn)從輸出端Vout流入電感器L101 的逆向電流。這樣的逆向電流的出現(xiàn)使得功率轉(zhuǎn)換的效率極大地降低。發(fā)明內(nèi)容按照本發(fā)明的一個方面，公開了一種改進(jìn)的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中消除了上 述問題。按照本發(fā)明的一個方面，公開了一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其使用 MOS晶體管來作為整流元件，并且以簡單的電路構(gòu)成而布置，以有效地防止 逆向電流的出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了 一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的逆向電流 防止方法，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器使用MOS晶體管來作為整流元件， 并且以簡單的電路構(gòu)成而布置，以有效地防止逆向電流的出現(xiàn)在解決或者減少上述問題的一個或多個的本發(fā)明的一個實施例內(nèi)，公開 了一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其使用電感器將來自輸入端的輸入電壓通過 電壓升/降才喿作而改變?yōu)轭A(yù)定電壓，并且從輸出端輸出結(jié)果產(chǎn)生的電壓，所述 電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器包括電壓降低開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換 以執(zhí)行電壓P爭低操作，并且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓降 低整流元件，其將所述電感器放電以執(zhí)行電壓降低操作；電壓上升開關(guān)元件， 其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓上升操作，并且通過所述輸入電壓來對 所述電感器充電；電壓上升同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換，9以執(zhí)行電壓上升操作，并且將所述電感器放電；控制電路部分，其使得所述 電壓降低開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且使得所述電壓上升開關(guān)元 件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自 所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置到所述預(yù)定電壓；以及逆向電流檢測部分， 用于檢測從所述輸出端流回到所述電壓上升同步整流開關(guān)元件的逆向電流， 其中，所述控制電路部分被布置使得在電壓上升操作時所述電壓降低開關(guān)元 件被導(dǎo)通并且被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)，在電壓降低操作時所述電壓上升同步整 流開關(guān)元件導(dǎo)通并且^皮設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)，并且，如果所述逆向電流檢測部 分檢測到所述逆向電流，則所述電壓降低開關(guān)元件#:截止并且祐 沒置在截止 狀態(tài)內(nèi)。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述電壓P爭^f氐開關(guān)元 件是MOS晶體管，提供第一開關(guān)元件來建立在所述輸入電壓和所述MOS晶 體管的襯底柵極之間的連接，并且所述控制電路部分被布置來如果所述逆向 電流檢測部分檢測到所述逆向電流，則截止所述第一開關(guān)元件，并且將所述 第一開關(guān)元件設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述第一開關(guān)元件是 與所述電壓降低開關(guān)元件的類型相同的類型的MOS晶體管。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述電壓上升同步整 流開關(guān)元件是MOS晶體管，并且所述逆向電流;險測部分^4居在所述MOS晶 體管的兩端之間的電壓差而4企測所述逆向電流。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述電壓降低整流元 件是二極管。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述電壓降低整流元 件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低 操作，并且將所述電感器放電，并且所述控制部分被布置來使得所述電壓降 低開關(guān)元件和所述電壓降低同步整流開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓降低操作，以 便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置為所述預(yù)定電壓，并且，如果所 述逆向電流;險測部分才企測到所述逆向電流，則所述電壓降低同步整流開關(guān)元 件被截止，并且^皮"i殳置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述電壓降低整流元 件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低，并且，第二開關(guān)元件串聯(lián)連接到所述電壓降 4氐同步整流開關(guān)元件，并且響應(yīng)于^皮輸入到控制電極的控制信號而切換，并且所述控制電路部分被布置為使得如果所述逆向電流;險測部分^r測到所述逆 向電流，則所述第二開關(guān)元件被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述控制電路部分包 括誤差放大器部分，其輸出在與來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓成比例 的比例電壓和預(yù)定參考電壓之間的電壓差的放大信號；反相放大器部分，其 輸出來自所述誤差放大器部分的輸出信號的反相放大信號；以及輸出控制電 路部分，其使得所述電壓降低開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部分的輸 出信號而切換，以執(zhí)行電壓降低操作，并且使得所述電壓上升開關(guān)元件和所 述電壓上升同步整流開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部分的輸出信號而 切換，以執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置 為所述預(yù)定電壓。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述控制電路部分包 括誤差放大器部分，其輸出在與來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓成比例 的比例電壓和預(yù)定參考電壓之間的電壓差的放大信號；反相放大器部分，其 輸出來自所述誤差放大器部分的輸出信號的反相放大信號；以及輸出控制電 路部分，其使得所述電壓降低開關(guān)元件和所述電壓降低同步整流開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電壓P爭低操作，并 且使得所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件響應(yīng)于來自 所述誤差放大器部分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自 所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置為所述預(yù)定電壓。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述輸出控制電路部 分被布置為使得當(dāng)所述誤差放大器部分的輸出電壓和所述反相放大器部分 的輸出電壓彼此相等時，所述輸出控制電路部分控制所述電壓降低開關(guān)元件 和所述電壓上升開關(guān)元件的切換，以便將所述電壓降低開關(guān)元件的占空比設(shè) 置為100%并且將所述電壓上升開關(guān)元件的占空比設(shè)置為0°/0。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述輸出控制電路部 分包括三角波振蕩器，其產(chǎn)生和輸出預(yù)定的三角波信號；電壓降低輸出控 制電路，其根據(jù)在所述三角波信號和來自所述誤差放大器部分的輸出信號之 間的比較結(jié)果來控制所述電壓降低開關(guān)元件的切換；電壓上升輸出控制電路,其根據(jù)在所述三角波信號和來自所述反相放大器部分的輸出信號之間的比較 結(jié)果來分別控制所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件的切換；其中，當(dāng)所述誤差放大器部分的輸出電壓和所述反相放大器部分的輸 出電壓彼此相等時，每個放大器部分的輸出電壓超過所述三角波信號的上限 電壓。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得所述反相放大器部分 包括移位電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生預(yù)定的移位電壓，其被施加到被反相和放 大的輸出信號。上述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器可以被配置為使得在單個IC上集成所述 電壓降低開關(guān)元件、所述電壓降低整流元件、所述電壓上升開關(guān)元件、所述 電壓上升同步整流元件、所述控制電路部分和所述逆向電流檢測部分。在解決或者減少上述問題的一個或多個的本發(fā)明的一個實施例內(nèi)，公開 了一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的逆向電流防止方法，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào) 節(jié)器使用電感器通過電壓升/降操作而將來自輸入端的輸入電壓改變?yōu)轭A(yù)定 電壓，并且從輸出端輸出結(jié)果產(chǎn)生的電壓，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器包括 電壓降低開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且通 過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓降低整流元件，其將所述電感器 放電以執(zhí)行電壓降低操作；電壓上升開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以 執(zhí)行電壓上升操作，并且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓上升 同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換，以執(zhí)行電壓上升操作，并且 將所述電感器放電；其中，所述電壓降低開關(guān)元件被切換以執(zhí)行電壓降低操 作，并且所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件被切換以 執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置到所迷預(yù) 定電壓，所述逆向電流防止方法包括在電壓上升操作時，導(dǎo)通所述電壓降 低開關(guān)元件以將所述電壓降低開關(guān)元件設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)；在電壓降低操作 時，導(dǎo)通所述電壓上升同步整流開關(guān)元件，以將所述電壓上升同步整流開關(guān) 元件設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)；檢測從所述輸出端流回到所述電壓上升同步整流開 關(guān)元件的逆向電流；以及如果檢測到所述逆向電流，則截止所述電壓降低開 關(guān)元件，并且將所述電壓降低開關(guān)元件^沒置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的逆向電流防止方法可以被配置為使得所述電壓降低整流元件是電 壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且將所述電感器放電，并且，如果檢測到所述逆向電流，則所述電壓降低 開關(guān)元件和所述電壓降低同步整流開關(guān)元件分別被截止，并且^皮設(shè)置在截止 狀態(tài)內(nèi)。上述的逆向電流防止方法可以被配置為使得所述電壓降低整流元件是電 壓P爭低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低操作， 并且將所述電感器放電，并且，第二開關(guān)元件串聯(lián)連接到所述電壓降低同步 整流開關(guān)元件，并且響應(yīng)于被輸入到控制電極的控制信號而切換，并且，如 果檢測到所述逆向電流，則所述電壓降低開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件被截 止，并且^皮設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的逆向電流防止方法可以被配置為使得所述電壓降低開關(guān)元件是MOS晶體管，提供第一開關(guān)元件來在所述輸入電壓和所述MOS晶體管的襯 底柵極之間建立連接，并且如果檢測到所述逆向電流，則所述第一開關(guān)元件 被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。上述的逆向電流防止方法可以被配置為使得所述電壓上升同步整流開關(guān) 元件是MOS晶體管，并且根據(jù)在所述MOS晶體管的兩端之間的電壓差來檢 測所述逆向電流。按照本發(fā)明的實施例，可以提供一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其使用 MOS晶體管來作為整流元件，并且被以簡單的電流構(gòu)成而布置，以有效地防 止逆向電流的出現(xiàn)。


結(jié)合附圖，從下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將變 得清楚。圖l是示出在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成的 電路圖。圖2是用于說明圖1的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的操作的時序圖。 圖3是示出在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成的 電路圖。圖4是示出在本發(fā)明的 一個實施例內(nèi)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成的 電路圖。圖5是示出傳統(tǒng)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成的電路圖。13圖6是示出傳統(tǒng)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成的電路圖。
具體實施方式
將參見

本發(fā)明的實施例。圖1是示出了在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成 的電^各圖。如圖1內(nèi)所示，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1通過電壓升/降才喿作 將從直流電源20向輸入端Vdd提供的輸入電壓Vin改變?yōu)轭A(yù)定電壓，并且將 來自輸出端Vout的結(jié)果產(chǎn)生的電壓輸出為輸出電壓Vo。電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1包括電阻器R1、 R2，其產(chǎn)生與輸出電壓Vo 成比例的比例電壓Vfb;電容器C1;參考電壓產(chǎn)生電路2，其產(chǎn)生和輸出預(yù) 定的參考電壓Vref;誤差放大器，其包括運(yùn)算放大器3、電阻器R3和電容器 C2;以及，反相放大器，其包括運(yùn)算放大器4、電阻器R4-R6、電容器C3和 C4以及產(chǎn)生和輸出預(yù)定移位電壓Vs的電壓產(chǎn)生電路5。電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1還包括電壓降低PWM比較器6;電壓上升 PWM比較器7;三角波振蕩器8，其產(chǎn)生和輸出預(yù)定的三角波電壓VC;電 壓降低輸出控制電路9;電壓上升輸出控制電路10;使用PMOS晶體管的電 壓降低開關(guān)晶體管Ml;電壓降低整流二極管Dl;使用NMOS晶體管的電壓 上升開關(guān)晶體管M3;使用PMOS晶體管的電壓上升同步整流晶體管M4; PMOS晶體管M5;電感器L1;輸出電容器Co;比較器11;以及，PFM/PWM 控制電路12。二極管D2連接在電壓降低開關(guān)晶體管Ml的襯底柵極和漏極之間，并且 這個二極管是寄生二極管，其是當(dāng)在半導(dǎo)體襯底上形成電壓降低開關(guān)晶體管 Ml時產(chǎn)生的。除了電感器L1和輸出電容器Co之外的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1的所有 的電路元件被集成在單個IC (集成電路)上。這個IC具有輸入端Vdd, 其形成電源端子；地端子Vss;輸出端Vout;以及一組端子FBIN、 BOLX和 BULX。電壓降低開關(guān)晶體管Ml對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電壓降低開關(guān)元件。電 壓降低整流二極管Dl對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電壓降低整流元件。電壓上升 開關(guān)晶體管M3對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電壓上升開關(guān)元件。電壓上升同步整 流晶體管M4對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電壓上升同步整流開關(guān)元件。比較器11對應(yīng)于權(quán)利要求書中的逆向電流檢測部分。電阻器R1-R6、電容器C1-C4、參考電壓產(chǎn)生單元2、運(yùn)算放大器3和4、 移位電壓產(chǎn)生電路5、電壓降低PWM比較器6、電壓上升PWM比較器7、 三角波振蕩器8、電壓降低輸出控制電路9、電壓上升輸出控制電路10和 PFM/PWM控制電路12對應(yīng)于權(quán)利要求書中的控制電路部分。運(yùn)算放大器3、電阻器R3和電容器C2對應(yīng)于權(quán)利要求書中的誤差放大 器部分。所述運(yùn)算放大器4、電阻器R4-R6、電容器C3、 C4和移位電壓產(chǎn)生 電路5對應(yīng)于權(quán)利要求書中的反相放大器部分。電壓降低PWM比較器6、電 壓上升PWM比較器7、三角波振蕩器8、電壓降低輸出控制電路9、電壓上 升輸出控制電路10和PFM/PWM控制電路12對應(yīng)于權(quán)利要求書中的輸出控 制電路部分。在構(gòu)成所述誤差放大器的一部分的運(yùn)算放大器3內(nèi)，得自輸出電壓Vo 的比例電壓Vfb被輸入到其反相輸入端，并且參考電壓Vref被輸入到其同相 輸入端。運(yùn)算放大器3的輸出端經(jīng)由電阻器R4而連接到運(yùn)算放大器4 (其構(gòu)成反 相放大器的一部分)的反相輸入端，并且運(yùn)算放大器3的輸出端連接到電壓 降低PWM比較器6的反相輸入端。電阻器R3和電容器C2用于執(zhí)行運(yùn)算放 大器3的相位補(bǔ)償。在運(yùn)算放大器4內(nèi)，移位電壓Vs被輸入到其同相輸入端，并且電阻器 R5和電阻器R6的串聯(lián)電路連接在運(yùn)算放大器4的輸出端和反相輸入端之間。 分別地，電容器C3連接到電阻器R4，并且電容器C4與電阻器R5并聯(lián)連接。 這些電路元件用于執(zhí)行運(yùn)算放大器4的相位補(bǔ)償。運(yùn)算放大器4的輸出端連 接到電壓上升PWM比較器7的反相輸入端。從三角波振蕩器8輸出的三角波電壓VC被輸入到電壓降低PWM比較 器6的同相輸入端和電壓上升PWM比較器7的同相輸入端的每個。電壓上 升PWM比較器7的輸出信號SE被輸入到電壓上升輸出控制電路10，并且 這個電壓上升輸出控制電路10分別控制電壓上升開關(guān)晶體管M3和電壓上升 同步整流晶體管M4的導(dǎo)通/截止。電壓降低PWM比較器6的輸出信號SD被輸入到電壓降低輸出控制電路 9,并且這個電壓降低輸出控制電路9控制電壓降#<開關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通/ 截止。15在電壓降低開關(guān)晶體管Ml內(nèi)，其源極連接到輸入端Vdd，并且其漏極 分別連接到電壓降低整流二極管Dl的陰極和端子BULX。電壓降低整流二極管Dl的陽極連接到地端子Vss。 PMOS晶體管M5連 接在輸入端Vdd和電壓降低開關(guān)晶體管Ml的襯底柵極之間，并且來自電壓 降低輸出控制電路9的控制信號pof被輸入到PMOS晶體管M5的柵極。在電壓上升開關(guān)晶體管M3內(nèi)，分別地，其源極連接到地端子Vss,并且 其漏極分別連接到電壓上升同步整流晶體管M4的一端和端子BOLX。電壓 上升同步整流晶體管M4的另一端連接到輸出端Vout。比較器11的每個輸入 端連接到電壓上升同步整流晶體管M4的端子，比較器11檢測對于從輸出端 Vout輸出的輸出電流的逆向電流，并且比較器11的輸出端連接到電壓降低輸 出控制電路9。電感器Ll的一端經(jīng)由端子BOLX連接到在電壓上升開關(guān)晶體管M3和 電壓上升同步整流晶體管M4之間的連接點，并且電感器L1的另一端經(jīng)由端 子BULX連接到在電壓降低開關(guān)晶體管Ml和電壓降低整流二極管Dl之間 的連接點。輸出電容器Co連接在輸出端Vout和地端子Vss之間。運(yùn)算放大器3和 4的輸出電壓VA和VB的每個以及來自三角波振蕩器8的三角波電壓VC分 別被輸入到PFM/PWM控制電路12。來自PFM/PWM控制電路12的輸出信 號分別被輸入到電壓降低輸出控制電路9和電壓上升輸出控制電路10的每 個。圖2是用于說明圖1的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1的操作的時序圖。如圖 2所示，運(yùn)算放大器3放大和輸出在比例電壓Vfb和參考電壓Vref之間的電 壓差。運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA被輸入到執(zhí)行電壓降低控制的電壓降低 PWM比較器6。執(zhí)行相位補(bǔ)償?shù)碾娙萜鰿2的電容可能較小，并且可以不過 多犧牲(scarify)高頻特性地執(zhí)行相位補(bǔ)償，并且可以實現(xiàn)具有高速響應(yīng)的 控制。而且，運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA被反相放大器反相，并且輸出電壓 VB被提供到電壓上升PWM比較器7。構(gòu)成所述反相放大器的運(yùn)算放大器4 用于電壓上升控制。用于相位補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞯碾娙菘梢员惶岣?，并且運(yùn)算放 大器4的高頻特性相對于運(yùn)算放大器3的高頻特性P條低。三角波電壓VC被分別輸入到電壓降低PWM比較器6和電壓上升PWM 比較器7的每個。對運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA和運(yùn)算放大器4的輸出電 壓VB進(jìn)行PWM調(diào)制，以便每個輸出電壓的信號具有與其電壓值成比例的 脈沖寬度，由此產(chǎn)生控制電壓降低開關(guān)晶體管Ml和電壓上升開關(guān)晶體管M3 的控制脈沖信號。
如圖2所示，如果運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA降低，則運(yùn)算放大器4 的輸出電壓VB升高。在圖2的示例內(nèi)假定，來自三角波振蕩器8的三角波 電壓VC的下限電壓被設(shè)置為VL,并且其上限電壓被設(shè)置為VH。
當(dāng)運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA大于上限電壓VH并且運(yùn)算放大器4的 輸出電壓VB小于下限電壓VL時，電壓降低PWM比較器6的輸出信號SD 被設(shè)置到低電平，并且電壓上升PWM比較器7的輸出信號SE被設(shè)置到高電 平。在這種狀態(tài)中，電壓降低開關(guān)晶體管M1凈皮設(shè)置為100%導(dǎo)通。
而且，電壓上升開關(guān)晶體管M3 4皮設(shè)置為100%導(dǎo)通。在這種狀態(tài)中，PWM 控制被PFM/PWM控制電路12轉(zhuǎn)換為PFM控制，并且在所述PFM控制下， 電壓上升開關(guān)晶體管M3以預(yù)定頻率在相對專交短時間內(nèi)被截止，并且電壓上 升開關(guān)晶體管M3不被設(shè)置為100%導(dǎo)通。
運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA進(jìn)一步降低。當(dāng)輸出電壓VA大于三角波電 壓VC的上限電壓VH并且運(yùn)算放大器4的4#出電壓VB變成在三角波電壓 VC的下限電壓VL和上限電壓VH之間的中間電壓時，電壓降低PWM比較 器6的輸出信號SD被設(shè)置為低電平，并且電壓降低開關(guān)晶體管Ml被設(shè)置為 100%導(dǎo)通。但是，電壓上升PWM比較器7的輸出信號SE被重復(fù)地設(shè)置到 高電平或者^f氐電平。因此而控制所述電壓上升開關(guān)晶體管M3的導(dǎo)通/截止， 以便執(zhí)行電壓上升操作。因此，輸出大于輸入電壓Vin的輸出電壓Vo。
從圖2中顯然，當(dāng)輸出電壓VB變高時，電壓上升開關(guān)晶體管M3的占 空比變小。如果運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA進(jìn)一步降低，則運(yùn)算放大器4 的輸出電壓VB大于三角波電壓VC的上限電壓VH，以便運(yùn)算放大器3的輸 出電壓VA和運(yùn)算放大器4的輸出電壓VB在圖2所示的相交點彼此相交，并 且處于相同的電壓。
此時，電壓降低PWM比較器6的輸出信號SD和電壓上升PWM比較器 7的輸出信號SE被設(shè)置到低電平，以便電壓降低開關(guān)晶體管Ml被設(shè)置為 100%導(dǎo)通，并且電壓上升開關(guān)晶體管M3 #皮_沒置為100%截止。即，電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1在非受控狀態(tài)內(nèi)，其中，輸入電壓Vin被從輸出端Vout無 改變地輸入。
運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA進(jìn)一步降低。當(dāng)輸出電壓VA在三角波電壓 VC的上限電壓VH和下限電壓VL之間的中間電壓時，電壓降低PWM比較 器6的輸出信號SD被重復(fù)地設(shè)置到高電平或者低電平。電壓上升PWM比較 器7的輸出信號SE被設(shè)置到低電平。在這種狀態(tài)內(nèi)，電壓上升開關(guān)晶體管 M3被設(shè)置為100%截止，并且電壓降低開關(guān)晶體管M1的導(dǎo)通/截止被控制， 以便輸出低于輸入電壓Vin的輸出電壓Vo。從圖2中顯然，當(dāng)輸出電壓VA 變小時，電壓降低開關(guān)晶體管M1的占空比變小。
運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA進(jìn)一步降低。當(dāng)輸出電壓VA小于三角波電 壓VC的下限電壓VL時，電壓降低PWM比較器6的輸出信號SD被設(shè)置到 高電平，并且電壓降低開關(guān)晶體管M1被設(shè)置為100%截止。
在這個實施例內(nèi)電壓降低開關(guān)晶體管Ml被設(shè)置為100%截止的狀態(tài)內(nèi)， PMW控制被PFM/PWM控制電路12轉(zhuǎn)換到PFM控制，并且電壓降低開關(guān) 晶體管Ml以預(yù)定頻率在相對較短的時間內(nèi)被導(dǎo)通。因為這個原因，電壓降 低開關(guān)晶體管Ml不被設(shè)置為100%截止。
接著，將說明當(dāng)出現(xiàn)電壓上升操作和電壓降低操作之間的轉(zhuǎn)換時的運(yùn)算 放大器3的輸出電壓VA和運(yùn)算放大器4的輸出電壓VB。
當(dāng)電阻器R5和R6的組合電阻值等于反相放大器的電阻器R4的電阻時 的運(yùn)算放大器4的輸出電壓VB滿足下面的公式
VB=2 x Vs-VA (1)
當(dāng)出現(xiàn)在電壓上升操作和電壓降低操作之間的轉(zhuǎn)換時，運(yùn)算放大器3的 輸出電壓VA等于運(yùn)算放大器4的輸出電壓VB。如果將條件VB=VA代入上 述公式(1 )，則滿足條件VA=VB=Vs。這示出了移位電壓Vs在電壓上升搡 作和電壓降低操作之間的轉(zhuǎn)換時是特定的電壓值。
在本實施例內(nèi)，移位電壓Vs被設(shè)置為等于或者略大于三角波電壓VC的 上限電壓VH。因此，可以通過其中既不執(zhí)行電壓上升操作也不執(zhí)行電壓降低 操作的非控制狀態(tài)來在電壓上升操作和電壓降低操作之間切換操作模式，并 且可以獲得平滑的轉(zhuǎn)換操作。
在上述的實施例內(nèi)，運(yùn)算放大器3的輸出電壓VA在開關(guān)調(diào)節(jié)器加電時 開始從0V上升，并且總是存在其中執(zhí)行電壓降低操作的區(qū)域。電壓降低開
18關(guān)晶體管Ml的導(dǎo)通狀態(tài)不持續(xù)得太長，并且不必提供軟啟動電路，以便防 止大的涌流的出現(xiàn)。
另一方面，在電壓上升操作時，在電壓降低輸出控制電路9內(nèi)，電壓降 低開關(guān)晶體管Ml的柵極和PMOS晶體管M5的柵極的每個被設(shè)置為低電平， 并且電壓降低開關(guān)晶體管Ml和PMOS晶體管M5都被導(dǎo)通。因為PMOS晶 體管M5被導(dǎo)通，因此電壓降低開關(guān)晶體管Ml的襯底柵極連接到電壓降低 開關(guān)晶體管M1的源極。電壓上升輸出控制電路10控制電壓上升開關(guān)晶體管 M3和電壓上升同步整流晶體管M4的每個的柵極電壓，以便電壓上升開關(guān)晶 體管M3和電壓上升同步整流晶體管M4互補(bǔ)地導(dǎo)通和截止。
當(dāng)電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1工作在連續(xù)模式內(nèi)時，電流以從端子BOLX 到輸出端Vout的方向流過電壓上升同步整流晶體管M4?？拷俗覤OLX的 電壓上升同步整流晶體管M4的一端的電壓相對較高，并且靠近輸出端Vout 的電壓上升同步整流晶體管M4的另一端的電壓相對較低。因為這個原因， 比較器11的輸出端被設(shè)置到低電平。
如果電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1工作在不連續(xù)模式內(nèi)并且在電感器L1內(nèi) 積累的所有的能量被釋放，則逆向電流以從輸出端Vout到端子BOLX的反向 方向流過電壓上升同步整流晶體管M4?？拷敵龆薞out的電壓上升同步整 流晶體管M4的一端的電壓相對較高，并且靠近端子BOLX的電壓上升同步 整流晶體管M4的另一端的電壓相對較低。因為這個原因，比較器ll的輸出 端被設(shè)置到高電平。
當(dāng)比較器11的輸出端被設(shè)置到高電平時，在電壓降低輸出控制電路9內(nèi)， 電壓降低開關(guān)晶體管Ml的柵極和PMOS晶體管M5的柵極的每個分別被設(shè) 置到高電平，并且電壓降低開關(guān)晶體管Ml和PMOS晶體管M5分別被截止， 并且它們被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
結(jié)果，以相反方向從輸出端Vout流向輸入端Vdd的電流的路徑處于截止 狀態(tài)內(nèi)，并且可以防止逆向電流的出現(xiàn)。
在上述的實施例內(nèi)，PMOS晶體管M5用于防止在電壓降低開關(guān)晶體管 Ml的漏極和襯底柵極之間形成的、經(jīng)由寄生二極管D2而流動的逆向電流的 出現(xiàn)。如果在電路元件內(nèi)引起逆向電流出現(xiàn)的寄生二極管D2被用在電壓降 低開關(guān)晶體管Ml內(nèi)，則不再需要使用PMOS晶體管M5。
可以想象另一種方法，其中，如果出現(xiàn)逆向電流并且比較器11的輸出端
19被設(shè)置到高電平，則電壓上升同步整流晶體管M4截止。但是，在這樣的方 法內(nèi)，當(dāng)在電壓降4氐操作時出現(xiàn)逆向電流時，電壓上升開關(guān)晶體管M3和電 壓降^^開關(guān)晶體管Ml都截止。如果電壓上升同步整流晶體管M4在這樣的 狀態(tài)內(nèi)被截止，則比較器11的反相輸入端被設(shè)置在浮置狀態(tài)內(nèi)。因為比較器 11的輸出端變得不穩(wěn)定，因此難于有效地防止逆向電流的出現(xiàn)。
為了避免所述問題，必須在比較器11的輸出端和電壓降低輸出控制電路 9之間增加暫時存儲電路。而且，必須在比較器11的輸出端內(nèi)存儲第一次出 現(xiàn)的高電平。
此外，需要用于對于電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器1的每個時鐘周期將暫時存 儲電路的存儲內(nèi)容復(fù)位的電路。因為這個原因，將增加電路尺寸，并且這種 方法是不適合的。
接著，本發(fā)明也適用于同步整流的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器。在這種情況 下，如圖3內(nèi)所示，可以使用包括NMOS晶體管的電壓降低同步整流晶體管 M2來取代圖1的電壓降低整流二極管D1。
在圖3內(nèi)，僅僅圖解了在圖1的構(gòu)成和圖3的構(gòu)成之間的差別，并且省 略與在圖1內(nèi)的對應(yīng)元件相同的元件。
在圖3的同步整流的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)，電壓降低同步整流晶體 管M2的漏極連接到電壓降低開關(guān)晶體管Ml的漏極，并且電壓降低同步整 流晶體管M2的源極連接到地端子Vss。電壓降低同步整流晶體管M2的柵極 連接到電壓降低輸出控制電路9。
按照來自電壓降低輸出控制電路9的控制信號來互補(bǔ)地控制電壓降低同 步整流晶體管M2和電壓降低開關(guān)晶體管Ml的每個的導(dǎo)通/截止。
如果逆向電流出現(xiàn)并且比較器11的輸出端被設(shè)置到高電平，則電壓降低 輸出控制電路9分別截止電壓降低同步整流晶體管M2、電壓降低開關(guān)晶體管 Ml和PMOS晶體管M5的每個，以-使它們被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
因此，逆向電流不流入地端子Vss，并且不流入輸入端Vdd,并且可以 防止逆向電流的出現(xiàn)。
在圖3的構(gòu)成內(nèi)，如果檢測到逆向電流，則電壓降低同步整流晶體管M2 被截止?；蛘?，NMOS晶體管M6可以串聯(lián)到電壓降低同步整流晶體管M2。 在這樣的替代實施例內(nèi)，如果#^測到逆向電流，則NMOS晶體管M6可以被 截止，并且^皮設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。將參見圖4說明在這樣的替代實施例內(nèi)的構(gòu)成。
在圖4內(nèi)，NMOS晶體管M6連接在電壓降低同步整流晶體管M2的源 極和地端子Vss之間，并且來自電壓降低輸出控制電路9的控制信號nof被 輸入到NMOS晶體管M6的柵極。
NMOS晶體管M6通常導(dǎo)通，以便它被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)。如果出現(xiàn)逆 向電流并且比較器11的輸出端被設(shè)置到高電平，則電壓降低輸出控制電路9 分別截止NMOS晶體管M6、電壓降低開關(guān)晶體管Ml和PMOS晶體管M5， 以便它們^皮設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
因為這個原因，逆向電流不流入地端子Vss內(nèi)，并且不流入輸入端Vdd 內(nèi)，并且可以防止逆向電流的出現(xiàn)。
在前述實施例的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)，使用比較器11來比較在電 壓上升同步整流晶體管M4的一端的電壓和在其另一端的電壓，并且檢測流 過電壓上升同步整流晶體管M4的電流的方向以便檢測是否出現(xiàn)逆向電流。 如果4企測到出現(xiàn)逆向電流，則電壓降低開關(guān)晶體管Ml和PMOS晶體管M5 被分別截止。因此，可以提供一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其使用MOS晶 體管來作為整流元件，并且被以簡單的電路構(gòu)成而布置，以有效防止逆向電 流的出現(xiàn)。
本發(fā)明不限于上述實施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以 進(jìn)行改變和^"改。
對相關(guān)申請的交叉引用
本發(fā)明基于并且要求于2007年1月22日提交的日本專利申請第 2007-011074號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用被整體包含在此。
權(quán)利要求
1.一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其使用電感器將來自輸入端的輸入電壓通過電壓升/降操作而改變?yōu)轭A(yù)定電壓，并且從輸出端輸出結(jié)果產(chǎn)生的電壓，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器包括電壓降低開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓降低整流元件，其將所述電感器放電以執(zhí)行電壓降低操作；電壓上升開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓上升操作，并且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓上升同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換，以執(zhí)行電壓上升操作，并且將所述電感器放電；控制電路部分，其使得所述電壓降低開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且使得所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置到所述預(yù)定電壓；以及逆向電流檢測部分，用于檢測從所述輸出端流回到所述電壓上升同步整流開關(guān)元件的逆向電流，其中，所述控制電路部分被布置為使得在電壓上升操作時所述電壓降低開關(guān)元件被導(dǎo)通并且被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)，在電壓降低操作時所述電壓上升同步整流開關(guān)元件導(dǎo)通并且被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)，并且，如果所述逆向電流檢測部分檢測到所述逆向電流，則所述電壓降低開關(guān)元件被截止并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓降 低開關(guān)元件是MOS晶體管，提供第一開關(guān)元件來建立在所迷輸入電壓和所述 MOS晶體管的襯底柵極之間的連接，并且所述控制電路部分被布置來如果所 述逆向電流^r測部分^r測到所述逆向電流，則截止所述第一開關(guān)元件，并且 將所述第一開關(guān)元件^沒置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述第一開 關(guān)元件是與所述電壓降低開關(guān)元件的類型相同的類型的MOS晶體管。
4. 按照權(quán)利要求1所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓上升同步整流開關(guān)元件是MOS晶體管，并且所述逆向電流檢測部分根據(jù)在所述 MOS晶體管的兩端之間的電壓差而4企測所述逆向電流。
5. 按照權(quán)利要求1所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓降 低整流元件是二極管。
6. 按照權(quán)利要求1所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓降 低整流元件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行 電壓降低操作，并且將所述電感器放電，并且所述控制部分被布置來使得所 述電壓降低開關(guān)元件和所述電壓降低同步整流開關(guān)元件切換以執(zhí)行電壓降低 操作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置為所述預(yù)定電壓，并且， 如果所述逆向電流檢測部分檢測到所述逆向電流，則所述電壓降低同步整流 開關(guān)元件被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
7. 按照權(quán)利要求1所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓降 低整流元件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行 電壓降低操作，并且將所述電感器放電，并且，第二開關(guān)元件串聯(lián)連接到所 述電壓降低同步整流開關(guān)元件，并且響應(yīng)于被輸入到控制電極的控制信號而 切換，并且所述控制電路部分被布置為使得如果所述逆向電流檢測部分檢測 到所述逆向電流，則所述第二開關(guān)元件被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
8. 按照權(quán)利要求5所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電 路部分包括誤差放大器部分，其輸出在與來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓成比例 的比例電壓和預(yù)定參考電壓之間的電壓差的放大信號；反相放大器部分，其輸出來自所述誤差放大器部分的輸出信號的反相放 大信號；以及輸出控制電路部分，其使得所述電壓降低開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差 放大器部分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電壓降低操作，并且使得所述電壓上 升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部 分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電壓上升操作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果 產(chǎn)生的電壓設(shè)置為所述預(yù)定電壓。
9. 按照權(quán)利要求6所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電 路部分包括誤差放大器部分，其輸出在與來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓成比例的比例電壓和預(yù)定參考電壓之間的電壓差的放大信號；反相放大器部分，其輸出來自所述誤差放大器部分的輸出信號的反相放 大信號；以及輸出控制電路部分，其使得所述電壓降低開關(guān)元件和所述電壓降低同步 整流開關(guān)元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電 壓降低操作，并且使得所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān) 元件響應(yīng)于來自所述誤差放大器部分的輸出信號而切換，以執(zhí)行電壓上升操 作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置為所述預(yù)定電壓。
10. 按照權(quán)利要求8所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述輸出控 制電路部分被布置為使得當(dāng)所述誤差放大器部分的輸出電壓和所述反相放 大器部分的輸出電壓彼此相等時，所述輸出控制電路部分控制所述電壓降低 開關(guān)元件和所述電壓上升開關(guān)元件的切換，以便將所述電壓P爭低開關(guān)元件的 占空比設(shè)置為100°/。并且將所述電壓上升開關(guān)元件的占空比設(shè)置為0%。
11. 按照權(quán)利要求10所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述輸出 控制電路部分包括三角波振蕩器，其產(chǎn)生和輸出預(yù)定的三角波信號； 電壓降低輸出控制電路，其根據(jù)在所述三角波信號和來自所述誤差放大器部分的輸出信號之間的比較結(jié)果來控制所述電壓降低開關(guān)元件的切換；電壓上升輸出控制電路，其根據(jù)在所述三角波信號和來自所述反相放大器部分的輸出信號之間的比較結(jié)果來分別控制所述電壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件的切換；其中，當(dāng)所述誤差放大器部分的輸出電壓和所述反相放大器部分的輸出電壓彼此相等時，每個放大器部分的輸出電壓超過所述三角波信號的上限電壓。
12. 按照權(quán)利要求8所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述反相放 大器部分包括移位電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生預(yù)定的移位電壓，其被施加到被 反相和放大的輸出信號。
13. 按照權(quán)利要求l所述的電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，在單個IC 上集成所述電壓降^f氐開關(guān)元件、所述電壓降低整流元件、所述電壓上升開關(guān) 元件、所述電壓上升同步整流元件、所述控制電路部分和所述逆向電流檢測 部分。
14. 一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器的逆向電流防止方法，所述電壓升/降型 開關(guān)調(diào)節(jié)器使用電感器通過電壓升/降操作而將來自輸入端的輸入電壓改變 為預(yù)定電壓，并且從輸出端輸出結(jié)果產(chǎn)生的電壓，所述電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié) 器包括電壓降低開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓降低操作，并 且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓降低整流元件，其將所述電感器放電以執(zhí)行電壓降^[氐操作；電壓上升開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓上升操作，并 且通過所述輸入電壓來對所述電感器充電；電壓上升同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換，以執(zhí)行電壓上 升操作，并且將所述電感器放電；其中，所述電壓P爭低開關(guān)元件被切換以執(zhí)行電壓降低操作，并且所述電 壓上升開關(guān)元件和所述電壓上升同步整流開關(guān)元件被切換以執(zhí)行電壓上升操 作，以便將來自所述輸出端的結(jié)果產(chǎn)生的電壓設(shè)置到所述預(yù)定電壓，所述逆 向電流防止方法包括在電壓上升操作時，導(dǎo)通所述電壓降低開關(guān)元件以將所述電壓降低開關(guān) 元件設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)；在電壓降低操作時，導(dǎo)通所述電壓上升同步整流開關(guān)元件，以將所述電 壓上升同步整流開關(guān)元件設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)；檢測從所述輸出端流回到所述電壓上升同步整流開關(guān)元件的逆向電流；以及如果檢測到所述逆向電流，則截止所述電壓降低開關(guān)元件，并且將所述 電壓降低開關(guān)元件設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
15. 按照權(quán)利要求14所述的逆向電流防止方法，其中，所述電壓降低整 流元件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓 降低操作，并且將所述電感器放電，并且，如果檢測到所述逆向電流，則所 述電壓降低開關(guān)元件和所述電壓降低同步整流開關(guān)元件分別被截止，并且被 設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
16. 按照權(quán)利要求14所述的逆向電流防止方法，其中，所述電壓降低整 流元件是電壓降低同步整流開關(guān)元件，其響應(yīng)于控制信號而切換以執(zhí)行電壓 降低操作，并且將所述電感器放電，并且，第二開關(guān)元件串聯(lián)連接到所述電壓降低同步整流開關(guān)元件，并且響應(yīng)于被輸入到控制電極的控制信號而切換，并且，如果^r測到所述逆向電流，則所述電壓降低開關(guān)元件和所述第二開關(guān) 元件被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
17. 按照權(quán)利要求14所述的逆向電流防止方法，其中，所述電壓降低開 關(guān)元件是MOS晶體管，提供第一開關(guān)元件來在所述輸入電壓和所述MOS晶 體管的襯底柵極之間建立連接，并且如果檢測到所述逆向電流，則所述第一 開關(guān)元件;波截止，并且凈皮設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
18. 按照權(quán)利要求14所述的逆向電流防止方法，其中，所述電壓上升同 步整流開關(guān)元件是MOS晶體管，并且根據(jù)在所述MOS晶體管的兩端之間的 電壓差來纟企測所述逆向電流。
全文摘要
一種電壓升/降型開關(guān)調(diào)節(jié)器，包括電感器、電壓降低開關(guān)元件、電壓降低整流元件、電壓上升開關(guān)元件、電壓上升同步整流開關(guān)元件、控制電路部分和逆向電流檢測部分。所述控制電路部分被布置使得在電壓上升操作時所述電壓降低開關(guān)元件被導(dǎo)通并被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)，并且在電壓降低操作時所述電壓上升同步整流開關(guān)元件被導(dǎo)通并被設(shè)置在導(dǎo)電狀態(tài)內(nèi)。如果所述逆向電流檢測部分檢測到所述逆向電流，則電壓降低開關(guān)元件被截止，并且被設(shè)置在截止?fàn)顟B(tài)內(nèi)。
文檔編號H02M3/155GK101542881SQ200880000119
公開日2009年9月23日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者西田淳二 申請人:株式會社理光