專(zhuān)利名稱(chēng)：電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器及其操作控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在寬輸入/輸出電壓范圍以及寬頻率范圍內(nèi)操作的電流型控制開(kāi)關(guān)
穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
通常，已經(jīng)廣泛使用電壓型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。電壓型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)輸入 電壓和參考電壓之間的電壓差來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行PWM控制，由此穩(wěn)定輸出電壓。但是， 由于電壓型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器檢測(cè)來(lái)自輸出電壓的返回信號(hào)，因此其對(duì)輸出電壓的波動(dòng)的 響應(yīng)速度較慢，并且放大輸出電壓和參考電壓之間的電壓差的誤差放大電路的相位補(bǔ)償 變得復(fù)雜。作為解決這些不足的技術(shù)，已經(jīng)在許多情況下使用電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。然 而，已知當(dāng)PWM控制的執(zhí)勤周期(on-duty cycle)超過(guò)50%時(shí)，電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器引 起次諧波振蕩(subharmonic oscillation)，并且失去控制。因此對(duì)PWM控制執(zhí)行斜坡補(bǔ)償 (slope compensation)來(lái)防止次諧波振蕩。圖1是顯示電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的示例的電路圖，其中該電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn) 壓器具有執(zhí)行這樣的斜坡補(bǔ)償并呈現(xiàn)降壓(stepdown)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路。在圖1中，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管105導(dǎo)通時(shí)，將電力提供到電感器104、平滑電容器 102以及負(fù)載101。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管105截止時(shí)，在電感器104以及平滑電容器102中積累 的能量被提供到負(fù)載101。電流/電壓轉(zhuǎn)換電路106具有電阻Rsense并且輸出通過(guò)利用 電阻Rsense將饋送到電感器104的電流iL轉(zhuǎn)換為電壓而獲得的所轉(zhuǎn)換的電壓VSenSe(= Rsense X iL)。此外，振蕩電路110產(chǎn)生并輸出預(yù)定的參考時(shí)鐘信號(hào)CLK以及預(yù)定的鋸齒波電 壓Vramp。累積器108通過(guò)將鋸齒波電壓Vramp與所轉(zhuǎn)換的電壓Vsense相加來(lái)執(zhí)行斜坡 補(bǔ)償，并且將結(jié)果(作為斜坡電壓Vs)輸出到PWM比較器107的正相輸入端。誤差放 大器電路115放大參考電壓Vref以及通過(guò)分壓輸出電壓Vout獲得的分壓Vft之間的電壓 差，并且將所產(chǎn)生的誤差電壓Ve輸出到PWM比較器107的反相輸入端。PWM比較器 107將誤差電壓Ve與斜坡電壓Vs進(jìn)行比較。當(dāng)誤差電壓Ve超過(guò)斜坡電壓Vs時(shí)，PWM 比較器107重置RS鎖存電路112來(lái)截止開(kāi)關(guān)晶體管105。因此，電感器電流iL的峰值 電流值依賴(lài)于誤差電壓Ve。在穩(wěn)壓輸出電壓Vout時(shí)，PWM比較器107在分壓Vft大于參考電壓Vref時(shí)降
低誤差電壓Ve來(lái)降低輸出電壓Vout。此外，PWM比較器107在分壓Vft小于參考電壓 Vref時(shí)升高誤差電壓Ve來(lái)升高輸出電壓Vout。為了防止上述的次諧波振蕩，需要執(zhí)行斜坡補(bǔ)償，使得在開(kāi)關(guān)晶體管105截止 時(shí)，斜坡電壓Vs的傾斜變?yōu)殡姼衅麟娏鱥L的傾斜的一半或更多。具體地，在圖1中，假設(shè)電感器104的電感是L，通過(guò)下面的公式(a)獲得在開(kāi) 關(guān)晶體管105導(dǎo)通時(shí)電感器電流iL的傾斜diL/dt。此外，通過(guò)下面的公式(b)獲得在開(kāi)關(guān)晶體管105截止時(shí)電感器電流iL的傾斜diL/dt。
diL/dt = (Vin-Vout) /L...(a) diL/dt = -Vout/L... (b)當(dāng)鋸齒波電壓Vramp的傾斜是斜坡補(bǔ)償Iramp時(shí)，通過(guò)下面的公式(C)獲得此時(shí) 的斜坡補(bǔ)償。Iramp > Vout/2/LX Rsense...(c)注意，在升壓(step up)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，公式(a)、(b)和(c)分別由下面的公式 (d)、(e)和(f)表示。diL/dt = Vin/L...(d)diL/dt = - (Vout-Vin) /L... (e)
Iramp > (Vout-Vin)/L/2 X Rsense ...(f)如上所述，可以使用輸出電壓Vout和輸入電壓Vin的變量表示斜坡補(bǔ)償Iramp。 當(dāng)輸入電壓Vin和輸出電壓Vout是恒定值時(shí)，沒(méi)有問(wèn)題出現(xiàn)。然而，輸入電壓Vin和輸 出電壓Vout通常在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，當(dāng)將斜坡補(bǔ)償Iramp設(shè)置為固定值時(shí)，需 要將斜坡補(bǔ)償Iramp設(shè)置到所期望的輸入電壓Vin和輸出電壓Vout的波動(dòng)范圍內(nèi)的最大 值。然而，雖然在執(zhí)行過(guò)度的斜坡補(bǔ)償時(shí)可以防止次諧波振蕩，但是喪失了電流反饋的 優(yōu)勢(shì)。結(jié)果，電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器像電壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器那樣操作，從而降低了其可控 性。為了處理該問(wèn)題，根據(jù)輸入/輸出電壓確定斜坡控制量來(lái)在寬輸入/輸出電壓范圍 內(nèi)合適地執(zhí)行斜坡補(bǔ)償。(如，見(jiàn)專(zhuān)利文檔1)。專(zhuān)利文檔1 JP-2006-33958然而，在這種情況下，由于根據(jù)輸入電壓和輸出電壓改變斜坡補(bǔ)償量，電路變 得復(fù)雜。此外，由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的通用IC(集成電路)通常具有用于產(chǎn)生通過(guò)分壓輸出 電壓而獲得的分壓的外部電阻，并且不能監(jiān)視輸出電壓，因此不能根據(jù)輸出電壓執(zhí)行斜 坡補(bǔ)償。另一方面，由設(shè)計(jì)人員選擇的電感L隨著開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作頻率的變化而變 化。因此，當(dāng)將斜坡補(bǔ)償Iramp設(shè)置到固定值時(shí)，需要將其設(shè)置到所期望的輸入電壓 Vin,輸出電壓Vout的以及電感L的波動(dòng)范圍內(nèi)的最大值。例如，當(dāng)振蕩電路的振蕩頻 率是2MHz、1MHz、500KHz和300KHz時(shí)，所選擇的電感L分別是與振蕩頻率成反比的 2.2 μ H, 4.7 μ H, ΙΟμΗ和15μΗ。然而，如上所述，雖然可以在執(zhí)行過(guò)度的斜坡補(bǔ)償 時(shí)防止次諧波振蕩，但是喪失了電流反饋的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果，電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器像電壓 型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器那樣操作，從而降低了其可控性。然而，已知的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器不能根據(jù)電感 L執(zhí)行斜坡補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)做出本發(fā)明來(lái)解決以上問(wèn)題，并且可以提供能夠利用簡(jiǎn)單的電路在寬輸入/ 輸出電壓范圍和寬可變頻率范圍內(nèi)防止次諧波振蕩并抑制頻率特性的波動(dòng)的電流型控制 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。具體地，降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)輸入電壓和振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜， 同時(shí)升壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)輸出電壓和振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜。本發(fā)明還可以提供 電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，所述電流型開(kāi)關(guān)穩(wěn) 壓器將輸入到輸入端的輸入電壓降壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入 電壓(stepped input voltage)作為輸出電壓。電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器包括開(kāi)關(guān)元件，用來(lái) 根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入電壓 充電；整流元件，用來(lái)放電電感器；誤差放大電路單元，用來(lái)放大通過(guò)以預(yù)定比例分壓 輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的參考電壓之間的電壓差；具有可變振蕩頻率的振蕩電路 單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)；斜坡電壓產(chǎn)生電路單元，用 來(lái)產(chǎn)生并輸出具有與輸入電壓和振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的斜坡電壓；以及開(kāi)關(guān)控制電路單 元，用來(lái)將誤差放大電路的輸出電壓與斜坡電壓進(jìn)行比較，使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與比較結(jié) 果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)脈沖信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，所述電流型開(kāi)關(guān)穩(wěn) 壓器將輸入到輸入端的輸入電壓升壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入 電壓(stepped input voltage)作為輸出電壓。電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器包括開(kāi)關(guān)元件，用來(lái) 根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入電壓 充電；整流元件，用來(lái)放電電感器；誤差放大電路單元，用來(lái)放大通過(guò)以預(yù)定比例分壓 輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的參考電壓之間的電壓差；具有可變振蕩頻率的振蕩電路 單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)；斜坡電壓產(chǎn)生電路單元，用 來(lái)產(chǎn)生并輸出具有與輸出電壓和振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的斜坡電壓；以及開(kāi)關(guān)控制電路單 元，用來(lái)將誤差放大電路的輸出電壓與斜坡電壓進(jìn)行比較，使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與比較結(jié) 果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)脈沖信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，所 述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有開(kāi)關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感 器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入到輸入端的輸入電壓充電；整流元件，用來(lái) 放電電感器；以及具有可變振蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振 蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)；電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān) 元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，使得來(lái)自輸出端的輸出電壓變?yōu)轭A(yù)定的恒定電壓，并且將輸入到輸 入端的輸入電壓降壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電 壓。所述操作控制方法包括根據(jù)輸入電壓和振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜，所述斜坡 電壓用于產(chǎn)生脈沖電壓來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，所 述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有開(kāi)關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感 器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入電壓充電；整流元件，用來(lái)放電電感器； 以及具有可變振蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘 信號(hào)，電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控 制，使得來(lái)自輸出端的輸出電壓變?yōu)轭A(yù)定的恒定電壓，并且將輸入到輸入端的輸入電壓 升壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓。所述操作控 制方法包括根據(jù)輸出電壓和振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜，所述斜坡電壓用于產(chǎn)生脈 沖電壓來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。


圖1是顯示電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路示例的電路圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路示例的電路圖；圖3是顯示圖2所示的各個(gè)部分的波形示例的定時(shí)圖；圖4是顯示圖2所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12的電路示例的電路 圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路示例的電路 圖；圖6是顯示圖5所示的各個(gè)部分的波形示例的定時(shí)圖；圖7是顯示圖5所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52的電路示例的電路 圖；圖8是顯示圖4和7所示的可變電阻器35的電路示例的電路圖；圖9是顯示圖4和7所示的可變電阻器35的另一電路示例的電路圖；以及圖10是顯示圖4和7所示的可變電阻器35的又一電路示例的電路圖。
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，參照附圖進(jìn)行本發(fā)明的實(shí)施例的描述。(第一實(shí)施例)圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路示例的電路 圖。圖2所示的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器(下面稱(chēng)為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器)1構(gòu)成降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓 器，其將自DC電源20輸入到輸入端IN的輸入電壓Vin降壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從 輸出端OUT將步階的輸入電壓作為輸出電壓Vout輸出到負(fù)載21。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器1具有由用于控制來(lái)自輸入端IN的電流的輸出的PMOS晶體管組成 的開(kāi)關(guān)晶體管Ml;整流二極管Dl;電感器Li;平滑電容器Cl以及用于分壓輸出電壓 Vout并產(chǎn)生和輸出分壓Vft的輸出電壓檢測(cè)電阻器2和3。此外，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器1具有產(chǎn) 生并輸出預(yù)定的參考電壓Vref的參考電壓產(chǎn)生電路4 ；將分壓Vft與參考電壓Vref進(jìn)行 比較、放大分壓Vft和參考電壓Vref之間的電壓差、并且產(chǎn)生和輸出誤差電壓Ve的誤差 放大電路5 ；以及產(chǎn)生并輸出斜坡電壓Vs的斜坡電壓產(chǎn)生電路6。此外，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器1具有PWM比較器7、具有可變振蕩頻率的振蕩電路8、RS 觸發(fā)器(flip-flop)電路9和反相器10。PWM比較器將來(lái)自誤差放大電路5的誤差電壓 Ve與斜坡電壓Vs進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生和輸出用于執(zhí)行PWM控制的脈沖信號(hào)Spw(其具 有與誤差電壓Ve對(duì)應(yīng)的脈沖寬度)。具有可變振蕩頻率的振蕩電路8產(chǎn)生并輸出具有設(shè) 置的振蕩頻率Fosc的時(shí)鐘信號(hào)CLK。RS觸發(fā)器電路9具有設(shè)置輸入端S以及重置輸入 端R，其中向設(shè)置輸入端S輸入來(lái)自振蕩電路8的時(shí)鐘信號(hào)CLK，并且向重置輸入端R輸 入來(lái)自PWM比較器7的脈沖信號(hào)。反相器10根據(jù)來(lái)自RS觸發(fā)器電路9的輸出信號(hào)Sq 產(chǎn)生用于對(duì)開(kāi)關(guān)晶體管Ml執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制的控制信號(hào)，由此驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管Ml。另一方面，斜坡電壓產(chǎn)生電路6由反相器11、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12、偏置二極管13、PMOS晶體管14和15以及電容器16組成。注意，開(kāi)關(guān)晶體管Ml構(gòu)成開(kāi)關(guān)元 件；二極管Dl構(gòu)成整流元件；以及電阻器2和3、參考電壓產(chǎn)生電路4和誤差放大電路 5構(gòu)成誤差放大電路單元。此外，斜坡電壓產(chǎn)生電路6構(gòu)成斜坡電壓產(chǎn)生電路單元；振 蕩電路8構(gòu)成振蕩電路單元；以及PWM比較器7、RS觸發(fā)器電路9和反相器10構(gòu)成開(kāi) 關(guān)控制電路單元。此外，PWM比較器7構(gòu)成電壓比較電路；RS觸發(fā)器電路9構(gòu)成控制 電路；電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12構(gòu)成電流源；PMOS晶體管14構(gòu)成電壓源電路；和PMOS 晶體管15構(gòu)成放電電路。此外，在圖2所示的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器1中，除了電感器Li、二極 管D1、電容器Cl和電阻器2和3之外的各個(gè)電路都集成在一個(gè)電路中。開(kāi)關(guān)晶體管Ml連接在輸入電壓Vin和二極管Dl的陰極之間，而二極管Dl的陽(yáng) 極連接到地電勢(shì)。電感器Ll連接在開(kāi)關(guān)晶體管Ml的漏極以及輸出端OUT之間，而電 阻器2和3的串聯(lián)電路與電容器Cl并聯(lián)在輸出端OUT和地電勢(shì)之間。作為電阻器2和 3之間的連接部分的電壓的分壓Vft被輸入到誤差放大電路5的正相輸入端，而參考電壓 Vref被輸入到誤差放大電路5的反相輸入端。此外，從誤差放大電路5輸出的誤差電壓 Ve被輸入到PWM比較器7的正相輸入端，而斜坡電壓Vs被輸入到PWM比較器7的反 相輸入端。RS觸發(fā)器電路9的輸出信號(hào)Sq的信號(hào)電平被反相器10反相，并被輸入到開(kāi) 關(guān)晶體管Ml的柵極。

在斜坡電壓產(chǎn)生電路6中，PMOS晶體管14連接在開(kāi)關(guān)晶體管Ml的漏極和偏 置二極管13的陽(yáng)極之間。偏置二極管13的陰極連接到PWM比較器7的反相輸入端，而 電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12連接在PWM比較器7的反相輸入端和地電勢(shì)之間。電壓/電流 轉(zhuǎn)換電路12具有向其輸入輸入電壓Vin的控制信號(hào)輸入端，并且連接到振蕩電路8。電 壓/電流轉(zhuǎn)換電路12將與輸入電壓Vin和振蕩頻率Fosc對(duì)應(yīng)的電流islope從偏置二極管 13饋送到地電勢(shì)。偏置二極管13和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12之間的連接部分用作斜坡電壓產(chǎn)生電路 6的輸出端，并且從連接部分輸出斜坡電壓Vs。反相器11將時(shí)鐘信號(hào)CLK的信號(hào)電平 反相，并且將反相的時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出到PMOS晶體管14的柵極。此外，PMOS晶體 管15和電容器16并聯(lián)在輸入電壓Vin和PMOS晶體管14的漏極之間，并且RS觸發(fā)器 電路9的輸出信號(hào)Sq被輸入到PMOS晶體管15的柵極。在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)誤差電壓Ve小于或等于斜坡電壓Vs時(shí)，PWM比較器7輸 出低電平信號(hào)，RS觸發(fā)器電路9輸出高電平信號(hào)，同時(shí)時(shí)鐘信號(hào)CLK變?yōu)楦唠娖?，并?通過(guò)反相器10導(dǎo)通開(kāi)關(guān)晶體管Ml來(lái)建立電連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)，將電力提 供給電感器Li、平滑電容器Cl以及負(fù)載21。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Ml截止時(shí)，電感器Ll和平 滑電容器Cl中累積的能量被提供給負(fù)載21。誤差放大電路5放大通過(guò)分壓輸出電壓Vout獲得的分壓Vft與預(yù)定的參考電壓 之間的電壓差，并且將所產(chǎn)生的誤差電壓Ve輸出到PWM比較器7的正相輸入端。PWM 比較器7將誤差電壓Ve與來(lái)自斜坡電壓產(chǎn)生電路6的斜坡電壓Vs進(jìn)行比較。當(dāng)誤差電 壓Ve超出斜坡電壓Vs時(shí)，PWM比較器7重置RS觸發(fā)器電路9來(lái)截止開(kāi)關(guān)晶體管Ml。 因此，電感器電流iL的峰值電流值依賴(lài)于誤差電壓Ve。在穩(wěn)壓輸出電壓Vout時(shí)，PWM比較器7在分壓Vft大于參考電壓Vref時(shí)升高 誤差電壓Ve來(lái)降低輸出電壓Vout。此外，PWM比較器7在分壓Vft小于參考電壓Vref時(shí)降低誤差電壓Ve來(lái)升高輸出電壓Vout。 接下來(lái)，圖3是顯示圖2所示的各個(gè)部分的波形示例的定時(shí)圖。這里參照?qǐng)D3 進(jìn)行圖2所示的斜坡電壓產(chǎn)生電路6的操作的描述。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12產(chǎn)生并輸出與輸入電壓Vin和振蕩頻率Fosc對(duì)應(yīng)的電流 islope，其中通過(guò)“AXVinXFosc”獲得電流islope。注意，A表示預(yù)定的值。由偏置 二極管13添加到輸入電壓Vin的偏置電壓Voffset變?yōu)槠枚O管13的正向壓降(forward dropping voltage)。將輸入電壓施加到電容器16的一端。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK變?yōu)楦唠娖讲⑶襊MOS 晶體管14導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)晶體管Ml的漏極電壓VA經(jīng)由晶體管14被施加到電容器16的另 一端。因此，在電容器16的對(duì)應(yīng)端的電壓之間出現(xiàn)電壓差，并且利用該電壓差充電電容 器16。假設(shè)開(kāi)關(guān)晶體管Ml的接通電阻是Ron，并且在電感器電流iL的谷底的電流值是 iLvalley,則在開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)“VA = Vin-RonXiLvalley”獲得開(kāi)關(guān)晶體 管Ml的漏極電壓VA。當(dāng)PMOS晶體管14被截止來(lái)切斷電連接時(shí)，通過(guò)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12提取電 容器16的電荷。假設(shè)電容器16的容量是Cvs，則通過(guò)“-AXVinXFosc/Cvs”來(lái)獲得 電容器16的電壓的傾斜。因此，假設(shè)從開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通開(kāi)始過(guò)去的時(shí)間為t，則通過(guò)下面的公式(1) 獲得在開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)的斜坡電壓Vs。Vs = Vin-Voffset-RonXiLvalley-AX VinX Fosc/CvsXt ... (1)如果期望在振蕩頻率Fosc分別是2MHz、1MHz、500KHz和300KHz時(shí)，電感器 Ll的電感L被設(shè)置為2.2 μ H、4.7 μ H、10 μ H禾Π 15 μ H，則建立如下關(guān)系。A/Cvs = Ron/{500k (Hz) X 10 μ (H) }...........................(2)相應(yīng)地，可以通過(guò)公式(1)獲得下面的公式(3)dVs/dt = -RonX Vin X Fosc/{500k (Hz) X 10 μ (H)}........(3)由于建立了關(guān)系“L = 10μ (H) X {500k(Hz)/Fosc}"，可以將公式⑶變換為 下面的公式(4)。 dVs/dt = -Ron X Vin/L...........................................(4)如上所述，發(fā)現(xiàn)dVs/dt被變換以便與具有電感L的電感器Ll對(duì)應(yīng)，其中該電感 L與振蕩頻率Fosc成反比，并且斜坡電壓Vs的傾斜dVs/dt根據(jù)輸入電壓Vin和振蕩頻率 Fosc的波動(dòng)而變化。另一方面，當(dāng)RS觸發(fā)器電路9的輸出信號(hào)Sq變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，開(kāi)關(guān)晶體管Ml 截止，并且PMOS晶體管15導(dǎo)通。因此，儲(chǔ)存在電容器16中的電荷被完全放電并被重置。在上面的描述中，雖然假設(shè)接通電阻Ron是恒定，并且由通過(guò)“islope = AXVinXFosc"獲得用作電流源的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12產(chǎn)生的電流islope來(lái)獲得公式 (1)，但是在開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)，接通電阻Ron通常根據(jù)開(kāi)關(guān)晶體管Ml的溫度和柵 極電壓而變化。因此，當(dāng)建立關(guān)系“islope = BXRonX VinXFosc” (其中B表示預(yù)定值)使得
電流islope包括接通電阻Ron的波動(dòng)時(shí)，公式(1)被變換為下面的公式(5)。
Vs = Vin-Voffset-RonX iLvalley-B X RonX VinX Fosc/CvsXt... (5)像建立公式(4)的情況那樣，當(dāng)建立關(guān)系(6)時(shí)，可以通過(guò)公式(5)獲得下面的 公式(7)。B/Cvs = l/{500k(Hz) Χ1Ομ (H)}.............................(6)dVs/dt = -Ron X Vin/L..........................................(7)由于電感L根據(jù)振蕩頻率Fosc的波動(dòng)而變化，因此發(fā)現(xiàn)斜坡電壓Vs的傾斜dVs/ dt根據(jù)輸入電壓Vin和振蕩頻率Fosc而變化。接下來(lái)，圖4是顯示圖2所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12的電路示 例的電路圖。在圖4中，振蕩電路8由電阻器31和32、誤差放大電路33、NMOS晶體管34 和39、可變電阻器35、PMOS晶體管36和37、電容器38以及磁滯比較器40組成。此 夕卜，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12由PMOS晶體管41、44和47、NMOS晶體管42、43、48禾口 49、誤差放大電路45以及電阻器46組成。注意，在下面的描述中，分別將電阻器31、 32和46的電阻值表示為R31、R32和R33，并且將電容器38的電容表示為C38。在振蕩電路8中，電阻器31和32串聯(lián)在輸入電壓Vin和地電勢(shì)之間，而電阻器 31和32之間的連接部分連接到誤差放大電路33的正相輸入端和磁滯比較器40的反相輸 入端。誤差放大電路33的輸出端連接到NMOS晶體管34的柵極，可變電阻器35連接 在NMOS晶體管34的源極和地電勢(shì)之間，而NMOS晶體管34和可變電阻器35之間的連 接部分連接到誤差放大電路33的反相輸入端。PMOS晶體管36和37組成電流鏡電路，并且PMOS晶體管36和37的源極連接 到輸入電壓Vin。PMOS晶體管36和37的柵極相互連接。PMOS晶體管36和37的柵極 之間的連接部分連接到PMOS晶體管36的漏極。PMOS晶體管36的漏極連接到NMOS 晶體管34的漏極，而電容器38連接在PMOS晶體管37以及地電勢(shì)之間。PMOS晶體管 37和電容器38之間的連接部分連接到磁滯比較器40的正相輸入端，而NMOS晶體管39 并聯(lián)到電容器38。磁滯比較器40的輸出端連接到NMOS晶體管39的柵極。從磁滯比 較器40的輸出端和NMOS晶體管39的柵極之間的連接部分輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。接下來(lái)，在電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12中，PMOS晶體管41和36構(gòu)成電流鏡電路。 PMOS晶體管41的源極連接到輸入電壓Vin。PMOS晶體管41的柵極連接到晶體管36 的柵極。PMOS晶體管41的柵極和晶體管36的柵極之間的連接部分連接到PMOS晶體 管36的漏極。此外，NMOS晶體管42和43構(gòu)成電流鏡電路。NMOS晶體管42和43 的源極連接到地電勢(shì)。NMOS晶體管42和43的柵極相互連接。NMOS晶體管42和43 的柵極之間的連接部分連接到NMOS晶體管42的漏極。NMOS晶體管42的漏極連接到 PMOS晶體管41的漏極，而PMOS晶體管44連接在輸入電壓Vin和NMOS晶體管43的 漏極之間。PMOS晶體管44和NMOS晶體管43之間的連接部分連接到誤差放大電路45 的正相輸入端，而PMOS晶體管44的柵極連接到地電勢(shì)。誤差放大電路45的輸出端連接到PMOS晶體管47的柵極，而誤差放大電路45的 反相輸入端連接到PMOS晶體管47的源極。電阻器46連接在輸入電壓Vin和PMOS晶 體管47的源極之間，而PMOS晶體管47的漏極連接到NMOS晶體管48的漏極。NMOS 晶體管48和49構(gòu)成電流鏡電路。NMOS晶體管48和49的源極連接到地電勢(shì)。NMOS晶體管48和49的柵極相互連接。NMOS晶體管48和49的柵極之間的連接部分連接到 NMOS晶體管48的漏極。饋送到NMOS晶體管49的電流是電流islope。
在這樣的配置中，通過(guò)利用電阻器31和32分壓輸入電壓Vin而獲得的分壓 "Vdev( = VinXR31/(R31+R32)) ”被輸入到誤差放大電路33的正相輸入端以及磁滯 比較器40的反相輸入端。誤差放大電路33執(zhí)行對(duì)NMOS晶體管34的操作控制，使得 NMOS晶體管34和可變電阻器35之間的連接部分的電壓等于分壓Vdev。假設(shè)可變電阻 器；35的電阻值是F/R)SC，通過(guò)“{VinXR31/(R31+R32)XR)SC/F}”獲得被饋送到可變 電阻器35的電流，該電流值與振蕩頻率Fosc和輸入電壓Vin成比例。
流過(guò)NMOS晶體管34的電流被PMOS晶體管36和37的電流鏡電路返回并經(jīng)由 PMOS晶體管37的漏極輸出到電容器38。同時(shí)，流過(guò)NMOS晶體管34的電流被PMOS 晶體管36和41的電流鏡電路返回并被NMOS晶體管42和43的電流鏡電路進(jìn)一步返回， 然后被提供到PMOS晶體管44。
磁滯比較器40具有正相輸入端，其中向該正相輸入端輸入PMOS晶體管37、電 容器38以及NMOS晶體管39之間的連接部分的電壓Vosc，磁滯比較器40還具有反相輸 入端，其中向其輸入分壓Vdev。當(dāng)電壓Vosc小于分壓Vdev時(shí)，從磁滯比較器40輸出低 電平信號(hào)，并且NMOS晶體管39被截止來(lái)切斷電連接。因此，利用通過(guò)“{VinXR31/ (R31+R32) XFosc/F}"獲得的電流或與所涉及的電流成比例的電流充電電容器38。
此外，當(dāng)電壓Vosc超過(guò)分壓Vdev時(shí)，從磁滯比較器40輸出高電平信號(hào)，NMOS 晶體管39被導(dǎo)通來(lái)立即放電電容器38的電荷，并且電壓Vosc變?yōu)榈仉妱?shì)。此外，當(dāng) 電壓Vosc變?yōu)樾∮诜謮篤dev時(shí)，磁滯比較器40再次輸出低電平信號(hào)，并且NMOS晶 體管39被截止來(lái)切斷電連接。當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這樣的操作時(shí)，產(chǎn)生振蕩頻率Fosc的時(shí)鐘信 號(hào) CLK。由于建立{VinXR31/(R31+R32) XFosc/F/C38/Vdev}禾口 “Vdev = VinXR31/ (R31+R32)”，因此通過(guò)“Fosc = Fosc/F/C38”獲得此時(shí)的振蕩頻率Fosc。應(yīng)該進(jìn)行 配置，使得建立關(guān)系“FXC38 = 1”。
在如同開(kāi)關(guān)晶體管Ml的同一處理步驟中制造PMOS晶體管44，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)晶 體管Ml導(dǎo)通時(shí)的假設(shè)電壓，即地電勢(shì)被輸入到PMOS晶體管44的柵極。這里，假設(shè) PMOS晶體管44的大小是開(kāi)關(guān)晶體管Ml的1/n(其中η為正整數(shù))，并且通過(guò)“nXRon” 獲得PMOS晶體管44的接通電阻。通過(guò)“ {VinX R31/ (R31+R32) X Fosc/F}，，獲得 的電流被電流鏡電路饋送到PMOS晶體管44。因此，通過(guò)“{nXRonX (VinXR31/ (R31+R32) X Fosc/F)}"獲得在PMOS晶體管44的兩端之間的電壓差。
此外，由于誤差放大電路45對(duì)PMOS晶體管47執(zhí)行操作控制，使得電阻器46兩 端之間的電壓差是通過(guò)“{nXRonX (VinXR31/(R31+R32) XR>sc/F)}”獲得的電壓差， 因此通過(guò)“{nXRonX (VinXR31/(R31+R32) XR>sc/F)}”獲得的電流被饋送到電阻器 46。因此，通過(guò) “{nXRonX (VinXR31/(R31+R3W XR>sc/F)/R47}” 獲得構(gòu)成電流鏡 電路的NMOS晶體管48和49的漏極的電流。假設(shè)建立關(guān)系“B = nXR31/(R31+R32) / F/R47)}”，則通過(guò)下面的公式(8)獲得電流islope。
islope = BX Ron X Vin X Fosc..............................(8)
注意，在以上描述中，開(kāi)關(guān)晶體管Ml的接通電阻用于將在開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通 時(shí)饋送的電流轉(zhuǎn)換為電壓。替代地，用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)晶體管Ml的輸入電流的感測(cè)電阻器可13以串聯(lián)到電感器Li，以便在開(kāi)關(guān)晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)將電流轉(zhuǎn)換為電壓。在這種情況下， 在圖4所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路12中，可以使用具有與感測(cè)電阻器相同 的溫度特性的電阻器來(lái)代替PMOS晶體管44。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Ml的接通電阻中的 波動(dòng)很小時(shí)，可以照原樣使用NMOS晶體管43的漏極的電流。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電流模式控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)輸入電壓Vin 和振蕩頻率Fosc改變斜坡電壓Vs的傾斜，由此可以利用簡(jiǎn)單的電路，在寬輸入/輸出電 壓范圍以及可變頻率的范圍下合適地執(zhí)行斜坡補(bǔ)償。結(jié)果，可以防止次諧波振蕩的出現(xiàn) 并且抑制頻率特性的波動(dòng)。
(第二實(shí)施例)
雖然第一實(shí)施例描述了降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器作為示例，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用到升 壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其作為第二實(shí)施例在下面描述。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電路示例的電路 圖。注意，在圖5中，用相同的附圖標(biāo)記表示與圖2的部分相同或類(lèi)似的部分。
圖5所示的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器Ia構(gòu)成升壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其將自DC電源20輸入到輸入 端IN的輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端OUT將步階的輸入電壓作為 輸出電壓Vout輸出到負(fù)載21。
開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器Ia具有由NMOS晶體管組成的開(kāi)關(guān)晶體管Mll ；整流二極管Dll ； 電感器Ll ；平滑電容器Cl以及用于分壓從輸出端OUT輸出的輸出電壓Vout并產(chǎn)生和輸 出分壓Vft的輸出電壓檢測(cè)電阻器2和3。此外，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器Ia具有產(chǎn)生并輸出預(yù)定的 參考電壓Vref的參考電壓產(chǎn)生電路4;將分壓Vft與參考電壓Vref進(jìn)行比較、放大分壓 Vft和參考電壓Vref之間的電壓差、并且產(chǎn)生和輸出誤差電壓Ve的誤差放大電路5;以 及產(chǎn)生并輸出斜坡電壓Vs的斜坡電壓產(chǎn)生電路虹。
此外，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器Ia具有PWM比較器7、具有可變振蕩頻率的振蕩電路8、RS 觸發(fā)器電路9和緩沖器25。PWM比較器7將來(lái)自誤差放大電路5的誤差電壓Ve與斜坡 電壓Vs進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生和輸出用于執(zhí)行PWM控制的脈沖信號(hào)Spw(其具有與誤差 電壓Ve對(duì)應(yīng)的脈沖寬度)。具有可變振蕩頻率的振蕩電路8產(chǎn)生并輸出具有設(shè)置的振蕩 頻率Fosc的時(shí)鐘信號(hào)CLK。RS觸發(fā)器電路9具有設(shè)置輸入端S以及重置輸入端R，其 中向設(shè)置輸入端S輸入來(lái)自振蕩電路8的時(shí)鐘信號(hào)CLK，并且向重置輸入端R輸入來(lái)自 PWM比較器的脈沖信號(hào)。
另一方面，斜坡電壓產(chǎn)生電路虹由反相器51、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52、偏置二 極管53、NMOS晶體管M、55和57以及電容器56和58組成。注意，開(kāi)關(guān)晶體管Mll 構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件；二極管Dll構(gòu)成整流元件。此外，斜坡電壓產(chǎn)生電路虹構(gòu)成斜坡電壓 產(chǎn)生電路單元；以及PWM比較器7、RS觸發(fā)器電路9和緩沖器25構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制電路單 元。此外，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52構(gòu)成電流源；NMOS晶體管M構(gòu)成電壓源電路；以 及NMOS晶體管55構(gòu)成放電電路。此外，在圖5所示的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器Ia中，除了電感器 Li、二極管D11、電容器Cl和電阻器2和3之外的各個(gè)電路都集成在一個(gè)電路中。
電感器Ll連接在輸入電壓Vin和開(kāi)關(guān)晶體管Mll的漏極之間。二極管Dll的 陽(yáng)極連接到開(kāi)關(guān)晶體管Mll的漏極，而二極管Dll的陰極連接到輸出端OUT。電阻器 2和3的串聯(lián)電路與電容器Cl并聯(lián)在輸出端OUT和地電勢(shì)之間。作為電阻器2禾Π 3之間的連接部分的電壓的分壓Vft被輸入到誤差放大電路5的反相輸入端，而參考電壓Vref 被輸入到誤差放大電路5的正相輸入端。此外，來(lái)自誤差放大電路5的誤差電壓Ve被輸 入到PWM比較器7的反相輸入端，而斜坡電壓Vs被輸入到PWM比較器7的正相輸入 端。RS觸發(fā)器電路9的輸出信號(hào)作為輸出信號(hào)Sq經(jīng)由緩沖器25輸出。輸出信號(hào)Sq被 輸入到開(kāi)關(guān)晶體管Mll的柵極，并且輸出信號(hào)Sq的信號(hào)電平被反相器51反相，并且被 輸入到NMOS晶體管55和57的柵極。
在斜坡電壓產(chǎn)生電路虹中，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52、偏置二極管53和電容器56 串聯(lián)在輸入電壓Vin和地電勢(shì)之間，并且NMOS晶體管55與電容器56并聯(lián)。NMOS晶 體管M連接在偏置二極管53的陰極和電容器56之間的連接部分與開(kāi)關(guān)晶體管Mll的漏 極之間，而時(shí)鐘信號(hào)CLK被輸入到NMOS晶體管M的柵極。此外，NMOS晶體管57 與電容器58串聯(lián)在開(kāi)關(guān)晶體管Mll與地電勢(shì)之間。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52的控制信號(hào) 輸入端連接到NMOS晶體管57與電容器58之間的連接部分。此外，電壓/電流轉(zhuǎn)換電 路52連接到振蕩電路8。從電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52與偏置二極管53的陽(yáng)極之間的連接 部分向PWM比較器7的正相輸入端輸出斜坡電壓Vs。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通來(lái)建立電連接時(shí)，將電力從DC電源 20提供給電感器Li。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Mll截止來(lái)切斷電連接時(shí)，將電感器Ll中累積的 能量添加到輸入電壓Vin并從輸出端OUT輸出。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，設(shè)置 RS觸發(fā)器電路9，并且促使輸出信號(hào)變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通來(lái)建 立電連接。誤差放大電路5輸出誤差電壓Ve，使得分壓Vft等于參考電壓Vref。PWM 比較器7將誤差電壓Ve與斜坡電壓Vs進(jìn)行比較。當(dāng)斜坡電壓Vs超出誤差電壓Ve時(shí)， PWM比較器7重置RS觸發(fā)器電路9來(lái)截止開(kāi)關(guān)晶體管Mll并切斷電連接。
接下來(lái)，圖6是顯示圖5所示的各個(gè)部分的波形示例的定時(shí)圖。參照?qǐng)D6，進(jìn)行 利用斜坡電壓產(chǎn)生電路虹產(chǎn)生斜坡電壓Vs的描述。
由于NMOS晶體管57和電容器58之間的連接部分具有與輸出電壓Vout相同的 電壓，因此，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52產(chǎn)生并輸出與輸出電壓Vout和振蕩頻率Fosc對(duì)應(yīng) 的電流islope，其中通過(guò)“DXVoutXFosc”獲得電流islope。注意，D表示預(yù)定的值。 由偏置二極管53添加的偏置電壓Voffset變?yōu)槠枚O管53的正向壓降(forward dropping voltage) ο
當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Mil被截止時(shí)，輸出電壓Vout是開(kāi)關(guān)晶體管Mll的漏極電壓。 當(dāng)NMOS晶體管57導(dǎo)通，同時(shí)開(kāi)關(guān)晶體管Mll截止時(shí)，將電容器58的兩端的電壓保持 到輸出電壓Vout。因此，建立關(guān)系“islope = DX VoutXR)sc”。此外，由于該電壓用 作緩沖器25的電源，因此，可以利用比輸入電壓Vin更高的電壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管Mll的 柵極電壓。
在來(lái)自振蕩電路8的時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平的時(shí)間段期間，NMOS晶體管M采 樣電容器56中的開(kāi)關(guān)晶體管Mll的漏極電壓VB。假設(shè)開(kāi)關(guān)晶體管Mll的接通電阻是 Ron,通過(guò)“VB = R0nXiLvalley”獲得所采樣的開(kāi)關(guān)晶體管Mil的漏極電壓VB。注 意iLvalley表示電感器電流iL的谷底之間的電流值。
當(dāng)NMOS晶體管M截止來(lái)切斷電連接時(shí)，電容器56被用作電流源的電壓/電 流轉(zhuǎn)換電路52充電。假設(shè)電容器56的容量是Cvs，則通過(guò)“DXVoutXFosc/Cvs”來(lái)獲得電容器56的電壓的傾斜。因此，假設(shè)從開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通開(kāi)始過(guò)去的時(shí)間為t， 則通過(guò)下面的公式(9)獲得在開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通時(shí)的斜坡電壓Vs。
Vs = Voffset+Ron X iLvalley+D X Vout X Fosc/Cvs Xt..........(9)
如果在振蕩頻率Fosc分別是2MHz、1MHz、500KHz和300KHz時(shí)，電感器Ll 的電感L被設(shè)置為2.2 μ H、4.7 μ H、10 μ H禾Π 15 μ H，則建立如下關(guān)系。
D/Cvs = Ron/{500k (Hz) X 10 μ (H) }..............................(10)
相應(yīng)地，可以通過(guò)公式(9)獲得下面的公式(11)
dVs/dt = Ron X Vout X Fosc/{ 500k (Hz) X 10 μ (H)}...............(11)
由于建立了關(guān)系“L = 10μ (H) X{500k(Hz)/Fosc}"，因此可以將公式(11)變 換為下面的公式(12)。
dVs/dt = RonX Vout/L...............................................(12)
如上所述，發(fā)現(xiàn)dVs/dt被變換以便與具有電感L的電感器Ll對(duì)應(yīng)，其中該電感 L與振蕩頻率Fosc成反比，并且斜坡電壓Vs的傾斜dVs/dt根據(jù)輸入電壓Vin和振蕩頻率 Fosc變化。
另一方面，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Ml截止時(shí)，NMOS晶體管55導(dǎo)通來(lái)放電存儲(chǔ)在電容 器56中的電荷。因此，電容器56的電壓被重置到地電勢(shì)。
在上面的描述中，雖然假設(shè)接通電阻Ron是恒定來(lái)獲得公式(10)，并且由通 過(guò)“islope = DX VoutXFosc”獲得用作電流源的由電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52產(chǎn)生的電流 islope,但是在開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通時(shí)，接通電阻Ron通常根據(jù)開(kāi)關(guān)晶體管Mll的溫度 和柵極電壓變化。
因此，當(dāng)建立關(guān)系“islope = EXRonX VoutXR)SC (其中E表示預(yù)定值)”使得 電流islope包括接通電阻Ron的波動(dòng)時(shí)，公式(9)被變換為下面的公式(13)。
Vs = Voffset+Ron X iLvalley+E X Ron X Vout X Fosc/Cvs Xt............(13)
像建立公式(12)的情況那樣，當(dāng)建立關(guān)系(14)時(shí)，可以通過(guò)公式(13)獲得下 面的公式(15)。
E/Cvs = l/{500k(Hz) ΧΙΟμ (H)}.................................(14)
dVs/dt = Ron X Vout/L.............................................(15)
由于電感L根據(jù)振蕩頻率Fosc的波動(dòng)變化，因此發(fā)現(xiàn)斜坡電壓Vs的傾斜dVs/ dt根據(jù)輸出電壓Vout和振蕩頻率Fosc變化。
接下來(lái)，圖7是顯示圖5所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52的電路示例 的電路圖。注意，在圖7中，由相同的附圖標(biāo)記表示與圖4的部分相同或類(lèi)似的部分。
振蕩電路8由電阻器31和32、誤差放大電路33、NMOS晶體管；34和39、可變 電阻器35、PMOS晶體管36和37、電容器38以及磁滯比較器40組成。此外，電壓/ 電流轉(zhuǎn)換電路52由PMOS晶體管61、66和67、NMOS晶體管62和64、誤差放大電路 63以及電阻器65組成。注意，在下面的描述中，將電阻器65的電阻值表示為R65。
圖7所示的振蕩電路8與圖4所示的振蕩電路8的區(qū)別僅在于電阻器31和32的 串聯(lián)電路連接在輸出電壓Vout和地電勢(shì)之間。
在電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52中，PMOS晶體管61和36構(gòu)成電流鏡電路。PMOS 晶體管61的源極連接到輸入電壓Vin，并且PMOS晶體管61的柵極連接到PMOS晶體管36的柵極。PMOS晶體管61的柵極和PMOS晶體管36的柵極之間的連接部分連接到 PMOS晶體管36的漏極。NMOS晶體管62連接在PMOS晶體管61和地電勢(shì)之間，并 且輸出電壓Vout被輸入到NMOS晶體管62的柵極。PMOS晶體管61和NMOS晶體管 62之間的連接部分連接到誤差放大電路63的正相輸入端。
誤差放大電路63的輸出端連接到NMOS晶體管64的柵極，而誤差放大電路63 的反相輸入端連接到NMOS晶體管64的源極。電阻器65連接在NMOS晶體管64的源極 和地電勢(shì)之間，而NMOS晶體管64的漏極連接到PMOS晶體管66的漏極。PMOS晶體 管66和67組成電流鏡電路。PMOS晶體管66和67的源極連接到輸入電壓Vin。PMOS 晶體管66和67的柵極相互連接。PMOS晶體管66和67的柵極之間的連接部分連接到 PMOS晶體管66的漏極。從PMOS晶體管67的漏極輸出的電流是電流islope。
在這樣的配置中，通過(guò)利用電阻器31和32分壓輸出電壓Vout而獲得的分壓 VdeV( = VcmtXR31/(R31+R32))被輸入到誤差放大電路33的正相輸入端以及磁滯比較器 40的反相輸入端。誤差放大電路33執(zhí)行對(duì)NMOS晶體管34的操作控制，使得NMOS 晶體管34和可變電阻器35之間的連接部分的電壓等于分壓Vdev。假設(shè)可變電阻器35的 電阻值是F/Fosc，則通過(guò)“{VoutXR31/(R31+R32)XR)SC/F}”獲得被饋送到可變電阻 器35的電流，該電流值與振蕩頻率Fosc和輸出電壓Vout成比例。
流過(guò)NMOS晶體管34的電流被PMOS晶體管36和37的電流鏡電路返回并經(jīng)由 PMOS晶體管37的漏極輸出到電容器38。同時(shí)，流過(guò)NMOS晶體管34的電流被PMOS 晶體管36和61的電流鏡電路返回，并然后被提供到NMOS晶體管62。
磁滯比較器40具有正相輸入端，其中向該正相輸入端輸入PMOS晶體管37、電 容器38以及NMOS晶體管39之間的連接部分的電壓Vosc，磁滯比較器40還具有反相輸 入端，其中向其輸入分壓Vdev。當(dāng)電壓Vosc小于分壓Vdev時(shí)，從磁滯比較器40輸出低 電平信號(hào)，并且NMOS晶體管39被截止來(lái)切斷電連接。因此，禾Ij用通過(guò)“{VoutXR31/ (R31+R32) XFosc/F}"獲得的電流或與所涉及的電流成比例的電流充電電容器38。
此外，當(dāng)電壓Vosc超過(guò)分壓Vdev時(shí)，從磁滯比較器40輸出高電平信號(hào)，NMOS 晶體管39被導(dǎo)通來(lái)立即放電電容器38的電荷，并且電壓Vosc變?yōu)榈仉妱?shì)。此外，當(dāng)電壓 Vosc變?yōu)樾∮诜謮篤dev時(shí)，磁滯比較器40再次輸出低電平信號(hào)，并且NMOS晶體管39 被截止來(lái)切斷電連接。當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這樣的操作時(shí)，產(chǎn)生振蕩頻率Fosc的時(shí)鐘信號(hào)CLK。 由于建立 “{VoutXR31/(R31+R32) XFosc/F/C38/Vdev}” 和"Vdev = VoutXR31/ (R31+R32)”，因此通過(guò)“R)SC = R)SC/F/C38”獲得此時(shí)的振蕩頻率。應(yīng)該進(jìn)行配置， 使得建立關(guān)系“FXC38 = 1”。
在如同開(kāi)關(guān)晶體管Mll的同一處理步驟中制造NMOS晶體管62，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)晶 體管Mll導(dǎo)通時(shí)的假設(shè)電壓被輸入到NMOS晶體管62的柵極。這里，假設(shè)NMOS晶體 管62的大小是開(kāi)關(guān)晶體管Mll的1/n，并且通過(guò)“nXRon”獲得NMOS晶體管62的 接通電阻。通過(guò)“{VautXR31/(R31+R32)XR)SC/F}”獲得的電流被電流鏡電路饋送到 NMOS 晶體管 62。因此，通過(guò) “{nXRonX (VoutXR31/(R31+R32) XFosc/F)}” 獲得 在NMOS晶體管62的兩端之間的電壓差。
此外，由于誤差放大電路63對(duì)NMOS晶體管64執(zhí)行操作控制，使得電阻器65 兩端之間的電壓差是通過(guò)“{nXRonX (VoutXR31/(R31+R32) XR>sc/F)}”獲得的電17壓，因此通過(guò)“{nXRonX (VoutXR31/(R31+R32) XR>sc/F)}”獲得的電流被饋送到電 阻器 65。因此，通過(guò) “{nXRonX (VoutXR31/(R31+R32) XFosc/F)/R65}” 獲得構(gòu)成電 流鏡電路的PMOS晶體管66和67的漏極的電流。假設(shè)關(guān)系“E = nXR31/(R31+R32)/ F/R65”，則通過(guò)下面的公式(16)獲得電流islope。
islope = E X Ron X Vout X Fosc...(16)
注意，在以上描述中，開(kāi)關(guān)晶體管Mll的接通電阻用于將在開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo) 通時(shí)饋送的電流轉(zhuǎn)換為電壓。替代地，用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)晶體管Mll的輸出電流的感測(cè)電阻 器可以串接到電感器Li，以便在開(kāi)關(guān)晶體管Mll導(dǎo)通時(shí)將電流轉(zhuǎn)換為電壓。在這種情況 下，在圖7所示的振蕩電路8和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路52中，可以使用具有與感測(cè)電阻器 相同的溫度特性的電阻器來(lái)代替NMOS晶體管62。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Mll的接通電 阻中的波動(dòng)很小時(shí)，可以照原樣使用PMOS晶體管61的漏極的電流。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電流模式控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)輸出電壓 Vout和振蕩頻率Fosc改變斜坡電壓Vs的傾斜，由此可以利用簡(jiǎn)單的電路，在寬輸入/輸 出電壓范圍以及可變頻率的范圍下合適地執(zhí)行斜坡補(bǔ)償。結(jié)果，可以防止次諧波振蕩的 出現(xiàn)并且抑制頻率特性的波動(dòng)。
注意，在第一和第二實(shí)施例中，可以如圖8到10所示那樣配置可變電阻器35。
在圖8中，可變電阻器；35可以由電阻器71到73、初始電阻器(initial resistor) 74 和微調(diào)保險(xiǎn)絲(trimming fose) 75到77組成。電阻器71到73以及初始電阻器74串聯(lián)接在 NMOS晶體管34和地電勢(shì)之間，而微調(diào)保險(xiǎn)絲75到77對(duì)應(yīng)地與電阻器71到73并聯(lián)。
電阻器71到73、初始電阻器74和微調(diào)保險(xiǎn)絲75到77的元件設(shè)置在IC (集成電 路)中。當(dāng)通過(guò)微調(diào)選擇性斷開(kāi)微調(diào)保險(xiǎn)絲75到77時(shí)，可以調(diào)節(jié)可變電阻器35的電阻 值。這樣執(zhí)行微調(diào)，由此可以自動(dòng)調(diào)節(jié)斜坡電壓以便設(shè)置具有不同模式的頻率。
注意，圖8顯示在可變電阻器中設(shè)置三個(gè)電阻器以及與三個(gè)電阻器并聯(lián)的微調(diào) 保險(xiǎn)絲的情況，但這僅僅是個(gè)示例。替代地，可以在可變電阻器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)電阻 器以及與這一個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)的微調(diào)保險(xiǎn)絲。
接下來(lái)，在圖9中，可變電阻器35由外部電阻器82和用作IC的內(nèi)部和外部之 間的連接點(diǎn)的墊片81組成。當(dāng)外部電阻器82被改變時(shí)，可以改變可變電阻器35的電阻 值。使用IC的用戶(hù)可以通過(guò)改變外部電阻器來(lái)自由地改變頻率。
接下來(lái)，在圖10中，可變電阻器35由用作IC的內(nèi)部和外部之間的連接點(diǎn)的墊 片87以及電阻器85、86和88組成。當(dāng)電阻器88變?yōu)镺 Ω時(shí)(即，墊片87接地)， 可變電阻器35的電阻值變?yōu)榈扔陔娮杵?5的電阻值。此外，當(dāng)電阻器88變?yōu)棰纽笗r(shí) (即，墊片87處于釋放狀態(tài))，可變電阻器35的電阻值變?yōu)榈扔陔娮杵?5和86的電阻 值之和。當(dāng)墊片87變?yōu)?Ω時(shí)(即，其處于釋放狀態(tài))，不需要添加外部部分。因此， 當(dāng)墊片87接地(或其處于釋放狀態(tài))時(shí)由可變電阻器35的電阻值引起的頻率被設(shè)置到最 頻繁使用的頻率，由此可以減少用戶(hù)添加外部部分的次數(shù)。此外，由于電阻器85和86 設(shè)置在IC的內(nèi)部，因此可以通過(guò)微調(diào)來(lái)改變電阻器85和86的電阻值。
此外，第一和第二實(shí)施例描述了異步整流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器作為示例。然而，設(shè)置利 用同步整流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器也可以實(shí)現(xiàn)相同的效果，同步整流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器使用同步整流晶體 管來(lái)代替整流二極管，所述同步整流晶體管以與開(kāi)關(guān)晶體管相反的相位關(guān)系開(kāi)關(guān)。
根據(jù)電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器以及其操作控制方法，當(dāng)電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是 降壓型時(shí)，根據(jù)輸入電壓和振蕩頻率改變用于產(chǎn)生用來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制的脈沖 信號(hào)的斜坡電壓的傾斜，并且當(dāng)電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是升壓型時(shí)，根據(jù)輸出電壓和振 蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜。因此，具有可變振蕩頻率以及輸入/輸出電壓中相對(duì)小的 波動(dòng)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以根據(jù)振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜。此外，具有可變振蕩頻率以 及輸入/輸出電壓中相對(duì)大的波動(dòng)的降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以根據(jù)輸入電壓和振蕩頻率改變 斜坡電壓的傾斜。此外，具有可變振蕩頻率以及輸入/輸出電壓中相對(duì)大的波動(dòng)的升壓 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以根據(jù)輸出電壓和振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜。因此，這些開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 可以利用簡(jiǎn)單的電路防止寬輸入/輸出電壓范圍以及寬可變頻率范圍內(nèi)的次諧波振蕩， 并且抑制頻率特性的波動(dòng)。
本申請(qǐng)基于在2008年5月13日向日本專(zhuān)利局提交的日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng) No.2008-125715,通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容合并在此。
權(quán)利要求
1.一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，所述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將輸入到輸入端的輸入 電壓降壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓，所述電 流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器包括開(kāi)關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作； 電感器，用來(lái)通過(guò)所述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入電壓充電； 整流元件，用來(lái)放電所述電感器；誤差放大電路單元，用來(lái)放大通過(guò)以預(yù)定比例分壓輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的 參考電壓之間的電壓差；具有可變振蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘 信號(hào)；斜坡電壓產(chǎn)生電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有與輸入電壓和振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的 斜坡電壓；以及開(kāi)關(guān)控制電路單元，用來(lái)將來(lái)自所述誤差放大電路單元的輸出電壓與所述斜坡電壓 進(jìn)行比較，使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)所述脈沖 信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中隨著輸入電壓和振蕩頻率變大，所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元增加傾斜來(lái)產(chǎn)生斜坡電 壓，使得在所述開(kāi)關(guān)元件截止來(lái)切斷電連接時(shí)，斜坡電壓的傾斜變?yōu)轲佀偷剿鲭姼衅?的電流的變化量的傾斜的一半或更多。
3.如權(quán)利要求2所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中 所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元具有電容器，其一端連接到輸入電壓；偏置二極管，其陽(yáng)極連接到所述電容器的另一端；電流源，其連接在所述偏置二極管的陰極和地電勢(shì)之間，并且饋送與輸入電壓和振 蕩頻率對(duì)應(yīng)的電流；電壓源電路，用來(lái)在所述開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通來(lái)建立電連接之后的預(yù)定時(shí)間，將所述開(kāi)關(guān) 元件的輸出端的電壓施加到所述電容器的另一端；放電電路，用來(lái)在所述開(kāi)關(guān)元件截止來(lái)切斷電連接時(shí)放電儲(chǔ)存在所述電容器中的電 荷，以及 其中所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元從所述偏置二極管以及所述電流源之間的連接部分輸出 斜坡電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器， 其中所述開(kāi)關(guān)控制電路單元具有電壓比較電路，用來(lái)將來(lái)自所述誤差放大電路單元的輸出電壓與所述斜坡電壓進(jìn)行 比較，并且產(chǎn)生并輸出與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)；以及控制電路，向所述控制電路輸入來(lái)自所述振蕩電路單元的用于導(dǎo)通所述開(kāi)關(guān)元件的 時(shí)鐘信號(hào)以及來(lái)自所述電壓比較電路的用于截止所述開(kāi)關(guān)元件的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)和脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，以及 其中所述電壓源電路根據(jù)來(lái)自所述振蕩電路單元的時(shí)鐘信號(hào)，將所述開(kāi)關(guān)元件的輸出端 的電壓施加到所述電容器的另一端。
5.如權(quán)利要求4所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中由RS觸發(fā)器電路配置所述控制電路，向所述RS觸發(fā)器電路輸入來(lái)自所述振蕩電 路單元的時(shí)鐘信號(hào)作為設(shè)置信號(hào)以及輸入來(lái)自所述電壓比較電路的脈沖信號(hào)作為重置信號(hào)。
6.一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，所述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將輸入到輸入端的輸入 電壓升壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓，所述電 流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器包括開(kāi)關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作； 電感器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作利用輸入電壓充電； 整流元件，用來(lái)放電所述電感器；誤差放大電路單元，用來(lái)放大通過(guò)以預(yù)定比例分壓輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的 參考電壓之間的電壓差；具有可變振蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘 信號(hào)；斜坡電壓產(chǎn)生電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有與所述輸出電壓和所述振蕩頻率對(duì)應(yīng) 的傾斜的斜坡電壓；以及開(kāi)關(guān)控制電路單元，用來(lái)將來(lái)自所述誤差放大電路單元的輸出電壓與所述斜坡電壓 進(jìn)行比較，使用所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)所述 脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
7.如權(quán)利要求6所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中隨著輸出電壓和振蕩頻率變大，所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元增加傾斜來(lái)產(chǎn)生斜坡電 壓，使得在所述開(kāi)關(guān)元件截止來(lái)切斷電連接時(shí)，斜坡電壓的傾斜變?yōu)轲佀偷剿鲭姼衅?的電流的變化量的傾斜的一半或更多。
8.如權(quán)利要求7所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中 所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元具有電容器，其一端連接到地電勢(shì)；偏置二極管，其陰極連接到所述電容器的另一端；電流源，所述電流源連接在輸入電壓和所述偏置二極管的陽(yáng)極之間，并且饋送與輸 出電壓和振蕩頻率對(duì)應(yīng)的電流；電壓源電路，用來(lái)在所述開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通來(lái)建立電連接之后的預(yù)定時(shí)間，將所述電感 器和所述開(kāi)關(guān)元件之間的連接部分的電壓施加到所述電容器的另一端；放電電路，用來(lái)在所述開(kāi)關(guān)元件截止來(lái)切斷電連接時(shí)放電儲(chǔ)存在所述電容器中的電 荷，以及 其中所述斜坡電壓產(chǎn)生電路單元從所述電流源以及所述偏置二極管之間的連接部分輸出所述斜坡電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器， 其中所述開(kāi)關(guān)控制電路單元具有電壓比較電路，用來(lái)將來(lái)自所述誤差放大電路單元的輸出電壓與所述斜坡電壓進(jìn)行 比較，并且產(chǎn)生并輸出與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)；以及控制電路，向所述控制電路輸入來(lái)自所述振蕩電路單元的用于導(dǎo)通所述開(kāi)關(guān)元件的 時(shí)鐘信號(hào)以及來(lái)自所述電壓比較電路的用于截止所述開(kāi)關(guān)元件的脈沖信號(hào)，并且根據(jù)所 述時(shí)鐘信號(hào)和脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，以及 其中所述電壓源電路根據(jù)來(lái)自所述振蕩電路單元的時(shí)鐘信號(hào)，將所述電感器和所述開(kāi)關(guān) 元件之間的連接部分的電壓施加到所述電容器的另一端。
10.如權(quán)利要求9所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中由RS觸發(fā)器電路配置所述控制電路，其中向所述RS觸發(fā)器電路輸入來(lái)自所述振蕩 電路單元的時(shí)鐘信號(hào)作為設(shè)置信號(hào)以及輸入來(lái)自所述電壓比較電路的脈沖信號(hào)作為重置信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1至10中的任意一個(gè)所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其中所述誤差放大電路單元、振蕩電路單元、斜坡電壓產(chǎn)生電路單元和開(kāi)關(guān)控制電路單 元集成在一 IC中。
12.一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，所述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有開(kāi) 關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作 利用輸入到輸入端的輸入電壓充電；整流元件，用來(lái)放電所述電感器；以及具有可變振 蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)，所述電流 型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，使 得來(lái)自輸出端的輸出電壓變?yōu)轭A(yù)定的恒定電壓，并且將輸入到輸入端的輸入電壓降壓到 預(yù)定的恒定電壓，并且從所述輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓，所述操作控制 方法包括根據(jù)所述輸入電壓和所述振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜用于產(chǎn)生脈沖電壓來(lái)對(duì)所述 開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
13.如權(quán)利要求12所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，進(jìn)一步包括 以預(yù)定比例分壓來(lái)自所述輸出端的輸出電壓；放大通過(guò)分壓所述輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的參考電壓之間的電壓差； 產(chǎn)生具有與所述輸入電壓和所述振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的斜坡電壓； 將通過(guò)放大所述電壓差獲得的電壓與所述斜坡電壓進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生與比較結(jié)果對(duì)應(yīng) 的占空比的脈沖信號(hào)；以及根據(jù)所述脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
14.如權(quán)利要求12或13所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，其中隨著輸入電壓和振蕩頻率變大，增加傾斜來(lái)產(chǎn)生斜坡電壓，使得在所述開(kāi)關(guān)元件截 止來(lái)切斷電連接時(shí)，斜坡電壓的傾斜變?yōu)轲佀偷剿鲭姼衅鞯碾娏鞯淖兓康膬A斜的一半或更多。
15.一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，所述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有開(kāi) 關(guān)元件，用來(lái)根據(jù)輸入控制信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作；電感器，用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)操作 利用輸入到輸入端的輸入電壓充電；整流元件，用來(lái)放電所述電感器；以及具有可變振 蕩頻率的振蕩電路單元，用來(lái)產(chǎn)生并輸出具有所設(shè)置的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)，所述電流 型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)使用時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，使 得來(lái)自輸出端的輸出電壓變?yōu)轭A(yù)定的恒定電壓，并且將輸入到輸入端的輸入電壓升壓到 預(yù)定的恒定電壓，并且從所述輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓，所述操作控制 方法包括根據(jù)所述輸出電壓和所述振蕩頻率改變斜坡電壓的傾斜用于產(chǎn)生脈沖電壓來(lái)對(duì)所述 開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
16.如權(quán)利要求15所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，進(jìn)一步包括以預(yù)定比例分壓來(lái)自所述輸出端的輸出電壓；放大通過(guò)分壓所述輸出電壓而獲得的分壓與預(yù)定的參考電壓之間的電壓差；產(chǎn)生具有與所述輸出電壓和所述振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的斜坡電壓；將通過(guò)放大所述電壓差獲得的電壓與所述斜坡電壓進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生與比較結(jié)果對(duì)應(yīng) 的占空比的脈沖信號(hào)；以及根據(jù)所述脈沖信號(hào)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。
17.如權(quán)利要求15或16所述的電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作控制方法，其中隨著輸出電壓和振蕩頻率變大，增加傾斜來(lái)產(chǎn)生斜坡電壓，使得在所述開(kāi)關(guān)元件截 止來(lái)切斷電連接時(shí)，斜坡電壓的傾斜變?yōu)轲佀偷剿鲭姼衅鞯碾娏鞯淖兓康膬A斜的一 半或更多。
全文摘要
公開(kāi)了一種電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，所述電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將輸入到輸入端的輸入電壓降壓或升壓到預(yù)定的恒定電壓，并且從輸出端輸出步階的輸入電壓作為輸出電壓。電流型控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器包括開(kāi)關(guān)元件、電感器、整流元件、誤差放大電路單元、具有可變的振蕩頻率的振蕩電路單元、產(chǎn)生并輸出具有與輸入電壓和振蕩頻率對(duì)應(yīng)的傾斜的斜坡電壓的斜坡電壓產(chǎn)生電路單元以及開(kāi)關(guān)控制電路單元。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102027662SQ200980116769
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者相馬將太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光