專利名稱：開關(guān)電源電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過升壓或降壓將輸入電壓變換成所定電壓的開關(guān)電源電路及其控 制方法。
背景技術(shù)：
對圖1所示開關(guān)電源電路進行控制，當輸入電壓Vin比輸出電壓Vout大時，通過 開關(guān)116向電感線圈110進行電能充電，通過開關(guān)118從電感線圈110放電，釋放電能，使 得輸出電壓Vout成為所定的降壓電壓。再有，對圖1所示開關(guān)電源電路進行控制，當輸入 電壓Vin比輸出電壓Vout小時，通過開關(guān)136向電感線圈110進行電能充電，通過開關(guān)134 從電感線圈110放電，釋放電能，使得輸出電壓Vout成為所定的升壓電壓。在圖1所示以往的升降壓型開關(guān)電源電路中進行控制，不管輸入電壓Vin和輸出 電壓Vout的大小關(guān)系，使得輸出電壓Vout成為所定電壓。在輸入電壓Vin比輸出電壓Vout 大的系統(tǒng)，以及輸入電壓Vin比輸出電壓Vout小的系統(tǒng)，可以利用圖1所示升降壓型開關(guān) 電源電路。但是，圖1所示升降壓型開關(guān)電源電路需要用于自動切換升壓控制及降壓控制的 電路，因此，整體電路規(guī)模變大。因此，控制電路更復雜。另外，在圖1所示以往的升降壓型開關(guān)電源電路中，開關(guān)116盡管在升壓動作時不 需要，但處于從輸入電壓Vin供給電流的路徑，因此，在該開關(guān)116產(chǎn)生開關(guān)損失。同樣，開 關(guān)134盡管在降壓動作時不需要，但處于電流輸出到輸出電壓Vout的路徑，因此，在該開關(guān) 134產(chǎn)生開關(guān)損失。由于這種開關(guān)損失，存在轉(zhuǎn)換效率大幅度降低的危險。專利文獻1日本專利第3787785號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出來的，其目的在于，提供使得電路構(gòu)成簡單、能 減少整體電路的開發(fā)工時數(shù)的開關(guān)電源電路及其控制方法。本發(fā)明的另一目的在于，提供不會因不需要的開關(guān)引起轉(zhuǎn)換效率低的開關(guān)電源電 路及其控制方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案(1) 一種開關(guān)電源電路，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓或降壓電壓輸出，其特征在 于上述開關(guān)電源電路包含基本電路；上述基本電路包括開關(guān)電路，實行開關(guān)動作；控制電路；第一端子，與電感線圈一端連接；第二端子；
第三端子；上述第一端子、第二端子、以及第三端子分別與上述開關(guān)電路連接；在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出的升壓狀態(tài)下，上述控制電路通過控制上述開 關(guān)電路，通過上述第一端子及第三端子向上述電感線圈進行電能充電，通過上述第一端子 及第二端子使得上述電感線圈電能放電，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出；在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出的降壓狀態(tài)下，上述控制電路通過控制上述開 關(guān)電路，通過上述第一端子及第二端子向上述電感線圈進行電能充電，通過上述第一端子 及第三端子使得上述電感線圈電能放電，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出。(2)在上述技術(shù)方案(1)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于上述控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，在上述升壓狀態(tài)下，上述第一 控制電路控制上述開關(guān)電路，在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路控制上述開關(guān)電路。(3)在上述技術(shù)方案⑴或(2)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于上述基本電路進一步包括檢測電路，檢測輸入到上述電感線圈另一端或上述第二 端子的輸入電壓；上述檢測電路檢測到輸入電壓供給到上述電感線圈另一端時，成為升壓狀態(tài)；上述檢測電路檢測到輸入電壓供給到上述第二端子時，成為降壓狀態(tài)。(4)在上述技術(shù)方案⑴或(2)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于上述基本電路進一步包括控制信號輸入端子；當?shù)谝豢刂菩盘栞斎肷鲜隹刂菩盘栞斎攵俗訒r，成為升壓狀態(tài)；當?shù)诙刂菩盘栞斎肷鲜隹刂菩盘栞斎攵俗訒r，成為降壓狀態(tài)。(5)在上述技術(shù)方案(4)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于上述第一控制信號及第二控制信號是從外部任意輸入的信號。(6)在上述技術(shù)方案(2)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于上述開關(guān)電路包括第一 MOS晶體管，連接在上述第一端子和第二端子之間；第二 MOS晶體管，連接在上述第一端子和第三端子之間；在上述升壓狀態(tài)下，上述第一控制電路控制上述開關(guān)電路，導通上述第二 MOS晶 體管，向上述電感線圈進行電能充電，導通上述第一 MOS晶體管，使得上述電感線圈電能放 電；在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路控制上述開關(guān)電路，導通上述第一 MOS晶 體管，向上述電感線圈進行電能充電，導通上述第二 MOS晶體管，使得上述電感線圈電能放 電；(7)在上述技術(shù)方案(6)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于在上述升壓狀態(tài)下，上述第二控制電路停止其動作；
在上述降壓狀態(tài)下，上述第一控制電路停止其動作。(8)在上述技術(shù)方案(6)或(7)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于在上述升壓狀態(tài)下，上述第一控制電路的輸出成為上述控制電路的輸出；在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路的輸出成為上述控制電路的輸出。(9)在上述技術(shù)方案⑴或(2)所述的開關(guān)電源電路中，其特征在于
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上述控制電路在上述升壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，使得上述第二端子的電壓 成為所定電壓，在上述降壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，使得上述電感線圈的另一端電壓成 為所定電壓。(10) 一種開關(guān)電源電路的控制方法，所述開關(guān)電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電 壓或降壓電壓輸出，包括電感線圈，開關(guān)電路，控制電路，與電感線圈一端及開關(guān)電路連接 的第一端子，與開關(guān)電路連接的第二端子，與開關(guān)電路連接的第三端子；上述開關(guān)電源電路的控制方法包括當將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出的升壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，實行以下 步驟通過上述第一端子及第三端子向上述電感線圈進行電能充電；以及通過上述第一端子及第二端子使得上述電感線圈電能放電；當將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出的降壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，實行以下 步驟通過上述第一端子及第二端子向上述電感線圈進行電能充電；以及通過上述第一端子及第三端子使得上述電感線圈電能放電。下面說明本發(fā)明的效果。如上所述，本發(fā)明涉及的開關(guān)電源電路系以下這樣的電路當預先知道輸入電壓 和輸出電壓大小關(guān)系時，與其相對應，設(shè)定輸入所述輸入電壓的端子以及輸出所述輸出電 壓的端子，進行升壓動作或降壓動作。即，若利用本發(fā)明，則即使將基本構(gòu)成通用的電路作 為升壓型開關(guān)電源電路或降壓型開關(guān)電源電路，都可以利用。因此，通過利用本發(fā)明，能使 得開關(guān)電源電路整體構(gòu)成簡化，能減少整體電路的開發(fā)工時數(shù)。又，在本發(fā)明涉及的開關(guān)電源電路的升壓狀態(tài)(S卩，輸出電壓比輸入電壓大的狀 態(tài))中，應動作的開關(guān)電路以外的電路部分不動作。同樣，在降壓狀態(tài)(即，輸出電壓比輸 入電壓小的狀態(tài))中，應動作的開關(guān)電路以外的電路部分不動作。即，在本發(fā)明涉及的開關(guān) 電源電路內(nèi)沒有存在不必要動作的電路部分，因此，不會引起因不必要的開關(guān)引起的轉(zhuǎn)換 效率低下。


圖1是以往例的升降壓型開關(guān)電源電路的電路圖。圖2是本發(fā)明第一實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路的電路圖，其中，圖2(a)所示開 關(guān)電源電路是升壓型開關(guān)電源電路，圖2(b)所示開關(guān)電源電路是降壓型開關(guān)電源電路。圖3是包含在圖2(a)的電路及圖2(b)的電路中的控制電路的詳細電路圖。圖4(a)是升壓電路的時間圖，圖4(b)是降壓電路的時間圖。圖5是本發(fā)明第二實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路的電路圖，其中，圖5(a)所示開 關(guān)電源電路是升壓型開關(guān)電源電路，圖5(b)所示開關(guān)電源電路是降壓型開關(guān)電源電路。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)，在以下實施形態(tài)中，雖然對構(gòu)成要 素，種類，組合，位置，形狀，數(shù)量，相對配置等作了各種限定，但是，這些僅僅是例舉，本發(fā)明并不局限于此。1.第一實施形態(tài)圖2是本發(fā)明第一實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路的電路圖。圖2所示電路圖之 中，圖2(a)所示開關(guān)電源電路是升壓型開關(guān)電源電路100a，系使得輸入電壓升壓成為輸出 電壓的電路。另一方面，圖2(b)所示開關(guān)電源電路是降壓型開關(guān)電源電路100b，系使得輸 入電壓降壓成為輸出電壓的電路。如后所述，升壓型開關(guān)電源電路IOOa和降壓型開關(guān)電源電路100b，哪個都包含相 同的基本電路10，作為整體具有大致相同的電路構(gòu)成。圖3是包含在基本電路10中的，即圖2(a)的升壓型開關(guān)電源電路IOOa和圖2 (b) 的降壓型開關(guān)電源電路IOOb哪個都包含的控制電路12的詳細電路圖。1-1.升壓型開關(guān)電源電路的構(gòu)成首先，說明圖3的控制電路12以及圖2(a)的升壓型開關(guān)電源電路IOOa的構(gòu)成。圖2(a)的升壓型開關(guān)電源電路IOOa包含基本電路10。該基本電路10設(shè)有開關(guān) 電路11，控制電路12，以及檢測電路13。基本電路10包括與電感線圈L31 —端連接的第一端子LI021，連接電容器C33和 第一負載電路36、將電感線圈L31電能放電的第二端子LI022，以及連接接地電位GND、對電 感線圈L31進行電能充電的第三端子GND23。第一端子LI021、第二端子LI022以及第三端 子GND23與開關(guān)電路11連接。開關(guān)電路11包含第一開關(guān)SWl及第二開關(guān)SW2。第一開關(guān) Sffl連接在第一端子LI021和第二端子LI022之間，第二開關(guān)SW2連接在第一端子LI021和 第三端子GND23之間。第一開關(guān)SWl及第二開關(guān)SW2優(yōu)選使用MOS晶體管。輸入電壓VIN的端子和電容器C32與電感線圈L31的另一端連接，其連接點通過 基本電路10的端子VSM與檢測電路13連接。檢測電路13的檢測信號Sigl輸入到控制 電路12?？刂齐娐?2的控制信號Sig2輸入開關(guān)電路11。電容器C33系為了使得輸入電 壓VIN穩(wěn)定化連接的。圖3所示控制電路12由升壓控制電路40，降壓控制電路50，三角形波發(fā)生電路 48，以及輸出電路Nr49構(gòu)成。在升壓控制電路40中，首先，從第二端子LI022輸入的電壓 在第一電阻Rfb41及第二電阻Rfb42被分壓。被分壓的電壓和第一基準電壓Vref43輸入 第一誤差放大電路權(quán)44。第一誤差放大電路的誤差電壓輸出和從三角形波發(fā)生電路 48輸出的三角形波輸入第一比較器Cp45。第一比較器Cp45的輸出信號(即，第一比較器 Cp45的比較結(jié)果信號)和檢測信號Sigl輸入第一“或非”電路Nr46，其輸出作為升壓控制 電路40的輸出向輸出電路Nr49輸入。第一誤差放大電路是這樣的電路若分壓電壓小于第一基準電壓Vref43，則 輸出誤差電壓輸出的第一誤差放大電路放大誤差電壓輸出的電壓，若分壓電壓大于 第一基準電壓Vref43，則輸出誤差電壓輸出的第一誤差放大電路減小誤差電壓輸出 的電壓。另外，第一比較器Cp45是這樣的電路若誤差電壓輸出小于三角形波，則第一比較 器Cp45輸出“H”電平，若誤差電壓輸出大于三角形波，則第一比較器Cp45輸出“L”電平。 下文說明的第二誤差放大電路權(quán)45及第二比較器Cp55也是同樣的電路。與上述升壓控制電路40相同，在降壓控制電路50中，首先，從端子VSM輸入的電 壓在第三電阻Rfb51及第四電阻Rfb52被分壓。被分壓的電壓和第二基準電壓Vref53輸入第二誤差放大電路feM。第二誤差放大電路&ιΜ的誤差電壓輸出和從三角形波發(fā)生電 路48輸出的三角形波輸入第二比較器Cp55。第二比較器Cp55的輸出信號(即，第二比較 器Cp55的比較結(jié)果信號)和檢測信號Sigl輸入第二“或非”電路Nr56，其輸出作為降壓控 制電路50的輸出向輸出電路Nr49輸入。1-2.升壓型開關(guān)電源電路的動作下面，說明圖2(a)的升壓型開關(guān)電源電路IOOa的動作。圖4(a)是升壓型開關(guān)電 源電路IOOa的時間圖，如圖4(a)所示，包含在升壓型開關(guān)電源電路IOOa的基本電路10的 檢測電路13若檢測到輸入電壓VIN供給端子VSM，則將檢測信號Sigl設(shè)為“L”電平，輸入 控制電路12。此時，在圖3的控制電路12中，若檢測信號Sigl成為“L”電平，則降壓控制 電路50的第二誤差放大電路feM以及第二比較器Cp55停止動作。又，降壓控制電路50 的第一 “非”電路Nt57的輸出成為“H”電平，因此，第二“或非”電路Nr56常時輸出“L”電 平。因此，控制電路12之中，僅僅升壓控制電路40動作，其輸出成為控制電路12的輸出。升壓控制電路40將升壓動作時的輸出電壓VOl取入第二端子LI022，在第一電阻 Rfb41及第二電阻Rfb42分壓，將分壓電壓輸入第一誤差放大電路fe44。若(V01的)分壓 電壓比第一基準電壓Vref43小，則第一誤差放大電路設(shè)定大的輸出電壓，若(V01的) 分壓電壓比第一基準電壓Vref43大，則第一誤差放大電路設(shè)定小的輸出電壓。第一比 較器Cp45比較第一誤差放大電路的輸出電壓和從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角 形波，輸出表示兩者大小關(guān)系的信號。表示該大小關(guān)系的信號通過第一“或非”電路Nr46， 輸入到輸出電路Nr49。即，若第一誤差放大電路的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角 形波大，則第一比較器Cp45的輸出成為“L”，輸出電路Nr49輸出“H”。此時，圖2(a)的開 關(guān)電路11的第一開關(guān)SWl截止，第二開關(guān)SW2導通，電感線圈L31連接在輸入電壓VIN的 端子和第三端子GND23之間，向電感線圈L31進行電能充電。更詳細地說，如圖4(a)所示，作為第一開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SWl截止，驅(qū) 動電壓成為0V，作為第二開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SW2導通，因此，驅(qū)動電壓成為MOS 晶體管的柵-源電壓Vgs2。因此，正的電感線圈電壓+VL施加在電感線圈L31，經(jīng)第三端子 GND23以及第一端子LI021對電感線圈L31進行充電。 另外，若第一誤差放大電路的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三 角形波小，則第一比較器Cp45的輸出成為“H”，輸出電路Nr49輸出“L”。此時，圖2(a)的 開關(guān)電路11的第一開關(guān)SWl導通，第二開關(guān)SW2截止，電感線圈L31連接在輸入電壓VIN 的端子和第二端子LI022之間，從電感線圈L31進行電能放電。更詳細地說，如圖4(a)所示，作為第一開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SWl導通，驅(qū) 動電壓成為MOS晶體管的柵-源電壓Vgsl，作為第二開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SW2截 止，驅(qū)動電壓成為0V。因此，負的電感線圈電壓-VL施加在電感線圈L31，經(jīng)第一端子LI021 以及第二端子LI022，電感線圈L31進行放電。因此，在圖2(a)所示升壓型開關(guān)電源電路IOOa以及圖3所示控制電路12中，若 輸出電壓VOl降低，其分壓電壓比第一基準電壓Vref43低，則第一誤差放大電路的輸 出電壓上升(參照圖4(a))。若第一誤差放大電路的輸出電壓上升，則第一誤差放大 電路的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角形波的電壓大的期間變長。若那樣，對電感線圈L31進行充電的時間更長，輸出電壓VOl被調(diào)節(jié)升壓，欲回復到所定電壓。相反，若輸出電壓VOl上升，其分壓電壓比第一基準電壓Vref43高，則第一誤差放 大電路的輸出電壓下降。若第一誤差放大電路的輸出電壓下降，則第一誤差放 大電路的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角形波的電壓大的期間變短。 若那樣，從電感線圈L31電能放電的時間更長，輸出電壓VOl被調(diào)節(jié)降壓，欲回復到所定電 壓。這樣，輸入電壓VIN升壓到所定的輸出電壓值。當圖2(a)所示的升壓型開關(guān)電源電路IOOa動作時，降壓控制電路50停止動作， 不消耗電力。另外，降壓控制電路50常時向輸出電路Nr49輸出“L”電平，因此，不會妨害 升壓控制電路40的動作。1-3.降壓型開關(guān)電源電路的構(gòu)成下面，說明圖2(b)的降壓型開關(guān)電源電路IOOb的構(gòu)成。圖2(b)所示的降壓型開關(guān)電源電路IOOb也與升壓型開關(guān)電源電路IOOa相同，包 含基本電路10。該基本電路10設(shè)有開關(guān)電路11，控制電路12，以及檢測電路13?；倦娐?0包括與電感線圈L31 —端連接的第一端子LI021，與輸入電壓VIN的 端子連接、向電感線圈L31進行電能充電的第二端子LI022，與接地電位GND連接、從電感 線圈L31進行電能放電的第三端子GND23。第一端子LI021、第二端子LI022以及第三端子 GND23與開關(guān)電路11連接。開關(guān)電路11包含第一開關(guān)SWl及第二開關(guān)SW2。第一開關(guān)SWl 連接在第一端子LI021和第二端子LI022之間，第二開關(guān)SW2連接在第一端子LI021和第 三端子GND23之間。與圖2(a)相同，第一開關(guān)SWl及第二開關(guān)SW2優(yōu)選使用MOS晶體管。第二負載電路37和電容器C32與電感線圈L31的另一端連接，其連接點通過基本 電路10的端子VSM與檢測電路13連接。檢測電路13的檢測信號Sigl輸入到控制電路 12?？刂齐娐?2的控制信號Sig2輸入開關(guān)電路11。電容器C33系為了使得輸入電壓VIN 穩(wěn)定化連接的?？傊?，圖2(a)所示的升壓型開關(guān)電源電路IOOa和圖2(b)所示的降壓型開關(guān)電源 電路IOOb都包含相同的基本電路10，作為整體具有大致相同的電路構(gòu)成，輸入電壓VIN的 端子，以及負載電路(第一負載電路36，第二負載電路37)進行替換，這兩點上不同。包含在圖2(b)所示的降壓型開關(guān)電源電路IOOb的控制電路12與包含在圖2(a) 所示的升壓型開關(guān)電源電路IOOa的控制電路12相同，表示在圖3中。1-4.降壓型開關(guān)電源電路的動作下面，說明圖2(b)的降壓型開關(guān)電源電路IOOb的動作。圖4(b)是降壓型開關(guān)電 源電路IOOb的時間圖，如圖4(b)所示，包含在降壓型開關(guān)電源電路IOOb的基本電路10的 檢測電路13若檢測到輸入電壓VIN沒有供給端子VSM，則將檢測信號Sigl設(shè)為“H”電平， 輸入控制電路12。此時，在圖3的控制電路12中，若檢測信號Sigl成為“H”電平，則通過 第二“非”電路Nt47給與“L”電平信號的(升壓控制電路40)的第一誤差放大電路
以及第一比較器Cp45停止動作。又，若檢測信號Sigl成為“H”電平，則第一“或非”電路 Nr46常時輸出“L”電平。因此，控制電路12之中，僅僅降壓控制電路50動作，其輸出成為 控制電路12的輸出。降壓控制電路50將降壓動作時的輸出電壓V02取入端子VSM，在第三電阻Rfb51 及第四電阻Rfb52分壓，將分壓電壓輸入第二誤差放大電路fe54。若(V02的)分壓電壓比第二基準電壓Vref53小，則第二誤差放大電路&iM設(shè)定大的輸出電壓，若(V02的)分壓 電壓比第二基準電壓Vref53大，則第二誤差放大電路&iM設(shè)定小的輸出電壓。第二比較 器Cp55比較第二誤差放大電路&ιΜ的輸出電壓和從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角形 波，輸出表示兩者大小關(guān)系的信號。表示該大小關(guān)系的信號通過第二“或非”電路Nr56，輸 入到輸出電路Nr49。S卩，若第二誤差放大電路feM的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角 形波大，則第二比較器Cp55的輸出成為“H”，輸出電路Nr49輸出“L”。此時，圖2(b)的開 關(guān)電路11的第一開關(guān)SWl導通，第二開關(guān)SW2截止，電感線圈L31與輸入電壓VIN的端子 和第一端子LI021連接，向電感線圈L31進行電能充電。更詳細地說，如圖4(b)所示，作為第一開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SWl導通，驅(qū) 動電壓成為MOS晶體管的柵-源電壓Vgsl，作為第二開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SW2截 止，因此，驅(qū)動電壓成為0V。因此，正的電感線圈電壓+VL施加在電感線圈L31，經(jīng)與輸入電 壓VIN的端子連接的第二端子LI022以及第一端子LI021對電感線圈L31進行充電。另外，若第二誤差放大電路feM的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三 角形波小，則第二比較器Cp55的輸出成為“L”，輸出電路Nr49輸出“H”。此時，圖2(b)的 開關(guān)電路11的第一開關(guān)SWl截止，第二開關(guān)SW2導通，電感線圈L31與第一端子LI021以 及第三端子GND23連接，從電感線圈L31進行電能放電。更詳細地說，如圖4(b)所示，作為第一開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SWl截止，驅(qū) 動電壓成為0V，作為第二開關(guān)的開關(guān)元件的MOS晶體管SW2導通，驅(qū)動電壓成為MOS晶體管 的柵-源電壓Vgs2。因此，負的電感線圈電壓-VL施加在電感線圈L31，經(jīng)第一端子LI021 以及第三端子GND23，電感線圈L31進行放電。因此，在圖2(b)所示降壓型開關(guān)電源電路IOOb以及圖3所示控制電路12中，若 輸出電壓V02降低，其分壓電壓比第二基準電壓Vref 53低，則第二誤差放大電路feM的輸 出電壓上升(參照圖4(b))。若第二誤差放大電路feM的輸出電壓上升，則第二誤差放大 電路&ιΜ的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角形波的電壓大的期間變長。若 那樣，對電感線圈L31進行充電的時間更長，輸出電壓V02被調(diào)節(jié)升壓，欲回復到所定電壓。相反，若輸出電壓V02上升，其分壓電壓比第二基準電壓Vref53高，則第二誤差放 大電路feM的輸出電壓下降。若第二誤差放大電路feM的輸出電壓下降，則第二誤差放 大電路feM的輸出電壓比從三角形波發(fā)生電路48輸出的三角形波的電壓大的期間變短。 若那樣，從電感線圈L31電能放電的時間更長，輸出電壓V02被調(diào)節(jié)降壓，欲回復到所定電 壓。這樣，輸入電壓VIN降壓到所定的輸出電壓值。當圖2(b)所示的降壓型開關(guān)電源電路IOOb動作時，升壓控制電路40停止動作， 不消耗電力。另外，升壓控制電路40常時向輸出電路Nr49輸出“L”電平，因此，不會妨害 降壓控制電路50的動作。1-5.根據(jù)輸入電壓和輸出電壓的大小關(guān)系的動作若考慮輸入電壓和輸出電壓的大小關(guān)系，本發(fā)明的第一實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源 電路的動作如下。對于預先知道輸出電壓比輸入電壓大的系統(tǒng)，采用本發(fā)明的第一實施形態(tài)涉及的 開關(guān)電源電路場合，采用包含基本電路10的如圖2(a)所示升壓型開關(guān)電源電路IOOa的構(gòu)
10成。這種場合，檢測電路13檢測輸入電壓供給端子VSM，該檢測電路13的檢測信號Sigl 設(shè)定為“L”電平，輸入到控制電路12。此時，在圖3所示控制電路12中，若檢測信號Sigl 設(shè)定為“L”電平，則降壓控制電路50的第二誤差放大電路feM及第二比較器Cp55停止動 作，第一 “非”電路Nt57的輸出成為“H”電平，第二“或非”電路Nr56常時輸出“L”電平。 因此，僅僅升壓控制電路40動作，其輸出成為控制電路12的輸出，升壓控制電路40將輸出 電壓VOl升壓到比輸入電壓大的所定電壓輸出。與此相反，對于預先知道輸出電壓比輸入電壓小的系統(tǒng)，采用本發(fā)明的第一實施 形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路場合，采用包含基本電路10的如圖2(b)所示降壓型開關(guān)電源電 路IOOb的構(gòu)成。這種場合，檢測電路13檢測到輸入電壓VIN沒有供給端子VSM，該檢測電 路13的檢測信號Sigl設(shè)定為“H”電平，輸入到控制電路12。此時，在圖3所示控制電路 12中，若檢測信號Sigl設(shè)定為“H”電平，則升壓控制電路40的第一誤差放大電路及 第一比較器Cp45停止動作，第一“或非”電路Nr46常時輸出“L”電平。因此，僅僅降壓控 制電路50動作，其輸出成為控制電路12的輸出，降壓控制電路50將輸出電壓V02降壓到 比輸入電壓小的所定電壓輸出。從上述可知，圖2(a)所示升壓型開關(guān)電源電路IOOa和圖2(b)所示降壓型開關(guān)電 源電路IOOb都包含基本電路10，作為整體具有大致相同的電路構(gòu)成，因此，若利用本發(fā)明， 可以使得相同的開關(guān)電源電路實質(zhì)上作為升壓型及降壓型構(gòu)成及動作。因此，能減少開關(guān) 電源電路的開發(fā)工時數(shù)。再有，在以往的升降壓型開關(guān)電源電路中，作為升壓時使得轉(zhuǎn)換效率降低的主要 原因的降壓用開關(guān)，以及作為降壓時使得轉(zhuǎn)換效率降低的主要原因的升壓用開關(guān)，在本發(fā) 明涉及的開關(guān)電源電路中沒有設(shè)置。即，在本發(fā)明涉及的開關(guān)電源電路內(nèi)沒有存在不必要 的電路部分，因此，不會引起因不必要的電路部分引起的轉(zhuǎn)換效率低下。2.第二實施形態(tài)圖5是本發(fā)明第二實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路的電路圖。與圖2相同，圖5(a) 所示開關(guān)電源電路是升壓型開關(guān)電源電路200a，圖5(b)所示開關(guān)電源電路是降壓型開關(guān) 電源電路200b，升壓型開關(guān)電源電路200a和降壓型開關(guān)電源電路200b，哪個都包含相同的 基本電路20，作為整體具有大致相同的電路構(gòu)成。在此，第二實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路與第一實施形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路大 致相同。因此，在相同部位標以相同符號，說明省略。圖5所示開關(guān)電源電路與圖2所示開關(guān)電源電路的區(qū)別在于，在基本電路20中， 不設(shè)置檢測電路13，追加端子SIG。S卩，通過端子SIG從外部任意輸入信號，作為外部信號 Sigl，在控制電路12中，能切換升壓動作和降壓動作。在圖2所示開關(guān)電源電路中，假設(shè)在動作中在端子VSM發(fā)生噪聲，檢測電路13因 該噪聲誤動作，輸出錯誤的檢測信號Sigl，存在控制電路產(chǎn)生誤動作的可能性。在第二實施 形態(tài)涉及的開關(guān)電源電路中能防止發(fā)生這樣的誤動作。上面參照

了本發(fā)明的實施形態(tài)，但本發(fā)明并不局限于上述實施形態(tài)。在 本發(fā)明技術(shù)思想范圍內(nèi)可以作種種變更，它們都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源電路，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓或降壓電壓輸出，其特征在于 上述開關(guān)電源電路包含基本電路；上述基本電路包括 開關(guān)電路，實行開關(guān)動作； 控制電路；第一端子，與電感線圈一端連接；Λ-Λ- ~·丄山弟一《子；Λ-Λ- ~‘上山弟二《子；上述第一端子、第二端子、以及第三端子分別與上述開關(guān)電路連接； 在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出的升壓狀態(tài)下，上述控制電路通過控制上述開關(guān)電 路，通過上述第一端子及第三端子向上述電感線圈進行電能充電，通過上述第一端子及第 二端子使得上述電感線圈電能放電，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出；在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出的降壓狀態(tài)下，上述控制電路通過控制上述開關(guān)電 路，通過上述第一端子及第二端子向上述電感線圈進行電能充電，通過上述第一端子及第 三端子使得上述電感線圈電能放電，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其特征在于上述控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，在上述升壓狀態(tài)下，上述第一控制 電路控制上述開關(guān)電路，在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路控制上述開關(guān)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源電路，其特征在于上述基本電路進一步包括檢測電路，檢測輸入到上述電感線圈另一端或上述第二端子 的輸入電壓；上述檢測電路檢測到輸入電壓供給到上述電感線圈另一端時，成為升壓狀態(tài)； 上述檢測電路檢測到輸入電壓供給到上述第二端子時，成為降壓狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源電路，其特征在于 上述基本電路進一步包括控制信號輸入端子；當?shù)谝豢刂菩盘栞斎肷鲜隹刂菩盘栞斎攵俗訒r，成為升壓狀態(tài)； 當?shù)诙刂菩盘栞斎肷鲜隹刂菩盘栞斎攵俗訒r，成為降壓狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源電路，其特征在于 上述第一控制信號及第二控制信號是從外部任意輸入的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源電路，其特征在于 上述開關(guān)電路包括第一 MOS晶體管，連接在上述第一端子和第二端子之間； 第二 MOS晶體管，連接在上述第一端子和第三端子之間；在上述升壓狀態(tài)下，上述第一控制電路控制上述開關(guān)電路，導通上述第二 MOS晶體管， 向上述電感線圈進行電能充電，導通上述第一 MOS晶體管，使得上述電感線圈電能放電；在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路控制上述開關(guān)電路，導通上述第一 MOS晶體管， 向上述電感線圈進行電能充電，導通上述第二 MOS晶體管，使得上述電感線圈電能放電；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源電路，其特征在于 在上述升壓狀態(tài)下，上述第二控制電路停止其動作；在上述降壓狀態(tài)下，上述第一控制電路停止其動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的開關(guān)電源電路，其特征在于在上述升壓狀態(tài)下，上述第一控制電路的輸出成為上述控制電路的輸出； 在上述降壓狀態(tài)下，上述第二控制電路的輸出成為上述控制電路的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源電路，其特征在于上述控制電路在上述升壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，使得上述第二端子的電壓成為 所定電壓，在上述降壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，使得上述電感線圈的另一端電壓成為所 定電壓。
10.一種開關(guān)電源電路的控制方法，所述開關(guān)電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓或 降壓電壓輸出，包括電感線圈，開關(guān)電路，控制電路，與電感線圈一端及開關(guān)電路連接的第 一端子，與開關(guān)電路連接的第二端子，與開關(guān)電路連接的第三端子；上述開關(guān)電源電路的控制方法包括當將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出的升壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，實行以下步驟通過上述第一端子及第三端子向上述電感線圈進行電能充電；以及 通過上述第一端子及第二端子使得上述電感線圈電能放電；當將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出的降壓狀態(tài)下，控制上述開關(guān)電路，實行以下步驟通過上述第一端子及第二端子向上述電感線圈進行電能充電；以及 通過上述第一端子及第三端子使得上述電感線圈電能放電。
全文摘要
本發(fā)明涉及開關(guān)電源電路及其控制方法，不降低轉(zhuǎn)換效率，防止誤動作。開關(guān)電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓或降壓電壓，其包含設(shè)有控制電路及控制電路的基本電路，基本電路包括與電感線圈一端連接的第一端子，及對電感線圈進行充電或從電感線圈進行放電的第二端子及第三端子，第一端子、第二端子及第三端子分別與開關(guān)電路連接，在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成升壓電壓輸出的升壓狀態(tài)下，控制電路控制開關(guān)電路，通過第一端子及第三端子向電感線圈進行充電，通過第一端子及第二端子使得電感線圈放電，在將輸入電壓轉(zhuǎn)換成降壓電壓輸出的降壓狀態(tài)下，控制電路控制開關(guān)電路，通過第一端子及第二端子向電感線圈進行充電，通過第一端子及第三端子使得電感線圈放電。
文檔編號H02M3/10GK102064691SQ201010535758
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者野田一平 申請人:株式會社理光