本發(fā)明關于開關調節(jié)器，特別關于具備監(jiān)視電源電壓vin而防止誤動作的電源監(jiān)視電路的開關調節(jié)器。

背景技術：

開關調節(jié)器在電源電壓vin顯著下降時，存在內部電路誤動作而在輸出產生大電流或高電壓的情況。為了防止此情況，開關調節(jié)器具備電源監(jiān)視電路。

圖7是示出現(xiàn)有的開關調節(jié)器的電路圖。開關元件即pmos晶體管3對應輸入的控制信號而進行開關。電感器5和輸出電容器6對開關后的電壓進行平滑化。二極管4在pmos晶體管3截止時流過電流。輸出控制電路15以輸出電壓成為既定恒壓的方式進行pmos晶體管3的開關控制。rs－ff電路13以誤差比較器10的信號和導通時間控制電路11的信號為基礎向輸出控制電路15輸出信號。誤差比較器10以基準電壓電路12的基準電壓和分壓電阻電路17的反饋電壓為基礎向rs－ff電路13輸出信號。

電源監(jiān)視電路40監(jiān)視電源電壓vin的變動，若電源電壓vin低于既定電壓，則向輸出控制電路15輸出檢測信號。輸出控制電路15若從電源監(jiān)視電路40接受檢測信號，則輸出h電平的信號而使pmos晶體管3停止。

【現(xiàn)有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2005－328589號公報。

技術實現(xiàn)要素：

【發(fā)明要解決的課題】

然而，若追加用于確保安全性的保護電路或監(jiān)視電路，則需要用于使該電路動作的電力，阻礙電子設備所要求的低功耗化。因此，開關調節(jié)器中存在難以做到確保安全性并且提高電力效率這一課題。

【用于解決課題的方案】

為了解決現(xiàn)有的課題，本發(fā)明的開關調節(jié)器設為如下的結構。

開關調節(jié)器，具備：監(jiān)視輸出電壓的誤差比較器；基于誤差比較器的輸出信號向開關元件的柵極輸出控制信號的輸出控制電路；以及若電源電壓成為既定電壓以下則向輸出控制電路輸出信號，使開關元件截止的電源監(jiān)視電路，電源監(jiān)視電路被輸入基于輸出控制電路的輸出信號的信號，進行僅在既定期間動作的間歇動作。

【發(fā)明效果】

在電源電壓vin為既定電壓以上時電源監(jiān)視電路進行間歇動作，從而減少電源監(jiān)視電路的消耗電流，特別改善開關調節(jié)器輕負載時的效率。

能夠適用于非同步整流、同步整流的任一方，也能夠適用于固定頻率控制、固定導通時間控制、固定截止時間控制的任一方。

在電源監(jiān)視電路檢測出低電壓，停止開關動作后，能夠檢測出電源電壓vin再次上升的情況，返回到通常動作狀態(tài)。

附圖說明

【圖1】是示出本發(fā)明的第一實施方式的非同步整流開關調節(jié)器的電路例的圖。

【圖2】是示出本發(fā)明的第一實施方式的電源監(jiān)視電路的動作的時序圖的圖。

【圖3】是示出本發(fā)明的第一實施方式的定時器電路的電路例的圖。

【圖4】是示出本發(fā)明的第一實施方式的定時器電路的動作例的時序圖。

【圖5】是示出本發(fā)明的第一實施方式的電源監(jiān)視電路的電路例的圖。

【圖6】是示出本發(fā)明的第二實施方式的同步整流開關調節(jié)器的電路例的圖。

【圖7】是示出現(xiàn)有的非同步整流開關調節(jié)器的電路例的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。

圖1是示出本發(fā)明的第一實施方式的開關調節(jié)器的電路例的圖。圖1是將向輸入端子1輸入的電源電壓vin轉換為恒壓，作為輸出電壓vout向輸出端子7輸出的非同步整流型的開關調節(jié)器。

開關調節(jié)器100具備：開關元件3、二極管4、電感器5；輸出電容器6、誤差比較器10、導通時間控制電路11、基準電壓電路12、rs－ff電路13、定時器電路14、輸出控制電路15、緩沖器電路16、分壓電阻電路17、以及電源監(jiān)視電路20。

開關元件3及二極管4串聯(lián)設置在輸入端子1與接地端子2之間。電感器5設在輸出端子7與開關元件3及二極管4的連接點之間。輸出電容器6設在輸出端子7與接地端子2之間。

基準電壓電路12輸出基準電壓vref。分壓電阻電路17輸出對輸出電壓vout進行分壓后的反饋電壓vfb。誤差比較器10比較基準電壓vref與反饋電壓vfb，向rs－ff電路13的置位端子s輸出信號。導通時間控制電路11以rs－ff電路13的輸出信號為基礎，向rs－ff電路13的復位端子r輸出信號。輸出控制電路15接受rs－ff電路13的輸出信號，經由緩沖器電路16控制開關元件3的動作，產生輸出電壓vout。

電源監(jiān)視電路20監(jiān)視電源電壓vin，在既定電壓以下的低電壓狀態(tài)的情況下向輸出控制電路15輸出信號，使開關元件3截止而防止誤動作。定時器電路14接受從輸出控制電路15輸出的信號，使定時器計數(shù)，在經過固定時間后（稱為計數(shù)時間），輸出降低電源監(jiān)視電路20的消耗電流的信號。

圖2是示出本發(fā)明的第一實施方式的電源監(jiān)視電路20的動作的時序圖的圖。

在電源電壓vin為既定電壓以上的情況下，在時刻t0開關元件3導通的同時接受定時器電路14的h信號，電源監(jiān)視電路20啟動而監(jiān)視電源電壓vin。而且，在從t0經過定時器電路14的計數(shù)時間的時刻t2停止電源監(jiān)視。而且另外，在時刻t3開關元件3導通的同時電源監(jiān)視電路20動作。這個期間電源監(jiān)視電路20持續(xù)輸出h信號。

這樣，基于定時器電路14的計數(shù)時間使電源監(jiān)視電路20反復進行動作和停止，因此能夠實現(xiàn)功耗的降低。

在時刻t4若電源電壓vin小于既定電壓，則電源監(jiān)視電路20輸出電源電壓vin下降信號即l信號，經由輸出控制電路15停止開關元件3的動作。但是在時刻t4停止電源監(jiān)視電路20的情況下，電源監(jiān)視電路20不輸出電源電壓vin下降信號。在此情況下，開關元件3接著導通時，電源監(jiān)視電路20同時啟動而輸出電源電壓vin下降信號。

從開關元件3停止的時刻t4到再開始動作的時刻t5為止的期間，電源監(jiān)視電路20始終繼續(xù)進行電源電壓vin的監(jiān)視、檢測動作。

其后電源電壓vin上升，在時刻t5若超過既定電壓，則電源監(jiān)視電路20輸出h信號，再開始開關元件3的動作。

圖3是示出本發(fā)明的第一實施方式的定時器電路14的電路例的圖。沖息脈沖電路41在從輸出控制電路15向in端子輸入使開關元件3截止的信號的情況下輸出h信號。另一方面使開關元件3導通的信號從輸出控制電路15輸入的情況下，輸出既定期間的l信號脈沖。

偏置電路42、43、44、45接受rs－ff電路61的輸出的上升而導通，以施加到輸入端子1的電源電壓vin為基礎輸出電流。

電容器46與偏置電路42的輸出連接，利用偏置電路42的電流來充電。電容器48與偏置電路44的輸出連接，利用偏置電路44的電流來充電。電容器48的容量大于電容器46。因此電容器48直至既定電壓為止的充電時間長于電容器46的充電時間。

nmos晶體管50在電容器46的充電電壓成為閾值電壓以上時導通，輸出l信號。nmos晶體管51在電容器48的充電電壓成為閾值電壓以上時導通，輸出l信號。

反相器56向rs－ff電路60的置位端子s和nmos晶體管53的柵極輸出使nmos晶體管50輸出的h/l信號反轉后的信號。反相器57向rs－ff電路60的復位端子r和nmos晶體管52、54的柵極輸出使nmos晶體管51輸出的h/l信號反轉后的信號。

nmos晶體管52、53與電容器46并聯(lián)連接，若柵極被輸入h信號則導通，釋放電容器46的電荷。nmos晶體管54與電容器48并聯(lián)連接，若柵極被輸入h信號則導通，釋放電容器48的電荷。

反相器55向開關47、49輸出使從rs－ff電路61的輸出端子q輸出的h/l信號反轉后的信號。

開關47與電容器46并聯(lián)連接，經由反相器55接受rs－ff電路61輸出的l信號而導通，釋放電容器46的電荷。開關49與電容器48并聯(lián)連接，經由反相器55接受rs－ff電路61輸出的l信號而導通，釋放電容器48的電荷。

rs－ff電路60基于向置位端子s和復位端子r輸入的信號，由輸出端子q輸出信號，生成時鐘信號。關于rs－ff電路61，置位端子s被輸入沖息脈沖電路41的輸出信號，復位端子r被輸入從rs－ff電路60輸出的時鐘信號，從輸出端子q輸出信號。

定時器電路不局限于該電路例，若被輸入觸發(fā)信號則開始動作，若定時器經過設定時間則結束動作的電路即可。另外，這樣的定時器電路在動作中途若有觸發(fā)信號進入則從初始值重新再開始計數(shù)。

接著，以圖4的示出本發(fā)明的第一實施方式的定時器電路14的動作例的時序圖為基礎，說明定時器電路14的動作。

在時刻t0，若輸出控制電路15的輸出信號輸入定時器電路14的in端子，則沖息脈沖電路41輸出l信號脈沖。此時，電容器46、48放電，充電電壓成為l。

在時刻t1，h信號從沖息脈沖電路輸出，輸入rs－ff電路61的置位端子s。由此從rs－ff電路61輸出的h信號使偏置電路42、43、44、45導通，開始電流的供給，對電容器46、48進行充電。同時rs－ff電路61的輸出h信號通過反相器55反轉，通過該l信號使開關47、49截止。

在時刻t2，若利用從偏置電路42供給的電流而電容器46的充電電壓達到nmos晶體管50的閾值電壓vth1，則nmos晶體管50導通，輸出l信號。該l信號由反相器56轉換為h信號，向rs－ff電路60的置位端子s輸入。由此從rs－ff電路60的輸出端子q輸出h信號。該輸出信號由反相器58反轉，向rs－ff電路61的復位端子r輸入。而且從out端子繼續(xù)輸出h信號。同時從反相器56輸出的h信號使nmos晶體管53導通，使電容器46放電。容量值比電容器46大的電容器48的充電電壓不會達到nmos晶體管51的閾值電壓vth2，繼續(xù)充電。

在時刻t3，若電容器48的充電電壓達到nmos晶體管51的閾值電壓vth2，則nmos晶體管51導通，輸出l信號。該l信號由反相器57轉換為h信號，向rs－ff電路60的復位端子r輸入。另一方面，反相器57輸出的h信號使nmos晶體管52、54導通，使電容器46、48放電。此時，nmos晶體管50截止，因此輸出h信號，經由反相器56向rs－ff電路60的置位端子s輸入l信號。向置位端子s輸入l信號、向復位端子r輸入h信號的rs－ff電路60，從輸出端子q輸出l信號。該l信號經由反相器58向復位端子r作為h信號而輸入，rs－ff電路61輸出l信號。

在時刻t4，輸出控制電路15的輸出信號向定時器電路14的in端子輸入，沖息脈沖電路41輸出l信號脈沖。rs－ff電路61在該l信號脈沖上升時輸出h信號。

如以上那樣定時器電路14輸出周期的間歇信號，即在開關元件3導通時輸出h信號，開始時間計數(shù)，在計數(shù)時間后輸出l信號。該計數(shù)時間能夠由電容器48的容量值、偏置電路44的電流值、nmos晶體管51的閾值電壓設定。

另外在該例中將計數(shù)時間設定為比開關元件3的開關周期短。若使計數(shù)時間長于開關周期，則在計數(shù)時間到達前輸入用于使開關元件3導通的信號，重新開始時間計數(shù)，因此定時器電路14持續(xù)輸出h信號。

這樣，通過調整計數(shù)時間和開關周期的關系，能夠對應狀況選擇間歇輸出或固定輸出。

圖5是示出本發(fā)明的第一實施方式的電源監(jiān)視電路的電路例的圖。電源監(jiān)視電路20具備：分壓電阻31、32；基準電壓電路33；以及對輸出信號進行閂鎖的比較器34和偏置電路35。另外電源監(jiān)視電路20具備控制從偏置電路35到比較器34的電流供給的開關36、和截斷流入分壓電阻31、32的電流的開關37。

在開關36、37截止的狀態(tài)下，由分壓電阻31、32構成的分壓電阻電路的分壓電壓被上拉到電源電壓vin。

若從定時器電路14接受h信號，則開關36和開關37變?yōu)閷ǎ蚍謮弘娮?1、32及比較器34供給電流。比較器34通過比較分壓電壓和基準電壓電路33輸出的基準電壓，監(jiān)視電源電壓vin。在分壓電壓為基準電壓值以下的低電壓的情況下，比較器34從out端子輸出l信號。而且繼續(xù)電源監(jiān)視，直至判定為不是低電壓為止。若分壓電壓成為基準電壓值以上，則比較器34從out端子輸出h信號。此時，開關36、37以從定時器電路14輸入到in端子的信號為基礎，進行導通/截止動作。比較器34在開關36截止時，對導通時的信號進行閂鎖，從而從out端子輸出間歇信號。用于判斷電源電壓vin是不是低電壓的電源監(jiān)視電路20中的電壓，由基準電壓電路33的基準電壓值和分壓電阻電路的分壓比決定。

以上的采用定時器電路14和電源監(jiān)視電路20的本發(fā)明的開關調節(jié)器，能夠通過改變計數(shù)時間和開關周期的關系來控制間歇動作。

例如，在將計數(shù)時間設定為長于開關周期的情況下，通過與輸出端子7連接的負載切換電源監(jiān)視電路20的間歇動作和平常動作。

在重負載的情況下，電源監(jiān)視電路20采取開關元件3以既定開關周期進行振蕩動作的連續(xù)模式動作狀態(tài)。因此即便接受輸出控制電路15的信號而定時器電路14開始時間計數(shù)，在成為既定計數(shù)時間之前也會從輸出控制電路15再次接受信號。其結果，定時器電路14持續(xù)輸出導通信號，電源監(jiān)視電路20不會成為間歇動作。

在輕負載的情況下，電源監(jiān)視電路20轉移到輸出電壓vout的變動變小、開關元件3的動作不會成為既定周期的振蕩動作的不連續(xù)模式動作狀態(tài)，頻率減少。而且若開關周期大于計數(shù)時間，則定時器電路14輸出導通/截止信號，電源監(jiān)視電路20進行間歇動作。因而，能夠降低電源監(jiān)視電路20的功耗。

另外，在將定時器電路14的計數(shù)時間設定為短于開關周期的情況下，電源監(jiān)視電路20不依賴于與輸出端子7連接的負載而成為間歇動作。因此，能夠進一步降低功耗。

以上的說明中，使定時器電路14的時間計數(shù)的開始與開關元件3導通同時開始，但即便與截止同時開始也無妨。

圖6是示出本發(fā)明的第二實施方式的同步整流開關調節(jié)器的電路例的圖。本實施方式的開關調節(jié)器具備進行與第1開關元件3相反的開關動作的第2開關元件71。另外，本實施方式的開關調節(jié)器具備驅動該第2開關元件71的緩沖器電路59，輸出控制電路15控制該緩沖器電路59。

進而，本實施方式的開關調節(jié)器具備進行從輸出端子7流向第2開關元件71的方向的反向電流檢測的逆流檢測電路72。該逆流檢測電路72若檢測出反向電流，則向輸出控制電路15輸出使第2開關元件71強制截止的信號。而且僅在第2開關元件71導通的期間進行檢測動作，在第2開關元件71截止時同步地停止檢測。為了實現(xiàn)該動作，本實施方式設為緩沖器電路59的輸入信號同時被輸入逆流檢測電路72的結構。逆流檢測電路72基于該信號切換動作和停止。

rs－ff電路62在置位端子s接受由反相器63對緩沖器電路16的輸入信號進行反轉后的信號。另外，在復位端子r接受逆流檢測電路72的輸出信號。因此rs－ff電路62在第1開關元件3導通的時侯輸出h信號，在產生反向電流的時侯輸出l信號。而且電源監(jiān)視電路20在直至第1開關元件3導通而第2開關元件71截止為止的時間進行動作。

另外在重負載的連續(xù)模式動作狀態(tài)時，電源監(jiān)視電路20不會成為間歇動作，而持續(xù)平常動作。若變?yōu)檩p負載，產生流過第2開關元件71的反向電流，則逆流檢測電路72使第2開關元件71強制截止，并且停止電源監(jiān)視動作。

因而，若變?yōu)檩p負載，開關周期變長，則電源監(jiān)視電路20變?yōu)殚g歇地進行動作，能夠謀求功耗的削減。

此外，以上的說明中電源監(jiān)視電路監(jiān)視電源電壓vin，通過停止開關調節(jié)器的動作來保護開關調節(jié)器，但是也能夠適用于監(jiān)視驅動開關調節(jié)器的電路內的控制電路的內部電源的監(jiān)視電路。

另外，電源監(jiān)視電路也能夠適用于監(jiān)視輸出電壓vout，檢測到處于過電壓狀態(tài)的情況而停止開關調節(jié)器的動作的ovp（過壓保護：overvoltageprotection）電路。

進而，電源監(jiān)視電路也能夠適用于檢測到輸出電壓vout下降的情況而停止開關調節(jié)器的動作的uvp（欠壓保護：undervoltageprotection）電路。

另外，電源監(jiān)視電路20當然能夠通過適當變更與rs－ff電路62的置位端子s和復位端子r的輸入連接的反相器來設定在各種各樣定時下的動作。

標號說明

10誤差比較器；11導通時間控制電路；12、33基準電壓電路；13、60、61、62rs－ff電路；14定時器電路；15輸出控制電路；20電源監(jiān)視電路；34比較器；35、42、43、44、45偏置電路；72逆流檢測電路。