CN100386937C - 电源电路及其电源供给控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉提供了一种可以降低消耗电力的电源电路及其电源供给控制方法。本发明电源电路具有：一端施加了电源电压的线圈；在线圈的另一端和接地间所连接的第一开关元件；根据在线圈和第一开关元件之间的连接点上产生的电压，对提供给负荷的电流进行整流并提供给负荷的第二开关元件；和至少对第一开关元件进行切换的驱动电路。其特征在于具有：与负荷串连的第三开关元件；和电源供给停止电路，其根据外部信号使第一开关元件关闭，并且在停止向负荷供给升压电源的同时，使第三开关元件关闭，来停止向负荷提供电流。

Description

电源电路及其电源供给控制方法
技术领域
本发明，涉及电源电路及其电源供给控制方法，尤其涉及具有：一端施加了电源电压的线圈；在线圈的另一端和接地间所连接的第一开关元件；根据线圈和第一开关元件之间的连接点上产生的电压，对供给负荷的电流进行整流并供给负荷的第二开关元件；和至少对第一开关元件进行开关的驱动电路的电源电路及其电源供给控制方法。
背景技术
图7表示现有的一个例子的方框结构图。
电源电路1；由以下部分构成：一端与电源2连接并且被施加了电源电压Vcc的线圈L；对流经线圈L的电压进行控制的升压控制电路11；根据线圈L和升压控制电路11之间的连接点上产生的电压，对供给负荷3的电流进行整流，并提供给负荷3的整流用肖特基势垒二极管D0。
升压控制电路11，由误差放大器21、比较电路22、振荡电路23、驱动器24、晶体管25、电源供给停止电路26构成，通过从直流电源2提供给端子T1的电源电压Vcc来驱动。
误差放大器21，与端子T3连接。端子T3，与负荷3和检测用电阻Rs的一端之间的连接点连接。检测电阻Rs的另一端通过端子T4、T5接地。误差放大器21，对负荷3和检测电阻Rs之间的连接点的电压进行放大并提供给比较电路22。
将来自误差放大器21的检测信号和来自振荡电路23的振荡信号提供给比较电路22。振荡电路23，振荡输出锯齿形或者三角波形的振荡信号。比较电路22，将来自误差放大器21的检测信号和来自振荡电路23的锯齿形或者三角波形的振荡信号进行大小比较，而生成检测信号电平越小则脉冲宽度越宽，检测信号电平越大则脉冲宽度越窄的脉冲信号。比较电路22生成的脉冲信号被提供给了驱动器24。
驱动器24，根据比较电路22提供的信号使晶体管22开关。晶体管25，漏极通过端子T2与线圈L的另一端连接，源极被接地。
如果由来自驱动器24的脉冲信号开关晶体管25，则通过线圈L的电动势按照脉冲信号的周期升压端子T2的电压。
线圈L的另一端和端子T2之间的连接点，通过整流用肖特基势垒二极管D0与负荷3连接。整流用肖特基势垒二极管D0，被连接成：从线圈L的另一端和端子T2之间的连接点朝负荷3的方向为顺方向。
由线圈L所升压了的端子T2的电压，被提供给通过整流用肖特基势垒二极管D0所整流过的负荷3。
另外，负荷3，例如，由串联的发光二极管D11～D14构成。发光二极管D11～D14被串连，并且由被升高了的电压进行发光。
另外，作为关联技术，已经提出了一种由被电源电路升高了的电压使发光二极管发光的照明装置(专利文献1：特开2002-258363号公报)。
然而，在图7所示的现有电源电路中，通过使晶体管25保持在关闭的状态下，停止升压动作，停止了向负荷3供给升压电压，来停止负荷3的动作。此时，直流电源2和负荷3，通过对于线圈L和电源电压Vcc被顺方向连接的整流用肖特基势垒二极管D0被连接。因此，在关闭了晶体管25的情况下，电源电压Vcc通过整流用肖特基势垒二极管D0被施加在负荷3上，并且在负荷3中有微小电流流经。
这样，会增加电力消耗。另外，在负荷3是发光二极管D11～D12等的情况下，产生了发光二极管D11～D12发光等问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，目的在于提供一种可以降低消耗电力的电源电路及其电源供给控制方法。
本发明是一种电源电路(100)，具有：一端施加了电源电压的线圈(L)；在线圈(L)的另一端和接地间所连接的第一开关元件(25)；根据线圈(L)和第一开关元件(25)之间的连接点上产生的电压，对提供给负荷(3)的电流进行整流并提供给负荷(3)的第二开关元件(D0/Q0、511)；和至少对第一开关元件(25)进行开关的驱动电路(21～24)；该电源电路(100)，其特征在于，具有：与负荷串连的第三开关元件(111、311、411、512)；电源供给停止电路(112、312)，它根据外部信号使第一开关元件(111)关闭，并且使向负荷(3)的升压电源的供给停止的同时，使第三开关元件(111、311、411、512)关闭，停止向负荷(3)提供电流。
第二开关元件(D0)，其特征在于，由从线圈(L)的一端和第一开关元件(115)之间的连接点朝负荷(3)顺方向地连接的二极管(D0)构成，进行二极管整流。
另外，第二开关元件(Q0)，其特征在于，由驱动电路(21～24)与第一开关元件(111)同步进行驱动，并且进行同步整流。
另外，第三开关元件(111)，其特征在于，被串连在负荷(3)和基准电位之间。另外，第三开关元件(311、411、512)，其特征在于，被串连在负荷(3)和第二开关元件(D0、Q0、511)之间。
再者，，第三开关元件(111、311、411、512)，其特征在于，由寄生二极管为逆方向地连接的MOS型场效应晶体管构成。
另外，第三开关元件(111、311、411、512)，其特征在于，被内置在至少设置了驱动电路(21～24)的半导体集成电路中。
另外，上述参考符号是仅作为参考，而不是由此来限定本发明范围。
依据本发明，在具有：一端施加了电源电压的线圈；在线圈的另一端和接地间所连接的第一开关元件；根据线圈和第一开关元件之间的连接点上产生的电压，对提供给负荷的电流进行整流然后提供给负荷的第二开关元件；和至少对第一开关元件进行开关的驱动电路的电源电路中，在负荷和接地之间串连设置第三开关元件，在停止了向负荷供给电源的时候，通过使第三开关元件关闭，使第一开关元件关闭，并且在停止了向负荷提供升压电压的状态下，可以防止通过线圈和整流用的第二开关元件电源电压被提供给负荷。由此，可以降低负荷停止时的消耗电流。另外，可以防止在负荷停止的时候由微小电流驱动负荷。
附图说明
图1是本发明第一实施例的方框结构图。
图2是本发明第二实施例的方框结构图。
图3是本发明第三实施例的方框结构图
图4是本发明第三实施例的动作波形图。
图5是本发明第四实施例的方框结构图。
图6是本发明第五实施例的方框结构图。
图7是现有的一个例子的方框结构图。
图中
100、200、300、400、500电源电路
2直流电源                3负荷
101、201、301、401、501升压控制电路
21误差放大器             22比较电路
23振荡电路               24驱动器
25、Q0、111、311、411、511、512晶体管
112、312电源供给停止电路
L线圈                    D0肖特基势垒二极管
具体实施方式
第一实施例
图1表示本发明第一实施例的方框结构图。在本图中，在与图3相同的构成部分中使用相同符号，故省略其说明。
本实施例的电源电路100，其升压控制电路101的结构与传统的不同。
本实施例的升压控制电路101，由IC(集成电路)芯片构成，并被做成为：包含：误差放大器21；比较电路22；振荡电路23；驱动器24；晶体管25、111；和电源供给停止电路的结构。另外，晶体管25，构成第一开关元件；晶体管111，构成第三开关元件111。
晶体管111，例如，由n沟道MOS场效应晶体管构成，漏极与端子T4连接，源极与端子T5连接，寄生晶体管从端子T5朝端子T4顺方向地连接。另外，从电源供给停止电路112向晶体管111的栅极提供切换控制信号。
电源供给时
电源供给停止电路112，当根据停止指示信号端子T6变为低电平的时候，变为驱动负荷3的状态。电源供给停止电路112，在使提供给驱动器24的控制信号变为低电平的同时，使晶体管111的栅极变为高电平。
驱动器24，在从电源供给停止电路112发出的控制信号变为低电平的时候，变为动作状态，并且将与比较电路22的输出对应的脉冲信号提供给晶体管25的栅极。
根据来自驱动器24的脉冲信号来开关晶体管25。如果晶体管25接通，则电流流经线圈L。线圈L，通过流经电流、而根据流经的电流来蓄积电磁能量。接下来，如果晶体管25关闭，则在线圈L的另一端产生与反电动势相对应的升压电压。在线圈L的另一端产生的升压电压，通过整流用肖特基势垒二极管D0被施加在负荷3上。
电源供给停止时
另外，电源供给停止电路112，与端子T6连接。从上位装置提供停止指示信号给端子T6。根据上位装置发出的停止指示信号如果端子T6变为高电平，则电源供给停止电路112，在将提供给驱动器24的控制信号变为高电平的同时，将晶体管111的栅极变为低电平。
如果电源供给停止电路112发出的控制信号变为低电平，则驱动器24变为非动作状态，与比较电路22的输出无关，而是将晶体管25的栅极保持在低电平。
如果栅极被保持在低电平，则晶体管25维持关闭状态。如果晶体管25被维持在关闭状态，因为流经线圈L的电流不产生变化，所以来自电源2的电源电压，不被升压而被施加给线圈L和整流用肖特基势垒二极管D0之间的连接点。由此，在负荷3上施加从电源电压Vcc减去整流用肖特基势垒二极管D0的顺方向电压Vf的电压(Vcc-Vf)。
另外，晶体管111，当来自电源供给停止电路112的控制信号变为低电平时，栅极被变为低电平，所以关闭。如果晶体管111关闭，则端子T4变为断开状态。如果端子T4变为断开状态，则在负荷3和检测电阻Rs中不流经电流。
效果
如以上所述，在升压动作停止了的时候，在负荷3中不流经电流，由此，因为不会消耗不需要的电力，所以可以降低消耗电力。
另外，通过将晶体管111配置在负荷3的接地一侧，可以减小晶体管111的尺寸。
另外，在本实施例中，虽然通过电源供给停止电路112使驱动器24的动作停止而使晶体管25关闭，但是也可以无需通过电源供给停止电路112来控制驱动器24的动作，而是通过用于控制负荷3的电流的反馈回路使晶体管25关闭。
首先，在电源供给停止的时候通过电源供给停止电路112关闭晶体管112。如果晶体管111关闭，则端子T3的电位与通常动作的时候相比大幅上升。如果端子T3的电位大幅上升，则比较电路22的输出被变为常时低电平。如果比较电路22的输出被变为常时低电平，通过驱动器24，将晶体管25常时关闭。因此，可以无需通过电源供给停止电路112来控制驱动器24的动作，而是通过通常的动作来使晶体管25关闭。另外，此时，因为流经端子T3的电流很微小，流经二极管D11～D14的电流也很微小，所以二极管D11～D14不会发光。
第二实施例
图2表示本发明第二实施例的方框结构图。在本图中，对与图1中相同的结构部分使用相同符号，并且省略其说明。
本实施例适用于同步整流方式的电源电路。
本实施例的电源电路200，取代构成第二开关元件的肖特基势垒二极管D0，连接p沟道MOS场效应晶体管Q0。
升压控制电路201，由单个芯片的IC构成。升压控制电路201的驱动器24在控制晶体管25的同时，被做成为：通过端子T11控制晶体管Q0的结构。此时，被做成为：晶体管Q0和晶体管25被交互地切换、进行所谓的同步整流的结构。
端子T11，与构成第二开关元件的晶体管Q0的栅极连接。晶体管Q0，在第一开关元件25处于关闭状态的时候被接通，在第一开关元件25处于接通状态的时候被关闭。
由此，在线圈L的另一端处于升压状态的时候，晶体管Q0被接通，并在负荷3上施加升压电压，在线圈L的另一端处于降压状态的时候，晶体管Q0被关闭，防止了负荷3一端电压下降。
这样，被做成为：使作为第二开关元件的晶体管Q0与作为第二开关元件的晶体管25同步来进行整流，进行所谓的同步整流动作的结构。
第三实施例
图3表示本发明第三实施例的方框结构图。在本图中，对与图1中相同的结构部分使用相同符号，并且省略其说明。
本实施例的电源电路300，被做成为：将作为第三开关元件的晶体管311串连在二极管D0和负荷3之间的结构。
晶体管311，由p沟道MOS场效应晶体管构成，并被做成为：将其源极与二极管D0的阴极连接，将其漏极与负荷3连接，将其栅极与升压控制电路301的电源供给停止电路312连接，将其反向栅极与源极连接的结构。
电源供给停止电路312，将切换控制信号提供给晶体管311。电源供给停止电路312，使关闭晶体管311时候的切换控制信号的电压电平达到电源2提供的电源电压VDD的程度。
接下来，对本实施例的动作进行说明。
图4表示本发明第三实施例的动作波形图。
在时刻t1，若假定要切断向负荷3的电源，则要关闭晶体管25和晶体管311。一旦关闭晶体管25和晶体管311，则由于线圈L的反电动势端子T2的电位增加并且大于电源电压VDD。此时，因为晶体管311的栅极电位被做成为了电源电压VDD的程度，所以，晶体管311被接通，而电流从线圈L流向负荷3。
由此，如图4的虚线所示，可以防止在切断电源的时候晶体管25的漏极电位大幅增加，由此，可以防止由于切断电源时的线圈L的反电动势导致的端子T2的电位增加而造成的晶体管25的破坏。
第四实施例
图5表示本发明第四实施例的方框结构图。在本图中，对与图4中相同的结构部分使用相同符号，并且省略其说明。
本实施例的电源电路400，升压控制电路401的结构与第三实施例不同。本实施例的升压控制电路401，被做成为：将与第三开关元件相当的晶体管411，内置在构成升压控制电路401的IC芯片中，并且设置有端子T41、T42的结构。
在端子T41上，在升压控制电路401的内部连接晶体管411的源极，在外部连接二极管D0的阴极。另外，在端子T42上，在升压控制电路401的内部连接晶体管411的漏极，在外部连接负荷3。
依据本实施例，因为可以削减外附部件，所以可以实现电源电路的小型化，并且可降低成本。
第五实施例
图6表示本发明第五实施例的方框结构图。在本图中，对与图2中相同的结构部分使用相同符号，并且省略其说明。
本实施例的电源电路500，其电压控制电路501的结构与第二实施例不同。本实施例的升压控制电路501，被做成为：将与第二开关元件相当的晶体管511和与第三开关元件相当的晶体管512，内置在构成升压控制电路501的IC芯片中，并且设置有端子T51、T52的结构。
在端子T51上，在升压控制电路501的内部连接晶体管511的漏极，在外部连接二极管D0的阴极。晶体管511的源极与晶体管512的源极连接。晶体管511，从驱动器24向其栅极提供切换控制信号，并且通过驱动器24发出的切换控制信号与作为第一开关元件的晶体管25交互地被切换控制。
晶体管512，漏极与端子T52连接。端子T52在外部与负荷3连接。晶体管512，通过来自电源供给停止电路112的切换信号被切换，在向负荷3的电源供给停止的时候被关闭，故可以防止在负荷3中流漏电流。
依据本实施例，可以削减外附部件，所以可以实现电源电路的小型化和成本的降低。

Claims (6)

1.一种电源电路，具有：一端施加了电源电压的线圈；在该线圈的另一端和接地间所连接的第一开关元件；根据上述线圈和上述第一开关元件之间的连接点上产生的电压，对提供给负荷的电流进行整流并提供给上述负荷的第二开关元件；和至少对上述第一开关元件进行切换的驱动电路，其特征在于，该电源电路，
在上述负荷和接地间串连地设置电阻和第三开关元件，
具有电源供给停止电路，其根据外部信号使上述第三开关元件关闭，停止向上述负荷提供电流，
上述电源供给停止电路使上述第三元件关闭的情况下，通过用于控制向上述负荷的电流供给的反馈回路，由上述驱动电路使上述第一元件关闭，来停止向上述负荷的电源供给，对上述反馈回路的信号从上述负荷与上述电阻以及第三开关元件的连接点得到。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：
上述第二开关元件，由从上述线圈和上述第一开关元件之间的连接点朝上述负荷顺方向地连接的二极管构成。
3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：
上述第二开关元件，由上述驱动电路驱动，使得与上述第一开关元件同步动作，进行同步整流。
4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于：
上述第三开关元件，由寄生二极管为逆方向地连接的MOS型场效应晶体管构成。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的电源电路，其特征在于：
上述第三开关元件，被内置在了至少设置了上述驱动电路的半导体集成电路中。
6.一种电源供给控制方法，设置：一端施加了电源电压的线圈；在该线圈的另一端和接地间所连接的第一开关元件；根据在上述线圈和上述第一开关元件之间的连接点上产生的电压，对提供给上述负荷的电流进行整流并提供给上述负荷的第二开关元件；和至少对上述第一开关元件进行切换的驱动电路；
该电源供给控制方法，其特征在于：
在上述负荷和接地之间串连设置第三开关元件；
在停止了向上述负荷供给电源时，通过电源供给停止电路根据外部信号使上述第三开关元件关闭，
在上述第三元件关闭的情况下，通过用于控制向上述负荷的电流供给的反馈回路，由上述驱动电路使上述第一元件关闭，来停止向上述负荷的电源供给，对上述反馈回路的信号从上述负荷与上述电阻以及第三开关元件的连接点得到。
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