CN100424974C - 电源电路及提高电源电路的输出电压的方法 - Google Patents

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Abstract

电源电路包括切换调节器部分、串联调节器部分和用于控制切换调节器的操作及控制串联调节器部分的第二预定电压的控制电路部分。

Description

电源电路及提高电源电路的输出电压的方法
技术领域
本发明涉及一种电源电路，特别涉及一种电源电路和提高电源电路的输出电压的方法。
背景技术
对于通常使用的直流电源，存在切换调节器和串联调节器。切换调节器由于提供高效率所以用于许多装置。但是，利用切换调节器，由于切换调节器在输出功率上有大波纹并且在操作期间具有噪声并且内部消耗相对大量的功率，所以当为消耗很少电流的小负载提供电源时在其效率上存在相当大的下降。此外，由于切换调节器对于输入功率变化和负载变化具有相对缓慢的功率上升以及相对缓慢的响应时间，所以切换调节器具有易于相当大地破坏负载的缺点。
因而，常规上，提供了软启动电路以在打开电源时通过延缓输出电压的上升而防止过冲(overshoot)噪声的产生(例如，日本特开专利申请第2000-102243和2001-128445号)。
图5是具有软启动电路的切换调节器的常规示例的电路图。应该注意的是，尽管图5示出了降低输入功率的电压这种类型的切换调节器，但是作为替换也可以使用提高输入功率的电压这种类型的切换调节器。
图5中所示的切换调节器包括用于执行对输入电压Vin的输出控制的切换晶体管Ma、用于能量转换的电感线圈La和电容器Ca、用于同步整流的晶体管Mb(同步整流晶体管)、用于在同步整流晶体管Mb与切换晶体管Ma之间执行切换控制的PWM控制电路、用于输出电压检测的电阻Ra和Rb。此外，切换调节器100包括用于产生和输出参考电压Vref的参考电压产生电路102、用于根据在参考电压Vref与在电阻Ra和Rb处被分压的输出电压Vcout的分压之间的电压差执行PWM控制电路101的操作的放大器AMP、用于当打开电源时以逐渐上升的方式施加参考电压Vref到放大器AMP的包括电阻Rc和电容器Cb的时间常数电路、和开关SW1。
这里，仅在下面描述软启动电路。
在打开电源的同时接通开关1，从而经由电阻Rc用参考电压Vref对电容器Cb充电。因此，非反相(noninverting)输入端处的电压Va以图6中所示的方式逐渐上升。由于切换调节器100的输出电压Vout与参考电压Vref成比例，所以输出电压Vout也以图6中所示的方式逐渐上升。这防止由过冲产生噪声。
但是，利用这种通过逐渐提高参考电压而将输出电压Vout逐渐提高到预定电压的方法，输出电压Vout达到预定电压需要一定量的时间。因此，在打开电源后，在开始装置操作之前需要相当大量的时间。
发明内容
利用根据本发明的下述处理可以解决上述问题。
本发明提供了一种用于输出输出电压的电源电路，该电源电路包括：切换调节器部分，用于将输入电压调节到第一预定电压并且将第一输出电压输出到输出端；串联调节器部分，用于将输入电压调节到第二预定电压并且将第二输出电压输出到输出端；以及控制电路部分，用于控制切换调节器的操作并且控制串联调节器部分的第二预定电压；其中，紧接在打开电源之后，控制电路部分阻止切换调节器部分输出第一输出电压并且激活串联调节器部分使得从串联调节器部分输出第二预定电压，以及其中，当从串联调节器输出的第二输出电压达到第二预定电压时，控制电路部分激活切换调节器部分以开始输出第一输出电压，使得从切换调节器部分输出第一预定电压的第一输出电压。
在根据本发明实施例的电源电路中，在第一输出电压达到第一预定电压之后，控制电路部分可以改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
在根据本发明实施例的电源电路中，当从打开电源时起过去第一预定时间时，控制电路部分可以激活切换调节器部分。
在根据本发明实施例的电源电路中，第一预定时间可以不小于从打开电源时开始并且当串联调节器部分的第二输出电压达到第二预定电压时结束的时间段。
在根据本发明实施例的电源电路中，控制电路部分可以监视串联调节器部分的第二输出电压并且当串联调节器部分的第二输出电压变成不小于第二预定电压的电压时可以激活切换调节器部分来启动输出。
在根据本发明实施例的电源电路中，当在启动所述切换调节器部分的输出之后过去第二预定时间时，控制电路部分可以改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
在根据本发明实施例的电源电路中，第二预定时间可以不小于从启动切换调节器部分的输出时开始并且当第一输出电压达到第一预定电压时结束的时间段。
在根据本发明实施例的电源电路中，控制电路部分可以控制连接到输出端的负载，其中在从打开电源时开始并且当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时结束的时间段期间，控制电路部分可以控制该负载从而变成较小负载状态，该较小负载状态是其中与正常操作相比消耗较少电流量的状态。
在根据本发明实施例的电源电路中，控制电路部分可以控制该负载从而当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时该负载变成正常状态，该正常状态是其中消耗正常电流量的状态。
在根据本发明实施例的电源电路中，串联调节器部分可以包括：电压控制晶体管，用于根据输入控制信号将电流从输入端输出到输出端；第二参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第二预定电压；第二输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压；以及电压控制晶体管控制电路部分，用于控制电压控制晶体管的操作使得该比例电压变成第二预定电压，其中该第二参考电压产生电路部分可以根据来自控制电路部分的控制信号产生并且输出第二预定电压。
在根据本发明实施例的电源电路中，第二参考电压产生电路部分可以包括用于根据输入数字数据产生并且输出第二预定电压的D/A转换器，其中控制电路部分可以通过改变由控制信号指示的数字数据来控制从D/A转换器输出的第二预定电压的电压值。
在根据本发明实施例的电源电路中，串联调节器部分可以包括：电压控制晶体管，用于根据输入控制信号从输入端输出电流到输出端；第二参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第二预定电压；第二输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压；以及电压控制晶体管控制电路部分，用于控制该电压控制晶体管的操作使得该比例电压变成第二预定电压，其中，该第二输出电压检测电路部分可以通过利用根据来自控制电路部分的控制信号的分压比对输出电压进行分压而产生该比例电压。
在根据本发明实施例的电源电路中，切换调节器部分可以包括：切换晶体管电路部分，用于通过根据输入控制信号进行切换来控制输入电压的输出；第一参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第一预定电压；第一输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压；切换控制电路部分，用于控制切换晶体管电路部分的切换使得该比例电压变成第一预定电压；以及平滑电路部分，用于平滑切换晶体管电路部分的输出信号并且将该信号输出到输出端，其中，所述串联调节器部分、控制电路部分、切换晶体管电路部分、第一输出电压检测电路部分、和切换控制电路部分可以被集成在单个集成电路上。
此外，本发明提供了一种用于提高电源电路的输出电压的方法，该电源电路包括：切换调节器部分，用于将输入电压调节到第一预定电压并且将第一输出电压输出到输出端；串联调节器部分，用于将输入电压调节到第二预定电压并且将第二输出电压输出到输出端；以及控制电路部分，用于控制切换调节器的操作并且控制串联调节器部分的第二预定电压，该方法包括下述步骤：紧接在打开电源之后，阻止切换调节器部分输出第一输出电压并且激活串联调节器部分使得从串联调节器部分输出第二预定电压；以及当从串联调节器输出的第二输出电压达到第二预定电压时，激活切换调节器部分以开始输出第一输出电压，使得从切换调节器部分输出第一预定电压的第一输出电压。
在根据本发明实施例的方法中，在第一输出电压达到第一预定电压之后，可以改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
在根据本发明实施例的方法中，当从打开电源时起过去第一预定时间时可以激活切换调节器部分。
在根据本发明实施例的方法中，第一预定时间可以不小于从打开电源时开始并且当串联调节器部分的第二输出电压达到第二预定电压时结束的时间段。
在根据本发明实施例的方法中，可以监视串联调节器部分的第二输出电压并且当串联调节器部分的第二输出电压变成不小于第二预定电压的电压时可以发信号通知切换调节器部分来启动输出。
在根据本发明实施例的方法中，当在启动切换调节器部分的输出之后过去第二预定时间时，可以改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
在根据本发明实施例的方法中，第二预定时间可以不小于从启动切换调节器部分的输出时开始并且当第一输出电压达到第一预定电压时结束的时间段。
在根据本发明实施例的方法中，可以控制连接到输出端的负载，其中在从打开电源时开始并且当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时结束的时间段期间，可以控制该负载使得该负载变成较小负载状态，该较小负载状态是其中与正常操作相比消耗较少电流量的状态。
在根据本发明实施例的方法中，当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时可以控制该负载使得该负载变成正常状态，该正常状态是其中消耗正常电流量的状态。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的电源电路的示例性配置的图；
图2是示出用于图1的每个部分的信号的波形的示例的时序图；
图3是示出根据本发明第一实施例的电源电路的另一示例性配置的图；
图4是示出根据本发明第一实施例的电源电路的另一示例性配置的图；
图5是示出切换调节器的常规示例的电路图；
图6是示出当打开电源时图5的每个部分的波形的示例的图。
具体实施方式
基于附图中所示的实施例详细描述本发明。
图1是示出了根据本发明第一实施例的电源电路的示例性配置的图，图2是示出了用于图1所示的电源电路的每个部分的信号的波形的示例的时序图。
在图1中，电源电路1包括切换调节器2、串联调节器3、和控制电路4。切换调节器2和串联调节器3分别提供功率给连接到输出端OUT的负载10。控制电路4监视输入电压Vin并且分别控制切换调节器2的状态、串联调节器3的状态、及负载10的状态。
切换调节器2的输出端OUT1和串联调节器3的输出端OUT2都连接到电源电路1的输出端OUT。应该注意的是，为方便起见，某些情况下的电压变化是通过假定切换调节器2的输出端OUT1和串联调节器3的输出端OUT2没有连接来描述的。在这种情况下，来自每个调节器的输出端的电压可以与实际电压不同并且可以图示为图2中的点划线。但是，该实际电压与输出电压Vout相同。
切换调节器2具有包括PMOS晶体管用于执行输入电压Vin的输出控制的的切换晶体管M1、包括NMOS晶体管用于同步整流的晶体管(同步整流晶体管)M2、用于能量转换的电感线圈La和电容器C1、对从输出端OUT输出的电压Vout分压并且输出分压Vd1以用于输出电压检测的电阻R1和R2。
此外，切换调节器2还具有用于产生和输出预定参考电压Vr1的参考电压产生电路11、用于根据在参考电压Vr1和分压Vd1之间的电压差执行PWM控制电路12的操作并且根据比较结果输出电压的的放大器AMP2、以及用于通过根据从放大器AMP2输出的电压对切换晶体管M1和同步整流晶体管M2执行PWM控制而对切换晶体管M1和同步整流晶体管M2执行切换控制的PWM控制电路12。
切换晶体管M1和同步整流晶体管M2串联连接在输入端IN(将输入电压Vin输入到该输入端IN)和地电压GND之间。电感线圈L1连接在连接切换晶体管M1和同步整流晶体管M2的部分与输出端OUT之间。电阻R1、R2的串联电路与电容器C1并联连接在输出端OUT和地电压GND之间。电阻R1、R2产生分压Vd1并且输出分压Vd1到放大器AMP2的反相输入端。PWM控制电路12根据来自控制电路4的一个或多个PWM信号来操作。负载10连接在输出端OUT和地电压GND之间。
同时，串联切换器3具有包括PMOS晶体管用于控制输出到输出端OUT的电流使得输出电压Vout变为预定电压的电压控制晶体管M3、以及用于输出电压检测的电阻R3和R4，该电阻R3和R4对从输出端OUT输出的电压Vout进行分压并且输出分压电压Vd2以用于输出电压检测。此外，串联调节器3还具有用于根据输入数字代码产生并且输出电压DAout的D/A转换器DAC、用于根据分压Vd2与电压DAout之间的电压差执行电压控制晶体管M3的操作的运算放大器电路AMP1。
应该注意的是，分别地，切换调节器2包括在切换调节器部分中，串联调节器3包括在串联调节器部分中，以及控制电路4包括在控制电路部分中。此外，D/A转换器DAC包括在第一参考电压产生电路部分，电阻R3、R4包括在第一输出电压检测电路部分中，而运算放大器电路AMP1包括在电压控制晶体管控制电路部分中。此外，切换晶体管M1和同步整流晶体管M2包括在切换晶体管部分中，参考电压产生电路11包括在参考电压产生电路部分中，放大器AMP2和PWM控制电路包括在切换控制电路部分中，以及电感线圈L1和电容器C1包括在平滑电路中。
电压控制晶体管M3和电阻R3、R4串联连接在输入端IN与地电压GND之间，以及连接电压控制晶体管M3和电阻R3的部分连接到输出端OUT。将电压DAout输入到运算放大器电路AMP1的反相输入端，而将分压Vd2输入到运算放大器电路AMP1的非反相输入端。运算放大器电路AMP1的输出端连接到电压控制晶体管M3的栅极。D/A转换器DAC根据来自控制电路4的DAC控制信号Sc2产生并且输出电压DAout。
在负载电流io大的情况下，由于在电压控制晶体管M3处消耗大量功率所以效率低；但是，利用串联调节器3，在操作期间的噪声和输出电压Vout的波纹小，并且可以减少内部消耗的功率。因而，在负载电流io小的情况下，可以获得高于切换调节器2的效率。此外，利用串联调节器3，可以缩短输出电压的上升时间，可以加速对输入电压Vin的变化和/或负载10的变化的响应，并且可以获得输出电压的高稳定性。
利用这样的配置，当在打开电源之后输入电压Vin达到预定值(例如，图2中的2.9V)时，控制电路4输出PWM控制信号Sc1到PWM控制电路12并且通过断开切换晶体管M1和同步整流晶体管M2两者来停止切换调节器2的操作。同时，控制电路4输出DAC控制信号Sc2到串联调节器3的D/A转换器DAC并且将D/A转换器DAC的输出电压DAout设置为预定电压V1。
通过串联调节器3的控制将电源电路1的输出电压Vout提高到预定电压(例如，图2中的1.5V)。在该示例中，假定在输入电压Vin达到2.9V之后串联调节器3的输出电压VRout正向达到1.5V所花费的时间是时间T1。在过去时间T1之后，控制电路4输出PWM控制信号Sc1以使得PWM控制电路12操作。由此，激活切换调节器2并且将切换调节器2的输出电压DCout提高到预定电压1.5V。在该示例中，假定在切换调节器2开始操作之后切换调节器2的输出电压DCout正向达到1.5V花费的时间是时间T2。
这样，首先激活具有短的输出电压上升时间的串联调节器3，然后在电源电路1的输出电压Vout达到预定电压之后激活切换调节器2。因此，切换调节器2的输出电压DCout可以在短时间内上升而不产生过冲噪声。此外，即使输出电压Vout的提高是通过将其分成两步来执行的，但是输出电压Vout也可以在相比于常规软启动为几分之一的时间内上升。
此外，控制电路4利用负载控制信号Sc3控制负载10的操作模式直到切换调节器2的输出电压DCout达到预定电压，并且能够通过使负载电流io降低到相当低的量例如到睡眠模式而进一步缩短串联调节器3的输出电压的上升时间。应该注意的是，由于在时间段T2期间从串联调节器3的输出端OUT2输出电压，所以PWM控制电路12通过将控制信号Nout的电平转变为低电平而使同步整流晶体管M2切断，从而可以防止切换调节器2的同步整流晶体管M2产生直通电流(through current)。
在过去时间T2之后，控制电路4输出DAC控制信号SC2到D/A转换器DAC并且将D/A转换器DAC的输出电压DAout设置成小于预定电压V1的预定电压V2。这样，运算放大器电路AMP1试图通过控制电压控制晶体管M3来降低串联调节器3的输出电压VRout。但是，由于输出电压VRout被固定在切换调节器2的输出电压DCout所以不能降低输出电压VRout。结果，运算放大器电路AMP1的非反相输入端的电压与用作参考电压的预定电压V2相比较大，从而运算放大器电路4的输出端变成高电平，由此将电压控制晶体管M3切断。因此，使电压控制晶体管M3断开并不需要控制信号。
在该示例中，假定在将D/A转换器DAC的输出电压DAout设置为预定电压V2后电压控制晶体管M3断开所花费的时间为时间T3。此外，在时间T3期间通过将切换调节器2的操作模式从异步控制切换到同步控制而进一步提高了功率效率。
在切换调节器2完全上升，即在过去时间T2之后，控制电路4输出负载控制信号Sc3以将负载10从消耗小量电流的小负载切换到消耗正常电流量的大负载，由此使得串联调节器3的输出电流量能够减少。此外，在使串联调节器3的参考电压DAout下降到预定电压V2之后通过将负载10切换到大负载，串联调节器3的输出电流量可以是与小负载匹配的小电流量。因而，当将串联调节器3集成到半导体装置时可以减少电路面积。
此外，优选的是设置D/A转换器DAC的输出电压DAout的预定电压V2以便当切换调节器正操作时串联调节器3的输出电压VRout能够使电压控制晶体管M3被完全切断，并且从而使得该电路在小负载(例如，1.3V)期间具有最小的可操作电压。因此，当装置进入睡眠模式时，串联调节器3的操作自动重新启动并且仅通过限制切换调节器3的输出而输出例如在小负载期间所需的电压1.3V。此外，归功于小负载，与使用切换调节器2时相比提高了功率效率。
接下来，图3是示出根据本发明第一实施例的电源电路的另一示例性配置的图。应该注意，在图3中，与图1类似的元件用类似的标号表示并且将不对其再加以解释。这里，仅描述相对于图1的不同点。
不同点在于将串联调节器3的分压Vd2输入到图1的控制电路4。在这种情况下，不是如图1所示那样等待用于缩短电源电路1的上升时间的时间T1过去，而是在串联调节器3的输出电压VRout达到预定电压之后立刻激活(操作)切换调节器2，由此缩短输出电压Vout的上升时间。
同时，在图1和图3中，串联调节器3包括：D/A转换器DAC，其中D/A转换器DAC根据来自控制电路4的DAC控制信号Sc2输出电压DAout，以及运算放大器电路AMP1控制电压控制晶体管M3的操作使得分压Vd2成为D/A转换器DAC的输出电压DAout。同时，如图4所示，串联调节器3包括用于产生和输出预定参考电压Vr2的参考电压产生电路21，并且运算放大器电路AMP1可以控制电压控制晶体管M3的操作使得分压Vd2成为参考电压。应该注意，在图4中，与图1类似的元件用类似的标号表示，并且将不对其再加以解释。这里，仅描述相比于图1的不同点。此外，图4示出了具有不同于图1的串联调节器3的示例性电路而省略了切换调节器2因为切换调节器2与图1的相同。
在图4中，串联调节器3包括电压控制晶体管M3、用于输出电压检测的电阻R3-R5、用于产生和输出预定参考电压Vr2的参考电压产生电路21、用于根据分压Vd2与参考电压Vr2之间的电压差来控制电压控制晶体管M3的运算放大器电路AMP1、以及开关SW2。应该注意，参考电压产生电路21包括在第一参考电压产生电路部分中，而电阻R3-R5和开关SW2包括在第一输出电压检测电路部分中。
电阻R5与开关SW2串联连接。如此串联连接的电路与电阻R3并联连接。开关SW2由控制电路4来控制(切换控制)。将来自参考电压产生电路21的参考电压Vr2输入到运算放大器电路AMP1的反相输入端。
在该配置中，作为用于改变输入到运算放大器电路AMP1的反相输入端的电压的替代性方法，改变分压Vd2。控制电路4在过去时间T2后将开关SW2从切断切换到接通从而将电阻R5与电阻R3并联连接。因此，作为电阻R3与电阻R4之间的交点的分压Vd2增加。结果，运算放大器电路AMP1的输出端变为高电平，由此控制电压控制晶体管M3以降低输出电压VRout。由于在运算放大器电路AMP1正在操作的情况下输出电压VRout不降低，所以电压控制晶体管M3断开。
因而，利用根据本发明第一实施例的电源电路，在打开电源之后仅立刻激活串联调节器3同时限制切换调节器2的输出电压，然后在过去时间T1(即，串联调节器3的输出电压VRout达到预定电压所花费的时间)之后或者在串联调节器3的输出电压VRout达到预定电压之后启动切换调节器2的电压的输出，然后在时间T2(即，切换调节器2的输出电压DCout达到预定电压所花费的时间)之后将串联调节器3的预定输出电压变为低于预定电压的值。由此，可以缩短输出电压Vout的上升时间，并且可以防止输出电压Vout的过冲噪声。
此外，本发明并不局限于这些实施例，而是在不背离本发明的范围的条件下可以进行各种变更和修改。
本发明以于2003年12月2日提交到日本专利局的日本优先申请2003-403194为基础，其全部内容在此引作参考。

Claims (22)

1. 一种用于输出输出电压的电源电路，该电源电路包括：
切换调节器部分，用于将输入电压调节到第一预定电压并且将第一输出电压输出到输出端；
串联调节器部分，用于将输入电压调节到第二预定电压并且将第二输出电压输出到输出端；以及
控制电路部分，用于控制切换调节器的操作并且控制串联调节器部分的第二预定电压；
其中，紧接在打开电源之后，控制电路部分阻止切换调节器部分输出第一输出电压并且激活串联调节器部分使得从串联调节器部分输出第二预定电压，以及
其中，当从串联调节器输出的第二输出电压达到第二预定电压时，控制电路部分激活切换调节器部分以开始输出第一输出电压，使得从切换调节器部分输出第一预定电压的第一输出电压。
2. 如权利要求1所述的电源电路，其中，在所述第一输出电压达到第一预定电压之后，控制电路部分改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
3. 如权利要求2所述的电源电路，其中，当从打开电源时起过去第一预定时间时，所述控制电路部分激活切换调节器部分。
4. 如权利要求3所述的电源电路，其中，所述第一预定时间不小于从打开电源时开始并且当串联调节器部分的第二输出电压达到第二预定电压时结束的时间段。
5. 如权利要求2所述的电源电路，其中，所述控制电路部分监视串联调节器部分的第二输出电压并且当串联调节器部分的第二输出电压变成不小于第二预定电压的电压时激活切换调节器部分来启动输出。
6. 如权利要求3所述的电源电路，其中，当在启动所述切换调节器部分的输出之后过去第二预定时间时，所述控制电路部分改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
7. 如权利要求6所述的电源电路，其中，所述第二预定时间不小于从启动切换调节器部分的输出时开始并且当第一输出电压达到第一预定电压时结束的时间段。
8. 如权利要求2所述的电源电路，其中，所述控制电路部分控制连接到输出端的负载，其中在从打开电源时开始并且当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时结束的时间段期间，所述控制电路部分控制该负载使得该负载变成较小负载状态，该较小负载状态是其中与正常操作相比消耗较少电流量的状态。
9. 如权利要求8所述的电源电路，其中，当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时，所述控制电路部分控制该负载使得该负载变成正常状态，该正常状态是其中消耗正常电流量的状态。
10. 如权利要求2所述的电源电路，
其中所述串联调节器部分包括
电压控制晶体管，用于根据输入控制信号将电流从输入端输出到输出端，
第二参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第二预定电压，
第二输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压，以及
电压控制晶体管控制电路部分，用于控制电压控制晶体管的操作使得该比例电压变成第二预定电压，
其中该第二参考电压产生电路部分根据来自控制电路部分的控制信号产生并且输出第二预定电压。
11. 如权利要求10所述的电源电路，其中，所述第二参考电压产生电路部分包括用于根据输入数字数据产生并且输出第二预定电压的D/A转换器，其中所述控制电路部分通过改变由所述控制信号指示的数字数据来控制从D/A转换器输出的第二预定电压的电压值。
12. 如权利要求2所述的电源电路，
其中所述串联调节器部分包括
电压控制晶体管，用于根据输入控制信号从输入端输出电流到输出端，
第二参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第二预定电压，
第二输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压，以及
电压控制晶体管控制电路部分，用于控制该电压控制晶体管的操作使得该比例电压变成第二预定电压，
其中，该第二输出电压检测电路部分通过利用根据来自控制电路部分的控制信号的分压比对输出电压进行分压而产生该比例电压。
13. 如权利要求1所述的电源电路，
其中所述切换调节器部分包括
切换晶体管电路部分，用于通过根据输入控制信号进行切换来控制输入电压的输出，
第一参考电压产生电路部分，用于产生并且输出第一预定电压，
第一输出电压检测电路部分，用于检测输出电压，并且产生和输出与检测到的输出电压成比例的比例电压，
切换控制电路部分，用于控制切换晶体管电路部分的切换使得该比例电压变成第一预定电压，以及
平滑电路部分，用于平滑切换晶体管电路部分的输出信号并且将该信号输出到输出端，
其中，串联调节器部分、控制电路部分、切换晶体管电路部分、第一输出电压检测电路部分、和切换控制电路部分被集成在单个集成电路上。
14. 一种用于提高电源电路的输出电压的方法，该电源电路包括：切换调节器部分，用于将输入电压调节到第一预定电压并且将第一输出电压输出到输出端；串联调节器部分，用于将输入电压调节到第二预定电压并且将第二输出电压输出到输出端；以及控制电路部分，用于控制切换调节器的操作并且控制串联调节器部分的第二预定电压，所述方法包括下述步骤：
紧接在打开电源之后，阻止切换调节器部分输出第一输出电压并且激活串联调节器部分使得从串联调节器部分输出第二预定电压；以及
当从串联调节器输出的第二输出电压达到第二预定电压时，激活切换调节器部分以开始输出第一输出电压，使得从切换调节器部分输出第一预定电压的第一输出电压。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，在所述第一输出电压达到第一预定电压之后，改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，当从打开电源时起过去第一预定时间时激活切换调节器部分。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，所述第一预定时间不小于从打开电源时开始并且当串联调节器部分的第二输出电压达到第二预定电压时结束的时间段。
18. 如权利要求15所述的方法，其中，监视串联调节器部分的第二输出电压并且当串联调节器部分的第二输出电压变成不小于第二预定电压的电压时发信号通知切换调节器部分来启动输出。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，当在启动所述切换调节器部分的输出之后过去第二预定时间时，改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，所述第二预定时间不小于从启动切换调节器部分的输出时开始并且当第一输出电压达到第一预定电压时结束的时间段。
21. 如权利要求15所述的方法，其中，控制连接到输出端的负载，其中在从打开电源时开始并且当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时结束的时间段期间，控制该负载使得该负载变成较小负载状态，该较小负载状态是其中与正常操作相比消耗较少电流量的状态。
22. 如权利要求21所述的方法，其中，当改变第二预定电压使得从串联调节器部分输出小于第一预定电压的电压时，控制该负载使得该负载变成正常状态，该正常状态是其中消耗正常电流量的状态。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104795993A (zh) * 2013-12-31 2015-07-22 三星显示有限公司 功率变换器系统及其操作方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7417877B2 (en) * 2004-07-27 2008-08-26 Silicon Laboratories Inc. Digital power supply with programmable soft start
KR100818519B1 (ko) * 2006-05-04 2008-03-31 주식회사 엘지화학 배터리 관리 방법 및 장치
US7541790B2 (en) * 2006-06-09 2009-06-02 Silicon Laboratories Inc. Method and apparatus for power savings in a switching regulator
JP4907275B2 (ja) * 2006-09-01 2012-03-28 株式会社リコー 電源装置及びその動作制御方法
JP4998094B2 (ja) 2007-06-04 2012-08-15 富士電機株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
TWI352268B (en) * 2007-11-28 2011-11-11 Realtek Semiconductor Corp Apparatus and method for hybrid regulator
US8476890B2 (en) * 2008-02-05 2013-07-02 Qualcomm Incorporated Circuits and methods for controlling a switching regulator based on a derived input current
JP5146009B2 (ja) * 2008-02-28 2013-02-20 富士通セミコンダクター株式会社 電源供給装置および電源供給方法
WO2010018068A1 (en) 2008-08-13 2010-02-18 Audioasics A/S Temperature compensated voltage pump
JP4853511B2 (ja) * 2008-12-04 2012-01-11 株式会社デンソー スイッチング電源回路
JP5369750B2 (ja) * 2009-02-20 2013-12-18 株式会社リコー 電源回路及びその動作制御方法
JP5944172B2 (ja) * 2012-01-31 2016-07-05 富士通テン株式会社 電源回路
US9588530B2 (en) 2012-07-06 2017-03-07 Nxp Usa, Inc. Voltage regulator circuit and method therefor
JP6214213B2 (ja) * 2013-05-21 2017-10-18 旭化成エレクトロニクス株式会社 電源回路
CN103559849B (zh) 2013-11-15 2016-08-17 北京京东方光电科技有限公司 显示面板的显示方法
US9606558B2 (en) * 2014-03-04 2017-03-28 Qualcomm Technologies International. Ltd. Lower power switching linear regulator
US20150286232A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Fujitsu Limited Voltage regulation circuit
WO2015200437A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 Emerson Network Power, Energy Systems, North America, Inc. Battery backup units and systems including bypassing circuitry for regulating outputs
TWI543518B (zh) 2014-12-31 2016-07-21 力林科技股份有限公司 具省電與高轉換效率機制的電源轉換裝置
US10795391B2 (en) * 2015-09-04 2020-10-06 Texas Instruments Incorporated Voltage regulator wake-up
CN105790551B (zh) * 2016-04-11 2019-02-05 联想(北京)有限公司 降压电路及电子设备
JP6751679B2 (ja) * 2017-02-01 2020-09-09 Fdk株式会社 充電装置
JP6623189B2 (ja) * 2017-03-17 2019-12-18 株式会社東芝 電源回路および電源装置
JP7141284B2 (ja) * 2017-09-13 2022-09-22 ローム株式会社 レギュレータ回路
US11290351B2 (en) * 2018-06-06 2022-03-29 Veniam, Inc. Systems and methods for measuring node behavior anomalies in a network of moving things that includes autonomous vehicles
CN110492745B (zh) * 2019-08-15 2021-05-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 多输入单输出电路及其控制方法
CN112416040A (zh) * 2019-08-21 2021-02-26 北京比特大陆科技有限公司 并联电源电压调整方法、装置、设备、系统及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH113126A (ja) * 1997-04-17 1999-01-06 Sony Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2003216247A (ja) * 2002-01-24 2003-07-31 Ricoh Co Ltd 直流安定化電源装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258701A (en) * 1992-09-02 1993-11-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army DC power supply
JP3394915B2 (ja) 1998-09-28 2003-04-07 富士通アクセス株式会社 電源装置
US6636023B1 (en) * 1999-10-14 2003-10-21 Juniper Networks, Inc. Combined linear and switching voltage regulator
KR100354204B1 (ko) * 1999-10-21 2002-09-27 세이코 엡슨 가부시키가이샤 전압 공급 장치 및 그것을 사용한 반도체 장치, 전기 광학장치 및 전자 기기
JP2001128445A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Fujitsu Ltd スイッチング電源回路
JP2001211640A (ja) * 2000-01-20 2001-08-03 Hitachi Ltd 電子装置と半導体集積回路及び情報処理システム
US6163140A (en) * 2000-02-01 2000-12-19 Micrel Incorporated Start-up circuit for voltage regulators
US6229289B1 (en) * 2000-02-25 2001-05-08 Cadence Design Systems, Inc. Power converter mode transitioning method and apparatus
JP4566392B2 (ja) * 2000-11-16 2010-10-20 レノボ シンガポール プライヴェート リミテッド 温度制御に伴うアクションレベルを決定する電池、電池パック、コンピュータ装置、電気機器、および電池の温度制御方法
US6597158B2 (en) * 2001-01-29 2003-07-22 Seiko Epson Corporation Adjustable current consumption power supply apparatus
JP2003009515A (ja) 2001-06-21 2003-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源システム
JP3541826B2 (ja) 2001-09-21 2004-07-14 セイコーエプソン株式会社 電源回路及びその制御方法
US6646424B2 (en) * 2001-12-21 2003-11-11 Micrel, Incorporated Apparatus for converting voltage with regulator
US6661211B1 (en) 2002-06-25 2003-12-09 Alcatel Canada Inc. Quick-start DC-DC converter circuit and method
JP3763830B2 (ja) * 2003-10-23 2006-04-05 ローム株式会社 電源装置
US7148670B2 (en) * 2005-01-18 2006-12-12 Micrel, Inc. Dual mode buck regulator with improved transition between LDO and PWM operation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH113126A (ja) * 1997-04-17 1999-01-06 Sony Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2003216247A (ja) * 2002-01-24 2003-07-31 Ricoh Co Ltd 直流安定化電源装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
特开2003-216247A 2003.07.31

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104795993A (zh) * 2013-12-31 2015-07-22 三星显示有限公司 功率变换器系统及其操作方法
US10389224B2 (en) 2013-12-31 2019-08-20 Samsung Display Co., Ltd. Power converter system and method of operating thereof
CN104795993B (zh) * 2013-12-31 2019-11-26 三星显示有限公司 功率变换器系统及其操作方法

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