CN100454737C - 开关调节器、包括它的电源电路和辅助电池充电电路 - Google Patents

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Abstract

公开了一种开关调节器，即使当PMOS晶体管用作步降开关调节器的开关晶体管时，所述开关调节器也能够防止电流的反向流动而不必使用专用的二极管。提供选择电路以控制开关晶体管的衬底栅极的连接，以及控制电路控制该选择电路以在开关调节器的输入端上的电压小于或等于开关调节器的输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。

Description

开关调节器、包括它的电源电路和辅助电池充电电路
技术领域
本发明涉及开关调节器、使用该开关调节器的电源电路、以及包括该开关调节器的辅助电池充电电路，具体地说，涉及其输出端施加有电压、并具有能够防止从连接到输出端的电源到输入端的电流的反向流动的电路的开关调节器。
背景技术
在相关技术中，将PMOS(P沟道金属氧化物半导体)晶体管广泛地用作步降开关调节器的开关元件和线性调节器的电压控制元件。此外，在辅助电池充电电路中、在其中将多个电源的输出端彼此连接以将电源提供给负载的并联运行电源电路中、以及在用于当主电源切断时执行临时电路支持的备用电源电路中也使用将PMOS晶体管用作控制元件的电源电路。
在使用PMOS晶体管的这些电源电路中，当将来自另一个电源电路的电压施加给这种电源电路的输出端时，如果切断与输入端连接的电源，或者电源发生故障，则电流就从输出端反向流到输入端，即发生反向流动。而且，在并联运行电源电路中，如果电源的输出电压不同，则也会发生反向流动。
图4示出了晶体管的等效电路图。
下面参照图4来解释反向流动的原因。
如图4中所示，在源极S和衬底栅极(也称为“背栅极”)SG之间连接有二极管D1，并且在漏极D和衬底栅极SG之间连接有二极管D2。二极管D1和二极管D2是当将PMOS晶体管集成到半导体器件中时所产生的寄生二极管。
通常，当使用PMOS晶体管作为电源电路的电压控制元件或者开关元件时，将输入电压施加到PMOS晶体管的源极S上，并且从PMOS晶体管的漏极D提取输出电压。
图5示出了衬底栅极到PMOS晶体管的示例连接的电路图。
如图5所示，在PMOS晶体管中，将衬底栅极SG连接到源极S以将寄生二极管D1短路。因此，当将PMOS晶体管关断时，寄生二极管D2就变成被以反向插入在源极和漏极之间，从而防止从连接到输入端的源极侧到连接到输出端的漏极侧的电流传导。
但是，如上所述，当将电压施加到输出端时，如果将连接到输入端的电源切断，或者将输入电压降低，则寄生二极管D2最终会被导通，因此，电流从连接到输出端的漏极侧流到连接到输入端的源极侧，即发生反向流动。反向流动不仅降低电源的效率，而且还导致电源电路的崩溃或故障；因此，必须防止反向流动。
为了防止在其中将多个电源电路并联的并联运行电源电路中的反向流动，通常将OR二极管插入在每个电源电路的输出端和负载之间。例如，可以参考公开的日本专利申请No.6-105464。
此外，通常还在辅助电池充电电路的情况中使用二极管以防止反向流动。当将NMOS(N沟道金属氧化物半导体)晶体管用作步降DC-DC变换器的开关元件时，NMOS晶体管能够防止反向流动。例如，可以参考公开的日本专利申请No.2002-84742。
但是，由于二极管的正向电压大约是0.7V，所以必须将正向的二极管输入电压设置为还附加地包括正向电压。这在用于提供大电流的电路中能导致较高的功率损耗，并且减低功率效率。当将NMOS晶体管用作开关元件时，必须将比输出电压大得多的电压施加给开关元件的栅极以驱动开关元件。因此，与使用PMOS晶体管的开关元件相比，必须增加输入电压和输出电压之间的差，或者从具有高输出电压的电压源提供栅极电压。但是，当增加输入电压和输出电压之间的差时，功率效率降低，并且当使用高输出电压源时，电流变得复杂和昂贵。
发明内容
本发明的总体目标是解决现有技术的一个或多个问题。
本发明的一个具体方面是提供一种开关调节器，其在即使将PMOS晶体管用作步降开关调节器、包括该开关调节器的电源电路、和包括该开关调节器的辅助电池充电电路的开关元件时，也能够防止电流的反向流动而不必使用专用二极管。
根据本发明的第一方面，提供一种开关调节器，其作为步降开关调节器用于将施加到输入端的电压转换到预定的电压并且从输出端输出预定的电压，所述开关调节器包括：开关晶体管，其由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；平滑电路，将其配置来对来自开关晶体管的输出电压进行平滑，并且将平滑过的电压输出到输出端；选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接；以及开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而来自输出端的电压变为预定电压，其中当输入端上的电压低于或等于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压高于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
作为实施方式，开关调节器还包括选择控制电路，其比较输入端上的电压和输出端上的电压，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作，其中当输入端上的电压小于或者等于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而对选择电路进行控制以在输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，开关调节器还包括开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极从开关晶体管的源极断开。
作为实施方式，开关电路包括场效应晶体管(FET)。
作为实施方式，选择电路包括场效应晶体管(FET)。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
根据本发明的第二方面，提供一种电源电路，包括：一个或多个步降开关调节器，用于将施加到输入端的电压转换为预定电压并且从输出端输出预定电压；以及一个或多个线性调节器，其中步降开关调节器包括：开关晶体管，由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；平滑电路，用于对来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；第一选择电路，用于根据输入的控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时第一选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时第一选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而来自输出端的电压变成预定电压。
作为实施方式，线性调节器包括：电压控制晶体管，其包括用来控制从输入端到输出端的电流以控制输出端上的电压的PMOS晶体管；第二选择电路，用于控制电压控制晶体管的衬底栅极的连接；第二选择控制电路，其根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制第二选择电路的选择操作，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时第二选择电路将衬底栅极连接到电压控制晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时第二选择电路将衬底栅极连接到电压控制晶体管的源极；以及电压控制晶体管控制电路，用于控制电压控制晶体管，从而来自输出端的电压变为预定电压。
作为实施方式，开关调节器还包括第一选择控制电路，其比较输入端上的电压和输出端上的电压，并且根据比较结果来控制第一选择电路的选择操作，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时第一选择控制电路控制第一选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时第一选择控制电路控制第一选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制第一选择电路的选择操作，从而控制第一选择电路以当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，开关调节器还包括开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自第一选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自第一选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路从开关晶体管的源极切断开关晶体管的栅极。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、第一选择电路、第一选择控制电路、开关晶体管控制电路、开关电路和线性调节器集成到一个IC芯片中。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、第一选择电路、开关晶体管控制电路、开关电路和线性调节器集成到一个IC芯片中。
根据本发明的第三方面，提供一种电源电路，包括：多个步降开关调节器，将其每一个进行配置以将施加在输入端上的电压转换为预定电压并且从输出端输出该预定电压，其中每个步降开关调节器包括：开关晶体管，由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；平滑电路，用于对来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而来自输出端的电压变为预定电压。
作为实施方式，开关调节器还包括：选择控制电路，其将输入端上的电压与输出端上的电压进行比较，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
作为实施方式，由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而控制选择电路以当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，开关调节器还包括开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，当开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极从开关晶体管的源极断开。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
根据本发明的第四方面，提供一种辅助电池充电电路，包括用来将施加在输入端上的电压转换为预定电压并且将该预定电压从输出端输出的步降开关调节器，将辅助电池连接到输出端，其中步降开关调节器包括：开关晶体管，由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；平滑电路，用于将来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而来自输出端的电压变为预定电压。
作为实施方式，开关调节器还包括：选择控制电路，其将输入端上的电压与输出端上的电压进行比较，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而控制选择电路当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
作为实施方式，开关调节器还包括：开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极，其中当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路从开关晶体管的源极将开关晶体管的栅极断开。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
作为实施方式，平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
根据本发明的开关调节器和辅助电池充电电路，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，控制选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到作为PMOS晶体管的开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时，控制选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。因此，即使当将电源连接到输出端时，也可以防止电流反向流动到输入端。因为不使用如现有技术中的用二极管来防止反向流动，不出现横跨二极管的电压降，并且因此还提高了功率效率。
根据本发明的电源电路，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，控制第一选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到作为PMOS晶体管的开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时，控制第一选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
此外，当电源电路包括开关调节器和线性调节器以将特定的电压输出到相同的输出端时，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，控制第一和第二选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到作为PMOS晶体管的开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时，控制第一和第二选择电路以将开关晶体管的衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
因此，即使当将电源连接到输出端，也可以防止电流反向流动到输入端。因为不使用如现有技术中的用二极管来防止反向流动，不出现横跨二极管的电压降，并且因此还提高了功率效率。
从参照附图在下面给出的优选实施方式的详细描述中，本发明的这些和其他目的、特点和优点将变得更加明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的示例开关调节器的电路图；
图2示出了使用图1的开关调节器1的示例电源电路的电路图；
图3示出了根据本发明的实施方式的另一个示例开关调节器的电路图；
图4示出了PMOS晶体管的等效电路的电路图；和
图5示出了衬底栅极到PMOS晶体管的示例连接的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。
图1示出了根据本发明的实施方式的示例开关调节器的电路图。
如图1所示，在步降开关调节器1中，将DC(直流)电源10连接在输入端IN和地之间，并且DC电源10将输入电压Vdd提供给输入端IN。步降开关调节器1将输入电压Vdd转换为预定电压并且从输出端OUT输出预定电压。将负载11连接在输出端OUT和地之间。
开关调节器1包括作为PMOS晶体管用于控制提供给输入端IN的输入电压Vdd的输出的开关晶体管M1，作为NMOS晶体管的同步整流晶体管M2，用于平滑电压信号的电容器C和电感器L，和将从输出端OUT输出的电压Vout进行分压以产生分压Vd1的电阻器R1、R2(因此，将电阻器R1、R2称为“输出电压检测电阻器”)。
此外，开关调节器1包括产生确定的参考电压Vr1的参考电压产生电路2、将分压Vd1与参考电压Vr1进行比较并且根据比较结果产生电压Ver的误差放大器3、产生具有指定频率的三角波TW的三角波产生电路4、和根据来自误差放大器3的输出电压Ver和三角波TW对开关晶体管M1和同步整流晶体管M2执行PWM控制从而导通或截止开关晶体管M1和同步整流晶体管M2的PWM控制电路5。
此外，开关调节器1包括用于控制开关晶体管M1的衬底栅极的连接的选择开关SW1、以及将开关晶体管M1的栅极与漏极进行连接的开关SW2、比较输入电压Vdd和输出电压Vout的输入输出比较器6，并且根据比较的结果控制选择开关SW1和开关SW2的操作。
在开关晶体管M1中，在源极和衬底栅极(也称为“背栅极”)之间形成寄生二极管D1，并且在漏极和衬底栅极之间形成寄生二极管D2。
参考电压产生电路2、误差放大器3、三角波产生电路4和PWM控制电路5构成开关控制电路18。此外，在开关调节器1中，除了电感器L和电容器C之外，可以将其他元件集成到一个IC芯片中。
而且，同步整流晶体管M2、电感器L和电容器C对应于根据本发明的技术方案中的平滑电路，选择开关SW1对应于根据本发明的技术方案中的选择电路，选择开关SW2对应于根据本发明的技术方案中的开关电路，输入输出比较器6对应于根据本发明的技术方案中的选择控制电路，而参考电压产生电路2、误差放大器3、三角波产生电路4、PWM控制电路5(即，开关控制电路18)和电阻器R1、R2构成根据本发明的技术方案中的开关晶体管控制电路。
PWM控制电路5包括PWM电路15和驱动电路16。PWM电路15根据v来自误差放大器3的输出电压Ver和由三角波产生电路4所输出的三角波TW产生脉冲信号Spw用于PWM控制。
驱动电路16响应于来自PWM电路15的脉冲信号Spw产生控制信号PD用于开关晶体管M1的开关操作，并且产生控制信号ND用于同步整流晶体管M2的开关操作以驱动开关晶体管M1和同步整流晶体管M2。
在输入端IN和地之间串联开关晶体管M1和同步整流晶体管M2；将电感器L连接在输出端OUT与开关晶体管M1和同步整流晶体管M2的连接部分之间；将电容器C连接在输出端OUT和地之间；并且与电容器C并联地，将电阻器R1和R2串联在输出端OUT和地之间。将电阻器R1和R2的连接部分连接到误差放大器3的反相输入端，并且将参考电压Vr1输入到误差放大器3的同相输入端。
将来自误差放大器3的输出电压Ver提供给作为PWM电路15的比较器的反相输入端。将来自PWM电路15的脉冲信号Spw提供给驱动电路16的同相输入端。驱动电路16将控制信号PD提供给开关晶体管M1的栅极用于开关晶体管M1的开关控制，并且将控制信号ND提供给同步整流晶体管M2的栅极用于同步整流晶体管M2的开关控制。
将选择开关SW1的COM端连接到开关晶体管M1的衬底栅极，将选择开关SW1的S端连接到开关晶体管M1的源极，并且将选择开关SW1的D端连接到开关晶体管M1的漏极。
将开关SW2连接在开关晶体管M1的漏极和栅极之间。
将输入端IN上的电压和输出端OUT上的电压输入给输入输出比较器6，并且响应于所述两个电压之间的差，输入输出比较器6控制选择开关SW1和开关SW2的导通和关断，并且控制驱动电路16中控制信号PD和ND的输出。
借助于上面配置，导通或截止开关晶体管M1。当将开关晶体管M1导通时，将电流提供给电感器L。在此时，将同步整流晶体管M2截止。当将开关晶体管M1截止时，将同步整流晶体管M2导通，并且通过同步整流晶体管M2释放在电感器L中所存储的能量。由电容器C将在此时所产生的电流进行平滑，并且通过输出端OUT将该电流输出到负载11。
由电压检测电阻器R1、R2对来自输出端OUT的输出电压Vout进行分压，并且将分压Vd1输入到误差放大器3的反向输入端。
当开关调节器1的输出电压Vout升高时，误差放大器3的输出电压降低，并且因此，从PWM电路15输出的脉冲信号Spw的占空比下降。结果，当开关晶体管M1处于导通时的持续时间变短，并且将开关调节器1的输出电压Vout进行控制以将其降低。相反地，当开关调节器1的输出电压Vout降低时，执行与上面相反的操作，并且以这种方式，将开关调节器1的输出电压Vout控制为恒定。
当输入端IN上的电压小于或等于输出端OUT上的电压时，输入输出比较器6将COM端连接到D端从而将衬底栅极与开关晶体管M1的漏极连接。同时，输入输出比较器6导通开关SW2，并且将开关晶体管M1的栅极与开关晶体管M1的漏极连接，并且停止从驱动电路16输出控制信号PD，从而使得输出端OUT处于高阻抗状态。这里，虽然假设输入端IN上的电压小于或等于输出端OUT上的电压，但是对于即使当输入端IN的电压小于或大概等于输出端OUT上的电压时的情况也相同。
以这种方式，将开关晶体管M1的寄生二极管D2短路，并且在开关晶体管M1中，寄生二极管D1处于沿着从源极到衬底栅极的方向的连接状态中。由此，开关晶体管M1能够用寄生二极管D1防止电流从输出端OUT向输入端IN流动。
当输入端IN上的电压大于输出端OUT上的电压时，输入输出比较器6将COM端连接到S端从而将衬底栅极连接到开关晶体管M1的源极。在同时，输入输出比较器6关断开关SW2，并且将开关晶体管M1的栅极从开关晶体管M1的漏极断开，并且开始将控制信号PD输出到驱动电路16。这里，虽然假设输入端IN上的电压高于输出端OUT上的电压，但是对于即使输入端IN上的电压比输出端OUT上的电压高出确定的值的情况也相同。
以这种方式，将开关晶体管M1的寄生二极管D1短路，并且在开关晶体管M1中，寄生二极管D2处于沿着从漏极到衬底栅极方向的连接状态中。由此，开关晶体管M1借助于寄生二极管D2能够防止电流从输入端IN流向输出端OUT。
图2示出了使用图1的开关调节器1的示例电源电路的电路图。在图2中，将相同的参考号码分配给与图1中的那些相同的元件，并且省略重复的描述。
如在图2中所示，电源电路20包括开关调节器1和线性调节器21。将开关调节器1和线性调节器21的输出端连接到电源电路20的输出端OUT。将开关调节器1的输入端连接到电源电路20的输入端IN1，并且将线性调节器21的输入端连接到电源电路20的输入端IN2。
将诸如电池的DC电源22连接在输入端IN1和地之间，并且DC电源22将输入电压Vdd1提供给输入端IN1。
此外，将诸如电池的DC电源23连接在输入端IN2和地之间，并且DC电源23将输入电压Vdd2提供给输入端IN2。
线性调节器21包括：产生参考电压Vr2的参考电压产生电路31；将分压Vd1与参考电压Vr2进行比较，并且响应于比较结果产生电压信号的误差放大器32；作为PMOS晶体管的电压控制晶体管M21，其进行工作以响应于从误差放大器32输入的电压输出电流以控制输出端OUT上的电压；选择开关SW21，其控制电压控制晶体管M21的衬底栅极的连接；以及输入输出比较器33，其将输入端IN2上的输入电压Vdd2与输出端OUT上的输出电压进行比较，并且响应于比较结果来控制选择开关SW21的操作。
在电压控制晶体管M21中，在源极和衬底栅极之间形成寄生二极管D21，并且在漏极和衬底栅极之间形成寄生二极管D22。
开关调节器1和线性调节器21共同共享电容器C以及电压检测电阻器R1和R2。此外，除了电感器L和电容器C之外，可以将开关调节器1和线性调节器21的其他元件集成到一个IC芯片中。
而且，选择开关SW1对应于根据本发明的技术方案中的第一选择电路，开关控制电路18和电阻器R1、R2构成根据本发明的技术方案中的开关晶体管控制电路，选择开关SW21对应于根据本发明的技术方案中的第二选择电路，输入输出比较器33对应于根据本发明的技术方案中的第二选择控制电路，以及参考电压产生电路31、误差放大器32和电阻器R1、R2构成根据本发明的技术方案中的电压控制晶体管控制电路。
线性调节器21将输入电压Vdd2转换到预定的电压并且从输出端OUT将预定的电压输出。将负载11连接在输出端OUT和地之间。
将电压控制晶体管M21连接在输入端IN2和输出端OUT之间。将电阻器R1和R2的连接部分连接到误差放大器32的同相输入端，并且将参考电压Vr2输入到误差放大器32的反相输入端。将误差放大器32的输出端连接到电压控制晶体管M21的栅极。
将选择开关SW21的COM端连接到电压控制晶体管M21的衬底栅极，将选择开关SW21的S端连接到电压控制晶体管M21的源极，并且将选择开关SW21的D端连接到电压控制晶体管M21的漏极。
将输入端IN2上的电压和输出端OUT上的电压输入到输入输出比较器33，并且响应于这两个电压之间的差，输入输出比较器33进行控制以导通和关断选择开关SW21。
线性调节器21作为充当主电源的步降开关调节器1的备用电源工作。将线性调节器21的输出电压设置为稍微低于开关调节器1的输出电压。
下面，在假设电池22的电压Vdd1是5V、开关调节器1的输出电压是2.5V、电池23的电压Vdd2是3V、以及线性调节器21的输出电压是2.4V的情况下进行说明。
当开关调节器1处于操作中时，输出端的输出电压Vout变为2.5V。由于在输入端IN1上的电压Vdd1是5V，其大于输出端的输出电压Vout。因此，输入输出比较器6控制开关SW1从而将开关晶体管M1的衬底栅极与源极连接。在此时，如上所述，输入输出比较器6将开关SW2关断，将开关晶体管M1的栅极从开关晶体管M1的漏极断开，并且开始从开关控制电路18输出控制信号PD。
类似地，在线性调节器21中，由于在输入端IN2上的电压Vdd2是3V，其大于输出端的输出电压Vout，所以输入输出比较器33控制选择开关SW21，从而将衬底栅极连接到电压控制晶体管M21的源极。
在电压控制晶体管M21中，即使当将衬底栅极用选择开关SW21连接到源极，由于在输入端IN2上的电压Vdd2大于输出端OUT的输出电压Vout，所以将电压控制晶体管M21的寄生二极管D22截止，并且不发生电流的反向流动。
当开关调节器1不在操作中时，在线性调节器21将电功率提供给输出端OUT的时候，在输出端上OUT上的电压Vout变为2.4V。在这种状态中，虽然对开关SW1进行控制从而将开关晶体管M1的衬底栅极连接到开关晶体管M1的源极，但是将5V的电压施加到开关调节器1的输入端IN1，所以开关晶体管M1不导致反向电流流动。
此外，当没有开关调节器1的DC电源22的时候，因为线性调节器21将电功率提供给输出端OUT，所以输出端OUT上的电压变为2.4V。在这种状态中，开关调节器1的输入端IN1上的电压Vdd1降低以接近输出电压Vout。因此，输入输出比较器6对选择开关SW1进行开关从而将衬底栅极连接到开关晶体管M1的漏极，导通开关SW2以将开关晶体管M1的栅极连接到开关晶体管M1的漏极，并且同时将输出端设置到高阻抗状态以停止控制信号PD的输出。因此，寄生二极管D1变成被以反向插入在输出端OUT和输入端IN1之间，并且这使得防止反向电流流动成为可能。
随后，当没有线性调节器21的电池23时，如果开关调节器1在操作中，则输出端OUT上的电压变为2.5V。在这种状态中，线性调节器21的输入端IN2的电压Vdd2降低以接近输出端OUT上的输出电压Vout。因此，输入输出比较器33对选择开关SW21进行开关从而将衬底栅极与电压控制晶体管M21的漏极连接。因此，寄生二极管D21变成被以反向插入在输出端OUT和输出端IN2之间，并且这使得防止反向电流流动成为可能。
在上面，对如图2所示的作为例子的、包括开关调节器1和线性调节器21的电源电路20进行了描述，但是还可以将本实施方式应用于只包括多个具有相同输出电压的步降开关调节器的电源电路、或者只包括多个线性调节器的电源电路，并且所述电源电路处于并联运行模式，即将开关调节器或线性调节器的输出端OUT彼此连接。而且在这种电源电路中，开关调节器或线性调节器的每一个都能够防止电流反向流动。
如上所述，当输入端的电压小于或等于输出端上的电压时，将选择晶体管进行开关从而将衬底栅极与作为PMOS晶体管的开关晶体管或者电压控制晶体管的漏极连接。当输入端上的电压大于输出端上的电压时，将开关晶体管进行开关从而将衬底栅极与开关晶体管的源极或电压控制晶体管的源极连接。结果，可以防止电流从输出端向输入端的反向流动。
这里，作为输入输出比较器的比较条件，假设输入端上的电压小于或等于输出端上的电压。但是，当输出端上的电压通过寄生二极管D2出现在输入端上时，如果电流非常小，则输入端上的电压大约等于输出端上的电压。因此，考虑输入输出比较器中的偏移电压或其他不确定条件，可以指定当输入端上的电压低于其值比输出端上的电压稍微高的值的时候，将衬底栅极与漏极连接。
此外，作为将衬底栅极连接回源极的条件，假设输入端上的电压高于输出端上的电压，但是也可以指定这种条件以在输入端上的电压比输出端上的电压高出确定的值的时候将衬底栅极连接回源极。在这种情况中，可以根据实际连接到输入端的AC适配器，并且根据输入电压和输出电压之间的关系来大概确定所述确定的电压值。
图3示出了根据本发明的实施方式的另一个示例开关调节器的电路图。图3示出了在辅助电池充电电路中的开关调节器的使用。此外，在图3中，将相同的参考号码分配给与图1中的那些相同的元件，并且省略了重复的说明。
如图3所示，充电电路40使用连接到输入端ADi的AC适配器51来对连接到输出端BTo的辅助电池52充电。
充电电路40包括步降开关调节器41、将流向输出端BTo的充电电流io转换为电压的充电电流检测电阻器42、从电阻器42的两端处的电压产生与充电电流io有关的电压V1并且控制开关调节器41的操作的电流检测电路43、检测AC适配器51是否连接到输入端ADi并且输出指示检测结果的信号Sa的适配器检测电路44、以及响应于来自适配器检测电路44的信号Sa和来自外部的控制信号Sc对开关调节器41进行接通或关断的充电控制电路45。
开关调节器41包括：开关晶体管M1，其是PMOS晶体管，用于控制提供给输入端ADi的输入电压Vdd的输出；同步整流晶体管M2，其是NMOS晶体管；电感器L和电容器C，用于平滑电压信号；以及输出电压检测电阻器R11、R12，其将从输出端BTo输出的电压Vo进行分压以产生分压Vd3。
此外，开关调节器41包括：参考电压产生电路7，其产生确定的参考电压Vr3；误差放大器8，其将分压Vd3与参考电压Vr3进行比较，并且响应于比较结果而产生一电压；以及控制电压产生电路9，其响应于来自误差放大器8的输出电压产生控制电压V2。
此外，开关调节器41包括：误差放大器3，其将从电流检测电路43输出的电压V1与来自控制电压产生电路9的控制电压V2进行比较，并且响应于比较结果来产生电压Ver；三角波产生电路4，其产生具有特定频率的三角波TW；以及PWM控制电路5，其根据来自误差放大器3的输出电压Ver和三角波TW对开关晶体管M1和同步整流晶体管M2执行PWM控制，从而将开关晶体管M1和同步整流晶体管M2导通或截止。
此外，开关调节器41包括：选择开关SW1，用于控制开关晶体管M1的衬底栅极的连接；和开关SW2，其将开关晶体管M1的栅极和漏极进行连接；以及输入输出比较器6，其将输入端ADi上的输入电压和输出端BTo上的输出电压进行比较，并且根据比较结果来控制选择开关SW1和开关SW2的操作。
除了电感器L和电容器C之外，还可以将充电电路40的其他元件集成到一个IC芯片中。而且，误差放大器3、8、三角波产生电路4、和PWM控制电路5、参考电压产生电路7、和电阻器R11、R12构成控制电路。
将开关晶体管M1和同步整流晶体管M2串联在输入端ADi和地之间，将电感器L连接到开关晶体管M1和同步整流晶体管M2的连接部分，并且将电容器C连接在电感器L的另一端和地之间。
将电阻器42的一端连接到电感器L和电容器C的连接部分，其形成开关调节器41的输出端。将电阻器42的另一端连接到输出端BTo。
将电阻器R11和R12串联在输出端BTo和地之间。将电阻器R11和R12的连接部分连接到误差放大器8的反相输入端，并且将参考电压Vr3输入到误差放大器8的同相输入端。
将来自误差放大器8的输出电压提供给控制电压产生电路9，并且将从控制电压产生电路9输出的控制电压V2输入到误差放大器3的反相输入端。
在分压Vd3等于参考电压Vr3之前，来自误差放大器8的输出电压几乎等于误差放大器8的电源电压，并且从控制电压产生电路9输出的控制电压V2是恒定的。因为执行PWM控制，所以所述恒定电压V2几乎等于从电流检测电路43输出的电压V1，在这段时间中，将恒定电流提供给辅助电池52以对辅助电池52充电。
当分压Vd3超过参考电压Vr3时，来自误差放大器8的输出电压降低，并且响应于输出电压的降低，从控制电压产生电路9输出的控制电压V2逐渐降低，并且PWM控制电路5对开关晶体管M1和同步整流晶体管M2执行PWM控制，从而提供恒定电压以对辅助电池52充电。
也就是，参考电压Vr3充当阈值电压，用于从其中提供恒定电流以对辅助电池52充电的恒定电流充电模式切换到其中提供恒定电压以对辅助电池52充电的恒定电压充电模式。
将来自电流检测电路43的电压V1输入给误差放大器3的同相输入端，并且将三角波TW和来自误差放大器3的输出电压Ver输入到PWM控制电路5。
根据输出电压Ver和三角波TW，PWM控制电路5产生用于对开关晶体管M1进行开关的控制信号PD，并且将控制信号PD输出给开关晶体管M1的栅极，而且产生用于对同步整流晶体管M2进行开关的控制信号ND，并且将控制信号ND输出给同步整流晶体管M2的栅极。
适配器检测电路44确定当输入端ADi上的电压Vdd高于预定值或者处于预定范围之内时将AC适配器51连接到输入端ADi，并且将信号Sa输出给充电控制电路45，其指示AC适配器51连接到输入端ADi。
一旦接收到指示AC适配器51连接到输入端ADi的信号Sa，充电控制电路45开始PWM控制电路5的PWM电路15和驱动电路16(见图1)的操作以开始PWM控制电路5的操作。在另一方面，如果信号Sa指示AC适配器51没有连接到输入端ADi，则充电控制电路45停止PWM控制电路5的PWM电路15和驱动电路16的操作以停止PWM控制电路5的操作，并且将开关晶体管M1和同步整流晶体管M2截止。而且，将来自外部控制电路(未示出)的控制信号Sc输入到充电控制电路45，并且响应于控制信号Sc，充电控制电路45以与上面相同的方式来控制PWM控制电路5。
以这种方式，PWM控制电路5响应于来自充电控制电路45的控制信号开始或停止操作。响应于来自误差放大器3的输出电压Ver和来自三角波产生电路4的三角波TW，操作中的PWM控制电路5交替地将开关晶体管M1和同步整流晶体管M2导通或截止，降低由连接到输入端ADi的AC适配器51提供的电压，并且将降低的电压通过输出端BTo输出。
将选择开关SW1的COM端连接到开关晶体管M1的衬底栅极，将选择开关SW1的S端连接到开关晶体管M1的源极，并且将选择开关SW1的D端连接到开关晶体管M1的漏极。
将输入端ADi上的电压和输出端BTo上的电压输入到输入输出比较器6，并且响应于这两个电压之间的差，输入输出比较器6控制选择开关SW1和开关SW2的导通或关断，并且控制PWM电路15的驱动电路16中的控制信号PD的输出。
在上面的结构中，当将AC适配器51连接到输入端ADi时，由于输入端ADi上的电压比输出端BTo上的电压高出确定的值，所以输入输出比较器6将选择开关SW1的COM端连接到选择开关SW1的S端，并且将开关晶体管M1的衬底栅极连接到开关晶体管M1的源极。同时，输入输出比较器6关断开关SW2，将开关晶体管M1的栅极从开关晶体管M1的漏极断开，并且开始将控制信号PD输出到PWM控制电路5的驱动电路16。此外，适配器检测电路44检测AC适配器51连接到输入端ADi，并且将指示AC适配器51连接到输入端ADi的控制信号Sa输出，而且充电控制电路45控制PWM控制电路5以对辅助电池52充电。
当AC适配器51不连接到输入端ADi时，输入端ADi上的电压降低。在输入端ADi上检测到降低的电压时，适配器检测电路44检测AC适配器51从输入端ADi断开，并且将指示AC适配器51没有连接到输入端ADi的控制信号Sa输出给充电控制电路45。充电控制电路45停止PWM控制电路5的操作以停止对辅助电池52进行充电。
在这种状态中，通过选择开关SW1将开关晶体管M1的衬底栅极连接到开关晶体管M1的源极，结果，通过辅助电池52、输出端BTo、电阻器42、电感器L、寄生二极管D2、选择开关SW1的COM端、选择开关SW1的S端和输入端ADi形成电流路径。在输入端ADi上，产生与辅助电池52的电压接近的电压。
当输入端ADi上的电压小于或等于输出端BTo上的电压时，输入输出比较器6将COM端连接到D端。当将输入端ADi上的电压降低到输出端BTo上的电压时，输入输出比较器6控制选择开关SW1以将衬底栅极与开关晶体管M1的漏极连接。同时，输入输出比较器6导通开关SW2以将开关晶体管M1的栅极与开关晶体管M1的漏极连接，并且停止将控制信号PD输出到PWM控制电路5的驱动电路16以将输出端置于高阻抗状态。
因此，寄生二极管D1变成被以反向插入在输出端BTo和输入端ADi之间，并且这屏蔽了来自输出端BTo的电流，因此，在输入端ADi上的电压进一步降低。
以这种方式，响应于输入端ADi上的电压和输出端BTo上的电压之间的差，输入输出比较器6使开关晶体管M1的衬底栅极切换连接于开关晶体管M1的源极或漏极，从而即使当将电压源连接到输出端BTo时，也可以防止电流反向流到输入端ADi。因为不使用如现有技术中用专用(总导通的)二极管来防止反向流动，所以不出现横跨二极管的电压降，所以可以实现具有较低功率效率下降的充电电路。
虽然在上面参照为了说明的目的而选择的具体实施方式来描述了本发明，但是应该很明显本发明并不限于这些实施方式，在不偏离本发明的基本概念和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以对其进行许多改动。
例如，还可以通过使用电子电路，例如借助于诸如MOS晶体管的场效应晶体管，来实现选择选择开关SW1和开关SW2。除了同步整流晶体管M2之外，可以使用续流二极管。
在上面，描述了输入输出比较器6是开关调节器的一部分的情况，但是还可以将输入输出比较器6提供在开关调节器之外。在这种情况中，选择开关SW1响应于来自外部的控制信号将开关晶体管M1的衬底栅极的连接进行切换。
根据本发明，提供选择开关SW1以控制作为PMOS晶体管的开关晶体管M1的衬底栅极的连接，并且响应于输入端上的电压和输出端上的电压之间的差，输入输出比较器6控制选择开关SW1。因此，可以提供一种开关调节器，即使当将PMOS晶体管用作步降开关调节器的开关元件时，所述开关调节器也能够防止电流的反向流动而不必使用专用二极管。
本专利申请基于2004年7月20日提交的日本优先权专利申请No.2004-211493。

Claims (27)

1.一种开关调节器，其作为步降开关调节器用于将施加到输入端的电压转换到预定的电压并且从输出端输出预定的电压，所述开关调节器包括：
开关晶体管，其由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；
平滑电路，用于对来自开关晶体管的输出电压进行平滑，并且将平滑过的电压输出到输出端；
选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接；以及
开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而从输出端输出的电压变为预定电压；
其中
当输入端上的电压低于或等于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压高于输出端上的电压时选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
2.根据权利要求1所述的开关调节器，还包括：
选择控制电路，其比较输入端上的电压和输出端上的电压，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作；
其中
当输入端上的电压小于或者等于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
3.根据权利要求1所述的开关调节器，其中
由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而对选择电路进行控制以在输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
4.根据权利要求2所述的开关调节器，还包括：
开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及
当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极从开关晶体管的漏极断开。
5.根据权利要求4所述的开关调节器，其中所述开关电路包括场效应晶体管FET。
6.根据权利要求1所述的开关调节器，其中所述选择电路包括场效应晶体管FET。
7.根据权利要求4所述的开关调节器，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
8.根据权利要求4所述的开关调节器，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
9.一种电源电路，包括：
一个或多个步降开关调节器，用于将施加到输入端的电压转换为预定电压并且从输出端输出预定电压；以及
一个或多个线性调节器；
其中
所述步降开关调节器包括：
开关晶体管，其由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；
平滑电路，用于对来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；
第一选择电路，用于根据输入的控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述第一选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述第一选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及
开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而从输出端输出的电压变成预定电压。
10.根据权利要求9所述的电源电路，其中所述线性调节器包括：
电压控制晶体管，其包括用来控制从输入端到输出端的电流以控制输出端上的电压的PMOS晶体管；
第二选择电路，用于控制电压控制晶体管的衬底栅极的连接；
第二选择控制电路，其根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制所述第二选择电路的选择操作，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述第二选择电路将衬底栅极连接到电压控制晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述第二选择电路将衬底栅极连接到电压控制晶体管的源极；以及
电压控制晶体管控制电路，用于控制电压控制晶体管，从而从输出端输出的电压变为预定电压。
11.根据权利要求9所述的电源电路，其中所述开关调节器还包括：
第一选择控制电路，其比较输入端上的电压和输出端上的电压，并且根据比较结果来控制第一选择电路的选择操作；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述第一选择控制电路控制第一选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述第一选择控制电路控制第一选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
12.根据权利要求9所述的电源电路，其中
由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制第一选择电路的选择操作，从而控制第一选择电路以当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
13.根据权利要求11所述的电源电路，其中所述开关调节器还包括：
开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自第一选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及
当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自第一选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路从开关晶体管的漏极切断开关晶体管的栅极。
14.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、第一选择电路、第一选择控制电路、开关晶体管控制电路、开关电路和线性调节器集成到一个IC芯片中。
15.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、第一选择电路、开关晶体管控制电路、开关电路和线性调节器集成到一个IC芯片中。
16.一种电源电路，包括：
多个步降开关调节器，将其每一个进行配置以将施加在输入端上的电压转换为预定电压并且从输出端输出该预定电压，
其中
每个步降开关调节器包括：
开关晶体管，其由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；
平滑电路，用于对来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；
选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及
开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而从输出端输出的电压变为预定电压。
17.根据权利要求16所述的电源电路，其中所述开关调节器还包括：
选择控制电路，其将输入端上的电压与输出端上的电压进行比较，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
18.根据权利要求16所述的电源电路，其中由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而控制选择电路以当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
19.根据权利要求17所述的电源电路，其中所述开关调节器还包括：
开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，所述开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及
当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，当开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，所述开关电路将开关晶体管的栅极从开关晶体管的漏极断开。
20.根据权利要求19所述的电源电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
21.根据权利要求19所述的电源电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
22.一种辅助电池充电电路，包括用来将施加在输入端上的电压转换为预定电压并且将该预定电压从输出端输出的步降开关调节器，将辅助电池连接到输出端，
其中
步降开关调节器包括：
开关晶体管，其由PMOS晶体管构成，所述PMOS晶体管根据输入到控制电极的控制信号将输入电压的输出接通或切断；
平滑电路，用于将来自开关晶体管的输出电压进行平滑并且将平滑过的电压输出到输出端；
选择电路，用于根据输入控制信号来控制开关晶体管的衬底栅极的连接，当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时所述选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时所述选择电路将衬底栅极连接到开关晶体管的源极；以及
开关晶体管控制电路，用于控制开关晶体管的开关操作，从而从输出端输出的电压变为预定电压。
23.根据权利要求22所述的辅助电池充电电路，其中所述开关调节器还包括：
选择控制电路，其将输入端上的电压与输出端上的电压进行比较，并且根据比较结果来控制选择电路的选择操作；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时选择控制电路控制选择电路以将衬底栅极连接到开关晶体管的源极。
24.根据权利要求22所述的辅助电池充电电路，其中由外部选择控制电路根据输入端上的电压和输出端上的电压来控制选择电路的选择操作，从而控制选择电路当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极，并且当输入端上的电压大于输出端上的电压时将衬底栅极连接到开关晶体管的漏极。
25.根据权利要求23所述的辅助电池充电电路，其中所述开关调节器还包括：
开关电路，其将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；
其中
当输入端上的电压小于或等于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路停止输出控制信号到开关晶体管的栅极的同时，开关电路将开关晶体管的栅极连接到开关晶体管的漏极；以及
当输入端上的电压大于输出端上的电压时，根据来自选择控制电路的控制信号，在开关晶体管控制电路将控制信号输出到开关晶体管的栅极的同时，开关电路从开关晶体管的漏极将开关晶体管的栅极断开。
26.根据权利要求25所述的辅助电池充电电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、选择控制电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
27.根据权利要求25所述的辅助电池充电电路，其中所述平滑电路包括同步整流晶体管，其串联到开关晶体管并且由开关晶体管控制电路进行控制以将其导通或截止，
其中
将开关晶体管、同步整流晶体管、选择电路、开关晶体管控制电路和开关电路集成到一个IC芯片中。
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