CN101040421A - 开关稳压器控制电路、使用它的开关稳压器和开关信号生成装置 - Google Patents

Abstract

提供一种在多个通道之间能够进行同步控制的导通时间固定方式的开关稳压器。开关稳压器(100)包含与主通道对应的第一开关稳压器(200)以及与从属通道对应的第二开关稳压器(300)。第一开关稳压器(200)通过导通时间固定的导通时间固定方式生成第一输出电压(Vout1)。另一方面，第二开关稳压器(300)监视第一开关信号(SW1)，在第二导通时间控制电路(44)中，根据从第一开关信号(SW1)的上升时刻到第二开关信号(SW2)的上升时刻为止的经过时间，决定第二开关信号的导通时间。

Description

开关稳压器控制电路、使用它的开关稳压器和开关信号生成装置

技术领域

本发明涉及电源装置，特别涉及开关稳压器。

背景技术

在各种电子设备中，为了对内部所使用的电子电路提供适当的电压，而广泛使用开关稳压器等升压型、降压型的DC/DC转换器。这样的开关稳压器具有生成开关信号的开关稳压器控制电路，该开关信号用于控制开关元件的导通/截止。

作为该开关信号，广泛使用频率一定并且根据其脉冲宽度使开关元件导通/截止的PWM(脉宽调制)信号(参照专利文献1、2)。另外，在这样的利用PWM信号的频率固定方式中，一旦开关元件导通之后，直到下一次导通为止的期间被固定为由开关频率的倒数提供的周期时间，因此存在不能跟踪比开关频率高速的负载变动或输入电压的变动，输出变得不稳定的问题。

而为了适应要求高速的负载响应性的应用，考虑将开关信号的脉冲宽度即导通时间Ton固定，并变化成为高电平的定时，即频率(以下，称作导通时间固定方式)。根据该导通时间固定方式，与频率固定方式相比，对于负载变动或输入电压变动能够高速地响应。

专利文献1：日本专利特开2003-219638号公报

专利文献2：日本专利特开2003-319643号公报

发明内容

在搭载了这样的开关稳压器的电子设备中，有时需要多个不同的电压，有时设置多个通道(channel)的降压型开关稳压器，以不同的降压率将同一输入电压降压后输出。此时，多个通道的开关信号同时导通，各通道的开关元件同时导通时，从提供输入电压的输入电源供给的输入电流的瞬时值急剧增加。如果降压型开关稳压器的输入电流的变动增大，则需要加大输入电源的电流容量，或者增大平滑用的输入电容器的电容。进而，如果输入电流瞬间增大，则开关噪声增大，因此存在周边电路的误动作或EMI(ElectroMagnetic Interference，电磁干扰)增加的问题。

这里，对不同的两个方式的开关稳压器考虑上述问题。降压型开关稳压器的占空比Duty在稳定状态下由Duty＝Vout/Vin得到。在使用PWM信号的频率固定方式中，能够从同一振荡器生成多个通道的开关信号，并且可以使多个开关信号的频率相同而与占空比无关，因此能够容易地取得多个通道之间的同步，并且能够容易地移动开关信号导通的定时。另一方面，在导通时间固定方式的开关稳压器的情况下，将各通道中的开关信号的导通时间Ton设定为相等的情况下，如果占空比变化则开关信号的频率变化，难以取得各通道之间的同步，多个开关信号可能同时导通。因此，在将导通时间固定方式的开关稳压器多通道化使用的情况下，存在发生输入电流增加或EMI增加的问题。

本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于提供一种可以在多个通道之间进行同步控制的导通时间固定方式的开关稳压器。

本发明的某一方式涉及开关稳压器控制电路。该开关稳压器控制电路包括：第一开关信号生成电路，生成用于驱动第一开关元件的第一开关信号，第一开关元件与第一输出电路连接；以及第二开关信号生成电路，生成用于驱动第二开关元件的第二开关信号，第二开关元件与第二输出电路连接。第一开关信号生成电路将第一开关信号的导通时间固定为规定的第一导通时间，并变化第一开关信号导通的定时，以使从第一输出电路输出的第一输出电压接近规定的第一基准电压。另一方面，第二开关信号生成电路变化第二开关信号的导通时间，以使第二开关信号的频率接近第一开关信号的频率，并且变化第二开关信号导通的定时，以使从第二输出电路输出的第二输出电压接近规定的第二基准电压。

根据该方式，通过调节第二开关信号的导通时间，能够取得第一、第二开关信号生成电路所生成的各开关信号之间的同步。

第二开关信号生成电路也可以检测从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间，并变化第二开关信号的导通时间，以使该经过时间接近规定的目标值。通过使从第一开关信号的上升起到第二开关信号的上升为止的经过时间为一定，从而能够使第一开关信号和第二开关信号的频率接近。

第二开关信号生成电路也可以将第二开关信号的导通时间相对于第一开关信号的导通时间在时间上偏移。通过将各开关信号的导通时间在时间上偏移，从而能够防止第一开关元件和第二开关元件同时导通。

第二开关信号生成电路也可以设定规定的目标值，以使第二开关信号的导通时间与第一开关信号的导通时间不重合。通过调节从第一开关信号的上升起到第二开关信号的上升为止的经过时间，能够防止两个开关信号同时导通。

第一开关信号生成电路也可以包含：第一电压比较器，比较第一输出电压和第一基准电压；第一触发器，由第一电压比较器的输出设置；以及第一导通时间控制电路，从第一触发器的输出上升起经过第一导通时间后，重置第一触发器，并且第一开关信号生成电路将第一触发器的输出作为第一开关信号输出。另一方面，第二开关信号生成电路也可以包含：第二电压比较器，比较第二输出电压和第二基准电压；第二触发器，由第二电压比较器的输出设置；以及第二导通时间控制电路，从第二触发器的输出上升起经过第二导通时间后，重置第二触发器，并且第二开关信号生成电路将第二触发器的输出作为第二开关信号输出，第二导通时间控制电路检测从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间，并变化第二导通时间，以使该经过时间接近规定的目标值。

在第二开关信号生成电路中，检测第一开关信号的上升和第二开关信号的上升，随着该经过时间而增减第二开关信号的导通时间，从而可以变化第二开关信号下一次导通的定时，调节周期时间即频率以与第一开关信号同步。

另外，由于第一开关信号的导通时间固定，因此“检测从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间”与检测从第一开关信号的下降至第二开关信号的上升为止的经过时间相等价。

在第二开关信号生成电路中，第二导通时间控制电路也可以在从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间短时，缩短第二开关信号的导通时间，在经过时间长时，延长第二开关信号的导通时间。

第二导通时间控制电路也可以包含：定时器电路，对电容器流入恒流，并测量达到规定电压为止的经过时间，作为第二开关信号的导通时间；以及导通时间校正电路，基于从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间，对定时器电路中的恒流的值进行增减。

通过在定时器电路中变化对电容充电的恒流的值，从而可以在增加恒流的情况下缩短第二开关信号的导通时间，在减少的情况下延长导通时间。

导通时间校正电路也可以在从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间短时，减少恒流，在从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间长时，增加恒流。

导通时间校正电路也可以在从第一开关信号的上升到第二开关信号的上升为止的经过时间为第一开关信号的周期时间的大致1/2时，将恒流的校正量设为0。

本发明的其它方式是开关稳压器。该开关稳压器包括：开关稳压器控制电路；以及由开关稳压器控制电路导通/截止的开关元件。

本发明的其它方式是开关信号生成装置。该装置包括：第一开关信号生成电路，生成用于驱动第一开关元件的第一开关信号；以及第二开关信号生成电路，生成用于驱动第二开关元件的第二开关信号。第一开关信号生成电路将第一开关信号的导通时间固定为规定的第一导通时间，并变化第一开关信号导通的定时，以使从第一开关元件的开关结果得到的成为控制对象的第一电压接近规定的第一基准电压，另一方面，第二开关信号生成电路变化第二开关信号的导通时间，以使第二开关信号的频率接近第一开关信号的频率，并且使从第二开关元件的开关结果得到的成为控制对象的第二电压接近规定的第二基准电压。

根据该方式，能够同步控制由脉冲信号驱动的多个开关元件。

另外，以上的构成元件的任意组合、本发明的构成元件或表现方法、装置、系统等之间相互置换的结果，作为本发明的方式也有效。

根据本发明的开关稳压器控制电路以及开关稳压器，在多通道化的导通时间固定方式的开关稳压器中，能够在多个通道之间进行同步控制。此外，根据本发明的开关信号生成装置，能够同步控制由导通时间固定方式的脉冲信号驱动的多个开关元件。

附图说明

图1是表示实施方式的开关稳压器的结构的电路图。

图2是表示第一导通时间控制电路的结构的电路图。

图3是表示第一开关稳压器的信号波形的时序图。

图4是表示第二导通时间控制电路的结构的电路图。

图5是表示第二导通时间控制电路的信号波形的时序图。

图6是表示在第二导通时间控制电路中，不进行通过导通时间校正电路对第二导通时间的校正的情况下的开关稳压器的信号波形的时序图。

图7是表示在第二导通时间控制电路中，进行了通过导通时间校正电路对第二导通时间的校正的情况下的开关稳压器的信号波形的时序图。

图8是表示搭载了图1的开关稳压器的电子设备的结构的方框图。

标号的说明

SW1第一开关信号，SW2第二开关信号，10第一开关信号生成电路，12第一开关元件，14第一输出电路，20第二开关信号生成电路，22第二开关元件，24第二输出电路，30第一电压比较器，32第一触发器，34第一导通时间控制电路，40第二电压比较器，42第二触发器，44第二导通时间控制电路，70导通时间校正电路，80定时器电路，100开关稳压器，1000开关稳压器控制电路。

具体实施方式

图1表示本发明的实施方式的开关稳压器100的结构。在以后的图中，对同一构成元件附以同一标号并适当省略说明。图8是表示搭载了图1的开关稳压器100的电子设备400的结构的方框图。电子设备400例如是个人计算机或数字家电，或者携带电话终端、CD播放机、PDA等电池驱动型小型信息终端。在以下的实施方式中，电子设备400作为移动电话终端来说明。

电子设备400包含电池310、电源装置320、模拟电路330、数字电路340、微处理器350、LED360。电池310例如是锂离子电池，作为直流电压的电池电压Vbat，输出3～4V左右。模拟电路330包含功率放大器、天线开关、LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)、混频器或PLL(Phase Locked Loop，锁相环)等高频电路，包含在电源电压Vcc＝3.4V左右下稳定工作的电路块。此外，数字电路340包含各种DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等，包含在电源电压Vdd＝3.4V左右下稳定工作的电路块。微处理器350是集中控制电子设备400整体的块，在电源电压1.5V下工作。LED360包含RGB3色的LED(Light Emitting Diode)，用作液晶的背光或照明，其驱动要求4V以上的驱动电压。

电源装置320是多通道的开关电源，各通道根据需要而具有将电池电压Vbat降压或升压的多个开关稳压器，对模拟电路330、数字电路340、微处理器350、LED360提供适当的电源电压。在这样的电源装置320中，在各通道以非同步进行了开关动作的情况下，有时各通道的开关元件同时导通，因此来自电池310的输入电流瞬时增大，存在EMI增加的问题。

本实施方式的图1的开关稳压器100用于如图8所示的多通道电源装置，通过使通道之间的开关动作同步，从而能够良好地解决EMI等问题。以下，返回图1，详细地说明实施方式的开关稳压器100的构成。

本实施方式的开关稳压器100具有主通道和从属通道，是输出两个输出电压的降压型的DC/DC转换器。该开关稳压器100包含与主通道对应的第一开关稳压器200、与从属通道对应的第二开关稳压器300，并包括输入端子102、第一输出端子104、第二输出端子106。第一开关稳压器200以及第二开关稳压器300分别将输入到输入端子102的输入电压Vin降压，从第一输出端子104输出第一输出电压Vout1，从第二输出端子106输出第二输出电压Vout2。

该开关稳压器100包含第一开关元件12、第二开关元件22以及与它们分别连接的第一输出电路14、第二输出电路24、生成开关信号的开关稳压器控制电路1000。开关稳压器控制电路1000包含生成第一开关信号SW1的第一开关信号生成电路10以及生成第二开关信号SW2的第二开关信号生成电路20，第一开关信号SW1用于驱动第一开关元件12，第二开关信号SW2用于驱动第二开关元件22，它们被集成为一体。

此外，第一开关稳压器200包含第一开关信号生成电路10、第一开关元件12、第一输出电路14。同样，第二开关稳压器300包含第二开关信号生成电路20、第二开关元件22、第二输出电路24。第一开关稳压器200、第二开关稳压器300的结构、动作同样，因此，以下说明第一开关稳压器200。

第一输出电路14包含第一电感器L1、第一输出电容器Co1，与第一开关元件12连接。此外，第一开关元件12包含在输入端子102以及接地电位之间串联连接的第一主晶体管Tr1、第一同步整流晶体管Tr2，通过输入各自的栅极端子的驱动信号而被控制导通、截止。

通过这些第一主晶体管Tr1、第一同步整流晶体管Tr2交替地导通/截止，从而经由第一主晶体管Tr1以及第一同步整流晶体管Tr2交替地对第一电感器L1提供电流，输入电压Vin被降压。此外，构成第一输出电路的第一电感器L1以及第一输出电容器Co1构成低通滤波器，将第一输出电压Vout1平滑并从第一输出端子104输出。

第一开关信号生成电路10包含第一电压比较器30、第一触发器32、第一导通时间控制电路34、第一驱动电路36。

该第一开关信号生成电路10生成用于驱动第一开关元件12的第一开关信号SW1，基于该第一开关信号SW1驱动第一开关元件12。在第一开关信号生成电路10中生成的第一开关信号SW1是导通时间Ton固定，并且成为导通的定时即频率变化的脉冲信号。

这里，在第一开关信号生成电路10中，由第一电压比较器30、第一触发器32、第一导通时间控制电路34生成导通时间固定的开关信号。

第一电压比较器30比较第一基准电压Vref1以及第一输出电压Vout1的大小关系，在Vref1＞Vout1时输出高电平，在Vref1＜Vout1时输出低电平。该第一电压比较器30的输出VS1被输入第一触发器32的设置端子S。从而，第一触发器32在成为Vref1＞Vout1而被设置之后直到下一次被重置为止的期间，将其输出信号即第一开关信号SW1设为高电平。

对第一导通时间控制电路34输入第一触发器32的反相输出VQ1’，在第一触发器32被设置起经过规定时间之后，将第一触发器32重置。图2是表示第一导通时间控制电路34的结构的电路图。

第一导通时间控制电路34是对电容器流入恒流并测量达到规定的电压为止的经过时间的定时器电路。该第一导通时间控制电路34包含第一晶体管M1、第一电容器C1、第三电压比较器52、第一恒流源50。

第一晶体管M1的栅极被输入第一触发器32的反相输出VQ1’。如果第一输出电压Vout1低于第一基准电压Vref1、第一触发器32被设置，则反相输出VQ1’成为低电平，第一晶体管M1截止。

由第一恒流源50生成的第一恒流Ion1在第一晶体管M1导通时经由第一晶体管M1流入地，在第一晶体管M1截止时，将第一电容器C1充电。

即，如果第一输出电压Vout1低于第一基准电压Vref1、第一触发器32被设置，则反相输出VQ1’从高电平切换到低电平，由第一恒流Ion1开始对第一电容器C1充电。

第一电容器C1中出现的电压Vx使用从充电开始经过的时间，即第一触发器32被设置起所经过的时间t，由Vx＝Ion1/C1×t得到。第三电压比较器52比较电压Vx和第三基准电压Vref3，在Vx＜Vref3时输出低电平，在Vx＞Vref3时输出高电平。即，第一导通时间控制电路34作为测定第一触发器32被设置起的经过时间的定时器电路进行工作，在经过电压Vx达到第三基准电压Vref3为止的期间，即Ton1＝C1×Vref3/Ion1得到的一定时间之后，将其输出设为高电平。如后所述，期间Ton1提供第一开关信号SW1的导通时间。以后，该规定期间Ton1称作第一导通时间。

返回图1。由于第一导通时间控制电路34的输出VR1被输入第一触发器32的重置端子，因此第一触发器32在被设置起经过第一导通时间Ton1之后再次被重置。其结果，第一触发器32的输出SW1在由第一导通时间控制电路34计数的第一导通时间Ton1的期间，成为高电平。

接着，说明图2的第一导通时间控制电路34中的第一导通时间Ton1的设定。

第一开关信号SW1的第一导通时间Ton1在第一导通时间控制电路34中被决定，由Ton1＝C1×Vref3/Ion1得到，这与上述同样。这里，将第三基准电压Vref3设定为与第一输出电压Vout1的目标值即第一基准电压Vref1相等或成比例。进而，将第一恒流Ion1的值设定得与输入电压Vin成比例。其结果，Vref3＝Vref1×b1、Ion1＝Vin×a1成立。将它们代入上述第一导通时间Ton1，则可知Ton1＝C1×(Vref1×b1)/(Vin×a1)成立。

另一方面，在第一开关信号SW1的周期即第一周期时间Tp1和导通时间Ton之间，使用占空比D1，存在Ton1＝D1×Tp1的关系，第一开关信号SW1的稳定状态下的占空比D1由D1＝Vref1/Vin得到。从而，第一周期时间Tp1结果成为Tp1＝Ton1×Vin/Vref1。对该第一周期时间Tp1代入上述导通时间Ton1，则得到Tp1＝C1×(Vref1×b1)/(Vin×a1)×Vin/Vref1＝C1×b1/a1。即，在第一恒流Ion1与输入电压Vin成比例，并将第三基准电压Vref3设定为与第一基准电压Vref1成比例的情况下，第一周期时间Tp1或者由其倒数得到的频率fp1能够设为一定而与输入电压Vin以及第一输出电压Vout1的目标值无关。

图3是表示第一开关稳压器200的各信号波形的时序图。另外，该时序图为了容易理解以及容易观看，纵轴、横轴都与实际的刻度不同地被表示。

在从第一开关信号SW1截止的时刻T0到时刻T1的期间，第一输出电压Vout1缓慢地降低。在时刻T1，如果第一输出电压Vout1成为低于其目标值的第一基准电压Vref1，则第一电压比较器30的输出VS1成为高电平，第一触发器32被设置。

第一导通时间控制电路34测定从第一触发器32被设置起经过的时间。在第一导通时间控制电路34中，如果电压Vx上升，并且在从时刻T1经过第一导通时间Ton1后的时刻T2，成为大于第三基准电压Vref3，则第三电压比较器52的输出VR1成为高电平，第一触发器32被重置。在从时刻T1至时刻T2的第一开关信号SW1导通的时间中，第一输出电压Vout1上升。然后，如果第一开关信号SW1截止，则第一输出电压Vout1再次开始降低，在时刻T3成为Vout1＜Vref1而第一触发器32被再次设置，第一开关信号SW1导通。

这样，第一开关信号生成电路10将导通时间固定为第一导通时间Ton1，并变化成为导通的定时，以使第一输出电压Vout1接近规定的第一基准电压Vref1，从而生成第一开关信号SW1。

第一开关信号SW1被输入第一驱动电路36，第一驱动电路36基于第一开关信号SW1生成用于驱动第一开关元件12的驱动信号。在本实施方式中，生成驱动电压，以使在第一开关信号SW1的导通时间第一主晶体管Tr1导通，在截止期间第一同步整流晶体管Tr2导通。其结果，第一输出电压Vout1被控制而接近第一基准电压Vref1。

接着，返回图1，说明从属通道即第二开关稳压器300。第二开关稳压器300的基本结构以及工作与上述第一开关稳压器200同样，因此以下以不同点为中心说明。

第二开关稳压器300包含第二开关信号生成电路20、第二开关元件22、第二输出电路24。第二开关元件22和第二输出电路24的结构、工作分别与第一开关元件12以及第一输出电路14同样。

第二开关信号生成电路20包含第二电压比较器40、第二触发器42、第二导通时间控制电路44、第二驱动电路46。其中，第二电压比较器40、第二触发器42、第二驱动电路46的结构以及工作与第一开关信号生成电路10同样，因此以下说明第二导通时间控制电路44。

第二导通时间控制电路44在从第二触发器42被设置起经过了应使第二开关信号SW2导通的第二导通时间Ton2之后，重置第二触发器42。该第二导通时间控制电路44中，除了第二触发器42的反相输出VQ2’之外，还被输入第一开关信号SW1，基于从第一开关信号SW1的上升到第二开关信号SW2的上升为止的经过时间，变化第二开关信号SW2的导通时间Ton2。

图4是表示第二导通时间控制电路44的结构的电路图。第二导通时间控制电路44包含定时器电路80、导通时间校正电路70。

定时器电路80的结构、动作与图2的第一导通时间控制电路34相同，在图中，由Ich2所表示的充电电流将第二电容器C2充电，并测定第二电容器C2中出现的电压Vy达到规定的第四基准电压Vref4为止的时间。从而，由该定时器电路80测定的时间由Ton2＝C2×Vref4/Ich2得到。

导通时间校正电路70输出同步校正电流Isync。将第二电容器C2充电的充电电流Ich2由从第二恒流源60输出的第二恒流Ion2以及从导通时间校正电路70输出的同步校正电流Isync之和得到，Ich2＝Ion2+Isync成立。从而，在同步校正电流Isync为正时，由定时器电路80测定的第二导通时间Ton2变短，在同步校正电流Isync为负时，第二导通时间Ton2变长。即，导通时间校正电路70通过变化该同步校正电流Isync的值，从而能够调节第二导通时间Ton2。以下，在校正量Isync＝0时，将第二导通时间作为基准第二导通时间Ton2，将通过导通时间校正电路70校正后的第二导通时间作为校正第二导通时间Ton2’来进行区别。

在该第二导通时间控制电路44中，基准第二导通时间Ton2与上述第一导通时间控制电路34中的第一导通时间Ton1同样，第二开关信号SW2的周期即第二周期时间Tp2设定为一定而与输入电压Vin以及输出电压的目标值即第二基准电压无关。

即，设定为第二恒流Ion2与输入电压Vin成比例，第四基准电压Vref4与第二输出电压Vout2的目标值即第二基准电压Vref2成比例。如果将第二恒流Ion2设为Ion2＝Vin×a2，将第四基准电压Vref4设为Vref4＝b2×Vref2，则第二周期时间Tp2成为Tp2＝C2×b2/a2，并且可以设为一定而与输入电压Vin以及第二输出电压Vout2的目标值无关。

在本实施方式中，在第一导通时间控制电路34以及第二导通时间控制电路44中，决定各常数，以使C1×b1/a1＝C2×b2/a2成立。在该情况下，在第一输出电路14、第二输出电路24所使用的电感器或电容器或第一开关元件12、第二开关元件22中的功率损失能够忽视的理想的电路中，可以使稳定状态下的第一开关信号SW1的第一周期时间Tp1和第二开关信号SW2的第二周期时间Tp2相等，即使第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的频率相等。

但是，在实际的电路中，这些元件中包含电阻分量，也存在各元件的偏差，因此，在设为C1×b1/a1＝C2×b2/a2的情况下，第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的频率fp1、fp2也稍微偏差。

导通时间校正电路70调节第二开关信号SW2的基准第二导通时间Ton2的长度，以使第二开关信号的频率fp2接近第一开关信号的频率fp1。因此，基于从第一开关信号SW1的上升到第二开关信号SW2的上升为止的经过时间，生成同步校正电流Isync。如图4所示，导通时间校正电路70包括单触发电路68、第三晶体管M3、第三恒流源66、第三电容器C3、运算放大器64、晶体管Q1、Q2、Q3、第四恒流源72。

第一开关信号SW1被输入单触发电路68。该单触发电路68在第一开关信号SW1导通后一定期间内使其输出持续保持高电平。单触发电路68的输出被连接到N型的MOSFET晶体管即第三晶体管M3的栅极。第三晶体管M3在单触发电路68的输出成为高电平时导通，并将第三电容器C3中蓄积的电荷放电，将第三电容器C3中出现的电压Vz降低到0V。

在第三电容器C3上连接有第三恒流源66，提供恒流Ib。在第三电容器C3中出现的电压Vz通过恒流Ib的充电而与时间成比例地上升，使用从充电开始起的经过时间t，由Vz＝Ib/C3×t表示。第三电容器C3连接到运算放大器64的同相输入端子。

运算放大器64的输出与晶体管Q3的基极连接，反相输入端子与晶体管Q3的发射极连接。在晶体管Q3的发射极和接地之间设置电阻R1。这里，由于进行反馈以使运算放大器64的同相输入端子和反相输入端子的电压相等，因此，在电阻R1和晶体管Q3的连接点出现电压Vz。其结果，在电阻R1中流过由Id＝Vz/R1得到的电流Id。

晶体管Q1以及晶体管Q2构成电流镜电路，晶体管Q1的集电极上连接有生成恒流Ic的第四恒流源72。其结果，作为同步校正电流Isync，从导通时间校正电路70输出恒流Ic和电流Id之差。即，同步校正电流Isync成为从第一开关信号SW1的上升起的经过时间t的函数，由Isync(t)＝Id-Ic＝Vz/R1-Ic＝(Ib/C3/R1)×t-Ic表示。

由于同步校正电流Isync为时间的函数，因此充电电流Ich2也被作为时间的函数来提供，可以表示为Ich2(t)＝Ion2+Isync(t)。

由第二开关信号SW2的上升开始第二电容器C2的充电。假设第二开关信号SW2在时刻t1上升，则时刻t2的电压Vy与从时刻t1到t2将充电电流Ich2进行积分之后的值成比例。在时刻t2，如果电压Vy达到第四基准电压Vref4，则校正第二导通时间Ton2’由Ton2’＝t2-t1得到。

另外，由于第一开关信号SW1上升的时刻相当于t＝0，因此第二开关信号SW2上升的时刻t1相当于从第一开关信号SW1的上升到第二开关信号SW2上升为止的经过时间。

校正第二导通时间Ton2’通过求解由上述积分得到的方程式而得，根据从第一开关信号SW1的上升到第二开关信号SW2的上升为止的经过时间t1而变化，在经过时间t1长时，校正第二导通时间Ton2’变长，反之在经过时间t1短时，校正第二导通时间Ton2’变短。

图5是表示第二导通时间控制电路44的电流、电压波形的时序图。

在时刻T1第一开关信号SW1导通。此时，单触发电路68由于在规定的期间导通，因此第三电容器C3中蓄积的电荷放电，第三电容器C3中出现的电压Vz减少到0V。如果单触发电路68截止，则第三电容器C3由恒流Ib充电，电压Vz以斜率Ib/C3上升。电阻R1中流过的电流Id与电压Vz成比例地与时间一同增加。

着眼于同步校正电流Isync，由于Isync＝Id-Ic成立，因此在Id＝0的时刻T1，Isync＝-Ic，取负的值，然后，随着电流Id增加，同步校正电流Isync从负向正不断增加。这里，进行调节，使得在从时刻T1经过了第一开关信号SW1的周期时间Tp1的一半的Tp1/2的时刻T3，同步校正电流Isync成为0。

电流Id以斜率Ib/(C3×R1)与时间一同增加，同步校正电流Isync的斜率也与其相等。同步校正电流Isync在第一开关信号SW1的周期时间的1/2的时间Tp1/2内增加Ic即可，因此决定电流值Ib以及电阻R1、电容值C3，以使Ic＝Ib/(C3×R1)×Tp1/2成立即可。

在导通时间校正电路70中，在如上述这样生成了同步校正电流Isync的情况下，定时器电路80中的充电电流Ich2成为在第二恒流源60所生成的第二恒流Ion2中合成了与时间一同变化的同步校正电流Isync后的电流。

下面说明如上述这样构成的开关稳压器100的动作。在以下的说明中，假定输入电压Vin＝10V，第一基准电压Vref1＝2V，第二基准电压Vref2＝2.5V。此时的稳定状态的第一开关信号SW1的占空比为D1＝20％，第二开关信号SW2的占空比为D2＝25％。

首先，为了使本发明的效果更明确，在第二导通时间控制电路44中，说明不进行通过导通时间校正电路70对第二导通时间的校正的情况下的动作。

图6是表示在第二导通时间控制电路44中，不进行通过导通时间校正电路70对第二导通时间的校正的情况下的开关稳压器100的信号波形的时序图。

如上述这样，在第一导通时间控制电路34以及第二导通时间控制电路44中，理想状态下的第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的频率被设定为相等，但在实际的电路中，由于电路内的各元件中含有电阻分量，也存在各元件的偏差，因此第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的周期时间Tp1、Tp2中产生偏离。此时，第二开关信号SW2由于与第一开关信号SW1完全独立地重复进行导通/截止，因此在每一周期，从第一开关信号SW1的上升到第二开关信号SW2a的上升为止的经过时间td(以下，简称经过时间td)不断偏离，在图6中以斜线表示的定时，导通时间重合，发生EMI的增加等问题。

接着，说明在第二导通时间控制电路44中，通过导通时间校正电路70进行第二导通时间的校正的情况下的动作。

图7是表示在第二导通时间控制电路44中，进行了通过导通时间校正电路70对第二导通时间的校正的情况下的开关稳压器100的信号波形的时序图。

主通道的第一开关稳压器200成为稳定地输出第一输出电压Vout1的稳定状态，导通时间和截止时间以占空比20％反复出现。

在时刻T1，第一开关信号SW1导通。然后，在时刻T2，如果第二输出电压Vout2下降到第二基准电压Vref2，则第二开关信号SW2导通。如果第二开关信号SW2导通，则在第二开关信号生成电路20的第二导通时间控制电路44中，第二开关信号SW2的校正第二导通时间Ton2’被决定。

如上述这样，第二导通时间控制电路44中，如果第一开关信号SW1上升，则将定时器电路80的第二电容器C2充电的充电电流Ich2缓慢开始增加。在第二开关信号SW2上升的时刻T2中，充电电流Ich2变为小于第二恒流Ion2。其结果，将第二电容器C2充电至第四基准电压Vref4所需的时间，即校正第二导通时间Ton2’变得比基准第二导通时间Ton2长。第二导通时间控制电路44在从第二开关信号SW2导通起经过校正第二导通时间Ton2’后的时刻T3，将第二触发器42重置，并使第二开关信号SW2截止。在从时刻T2到时刻T3为止的第二开关信号SW2的导通时间中，第二输出电压Vout2上升，在时刻T3，如果第二开关信号SW2截止，则第二输出电压Vout2开始下降。

接着，在时刻T4中，第一开关信号SW1再次导通。在此期间，第二输出电压Vout2缓慢降低，在降低到第二基准电压Vref2的时刻T5，第二开关信号SW2导通。由于前一次的校正第二导通时间Ton2’被设定得比基准第二导通时间Ton2长，因此从第一开关信号SW1上升起到第二开关信号SW2上升为止的经过时间td2变得比前一次的经过时间td1长，第二开关信号SW2的上升延迟。

在时刻T5，如果第二开关信号SW2导通，则再次由第二导通时间控制电路44调节第二导通时间Ton2。由于第二开关信号SW2上升的时刻T5的充电电流Ich2低于第二恒流Ion2，因此校正第二导通时间Ton2’变得比基准第二导通时间Ton2长，在时刻T6，第二开关信号SW2截止。

接着，在时刻T7，第一开关信号SW1再次导通，在时刻T8，第二开关信号SW2导通。通过前一次的校正第二导通时间Ton2”的调节，从第一开关信号SW1上升起到第二开关信号SW2上升为止的经过时间td3变得比经过时间td2长。

第二导通时间Ton2的校正量由同步校正电流Isync决定，该同步校正电流Isync被设定为在从第一开关信号SW1经过了第一周期时间Tp1的1/2的时间后成为0。从而，第二开关信号SW2的上升时刻被不断缓慢地调整，第二开关信号SW2的上升时间从第一开关信号SW1的上升起逐渐收敛于经过Tp1/2后的时刻。

这样，在本实施方式的开关稳压器100中，根据从第一开关信号SW1上升起到第二开关信号SW2上升为止的经过时间，校正第二开关信号SW2的导通时间Ton2，并由校正后的导通时间Ton2’驱动开关元件，从而可以使第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的周期接近并互相取得同步。

此外，在第二导通时间控制电路44的导通时间校正电路70中，在从第一开关信号SW1上升起延迟了第一开关信号SW1的周期时间的1/2的时刻，将充电电流Ich2的校正量设定为0，从而在时间上偏移而生成第一开关信号SW1和第二开关信号SW2的导通时间，相位互相偏离180度而重复进行导通/截止。

其结果，能够防止第一开关信号SW1和第二开关信号SW2同时导通，并且能够防止流入输入端子102的输入电流瞬时增加并且抑制与输入端子102连接的电源的电流容量。进而，可以将与输入端子102连接的平滑用的输入电容器的电容抑制得很小，或者不需要。进而，由于能够抑制瞬时的输入电流的增加，因此能够减轻EMI对电路的影响，并且能够使电路稳定地动作。

实施方式为例示，本领域技术人员应当理解，这些各构成元件和各处理过程的组合可以有各种变形例，而且这样的变形例也属于本发明的范围。

例如，在实施方式的第一导通时间控制电路34、第二导通时间控制电路44中，使第三基准电压Vref3以及第四基准电压Vref4分别与第一基准电压Vref1以及第二基准电压Vref2成比例，并且使第一恒流Ion1以及第二恒流Ion2分别与第一基准电压Vref1以及第二基准电压Vref2成比例，理想状态下的第一周期时间Tp1和第二周期时间Tp2被设定为相等。但是，本发明不一定要将第一周期时间Tp1和第二周期时间Tp2设定得相等，由于在第二导通时间控制电路44中的导通时间校正电路70中通过反馈来校正第二开关信号SW2的第二导通时间Ton2，因此两个周期时间接近，能够进行同步控制。

在实施方式中，同步校正电流Isync设定为在第一开关信号SW1上升后经过第一周期时间Tp1的1/2后成为0，但不一定设定为周期时间的1/2。即，第二导通时间控制电路44由于施加反馈控制，以使在第一开关信号上升后同步校正电流Isync成为0的时刻，第二开关信号SW2导通，因此通过设定为，在要使第二开关信号SW2导通的时刻，同步校正电流Isync成为0，从而能够任意地偏移导通时间。

在实施方式中，如图5所示，说明了在导通时间校正电路70中生成的同步校正电流Isync依赖于第一开关信号的上升起的经过时间td，而且充电电流Ich2也与时间一同变化的情况，但不限定于此。例如，如图5所示这样将同步校正电流Isync规定为经过时间td的函数，将第二开关信号SW2上升的时刻的同步校正电流Isync的值作为同步校正电流值，并且合成在第二恒流Ion2中而作为充电电流Ich2也可以。在该情况下，对经过时间td唯一地决定校正第二导通时间Ton2，通过反馈可以使第二开关信号SW2的上升时刻收敛到同步校正电流Isync成为0的时刻，并且可以使第二开关信号SW2与第一开关信号同步。

在实施方式中，由模拟电路构成用于设定第一开关信号SW1以及第二开关信号SW2的导通时间的第一导通时间控制电路34以及第二导通时间控制电路44，但也可以通过其它形式的定时器电路或数字电路来构成。

在由数字电路构成第二导通时间控制电路44的情况下，也将第二导通时间Ton2决定为经过时间td的函数即可，可以进行与实施方式的第二导通时间控制电路44同样的动作。

在实施方式中，以具有双通道的输出的开关稳压器100为例进行了说明，但也可以应用于具有主通道、第一从属通道、第二从属通道的三通道的开关稳压器。

此时，在第一从属通道、第二从属通道各自的导通时间控制电路中设置导通时间校正电路，并进行控制，以使从主通道的开关信号的上升起经过了该周期时间的1/3的时间之后，第一从属通道的开关信号上升，也可以进行控制，以使在经过该周期时间的2/3的时间之后，第二从属通道的开关信号上升。同样，也可以进一步增加通道数。

在实施方式中，构成开关稳压器100的元件都被集成为一体，或者也可以被集成在多个集成电路中，而且其一部分由分立部件构成也可以。

例如，实施方式的开关稳压器控制电路1000也可以与第一开关元件12和第二开关元件22集成为一体。根据电路所要求的规格、成本或占有面积等来决定将哪个部分集成何种程度即可。

在实施方式中，说明了降压型的开关稳压器。在该降压型开关稳压器中，第一同步整流晶体管Tr2、第二同步整流晶体管Tr4也可以是整流二极管。此外，本发明不限于降压型的开关稳压器，也可以应用于升压型、或者升降压型的开关稳压器。此外，也可以是开关电容器型的DC/DC转换器，可以广泛应用于通过脉冲信号对开关元件进行开关控制的电源装置。

在本实施方式中的各块的电路结构中，MOSFET和双极晶体管能够自由变更。使用哪个晶体管，根据电路所要求的设计规格、使用的半导体制造工艺等决定即可。

此外，本发明也可以应用于对构成H桥电路等的开关晶体管提供脉冲信号并驱动电机的驱动电路，可以广泛地应用于对通过脉冲调制驱动的开关元件进行驱动的控制电路。

产业上的可利用性

根据本发明的开关信号生成装置，能够同步控制由导通时间固定方式的脉冲信号驱动的多个开关元件。

Claims (10)

1.一种开关稳压器控制电路，其特征在于，包括：

第一开关信号生成电路，生成用于驱动第一开关元件的第一开关信号，所述第一开关元件与第一输出电路连接；以及

第二开关信号生成电路，生成用于驱动第二开关元件的第二开关信号，所述第二开关元件与第二输出电路连接，

所述第一开关信号生成电路将所述第一开关信号的导通时间固定为规定的第一导通时间，并变化所述第一开关信号导通的定时，以使从所述第一输出电路输出的第一输出电压接近规定的第一基准电压，

另一方面，所述第二开关信号生成电路变化所述第二开关信号的导通时间，以使所述第二开关信号的频率接近所述第一开关信号的频率，并且变化所述第二开关信号导通的定时，以使从所述第二输出电路输出的第二输出电压接近规定的第二基准电压。

2.如权利要求1所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，所述第二开关信号生成电路检测从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间，并变化所述第二开关信号的导通时间，以使该经过时间接近规定的目标值。

3.如权利要求2所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，所述第二开关信号生成电路设定所述规定的目标值，以使所述第二开关信号的导通时间与所述第一开关信号的导通时间不重合。

4.如权利要求1或2所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，

所述第一开关信号生成电路包含：

第一电压比较器，比较所述第一输出电压和所述第一基准电压；

第一触发器，由所述第一电压比较器的输出设置；以及

第一导通时间控制电路，从所述第一触发器的输出上升起经过所述第一导通时间后，重置所述第一触发器，并且所述第一开关信号生成电路将所述第一触发器的输出作为所述第一开关信号输出，

所述第二开关信号生成电路包含：

第二电压比较器，比较所述第二输出电压和所述第二基准电压；

第二触发器，由所述第二电压比较器的输出设置；以及

第二导通时间控制电路，从所述第二触发器的输出上升起经过第二导通时间后，重置所述第二触发器，并且所述第二开关信号生成电路将所述第二触发器的输出作为所述第二开关信号输出，所述第二导通时间控制电路检测从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间，并变化所述第二导通时间，以使该经过时间接近规定的目标值。

5.如权利要求4所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，

所述第二导通时间控制电路包含：

定时器电路，对电容器流入恒流，并测量达到规定电压为止的经过时间，作为所述第二开关信号的导通时间；以及

导通时间校正电路，基于从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间，对所述定时器电路中的所述恒流的值进行增减。

6.如权利要求5所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，

所述导通时间校正电路，在从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间短时，减少所述恒流，在从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间长时，增加所述恒流。

7.如权利要求6所述的开关稳压器控制电路，其特征在于，

所述导通时间校正电路，在从所述第一开关信号的上升到所述第二开关信号的上升为止的经过时间为所述第一开关信号的周期时间的大致1/2时，将所述恒流的校正量设为0。

8.一种开关稳压器，其特征在于，包括：

权利要求1至7的任何一项所述的开关稳压器控制电路；以及

由所述开关稳压器控制电路导通/截止的开关元件。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

电压源，生成规定的直流电压；以及

权利要求8所述的开关稳压器，将所述直流电压升压或降压后输出到负载。

10.一种开关信号生成装置，其特征在于，包括：

第一开关信号生成电路，生成用于驱动第一开关元件的第一开关信号；以及

第二开关信号生成电路，生成用于驱动第二开关元件的第二开关信号，

所述第一开关信号生成电路将所述第一开关信号的导通时间固定为规定的第一导通时间，并变化所述第一开关信号导通的定时，以使从所述第一开关元件的开关结果得到的成为控制对象的第一电压接近规定的第一基准电压，

另一方面，所述第二开关信号生成电路变化所述第二开关信号的导通时间，以使所述第二开关信号的频率接近所述第一开关信号的频率，并且使从所述第二开关元件的开关结果得到的成为控制对象的第二电压接近规定的第二基准电压。

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