CN101056057B - 能减少外部零件数量的电源电路 - Google Patents

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Abstract

一种反相负电压DC-DC电源电路，包含第一电阻，其一端与输出端子相连，用于将输出电压的变化转换成电流。第一电阻的另一端与零伏钳位电路相连，所述钳位电路包含第一和第二晶体管。电流镜电路包含第三和第四晶体管，并与零伏钳位电路相连，用于使与在零伏钳位电路中流动的电流相等的电流流动。第二电阻与电流镜电路相连，用于将从零伏钳位电路流出的电流的变化转化为电压。

Description

能减少外部零件数量的电源电路
本申请要求现有日本专利申请JP2006-108290的优先权，该申请的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明涉及反相负电压DC-DC电源电路，更具体地说，涉及能够减少外部零件或部件数量的反相负电压DC-DC电源电路。
背景技术
通常情况下，在反相负电压DC-DC电源电路中，为了防止负电压被输入到控制IC，用于设置输出电压的电阻的基准电位应该被设置为正基准电位，而不是地电位(零伏)。
参照图1，描述了常规的反相负电压DC-DC电源电路的具体实例。这个实例已经在例如非专利文献1(“HA16114Datasheet(RJJ03F0050-0300Z)”，由Renesas Technology出版的，Rev.2.0，Sep.18，2003，37-2第9页图2.2的Output Voltage Setting(2)in Negative OutputVoltage(VO<0))中公开。
控制IC100从输入端子18连接到输入线。电源电路这样配置，使得负电压输出端子17处的电压变化经过电压设置电阻(Rc)101、电压设置电阻(Rd)102和基准电压源10施加到控制IC100的反馈端子105作为正电压。为此，电压设置电阻(Rd)102的一端通过端子106与基准电压源10相连。
进一步，由基准电压源10、电阻(Re)103和电阻(Rf)104产生的第二基准电压被施加到端子107。为此，电阻(Re)103的一端通过端子106与基准电压源10相连。端子105处的电压和端子107处的电压由误差放大器11进行比较。误差放大器11的比较结果输入DC-DC控制电路12。DC-DC控制电路12执行控制，以使输出端子17处的电压恒定。也就是说，DC-DC控制电路12是执行控制以使输出电压保持恒定的电路。数字108表示接地端子。
如前所述的电源电路存在以下问题：为了把输出负电压的变化反馈给DC-DC控制电路12，电压设置电阻(Rc)101和电压设置电阻(Rd)102的基准电位应该被设置为由基准电压源10提供的正电位(Vref)，而不是零伏。因此，额外地需要电阻(Re)103和电阻(Rf)104以产生电压Vref2作为用于控制的基准电压，其中满足Vref>Vref2的关系。其原因是为了防止负电压被施加到控制IC100的端子。
发明内容
本发明寻求确保减少电阻的数目，并且进一步地，无论输出电压是否为负电压，也希望确保能够选择电压设置电阻的电阻值。
根据本发明的第一个方面，提出了一种负电压电源电路。该负电压电源电路包含：第一电压设置电阻，其一端与输出端子相连；第二电压设置电阻；钳位电路，其与第一电压设置电阻的另一端相连；以及电流镜电路，其用于使流经第一电压设置电阻的电流通过钳位电路流向第二电压设置电阻。
根据本发明的第二个方面，提出了一种反相负电压DC-DC电源电路。该反相负电压DC-DC电源电路包含：第一电阻，其一端与输出端子相连，将输出电压的改变转化成电流；零伏钳位电路，包含第一晶体管和第二晶体管，并与第一电阻的另一端相连；电流镜电路，包含第三晶体管和第四晶体管，并与零伏钳位电路相连，用于使与在零伏钳位电路中流动的电流大小相同的电流流动。该反相负电压DC-DC电源电路还包含第二电阻，其与电流镜电路相连，用于把从零伏钳位电路流出的电流的变化转化成电压。
更好地，反相负电压DC-DC电源电路还包含：误差放大器，其反相输入端子输入电压为第二电阻上的电压，其非反相输入端子与基准电压源相连；DC-DC控制电路，其输入为误差放大器的输出。
更好地，在反相负电压DC-DC电源电路中，零伏钳位电路、电流镜电路和误差放大器在控制IC中提供，第一电阻和第二电阻在控制IC外部提供，并且分别通过控制IC的第一端子和第二端子与零伏钳位电路和电流镜电路相连。
更好地，在反相负电压DC-DC电源电路中，第一和第二晶体管是NPN晶体管，第三和第四晶体管是PNP晶体管。
根据本发明的第三个方面，提供了一种电子装置。其包含根据第二个方面所述的反相负电压DC-DC电源电路，作为输出负电压的电源电路。
根据本发明的电源电路，能够减少电阻数量，因为不要求第二基准电压低于基准电压。这是因为，由于不要求第二基准电压低于基准电压，用于产生第二基准电压的两个电阻就不再是必须的。
进一步，根据本发明的电源电路，可以选择电压设置电阻的电阻值，而无须考虑输出电压为负电压的事实。
附图说明
图1显示了常规的反相负电压DC-DC电源电路图；以及
图2显示了根据本发明实施例的反相负电压DC-DC电源电路图。
具体实施方式
参考图2，给出根据本发明实施例的反相负电压DC-DC电源电路的说明。
在该反相负电压DC-DC电源电路中，电压设置电阻(Ra)1(第一电阻)的一端与输出端子17相连，另一端通过控制IC100的端子8(第一端子)与零伏钳位电路(下文中简称“钳位电路”)CL1中的NPN晶体管2(第一晶体管)的发射极相连。
钳位电路CL1中NPN晶体管2的基极与NPN晶体管3(第二晶体管)的基极和集电极相连，NPN晶体管3确定了钳位电路CL1的钳位电压。用于操作钳位电路CL1的电流源6与钳位电路CL1中NPN晶体管3的基极和集电极相连。
钳位电路CL1中NPN晶体管2的集电极与电流镜电路CM1中的PNP晶体管4(第三晶体管)相连，并且电流方向由电流镜电路CM1中的PNP晶体管5(第四晶体管)改变。PNP晶体管5的集电极与电压设置电阻(Rb)7(第二电阻)的一端通过控制IC100的端子9(第二端子)相连。电压设置电阻(Rb)7的另一端接地。
电流镜电路CM1中PNP晶体管4和5的发射极以及电流源6与输入端18的输入线相连。
端子9还与误差放大器11的反相输入端子相连。误差放大器11的非反相输入端子与基准电压源10的正极相连。误差放大器11的输出端子与DC-DC控制电路12相连。
开关Nch-MOS晶体管13和肖特基二极管14连接在输入端子18和输出端子17之间。Nch-MOS晶体管13的开关由DC-DC控制电路12控制。线圈15一端接地，另一端连接到Nch-MOS晶体管13和肖特基二极管14之间的点，滤波电容16一端接地，另一端连接肖特基二极管14的输出端子侧。基准电压源10的负侧和钳位电路CL1中NPN晶体管3的发射极均与接地端子19相连。
工作描述
下面说明反相负电压DC-DC电源电路的工作。假设反相负电压DC-DC电源电路的输出端子17处的电压为Vout，钳则由端子8向输出端子17方向流经电压设置电阻(Ra)1的电流Io为Io＝(0-Vout)/Ra，其中电压设置电阻(Ra)1与钳位电压为零伏特的钳位电路CL1相连，其中Ra表示电压设置电阻(Ra)1的电阻值。
由于电压设置电阻(Ra)1的端子之一与钳位电路CL1中NPN晶体管2的发射极相连，电流Io基本与钳位电路CL1中NPN晶体管2的集电极电流相同。
在电流镜电路CM1中PNP晶体管4和5的作用下，与NPN晶体管2的集电极电流大小相等的电流流经端子9。PNP晶体管5的集电极电流(＝NPN晶体管2的集电极电流)，即电流Io，通过连接于端子9和地之间的电压设置电阻(Rb)7转化为电压V，该电压可由下式表示：
V＝Io*Rb＝(-Vout/Ra)*Rb
其中Rb表示电压设置电阻(Rb)7的电阻值。
同时，该电压V输入到与端子9相连的误差放大器11的反相输入端子。
另一方面，由于基准电压源10与误差放大器11的非反相输入端子相连，基于负反馈控制原理，DC-DC控制电路12执行控制，使得基准电压源10的电压Vref与电压V彼此相等。因此，以下关系成立。
Vref＝V＝(-Vout/Ra)*Rb
因此，输出端子17处的输出电压可由下式表示。
Vout＝-Vref*(Ra/Rb)
如上所述，在依据本发明的反相负电压DC-DC的电源电路中，电压设置电阻(Ra)1的一端与输出端子17相连，电压设置电阻(Ra)1的另一端通过控制IC100的端子8与钳位电路CL1相连，该钳位电路包含NPN晶体管2和NPN晶体管3。因此，假设输出电压给定为Vout，则流经电压设置电阻(Ra)1的电流Io可表示为Io＝(0-Vout)/Ra，从而输出电压Vout的变化被转变为电流Io的变化。该电流Io与钳位电路CL1中NPN晶体管2的集电极电流相等。
进一步，由于钳位电路CL1中NPN晶体管2的集电极与包含PNP晶体管4和PNP晶体管5的电流镜电路CM1相连，电流Io的变化被替换为电流镜电路CM1中PNP晶体管5的集电极电流的变化。然后，由于PNP晶体管5的集电极通过控制IC100的端子9与电压设置电阻(Rb)7相连，电流Io转化为由(0-Vout)Rb/Ra表示的电压。由于端子9与误差放大器11的反相输入端子相连，并且基准电压源10与误差放大器11的非反相输入端子相连，基于负反馈控制原理，以下关系成立：Vref＝Rb*(0-Vout)/Ra。
结果，Vout＝-Vref*(Ra/Rb)，并且因此，使用两个电压设置电阻(Ra)1和(Rb)7，可实现负电压DC-DC电源电路，而无需向控制IC100施加负电压。另外，可选择两个电压设置电阻(Ra)1和(Rb)7的电阻值，而无须考虑输出电压是负电压的事实。
本发明适用于所有含有用于输出负电压的电源电路的电子设备，特别地，它适用于数码相机的系统电源IC，作为需要负电压的CCD的电源。

Claims (4)

1.一种反相负电压DC-DC电源电路，包含：
第一电阻，其一端连接到输出端子，用于把输出电压的变化转化成电流；
零伏钳位电路，包含第一晶体管和第二晶体管，并与所述第一电阻的另一端相连；
电流镜电路，包含第三晶体管和第四晶体管，并与所述零伏钳位电路相连，用于使与在所述零伏钳位电路中流动的电流具有相同值的电流流动；以及
第二电阻，连接到所述电流镜电路，用于把从所述零伏钳位电路流出电流的变化转化成电压；
进一步包含：
误差放大器，其具有反相输入端子和非反相输入端子，所述反相输入端子输入有所述第二电阻两端的电压，所述非反相输入端子与基准电压源相连；以及
DC-DC控制电路，其输入为所述误差放大器的输出。
2.如权利要求1所述的反相负电压DC-DC电源电路，其中
所述零伏钳位电路、所述电流镜电路和所述误差放大器配置在控制IC中，以及
所述第一电阻和所述第二电阻配置在所述控制IC外部，并且分别通过所述控制IC的第一端子和第二端子与所述零伏钳位电路和所述电流镜电路相连。
3.如权利要求1所述的反相负电压DC-DC电源电路，其中
所述第一和第二晶体管是NPN晶体管，以及
所述第三和第四晶体管是PNP晶体管。
4.一种电子装置，其包含权利要求1所述的反相负电压DC-DC电源电路作为输出负电压的电源电路。
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