CN101388606A - 开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法 - Google Patents

开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101388606A
CN101388606A CNA2008101494060A CN200810149406A CN101388606A CN 101388606 A CN101388606 A CN 101388606A CN A2008101494060 A CNA2008101494060 A CN A2008101494060A CN 200810149406 A CN200810149406 A CN 200810149406A CN 101388606 A CN101388606 A CN 101388606A
Authority
CN
China
Prior art keywords
constant current
circuit
current
source
mentioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101494060A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101388606B (zh
Inventor
山田真一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of CN101388606A publication Critical patent/CN101388606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101388606B publication Critical patent/CN101388606B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法。在脉冲宽度限制电路(6)中，在反相器(13)的输出端和接地电压之间，或恒定电流源(12)的输出端和接地电压之间，设有开关(SW11)，其根据从外部输入的试验信号TEST开关，试验时，通过测定断开开关(SW11)时流过恒定电流源(12)的电源电流和接通开关(SW11)时流过恒定电流源(12)的电源电流，能正确测定恒定电流(i2)，通过调整基准电流(i1)，使得恒定电流(i2)成为所希望的值。能降低从脉冲宽度限制电路输出的脉冲信号的脉冲宽度的偏差，降低轻负载时效率偏差，降低输出电压脉动偏差。

Description

开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法
技术领域
本发明涉及具有脉冲宽度限制功能的PWM控制方式的开关稳压器(switching regulator)，尤其涉及在轻负载时可减少PWM脉冲信号的脉冲宽度的偏差，减少效率及输出电压的脉动偏差的开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法。
背景技术
图5表示以往技术的具有脉冲宽度限制功能的降压型开关稳压器100的电路例(例如参照专利文献1)。
脉冲调制控制型的开关稳压器调整脉冲宽度动作，以便使得输入电力和输出电力平衡，随着负载电流变小，脉冲宽度变小。脉冲宽度越小，相对输入电力的开关损失电力比例增加，导致效率明显低下，因此，如图5所示，设置脉冲宽度限制电路106，以便用于使得开关元件SW1接通的脉冲宽度不降低到某阈值以下。
在图5中，在轻负载时，以宽的固定的脉冲宽度使得开关元件SW1接通，增大脉动电压，降低振荡频率，通过降低开关损失电力，提高效率。
但是，若脉冲宽度过大，虽然能提高效率，但脉动电压大到必要以上，若脉冲宽度过小，虽然脉动电压变小，但效率低下。因此，脉冲宽度需要设定为：大到效率不低下程度，小到输出电压的脉动不增大到必要以上的程度。
在图5中，102表示基准电压发生电路，103表示误差放大电路，104表示三角形波发生电路，105表示PWM比较器，107表示控制逻辑电路，108表示逆电流状态检测电路。
图6表示在图5中使用的脉冲宽度限制电路106的电路例。
在图6中，恒定电流源121由电流反射镜电路构成，从基准电流源113得到所定的基准电流，所述电流反射镜电路生成与所定的基准电流成比例的恒定电流ia输出。从PWM比较电路104输出PWM脉冲信号Spw，输入脉冲开始电路112，若Spw上升为高电平，则使得开关SWa接通，成为导通状态，同时，使得开关SWb断开，成为截止状态，以来自恒定电流源121的恒定电流ia对电容器Ca进行充电。
比较器122的非反转输入端的电压逐渐上升，若成为所定的基准电压Vref以上，则比较器122将高电平信号向判定电路114输出，同时，向脉冲开始电路112输出，使得脉冲开始电路112复位，断开开关SWa，使其成为截止状态，同时，接通开关SWb，使其成为导通状态，使得电容器Ca放电。判定电路114根据从比较器122输入的信号以及从脉冲开始电路112输出的信号，生成用于限制PWM脉冲信号Spw的脉冲宽度的脉冲信号Spd输出。由此，脉冲信号Spd的脉冲宽度由恒定电流ia的电流值，电容器Ca的容量，基准电压Vref决定。
专利文献1：日本特开2006—333636号公报
基准电流或基准电压Vref易受工艺过程偏差影响，因此，根据样本不同，脉冲信号Spd的脉冲宽度有偏差，存在产生效率低下的样本或输出电压脉动大的样本的问题。因此，以往为了提高脉冲信号Spd的脉冲宽度的精度，实施测定基准电流及基准电压Vref的试验，根据测定结果，调整该基准电流及基准电压Vref，以便得到所希望的脉冲宽度。
但是，由于恒定电流源121由电流反射镜电路构成，因此，构成该电流反射镜电路的晶体管的阈值电压Vth，晶体管尺寸，移动度等具有随机处理偏差，基准电流源113及恒定电流源121的电流比有偏差，因此，即使能精度良好地调整基准电流，还是存在脉冲信号Spd的脉冲宽度偏差依然保持很大的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述现有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于：提供一种开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法，测定脉冲宽度限制电路中的、输入基准电流的由电流反射镜电路构成的恒定电流源的输出电流，根据该测定结果，调整上述基准电流，能降低从脉冲宽度限制电路输出的脉冲信号的脉冲宽度的偏差，降低轻负载时效率偏差，降低输出电压脉动偏差。
为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：
(1)一种开关稳压器，开关元件根据输入的控制信号进行开关，以输入到输入端的输入电压对电感器充电，对该开关元件，使用生成的PWM脉冲信号，进行PWM控制，使得从输出端输出的输出电压为所定的恒定电压，其特征在于：
所述开关稳压器设有脉冲宽度限制电路，限制所述PWM脉冲信号的占空因数，使得所述开关元件接通时间成为所定最小值以上；
该脉冲宽度限制电路设有：
基准电流源，生成所定的基准电流输出；
恒定电流源，从该基准电流生成所定的恒定电流输出；
电容器，以该恒定电流进行充电；
反相块，连接所述恒定电流源及接地，接受来自所述恒定电流源的所定的恒定电流，所述反相块包括第一开关电路及第二开关电路，该第一开关电路根据上述PWM脉冲信号电平，向该电容器供给上述恒定电流，若上述第一开关电路停止供给上述恒定电流，则第二开关电路使得该电容器以所定电压放电；
判定电路部，判定上述电容器的电压是否为所定值以上；
限制电路部，上述PWM脉冲信号成为使得上述开关元件接通的信号电平后，到上述电容器的电压成为所定值以上的时间，保持该信号电平，限制PWM脉冲信号的脉冲宽度。
(2)在上述(1)所述的开关稳压器中，其特征在于：
所述反相块进一步包括第三开关电路，试验时，根据来自外部的试验信号，使得来自所述恒定电流源的所定的恒定电流流向所定电压的接地。
(3)在上述(2)所述的开关稳压器中，其特征在于：
所述第三开关电路根据来自外部的试验信号，使得所述第一开关电路的电流输出端与接地连接。
(4)在上述(2)所述的开关稳压器中，其特征在于：
所述第三开关电路根据来自外部的试验信号，使得所述恒定电流源的电流输出端与接地连接。
(5)在上述(3)所述的开关稳压器中，其特征在于：
上述试验时，上述PWM脉冲信号固定为所定的信号电平，使得所述第一开关电路向上述电容器供给恒定电流。
(6)在上述(4)所述的开关稳压器中，其特征在于：
上述试验时，上述PWM脉冲信号固定为所定的信号电平，使得所述第一开关电路停止向上述电容器供给恒定电流。
(7)在上述(1)所述的开关稳压器中，其特征在于：
所述反相块进一步包括开关控制电路部，控制上述第一开关电路及第二开关电路的动作，试验时，与上述PWM脉冲信号无关，根据来自外部的试验信号，使得所述恒定电流流向所定电压的接地。
(8)一种开关稳压器的脉冲宽度限制值调整方法，所述开关稳压器为(2)-(6)任一个所述的开关稳压器，所述恒定电流源由电流反射镜电路形成，将上述基准电流作为输入电流，生成与该基准电流成比例的上述恒定电流输出，其特征在于：
所述脉冲宽度限制值调整方法在上述试验时，包括：
断开所述第三开关电路和所述恒定电流源的连接，中断由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第1电源电流；
接通所述第三开关电路和所述恒定电流源的连接，使得由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第2电源电流；
调整上述基准电流的电流值，使得上述测定的第1电源电流和第2电源电流之差为所希望的值。
(9)一种开关稳压器的脉冲宽度限制值调整方法，所述开关稳压器为(7)中所述的开关稳压器，所述恒定电流源由电流反射镜电路形成，将上述基准电流作为输入电流，生成与该基准电流成比例的上述恒定电流输出，其特征在于：
所述脉冲宽度限制值调整方法在上述试验时，包括：
断开所述第一开关电路和第二开关电路与所述恒定电流源的连接，中断由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第1电源电流；
使得所述第一开关电路和第二开关电路动作，使得所述所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第2电源电流；
调整上述基准电流的电流值，使得上述测定的第1电源电流和第2电源电流之差为所希望的值。
按照本发明的开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法，构成脉冲宽度限制电路的恒定电流源由输入基准电流的电流反射镜电路构成场合，测定来自所述恒定电流源的恒定电流流向所定电压时流过上述恒定电流源的第1电源电流，以及断开该恒定电流流动时流过上述恒定电流源的第2电源电流，调整上述基准电流的电流值，使得上述测定的第1电源电流和第2电源电流之差为所希望的值。这样，能降低从脉冲宽度限制电路输出的脉冲信号的脉冲宽度的偏差，降低轻负载时效率偏差，降低输出电压脉动偏差。
附图说明
图1表示本发明的第1实施形态的开关稳压器的构成例。
图2表示图1的脉冲宽度限制电路6的电路例。
图3表示图1的脉冲宽度限制电路6的另一电路例。
图4表示本发明的第2实施形态的开关稳压器的脉冲宽度限制电路6a的电路例。
图5表示以往技术的具有脉冲宽度限制功能的降压型开关稳压器。
图6表示图5的脉冲宽度限制电路的电路例。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明实施形态，在以下实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。
第1实施形态
图1表示本发明的第1实施形态的开关稳压器的构成例。
在图1中，开关稳压器1是一种将输入于输入端IN的输入电压Vin变换为所定恒定电压、作为输出电压Vout从输出端OUT输出的同步整流型开关稳压器。
开关稳压器1具有：开关晶体管M1和由NMOS晶体管构成的同步整流用晶体管M2，所述开关晶体管M1由进行开关动作以用于对输入电压Vin进行输出控制的PMOS晶体管构成。
此外，开关稳压器1具有：基准电压发生电路2，输出电压检测用的电阻R1、R2，电感器L1，平滑用的电容器C1，误差放大电路3，三角形波发生电路4，PWM比较器5，脉冲宽度限制电路6，控制逻辑电路7，逆电流状态检测电路8。在开关稳压器1中，也可以将除电感器L1和电容器C1外的各电路集成为一个IC，根据具体场合，也可将除开关晶体管M1及/或同步整流用晶体管M2、电感器L1及电容器C1外的各电路集成为一个IC。
在输入端IN与接地电压之间，串联连接开关晶体管M1和同步整流用晶体管M2，开关晶体管M1和同步整流用晶体管M2之间的连接部设为LX。在连接部LX与输出端OUT之间连接电感器L1，在输出端OUT与接地电压之间串联连接电阻R1和R2，并连接电容器C1，从电阻R1和R2的连接部输出对输出电压Vout进行分压的分压电压Vfb。基准电压发生电路2生成所定的第1基准电压Vref1输出，在误差放大电路3中，分压电压Vfb输入反转输入端，第1基准电压Vref1输入非反转输入端。误差放大电路3放大输入的分压电压Vfb和第1基准电压Vref1的电压差，生成输出信号EAo，向PWM比较器5的反转输入端输出。
三角形波发生电路4生成所定的三角形波信号TW，输出到PWM比较器5的非反转输入端，PWM比较器5使用该三角形波信号TW对误差放大电路3的输出信号EAo进行PWM调制，生成用于实行PWM控制的PWM脉冲信号Spw，向脉冲宽度限制电路6输出。PWM脉冲信号Spw在脉冲宽度限制电路6脉冲宽度被限制，作为脉冲信号Spd向控制逻辑电路7输出。
控制逻辑电路7使得根据输入的脉冲信号Spd生成的控制信号PHS向开关晶体管M1的栅极输出，同时，使得根据输入的脉冲信号Spd生成的控制信号NLS向同步整流用晶体管M2的栅极输出。逆电流状态检测电路8检测电流从同步整流用晶体管M2的漏极流向源极的逆电流发生征兆，若检测到该逆电流发生征兆，则向控制逻辑电路7输出所定信号，与脉冲信号Spd无关，控制逻辑电路7断开同步整流用晶体管M2使其截止，防止逆电流发生。
在这种结构中，在连接部LX的电压不到接地电压、没有电流从连接部LX流向接地电压的逆电流发生征兆场合，逆电流状态检测电路8向控制逻辑电路7输出表示没有逆电流发生征兆的信号。在这种状态下，若开关稳压器1的输出电压Vout变大，则误差放大电路3的输出信号EAo的电压下降，来自PWM比较器5的PWM脉冲信号Spw的占空因数变小。其结果，开关晶体管M1接通的时间变短，同步整流用晶体管M2接通的时间相应变长，开关稳压器1的输出电压Vout被控制得较低。
又，若开关稳压器1的输出电压Vout变小，则误差放大电路3的输出信号EAo的电压上升，来自PWM比较器5的PWM脉冲信号Spw的占空因数变大。其结果，开关晶体管M1接通的时间变长，同步整流用晶体管M2接通的时间相应变短，开关稳压器1的输出电压Vout被控制为升高。反复这种动作，以所定电压将输出电压Vout控制成一定。
在此，脉冲宽度限制电路6限制PWM脉冲信号的占空因数，向控制逻辑电路7输出，以便使得开关晶体管M1接通时间比所定最小值长。
图2表示图1的脉冲宽度限制电路6的电路例。
在图2中，脉冲宽度限制电路6由生成所定的基准电流i1输出的基准电流源11，从该基准电流源i1生成所定的恒定电流i2输出的恒定电流源12，接受来自恒定电流源12供给的恒定电流i2的反相器13，RS闩电路14，比较器15，电容器C11，根据外部输入的试验信号TEST开关的试验用开关SW11构成。恒定电流源12由电流反射镜电路构成，该电流反射镜电路由PMOS晶体管M11和M12形成，反相器13由PMOS晶体管M13和NMOS晶体管M14构成，该反相器13和开关SW11构成反相块(inverting block)30。PMOS晶体管M13形成第一开关电路，NMOS晶体管M14形成第二开关电路，开关SW11形成第三开关电路，RS闩电路14形成限制电路部，比较器15形成判定电路部。
在PMOS晶体管M11和M12中，各源极分别与输入电压Vin连接，各栅极被连接并与PMOS晶体管M11的漏极连接。构成恒定电流源12输入端的PMOS晶体管M11的漏极和接地电压之间与基准电流源11连接。构成恒定电流源12输出端的PMOS晶体管M12的漏极和接地电压之间串联连接有PMOS晶体管M13和NMOS晶体管M14。PMOS晶体管M13和NMOS晶体管M14的连接部构成反相器13的输出端，与比较器15的非反转输入端连接。PMOS晶体管M13和NMOS晶体管M14的各栅极连接，该连接部构成反相器13的输入端，与RS闩电路14的反转输出端QB连接。
在比较器15的反转输入端输入所定的第2基准电压Vref2，比较器15的输出端与RS闩电路14的复位输入端R连接。若将反相器13的输出端和比较器15的非反转输入端的连接部设为A，则在连接部A和接地电压之间并联连接开关SW11和电容器C11。RS闩电路14的复位输入端R构成脉冲宽度限制电路6的输入端，输入PWM脉冲信号Spw。RS闩电路14的设置输入端S构成脉冲宽度限制电路6的输入端，输入PWM脉冲信号Spw。RS闩电路14的非反转输出端Q构成脉冲宽度限制电路6的输出端，输出脉冲信号Spd。
若PWM脉冲信号Spw成为高电平，则RS闩电路14使得非反转输出端Q保持高电平，反转输出端QB保持低电平，输出高电平的脉冲信号Spd，开关晶体管M1接通成为导通状态。此外，通过使得反转输出端QB为低电平，PMOS晶体管M13接通成为导通状态，同时，NMOS晶体管M14断开成为截止状态，以来自恒定电流源12的恒定电流i2对电容器C11进行充电。因此，连接部A的电压VA逐渐上升，若电压VA上升到第2基准电压Vref2以上，则比较器15的输出端成为高电平，使得RS闩电路14复位。
此时，若PWM脉冲信号Spw保持高电平，则RS闩电路14的非反转输出端Q为高电平，但复位输入端R成为高电平，因此，非反转输出端Q的信号电平与PWM脉冲信号Spw同步变化，若PWM脉冲信号Spw成为低电平，则非反转输出端Q成为低电平。
PWM脉冲信号Spw成为高电平后，电压VA成为第2基准电压Vref2前，PWM脉冲信号Spw成为低电平场合，由于低电平信号输入RS闩电路14的复位输入端R，因此，RS闩电路14的反转输出端QB成为高电平，比较器15使得输出端保持在低电平。此后，比较器15的输出端从低电平上升为高电平，RS闩电路14成为复位状态。
此时，从RS闩电路14输出的脉冲信号Spd的脉冲宽度比PWM脉冲信号Spw的脉冲宽度宽，脉冲宽度限制电路6限制PWM脉冲信号Spw的最小脉冲宽度输出。
脉冲信号Spd的脉冲宽度若过宽，则轻负载时成为脉动电压增大原因，脉冲信号Spd的脉冲宽度若过狭，则成为效率低下原因。于是，试验时，将电压输入误差放大电路3的反转输入端，使得PWM脉冲信号Spw成为高电平，从RS闩电路14的反转输出端QB输出低电平信号，使得开关SW11接通/断开，测定恒定电流i2。例如，电阻R1及R2附加在IC上，通过该IC端子，分压电压Vfb输入误差放大电路3的反转输入端，在电阻R1及R2不连接到该IC状态下，能通过该IC端子，将所希望的电压输入误差放大电路3的反转输入端。
具体地说，在从RS闩电路14的反转输出端QB输出低电平信号状态下，实行以下那样的测定动作。先通过试验信号TEST使得开关SW11断开，成为截止状态，测定此时流过恒定电流源12的电源电流，测定基准电流i1的电流值。接着，通过试验信号TEST使得开关SW11接通，成为导通状态，测定此时流过恒定电流源12的电源电流，测定基准电流i1和恒定电流i2相加的电流值。从接通开关SW11时的电流测定值，减去断开SW11时的电流测定值，所得的值成为恒定电流i2的测定值，实行修正等，调整基准电流i1的电流值，使得该恒定电流i2的测定值成为所希望的值。
在此，在图2中，将开关SW11连接在上述连接部A和接地电压之间，但是，若这样，由于IC面积缩小等原因，减小电容器C11容量，达到MOS晶体管的栅极容量不能忽视场合，若将开关SW11连接在上述连接部A上，则存在该开关SW11成为并不希望的负载容量的可能性。这种场合，如图3所示，可以将开关SW11连接在作为恒定电流源12的输出端的PMOS晶体管M12的漏极和接地电压之间。在图3的脉冲宽度限制电路6中，反相器13由PMOS晶体管M13和NMOS晶体管M14构成，脉冲宽度限制电路6包括反相块30a，其由上述反相器13和开关SW11构成，所述开关SW11设置在PMOS晶体管M12的漏极和接地电压之间。这种场合，试验时，将电压输入误差放大电路3的反转输入端，使得PWM脉冲信号Spw成为低电平，PMOS晶体管M13断开成为截止状态。其他试验时动作与图2场合相同，说明省略。
这样，本第1实施形态的开关稳压器在脉冲宽度限制电路6中，在反相器13的输出端和接地电压之间，或恒定电流源12的输出端和接地电压之间，设有开关SW11，其根据从外部输入的试验信号TEST开关，试验时，通过测定使得开关SW11断开时流过恒定电流源12的电源电流，以及使得开关SW11接通时流过恒定电流源12的电源电流，能正确测定恒定电流i2，能正确地将恒定电流i2设定为所希望的值，因此，能减少脉冲信号Spd的脉冲宽度的偏差，能减少轻负载时效率偏差及输出电压脉动的偏差。
第2实施形态
在上述第1实施形态中，也可以使用构成反相器13的NMOS晶体管M14，代替开关SW11，这样构成的电路作为本发明的第2实施形态。
表示本发明第2实施形态的开关稳压器的构成例的图除了将图1的脉冲限制电路6的符号改变为6a以外，其他与图1相同，此处省略。
图4表示本发明的第2实施形态的开关稳压器的脉冲宽度限制电路6a的电路例，在图4中，与图2相同的部件或同样的结构用相同的符号进行表示，此处省略说明，仅说明与图2的不同点。
图4与图2的不同点在于，取掉图2的开关SW11，变更图2的反相器13的电路构成，伴随此变化，将图2的反相器13变更为反相器13a，将图2的脉冲宽度限制电路6变更为脉冲宽度限制电路6a。
在图4中，脉冲宽度限制电路6a由基准电流源11，恒定电流源12，接受来自恒定电流源12供给的恒定电流i2的反相器13a，RS闩电路14，比较器15，电容器C11构成。反相块31包括PMOS晶体管M13，NMOS晶体管M14，反相器17，“与”电路18及“或”电路19。PMOS晶体管M13及NMOS晶体管M14构成反相器13a。此外，反相器17，“与”电路18及“或”电路19构成开关控制电路部20。
“与”电路18的一输入端和“或”电路19的一输入端连接，该连接部与RS闩电路14的反转输出端QB连接。来自外部的试验信号TEST通过反相器17输入“与”电路18的另一输入端，试验信号TEST输入“或”电路19的另一输入端。“与”电路18的输出端与PMOS晶体管M13的栅极连接，“或”电路19的输出端与NMOS晶体管M14的栅极连接。
在这样构成中，通常动作时，试验信号TEST为低电平，从RS闩电路14的反转输出端QB输出的信号通过“与”电路18输入PMOS晶体管M13的栅极，同时，通过“或”电路19输入NMOS晶体管M14的栅极。因此，通常动作时的脉冲宽度限制电路6a的动作与图2场合相同。
接着，试验时，将电压输入误差放大电路3的反转输入端，使得PWM脉冲信号Spw成为低电平，从RS闩电路14的反转输出端QB输出高电平信号，通过变更试验信号TEST的信号电平，测定恒定电流i2。
具体地说，在从RS闩电路14的反转输出端QB输出高电平信号状态下，实行以下那样的测定动作。由于高电平信号输入“或”电路19的另一输入端，因此，与试验信号TEST无关，“或”电路19的输出端成为高电平，NMOS晶体管M14接通成为导通状态。另一方面，若试验信号TEST成为高电平，“与”电路18输出低电平信号，若试验信号TEST成为低电平，“与”电路18输出高电平信号。
先通过试验信号TEST使得PMOS晶体管M13断开成为截止状态，测定此时流过恒定电流源12的电源电流，测定基准电流i1的电流值。接着，通过试验信号TEST使得PMOS晶体管M13接通成为导通状态，测定此时流过恒定电流源12的电源电流，测定基准电流i1和恒定电流i2相加的电流值。从接通PMOS晶体管M13时的电流测定值，减去断开PMOS晶体管M13时的电流测定值，所得的值成为恒定电流i2的测定值，实行修正等，调整基准电流i1的电流值，使得该恒定电流i2的测定值成为所希望的值。
如此，本第2实施形态的开关稳压器可获得与上述第1实施形态相同的效果，同时，例如，图3场合，通过开关SW11与恒定电流源12和反相器13a的连接部连接，不会使得反相器13a的起动时间变化使得脉冲宽度精度恶化，虽然栅极数增加，但能减少恒定电流源12和反相器13a的连接部的容量成份，因此，能缩短PMOS晶体管M13接通后到恒定电流i2稳定所需要时间。
在上述第1及第2实施形态中，以同步整流方式的降压型开关稳压器为例进行说明，但本发明并不局限于此，非同步整流方式的降压型开关稳压器或升压型开关稳压器也能适用。但是，非同步整流方式场合，不需要逆电流状态检测电路8那样的电路。非同步整流方式的降压型开关稳压器场合，可以将图1的同步整流用晶体管M2替换为正极与接地电压连接、负极与连接部LX连接的二极管。
同步整流方式的升压型开关稳压器场合，由电感器L1和NMOS晶体管构成的开关晶体管M1串联连接到输入电压Vin和接地电压之间，由PMOS晶体管构成的同步整流用晶体管M2连接到电感器L1与开关晶体管M1的连接部LX和输出端OUT之间。控制信号NLS输入开关晶体管M1的栅极，控制信号PHS输入同步整流用晶体管M2的栅极。非同步整流方式的升压型开关稳压器场合，可以将同步整流用晶体管M2替换为正极与连接部LX连接、负极与输出端OUT连接的二极管。

Claims (9)

1.一种开关稳压器，开关元件根据输入的控制信号进行开关，以输入到输入端的输入电压对电感器充电，对该开关元件，使用生成的PWM脉冲信号，进行PWM控制，使得从输出端输出的输出电压为所定的恒定电压，其特征在于：
所述开关稳压器设有脉冲宽度限制电路，限制所述PWM脉冲信号的占空因数，使得所述开关元件接通时间成为所定最小值以上；
该脉冲宽度限制电路设有：
基准电流源，生成所定的基准电流输出；
恒定电流源，从该基准电流生成所定的恒定电流输出；
电容器，以该恒定电流进行充电；
反相块，连接所述恒定电流源及接地，接受来自所述恒定电流源的所定的恒定电流，所述反相块包括第一开关电路及第二开关电路，该第一开关电路根据上述PWM脉冲信号电平，向该电容器供给上述恒定电流，若上述第一开关电路停止供给上述恒定电流，则第二开关电路使得该电容器以所定电压放电；
判定电路部，判定上述电容器的电压是否为所定值以上；
限制电路部，上述PWM脉冲信号成为使得上述开关元件接通的信号电平后，到上述电容器的电压成为所定值以上的时间，保持该信号电平，限制PWM脉冲信号的脉冲宽度。
2.如权利要求1所述的开关稳压器，其特征在于：
所述反相块进一步包括第三开关电路，试验时，根据来自外部的试验信号，使得来自所述恒定电流源的所定的恒定电流流向所定电压的接地。
3.如权利要求2所述的开关稳压器，其特征在于：
所述第三开关电路根据来自外部的试验信号，使得所述第一开关电路的电流输出端与接地连接。
4.如权利要求2所述的开关稳压器，其特征在于：
所述第三开关电路根据来自外部的试验信号，使得所述恒定电流源的电流输出端与接地连接。
5.如权利要求3所述的开关稳压器，其特征在于：
上述试验时，上述PWM脉冲信号固定为所定的信号电平，使得所述第一开关电路向上述电容器供给恒定电流。
6.如权利要求4所述的开关稳压器，其特征在于：
上述试验时，上述PWM脉冲信号固定为所定的信号电平，使得所述第一开关电路停止向上述电容器供给恒定电流。
7.如权利要求1所述的开关稳压器，其特征在于：
所述反相块进一步包括开关控制电路部，控制上述第一开关电路及第二开关电路的动作，试验时，与上述PWM脉冲信号无关，根据来自外部的试验信号，使得所述恒定电流流向所定电压的接地。
8.一种开关稳压器的脉冲宽度限制值调整方法，所述开关稳压器为权利要求2-6中任一个所述的开关稳压器，所述恒定电流源由电流反射镜电路形成，将上述基准电流作为输入电流，生成与该基准电流成比例的上述恒定电流输出，其特征在于：
所述脉冲宽度限制值调整方法在上述试验时，包括：
断开所述第三开关电路和所述恒定电流源的连接，中断由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第1电源电流；
接通所述第三开关电路和所述恒定电流源的连接，使得由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第2电源电流；
调整上述基准电流的电流值，使得上述测定的第1电源电流和第2电源电流之差为所希望的值。
9.一种开关稳压器的脉冲宽度限制值调整方法，所述开关稳压器为权利要求7中所述的开关稳压器，所述恒定电流源由电流反射镜电路形成，将上述基准电流作为输入电流，生成与该基准电流成比例的上述恒定电流输出，其特征在于：
所述脉冲宽度限制值调整方法在上述试验时，包括：
断开所述第一开关电路和第二开关电路与所述恒定电流源的连接，中断由恒定电流源生成输出的所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第1电源电流；
使得所述第一开关电路和第二开关电路动作，使得所述所定的恒定电流流向接地；
测定流过上述恒定电流源的第2电源电流；
调整上述基准电流的电流值，使得上述测定的第1电源电流和第2电源电流之差为所希望的值。
CN2008101494060A 2007-09-13 2008-09-12 开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法 Expired - Fee Related CN101388606B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP238275/07 2007-09-13
JP2007238275A JP4971086B2 (ja) 2007-09-13 2007-09-13 スイッチングレギュレータ及びそのパルス幅制限値調整方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101388606A true CN101388606A (zh) 2009-03-18
CN101388606B CN101388606B (zh) 2011-01-26

Family

ID=40453769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101494060A Expired - Fee Related CN101388606B (zh) 2007-09-13 2008-09-12 开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7859239B2 (zh)
JP (1) JP4971086B2 (zh)
KR (1) KR101037306B1 (zh)
CN (1) CN101388606B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594123A (zh) * 2010-11-24 2012-07-18 罗姆股份有限公司 开关电源的控制电路、控制方法及开关电源、电子设备
CN102694539A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 菲尼克斯电气公司 具有输入状态受到监视的输入装置的通讯系统和电流放大装置
CN102843106A (zh) * 2012-09-25 2012-12-26 上海贝岭股份有限公司 一种用于d类功放芯片的过流保护方法
CN103543780A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 苏州贝克微电子有限公司 一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路
CN104038029A (zh) * 2014-06-24 2014-09-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 占空比转换电路及转换方法
CN110692117A (zh) * 2017-05-31 2020-01-14 本田技研工业株式会社 微型计算机输入用开关
CN111245215A (zh) * 2020-04-02 2020-06-05 深圳能芯半导体有限公司 电源软启动方法及电路
CN112445266A (zh) * 2021-01-29 2021-03-05 上海南芯半导体科技有限公司 一种充电截止电流的调节电路和调节方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200525869A (en) * 2004-01-28 2005-08-01 Renesas Tech Corp Switching power supply and semiconductor IC
JP4980588B2 (ja) 2005-06-21 2012-07-18 ローム株式会社 降圧型スイッチングレギュレータ、その制御回路、ならびにそれを用いた電子機器
JP5278817B2 (ja) * 2009-04-28 2013-09-04 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
JP5458686B2 (ja) * 2009-06-16 2014-04-02 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 降圧型コンバータ
JP5507216B2 (ja) * 2009-11-20 2014-05-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および電源装置
CN102984630B (zh) 2011-09-06 2015-12-02 昂宝电子（上海）有限公司 用于音频放大系统中减少失真的系统和方法
CN102984629B (zh) 2011-09-06 2014-12-17 昂宝电子（上海）有限公司 用于音频放大系统中降噪的方法
US9658294B2 (en) 2011-11-04 2017-05-23 Nxp Usa, Inc. Testing a switched mode supply with waveform generator and capture channel
US9685919B2 (en) 2013-08-21 2017-06-20 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Amplification systems and methods with output regulation
CN103441739B (zh) 2013-08-21 2015-04-22 昂宝电子（上海）有限公司 具有一个或多个通道的放大系统和方法
KR102279252B1 (ko) 2015-04-03 2021-07-20 삼성전자주식회사 전압 모드 드라이버 및 이를 포함하는 전자 장치
US10554124B1 (en) * 2018-10-01 2020-02-04 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Multi-level buck converter with current limit and 50% duty cycle control
US11018583B2 (en) * 2019-10-24 2021-05-25 Kinetic Technologies Switching voltage regulators with phase-lock loops and lock range extension
CN111580587B (zh) * 2020-05-22 2021-12-21 西安微电子技术研究所 一种脉宽调制型恒流源电路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06261554A (ja) * 1993-03-10 1994-09-16 Fuji Electric Co Ltd Ｐｗｍインバータの制御回路
US5568044A (en) * 1994-09-27 1996-10-22 Micrel, Inc. Voltage regulator that operates in either PWM or PFM mode
JP3425900B2 (ja) * 1999-07-26 2003-07-14 エヌイーシーマイクロシステム株式会社 スイッチングレギュレータ
JP3720271B2 (ja) * 2001-03-22 2005-11-24 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置
US7239116B2 (en) * 2004-12-21 2007-07-03 Primarion, Inc. Fine resolution pulse width modulation pulse generator for use in a multiphase pulse width modulated voltage regulator
JP2004062331A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Ricoh Co Ltd 直流電源装置
US7061215B2 (en) * 2003-10-02 2006-06-13 Intersil Americas Inc. Cascadable current-mode regulator
JP4473627B2 (ja) * 2004-04-07 2010-06-02 株式会社リコー 定電流源、その定電流源を使用した増幅回路及び定電圧回路
US7199560B2 (en) * 2004-11-05 2007-04-03 Linear Technology Corporation Switch-mode power supply voltage regulator and methodology
JP2006262646A (ja) 2005-03-17 2006-09-28 Ricoh Co Ltd 降圧型スイッチングレギュレータ
JP4717515B2 (ja) * 2005-05-26 2011-07-06 ローム株式会社 降圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路ならびにそれを用いた電子機器
US7388444B2 (en) * 2005-10-03 2008-06-17 Linear Technology Corporation Switching regulator duty cycle control in a fixed frequency operation
JP4658786B2 (ja) 2005-11-30 2011-03-23 株式会社日立製作所 電源装置
US7800351B2 (en) * 2008-03-24 2010-09-21 Active-Semi, Inc. High efficiency voltage regulator with auto power-save mode
US20090243577A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Reverse current reduction technique for dcdc systems

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594123A (zh) * 2010-11-24 2012-07-18 罗姆股份有限公司 开关电源的控制电路、控制方法及开关电源、电子设备
CN102594123B (zh) * 2010-11-24 2016-02-17 罗姆股份有限公司 开关电源的控制电路、控制方法及开关电源、电子设备
CN102694539B (zh) * 2011-03-25 2015-11-04 菲尼克斯电气公司 具有输入状态受到监视的输入装置的通讯系统和电流放大装置
CN102694539A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 菲尼克斯电气公司 具有输入状态受到监视的输入装置的通讯系统和电流放大装置
CN102843106A (zh) * 2012-09-25 2012-12-26 上海贝岭股份有限公司 一种用于d类功放芯片的过流保护方法
CN103543780A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 苏州贝克微电子有限公司 一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路
CN104038029A (zh) * 2014-06-24 2014-09-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 占空比转换电路及转换方法
CN104038029B (zh) * 2014-06-24 2016-09-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 占空比转换电路及转换方法
CN110692117A (zh) * 2017-05-31 2020-01-14 本田技研工业株式会社 微型计算机输入用开关
CN110692117B (zh) * 2017-05-31 2022-05-17 本田技研工业株式会社 微型计算机输入用开关
CN111245215A (zh) * 2020-04-02 2020-06-05 深圳能芯半导体有限公司 电源软启动方法及电路
CN111245215B (zh) * 2020-04-02 2023-02-28 深圳能芯半导体有限公司 电源软启动方法及电路
CN112445266A (zh) * 2021-01-29 2021-03-05 上海南芯半导体科技有限公司 一种充电截止电流的调节电路和调节方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101388606B (zh) 2011-01-26
KR20090028474A (ko) 2009-03-18
KR101037306B1 (ko) 2011-05-27
JP4971086B2 (ja) 2012-07-11
US7859239B2 (en) 2010-12-28
US20090072805A1 (en) 2009-03-19
JP2009071987A (ja) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101388606B (zh) 开关稳压器及其脉冲宽度限制值调整方法
CN101212178B (zh) 电流模式控制型开关稳压器及其动作控制方法
CN101247083B (zh) 开关稳压器
CN101682256B (zh) 电流模式控制型切换调节器
CN102761261B (zh) 开关电源装置
US9893623B2 (en) Windowless H-bridge buck-boost switching converter
US7636249B2 (en) Rectifier circuit
EP3537585A1 (en) Switched-capacitor converter with interleaved half bridges
EP3503369B1 (en) Direct current voltage conversion circuit
CN106385176B (zh) 开关电源及其控制电路和控制方法
CN100372221C (zh) 电源电路及pwm装置
US20150162835A1 (en) Control method and control circuit for four-switch buck-boost converter
US20140152243A1 (en) Switching charger, the control circuit and the control method thereof
JP5222267B2 (ja) 電流感知を伴う燃料計電力スイッチ
US9729075B2 (en) High efficiency DC-to-DC converter with adaptive output stage
CN101401288A (zh) 一种电力转换器和方法及三角波产生电路
CN103066954B (zh) 斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路
CN104617771A (zh) 开关电源转换器系统及其控制方法
CN108061582B (zh) 电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计
CN102906982A (zh) 开关电源电路及其控制方法
CN102386778A (zh) Dc－dc变换器
CN107834857A (zh) 电源控制装置及绝缘型开关电源装置
US10644595B2 (en) Power converter controller
CN114977736A (zh) 电流检测电路及用于开关变换电路的控制器
CN102742136B (zh) 升降压dc-dc转换器以及开关控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: RICOH MICROELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: RICOH CO. LTD.

Effective date: 20150409

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150409

Address after: Osaka

Patentee after: Ricoh Microelectronics Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Ricoh Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110126

Termination date: 20150912

EXPY Termination of patent right or utility model