CN102169356A - 电源电路以及电子设备 - Google Patents

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CN102169356A CN2011100301931A CN201110030193A CN102169356A CN 102169356 A CN102169356 A CN 102169356A CN 2011100301931 A CN2011100301931 A CN 2011100301931A CN 201110030193 A CN201110030193 A CN 201110030193A CN 102169356 A CN102169356 A CN 102169356A
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山本竜司
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供一种电源电路以及电子设备，特别是即使在高频区域也具有高增益特性的电源电路以及具备该电源电路的电子设备。电源电路(10)具备：第一误差放大器，其对预先决定的基准电压与反馈电压生成电路的输出电压进行比较，对比较得到的误差进行放大并输入到反馈电压生成电路；以及增益调整通路，其与第一误差放大器并联地设置，用于调整第一误差放大器的输出的高频区域的增益。

Description

电源电路以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种电源电路以及电子设备，特别是涉及一种将开关调节器的输出提供给负载的电源电路以及具备该电源电路的电子设备。
背景技术
作为便携式电话机、PHP(Personal Handy phone：个人手持式电话)、PDA(Personal Digital As sistant：个人数字助理)、PC(Personal Computer：个人计算机)等便携式电子设备的电源，使用电池。并且，为了生成向电子设备的各结构要素提供的规定电压，有时使用所谓的开关调节器。
作为开关调节器的结构例，例如在专利文献1中记载了如下一种电路作为斩波(chopper)方式的升压型开关调节器：该电路以即使由装载于具有通信功能的便携式设备中的电池提供的电源电压下降也能够驱动便携式设备的方式，使降低的电源电压升高到规定的输出电压。在此，公开了如下一种结构，该结构包括：误差放大器，其对开关调节器的输出电压与基准电压进行比较，输出与比较得到的差相应的误差信号；PWM电路，其根据来自误差放大器的误差信号，设定PWM信号的占空比；开关晶体管，其在PWM信号为高电平时导通；升压线圈，其与开关晶体管的开关控制相应地控制流通的电流量；以及电容器，其保持来自升压线圈的电压，并输出输出电压。
专利文献1：日本特开2005-174264号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，开关调节器具有误差放大器，该误差放大器对生成反馈电压的反馈电压生成电路的输出与规定的基准电压进行比较，对比较得到的误差进行放大输出，并再次提供给反馈电压生成电路。在此，在开关调节器中使用的误差放大器大多被设计成使用了为避免产生振荡而充分确保相位余裕和增益余裕的放大器。在使用了充分确保相位余裕和增益余裕的误差放大器而设计出的开关调节器中，存在高频区域的增益特性相对劣化的问题。
本发明的目的在于提供一种即使在高频区域也具有高增益特性的电源电路以及具备该电源电路的电子设备。
用干解决问题的方案
本发明所涉及的电源电路的特征在于，具备：第一误差放大器，其对预先决定的基准电压与反馈电压生成电路的输出电压进行比较，对比较得到的误差进行放大并输入到反馈电压生成电路；以及增益调整通路，其与第一误差放大器并联设置，用于调整第一误差放大器的输出的高频区域的增益。
另外，本发明所涉及的电子设备的特征在于，具备上述电源电路。
发明的效果
根据上述结构的电源电路以及电子设备，具有增益调整通路，该增益调整通路与第一误差放大器并联设置，用于调整第一误差放大器的输出的高频区域的增益。由此，即使在由于第一误差放大器而导致高频区域的增益较低的情况下，也能够通过增益调整通路调整成在高频区域也形成高增益。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的实施方式中的电源电路的图。
图2是表示对本发明所涉及的实施方式中的电源电路与以往电路(从电源电路中删除增益调整电路后的电路)的从V2至V3的增益特性以及相位特性进行比较得到的模拟结果的图。
图3(a)是表示用于确认本发明所涉及的实施方式中的电源电路的瞬态响应(transient response)特性的模拟结果的图。
图3(b)是表示用于确认与本发明所涉及的实施方式中的电源电路的瞬态响应特性进行比较的以往电路(从电源电路中删除增益调整电路后的电路)的瞬态响应特性的模拟结果的图。
附图标记说明
10：电源电路；12：开关调节器部；18：总输出端子；20：基准电压电路；21：增益调整用放大器；22：高通滤波器(HPF)；23：V/I变换电路；24：误差放大器；25：增益调整电路；26：相位补偿用电容器；28：比较器；30：基准电压电路；34：输出级电路；36：电感器；38：电容器；39、40：电阻元件。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明所涉及的实施方式。另外，下面，在所有的附图中，对相同的要素附加同一附图标记，并省略重复的说明。并且，在本文中的说明中，根据需要，使用之前记述过的附图标记。
图1是表示电源电路10的图。电源电路10构成为包括开关调节器部12，并经由电感器36、电容器38以及总输出端子18与负载相连接。下面，对电源电路10装载在便携式电话中的情况进行说明。
开关调节器部12构成为包括第一基准电压电路20、误差放大器24、增益调整电路25、相位补偿用电容器26、PWM比较器28、用于PWM比较器28的PWM基准电压电路30、输出级电路34、电阻元件(R1)40以及电阻元件(R2)39。在此，将PWM比较器28、PWM基准电压电路30、输出级电路34、电阻元件(R1)40、电阻元件(R2)39、电感器36以及电容器38合并称为反馈电压生成电路。
第一基准电压电路20是产生开关调节器部12的基准电压V1的基准电压源。开关调节器部12是发挥如下功能的电路：使用反馈技术，即使在负载中存在电流变动等，也输出相同的电压。
误差放大器24是将从第一基准电压电路20输入到一个端子的电压V1与输入到另一端子的反馈电压V2之间的偏差放大，作为电流偏差进行输出的gm放大器。误差放大器24构成为使用了充分确保增益余裕和相位余裕的放大器。另外，增益调整电路25是与误差放大器24并联配置的电路，稍后进行详细说明。并且，利用将误差放大器24的输出电流与增益调整电路25的输出电流相加得到的电流对相位补偿用电容器26进行充电，相位补偿用电容器26的电位V3被提供给PWM比较器28的一个端子。
在图1中，在误差放大器24附近，将电阻元件39(R2)和电阻元件40(R1)按该顺序从总输出端子18向接地电位侧依次串联连接进行配置。即，电阻元件39(R2)的一个端子与总输出端子18相连接，电阻元件39(R2)的另一端子与电阻元件40(R1)的一个端子相连接，电阻元件40(R1)的另一端子被连接至接地电位侧。并且，电阻元件39(R2)的另一端子与电阻元件40(R1)的一个端子相连接的连接点与误差放大器24的另一端子以及增益调整电路25的增益调整用放大器21的另一端子相连接。
PWM比较器28是具有如下功能的差动放大器：对输入到一个端子的电压V3与输入到另一端子的PWM基准电压V4进行比较并放大，将比较得到的电压偏差输出到输出级电路34。在此，电压V3是通过如上所述那样将反馈输入到误差放大器24的另一端子的电压V2与输入到误差放大器24的一个端子的第一基准电压V1之间的误差作为电流而输出并利用该电流对相位补偿用电容器26进行充电，由此生成的电压。
PWM基准电压电路30是具有输出PWM基准电压V4的功能的基准电压源。作为PWM基准电压电路30，能够使用生成预先设定的频率的锯齿状波形的信号并进行输出的振荡波形生成电路。此外，作为PWM基准电压电路30，还可以使用生成预先设定的频率的三角波形的信号并进行输出的振荡波形生成电路。
输出级电路34是以低阻抗输出PWM比较器28的输出信号的缓冲电路。
电感器36具有将作为开关调节器部12的输出信号的脉冲信号变换为电磁能的功能。具体地说，在脉冲信号导通时，储存该能量，在脉冲信号关断时，经由总输出端子18放出所储存的该能量。作为电感器36，能够使用适当的线圈。
电容器38是平滑化电容器，设置在总输出端子18与接地电位之间，抑制总输出端子18的输出电压V6的变动。
增益调整电路25是将从第一基准电压电路20输入到一个端子的电压V1与输入到另一端子的反馈电压V2之间的偏差放大并作为电流偏差进行输出的电路。并且，为了调整误差放大器24的输出中的高频区域的增益，增益调整电路25与误差放大器24并联配置。增益调整电路25构成为包括增益调整用放大器21、高通滤波器(HPF)22以及V/I变换电路23。
增益调整用放大器21是运算放大器，将从第一基准电压电路20输入到一个端子的电压V1与输入到另一端子的反馈电压V2之间的偏差放大，作为电压偏差进行输出。增益调整用放大器21构成为使用与误差放大器24相比在高频区域具有高增益特性的运算放大器。
高通滤波器(HPF)22是如下的滤波电路：将增益调整用放大器21的输出中的低频区域截止而仅使高频区域通过并提供给V/I变换电路23。
V/I变换电路23是将高通滤波器(HPF)22的输出电压变换为电流的电压电流变换电路。V/I变换电路23的输出端子与误差放大器24的输出端子相连接，用于将V/I变换电路23的输出电流与误差放大器24的输出相加。
使用图1至图3说明上述结构的电源电路10的作用。在电源电路10中，向误差放大器24的一个端子和与误差放大器24并联连接的增益调整电路25中的增益调整用放大器21的一个端子输入来自第一基准电压电路20的电压V1。并且，向误差放大器24的另一端子和增益调整用放大器21的另一端子输入来自反馈电压生成电路的反馈电压V2。
在此，通过充分确保增益余裕和相位余裕的误差放大器24，将从第一基准电压电路20输入到一个端子的电压V1与输入到另一端子的反馈电压V2之间的偏差放大，作为电流偏差进行输出。
另一方面，在与误差放大器24并联设置的增益调整用电路25中，通过与误差放大器24相比在高频区域具有高增益特性的增益调整用放大器21，将电压V1与反馈电压V2之间的偏差放大，作为电压偏差进行输出。然后，由增益调整用放大器21输出的电压，通过高通滤波器(HPF)22来仅使高频区域通过，并提供给V/I变换电路23。然后，V/I变换电路23将高通滤波器(HPF)22的输出电压变换为电流进行输出。在此，V/I变换电路23的输出端子与误差放大器24的输出端子相连接，因此误差放大器24的输出电流与V/I变换电路23的输出电流相加，利用该电流对相位补偿用电容器26进行充电，得到的电压V3被提供给PWM比较器28。
如上所述，由于误差放大器24充分确保增益余裕和相位余裕，因此只要是仅使用误差放大器24的电源电路，就存在高频区域的增益比较低的情况，但是根据电源电路10，与误差放大器24分开地并联设置有在高频区域具有高增益特性的增益调整电路25。由此，能够通过在高频区域具有高增益特性的增益调整电路25来补充误差放大器24的高频区域的低增益特性。
图2是表示对电源电路10与以往电路(从电源电路10中删除增益调整电路25后的电路)的从V2至V3的增益特性以及相位特性进行比较得到的模拟结果的图。如图2所示，在低频区域(1KHz～10KHz)，电源电路10和以往电路的增益特性以及相位特性都没有差别，与此相对，在高频区域(100KHz～1Mz)，电源电路10与以往电路相比，增益特性和相位特性都具有较高的特性。在此，在电源电路10的增益调整电路25中，通过高通滤波器(HPF)22将增益调整用放大器21的低频成分截止而仅使高频成分通过。然后，高通滤波器(HPF)22的输出经由V/I变换电路23并与误差放大器24的输出电流相加，因此能够不影响低频区域的增益特性和相位特性，从而能够改善高频区域的增益特性和相位特性。
图3(a)是表示用于确认电源电路10的瞬态响应特性的模拟结果的图。图3(b)是表示用于确认与电源电路10的瞬态响应特性进行比较的以往电路(从电源电路10中删除增益调整电路25后的电路)的瞬态响应特性的模拟结果的图。在各图中，实线表示输出电压，虚线表示负载电流。在此，当对电源电路10与以往电路的瞬态响应特进行比较性时，如图3(a)、图3(b)所示，电压下降时产生明显的差异，形成Vdrop1＜Vdrop2的关系。也就是说，电源电路10具有增益调整电路25，由此电源电路10与以往电路相比大幅地改善了瞬态响应特性。

Claims (3)

1.一种电源电路，其特征在于，具备：
第一误差放大器，其对预先决定的基准电压与反馈电压生成电路的输出电压进行比较，对比较得到的误差进行放大并输入到反馈电压生成电路；以及
增益调整通路，其与第一误差放大器并联地设置，用于调整第一误差放大器的输出中的高频区域的增益。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，
上述增益调整通路具有：
第二误差放大器，其对预先决定的基准电压与反馈电压生成电路的输出电压进行比较，对比较得到的误差进行放大；以及
高通滤波电路，其使第二误差放大器的输出中的高频区域的成分通过并将其与第一误差放大器的输出相加，
其中，上述第二误差放大器比上述第一误差放大器在高频区域的增益大。
3.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1或2所述的电源电路。
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