CN102801313B - 开关调节器及包含该开关调节器的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关调节器及包含该开关调节器的电子设备。提供了一种开关调节器，包括：连接在输入端子和输出端子之间的第一开关元件；连接在输出端子和地之间的第二开关元件；开关时间控制电路，用于基于第一开关元件的导通时段的长度与第一开关元件和第二开关元件的导通时段的长度和之比，生成指示第一开关元件的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号；比较器，用于在反馈电压小于参考电压时，生成指示第二开关元件的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号；以及开关元件控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件的开关，从而基于第一和第二开关时间控制信号，相互交替地导通第一开关元件和第二开关元件。

Description

开关调节器及包含该开关调节器的电子设备

技术领域

本公开涉及用于高准确度地向负载电路（例如，CPU）提供电压的开关调节器以及采用该开关调节器的电子设备。更为具体地，涉及即使在输入电压和输出电流变化时也使得开关频率和输出电压保持恒定的开关调节器。

背景技术

目前，在移动电话中通常安装各种不同应用。应用自身往往以非常高的速率消耗电池功率，并且结果是，需要外部组件小型化同时能够处理大电流和低输出电压的电源电路。另外，用作移动电话侧上的主要电源的锂离子电池的放电特性上的改进已经扩大了可用于电源电路的输入的电压范围。此外，现在通常通过根据CPU的操作状态改变电源电路的设置电压，优化与电源电路的输出端子相连的负载电路（例如，CPU）的操作速度和功率消耗。因此，需要即使在输入电压、输出电压或输出电流变化时也使得输出电压保持恒定的电源电路。

图11是例示常规开关调节器1P的电路图。开关调节器1P是具有其导通时段长度固定的开关元件的纹波检测型开关调节器的一个示例。图12是例示图11中示出的开关调节器1P中的开关时间控制电路3P的电路图。图13是例示图11中示出的开关调节器1P的操作的时序图。

在图11中，开关调节器1P包括开关元件控制电路2、比较器6、开关时间控制电路3P、输入电压VIN所输入到的输入端子T1、输出端子LX、连接在输入端子T1和输出端子LX之间的开关元件SW1、连接在输出端子LX和地电压之间的开关元件SW2、包括分压电阻器8和分压电阻器9的分压电路7以及反馈端子TF，该分压电阻器8具有阻抗Rf1，以及该分压电阻器9具有阻抗Rf2。此外，开关元件控制电路2包括RS触发电路22和控制信号生成电路23。

此外，在图12中，开关时间控制电路3P包括参考电流源51、连接在参考电流源51和地电压之间的电容器52、与电容器52并联的开关元件SW5、用于输出预定参考电压VR的电压源54以及比较器43，该参考电流源51的一个端子与输入端子T1相连并且输出预定参考电流Ic，该电容器52具有容抗Cc。

在图11中，从输出端子LX输出的输出电压经由高频去除和平滑低通滤波器15输出到负载电路10（例如，CPU），该高频去除和平滑低通滤波器15由具有感抗L的电感器12和具有容抗Cout的输出电容器14组成。这里，具有阻抗Resr的电阻器13是输出电容器14的串联等效寄生电阻器。低通滤波器15的输出电压VOUT经由反馈端子TF输入到开关调节器1P，并且经由分压电路（dividing circuit）7进行分压。

然后，将分压后的反馈电压VF输出到比较器6的反相输入端子（-）。比较器6将反馈电压VF与从电压源11输入到比较器6的非反相输入端子（+）的预定参考电压VR进行比较。当反馈电压VF大于参考电压VREF时，比较器6向RS触发电路22的置位端子S输出低电平开关时间控制信号CMPO-P，而在反馈电压VF小于参考电压VREF时，比较器6向RS触发电路22的置位端子S输出高电平开关时间控制信号CMPO-P。这里，用作第二开关时间控制信号的高电平开关时间控制信号CMPO-P指示开关元件SW2的导通时段的完成时刻（timing）。

参见图12，开关时间控制电路3P生成供输出给RS触发电路22的复位端子R的开关时间控制信号TON-P，该开关时间控制信号TON-P指示开关元件SW1的导通时段的完成时刻。另外，将RS触发电路2的输出信号PSET输出给控制信号生成电路23。控制信号生成电路23生成用于控制开关元件SW1的开关的开关元件控制信号PDRV以及用于控制开关元件SW2的开关的开关元件控制信号NDRV，从而在输出信号PSET下降时完成开关元件SW1的导通时段，以及在输出信号PSET上升时完成开关元件SW2的导通时段，并且开关元件SW1和SW2相互交替地导通和关断。另外，控制信号生成电路23与开关元件控制信号PDRV同步地生成输出信号TCHB1，并且将输出信号TCHB1输出到开关时间控制电路3P。注意，开关元件SW1响应于低电平开关元件控制信号PDRV而导通，以及响应于高电平开关元件控制信号PDRV而关断。另外，开关元件SW2响应于高电平开关元件控制信号NDRV而导通，以及响应于低电平开关元件控制信号NDRV而关断。对开关元件SW1和SW2进行控制，从而使得在开关元件SW1关断时开关元件SW2导通，以及在开关元件SW2关断时开关元件SW1导通。

在图12中，电压源54生成供输出到比较器53的反相输入端子（-）的预定参考电压Vr。将参考电流源51和电容器52之间的联结节点上的电压VC输出到比较器53的非反相输入端子（+）。将输出信号TCHGB1输出到开关元件SW5的栅极。因此，在开关元件SW1处于导通状态时，响应于输出信号TCHGB1而使开关元件SW5关断。相反，在开关元件SW1处于关断状态时，开关元件SW5导通。另外，比较器53将电压VC与参考电压VR进行比较。当电压VC大于参考电压VR时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TON-P，以及当电压VC小于参考电压VR时，比较器53输出低电平开关时间控制信号TON-P。

在图11中，当反馈电压VF变为小于参考电压VREF时，来自比较器6的开关时间控制信号CMPO-P的电压电平变高。响应于这个操作，RS触发电路22被置位，并且输出信号PSET的电压电平变高。接着，控制信号生成电路23生成开关元件控制信号PDRV和NDRV，从而使得开关元件SW1处于导通状态，以及开关元件SW2处于关断状态。响应于这个操作，在开关元件SW1导通时，开关元件SW2关断，并且通过输入电压VIN和输出电压VOUT之间的差值电压，在电感器12中充电。相应地，电感器12中的感应电流增加，以及通过输出电容器14和它的串联等效寄生电阻器13增加输出电压VOUT。

随后，在预定时间已经经过开关元件SW1的导通时段时，开关时间控制信号TON-P的电压电平从低变到高。响应于此，RS触发电路22被复位，并且RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平变低。控制信号生成电路23生成开关元件控制信号PDRV和NDRV，从而使得开关元件SW1关断以及开关元件SW2导通。响应于此，在开关元件SW1关断时，开关元件SW2导通，并且通过地电压和输出电压VOUT之间的差值电压，释放电感器12中的电能。相应地，在电感器12中的感应电流降低时，通过电容器14和它的串联等效寄生电阻器13降低输出电压VOUT。

这里，开关元件SW1的导通时段“ton1”的长度如下确定。在图12中，在开关元件SW1响应于低电平开关元件控制信号PDRV而处于关断状态时，开关元件SW5响应于与开关元件控制信号PDRV同步的输出信号THGB1而关断，并且以参考电流Ic对电容器52进行充电。比较器53将被充电的电容器52两端上的电压VC与参考电压VR进行比较。在电压VC大于参考电压VR时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TON-P，以及在电压VC小于参考电压VR时，比较器53输出低电平开关时间控制信号TON-P。另外，在开关元件SW1关断且开关元件SW5导通期间的时段中，开关元件SW5响应于来自控制信号生成电路23的高电平输出信号TCHB1而导通，并且将电容器52中的电荷全部放电。

这里，开关元件SW1的导通时段“ton1”的长度如下获得：

ton1＝Cc×VR/Ic  …（1）

如上所述，在图11中示出的开关调节器1P中，开关元件SW1的导通时段ton1的长度响应于开关时间控制信号TON-P确定，以及开关元件SW1的关断时段“toff1”的长度利用比较器6作为反馈电压VF和参考电压VREF之间的比较结果输出的开关时间控制信号CMPO-P确定。如上所述，通过重复开关元件SW1和SW2的导通和关断，开关调节器1P控制输出电压，从而使得输出电压VOUT的时均电压VOUTa被设置为恒定。

然而，在图11中示出的电路配置中，由于导通时段ton1的长度是利用公式1计算出的固定值，所以使用输入电压VIN、输出电压VOUT、各个开关元件SW1和SW2的导通阻抗Ron和电感器12的感应电流IL，利用下述公式，计算在开关元件SW1导通时的电感器12的磁通量中的增加量以及在开关元件SW1关断时的电感器12的磁通量中的减少量

另外，在磁通量中的增加量等于磁通量中的减少量 时，开关周期tsw（tsw＝ton1+toff1）可以如下计算：

$\mathrm{tsw}=\frac{\mathrm{VIN}\×\mathrm{ton}1}{\mathrm{VOUT}+\mathrm{IL}\×\mathrm{Ron}}...\left(4\right)$

相应地，开关频率fsw满足：

$\mathrm{fsw}=\frac{1}{\mathrm{tsw}}=\frac{\mathrm{VOUT}+\mathrm{IL}\×\mathrm{Ron}}{\mathrm{VIN}+\mathrm{ton}1}...\left(5\right)$

如公式（5）中可以清楚地看出，在输入电压VIN、输出电压VOUT、感应电流IL（去往负载电路10的输出电流Iout）波动时，开关频率fsw中的波动变得更大。另外，输出电压VOUT的时均电压VOUTa不能保持为恒定，这降低了输出电压的准确度。

例如，如图13中所示，将第一开关周期tsw1表示为在输出电流IOUT是第一电流I1时的周期，以及将第二周期tsw2表示为在输出电流IOUT增加到第二电流I2（I1＜I2）时的周期，因为第一电流I1小于第二电流I2，第二开关周期tsw2比第一开关周期tsw1长（tsw1＞tsw2）。换言之，输出电流IOUT是第一电流I1时的开关频率fsw1大于输出电流IOUT是第二电流I2时的开关频率fsw2。如图13中清楚看出的，当输出电流IOUT从第一电流I1增加到第二电流I2时，输出电压VOUT的时均电压VOUTa（与反馈电压VF对应）减小。类似地，如公式4和5中清楚看出的，在输入电压VIN或输出电流IOUT（与感应电流IL对应）改变时，开关频率fsw和输出电压VOUT改变。

JP-2010-200450-A提出了一种配置，在该配置中，电源设备减轻输入电压、输出电压和输出电流的影响，并且提高开关频率的准确度。在该示例中，电源设备基于输入电压、输出电压和输出电流控制各个开关元件，从而改进输出电压的特性。

图14是例示该常规电源设备1000的电路图。图15是例示图14中示出的电源设备1000中的T_ON生成器102的电路图。在图14中，电源设备1000包括用于反馈输出电流Io的电流检测电路108。在图15中，T_ON生成器102包括用于反馈输入电压V_IN的电阻器网络、运算放大器121和127、用于反馈输出电压Vo的电阻器网络、以及用于将与输出电压Vo对应的电压和与输出电流Io对应的电压Vs相加的加法器108。利用这种配置，芯片尺寸和电流消耗可能增加。因此，电源1000不适合于用于便携式设备的要求小型化和低电流消耗的电源电路。

另外，如下参照图14和15，使用输入电压V_IN和流过晶体管151的感应电流I_LX，获得电源电路100中的开关频率fsw。

fsw＝V_IN/(V_IN-I_LX×k)    ……（6）

上述公式中的常数值k由构成电流检测电路108和T_ON生成器102的各个元件的元件值确定。也就是，开关频率fsw由输入电压V_IN和感应电流I_LX的值确定，并且相应地，不能完全消除开关频率对输入电压V_IN和输出电压VO的依赖性。

发明内容

在本公开的一个方面中，提供了一种用于将输入电压转换为预定输出电压的新开关调节器。该开关调节器包括输入端子、输出端子、第一开关元件、第二开关元件、开关时间控制电路、第一比较器和开关元件控制电路。输入电压被输入到输入端子。输出电压被输出到输出端子。第一开关元件连接在输入端子和输出端子之间。第二开关元件连接在输出端子和地之间。开关时间控制电路基于第一开关元件的导通时段的长度与第一开关元件和第二开关元件的导通时段的长度和之比，生成指示第一开关元件的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号。第一比较器将与输出电压对应的反馈电压与预定的第一参考电压相比，并且在反馈电压小于第一参考电压时，生成指示第二开关元件的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号。开关元件控制电路控制第一开关元件和第二开关元件的导通/关断操作，从而基于第一开关时间控制信号和第二开关时间控制信号，相互交替地导通第一开关元件和第二开关元件。

在本公开的另一方面中，提供了一种用于将输入电压转换到预定输出电压的新开关调节器。该开关调节器包括输入端子、输出端子、第一开关元件、第二开关元件、第一比较器、开关时间控制电路和开关元件控制电路。第一比较器将与输出电压对应的反馈电压与预定的第一参考电压相比，并且在反馈电压小于第一参考电压时，生成指示第一开关元件的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号。开关时间控制电路基于第二开关元件的导通时段的长度与第一开关元件和第二开关元件的导通时段的长度和之比，生成指示第二开关元件的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号。开关元件控制电路控制第一开关元件和第二开关元件的导通/关断操作，从而基于第一开关时间控制信号和第二开关时间控制信号，相互交替地导通第一开关元件和第二开关元件。

附图说明

通过参照结合附图考虑的以下详细描述，可以更好地理解上述和其它方面的特征和优点，在附图中：

图1是例示根据本公开的第一实施例的开关调节器的配置的电路图；

图2是例示图1中示出的开关调节器中的开关时间控制电路的配置的电路图；

图3是例示图1中示出的开关调节器中的操作的时序图；

图4是例示根据图2中示出的第一实施例的变型的开关时间控制电路的电路图；

图5是例示根据第二实施例的开关调节器的配置的电路图；

图6是例示图5中示出的开关调节器中的开关时间控制电路的配置的电路图；

图7是例示图5中示出的开关调节器的操作的时序图；

图8是例示根据图6中示出的第二实施例的变型的开关时间控制电路的配置的电路图；

图9是例示根据第三实施例的开关时间控制电路的电路图；

图10是根据第四实施例的开关时间控制电路的电路图；

图11是例示常规开关调节器的电路图；

图12是例示图11中示出的开关调节器中的开关时间控制电路的电路图；

图13是例示图11中示出的开关调节器中的操作的时序图；

图14是例示另一常规电源设备的电路图；和

图15是例示图14中示出的电源设备中的T_ON生成器的电路图。

具体实施方式

在描述附图中例示的优选实施例时，为了清楚，使用了具体的术语。然而，本专利说明书的公开不是意在被限制到如此选择的具体术语，并且要理解的是，每个具体元件包括按照相似方式操作并且实现相似结果的所有技术等价物。现在参见附图，其中在整个若干附图（特别是图1到图10）中，相似参考标记指代相同或对应的部件，以及描述了根据示例性实施例的误差放大电路（erroramplification circuit）。

（第一实施例）

图1是例示根据第一实施例的开关调节器1的配置的电路图。图2是例示开关时间控制电路3的配置的电路图。图3是例示图1中示出的开关调节器1中的操作的时序图。

在图1中，开关调节器1包括开关元件控制电路2、开关时间控制电路3、比较器6、开关元件SW1和SW2、包括分压电阻器8和分压电阻器9的分压电路7、输入电压VIN所输入到的输入端子T1、输出端子LX和反馈端子TF，分压电阻器8具有阻抗Rf1，以及分压电阻器9具有阻抗Rf2。可以在电子设备100中使用开关调节器1。开关元件控制电路2包括RS触发电路22和控制信号生成电路23。另外，开关时间控制电路3包括占空比（on-duty）检测电路4和导通时段控制电路5。

在图2中，占空比检测电路4包括反相器41、开关元件SW3和SW4，用于输出预定参考电压VRT的参考电压源44以及具有容抗Ci的电容器43。在图2中，导通时段控制电路5包括用于输出预定参考电流Ic的参考电流源51、具有容抗Cc的电容器52、开关元件SW1和比较器53。

回见图1，第一开关元件SW1连接在输入端子T1和输出端子LX之间，以及第二开关元件SW2连接在输出端子LX和地之间。

经由高频去除和平滑低通滤波器15，将输出端子LX的输出电压输出到负载电路10（例如，CPU）。换言之，电子设备100包括开关调节器1和与开关调节器1的输出端子LX相连的低通滤波器15。低通滤波器15由具有感抗L的电感器12和具有容抗Cout的输出电容器14构成。具有阻抗Resr的电阻器13是与输出电容器14串联的等效寄生电阻器。

经由反馈端子TF，将低通滤波器15的输出电压VOUT输入到开关调节器1，并且随后由分压电路7分压。分压电路7用作第二分压电路。接着，分压后的反馈电压VF与输出电压VOUT成比例，并且输出到比较器6的反相输入端子（-）。参考电压源11中生成的预定参考电压VREF输入到比较器6的非反相输入端子（+）。

比较器6将反馈电压VF与参考电压VREF进行比较。随后，在反馈电压VF大于参考电压VREF时，比较器6将低电平开关时间控制信号CMPO输出到RS触发电路22的置位端子S。在反馈电压VF小于参考电压VREF时，比较器6将高电平开关时间控制信号CMPO输出到RS触发电路22的置位端子S。

高电平开关时间控制信号CMPO用作第二开关时间控制信号。从比较器6输出的第二开关时间控制信号CMPO指示开关元件SW2的导通时段的完成时刻。

这里，比较器6包括延迟电路，该延迟电路用于控制开关时间控制信号CMPO，使得在开关时间控制信号CMPO变为高电平后，在自反馈电压VF已经再次变为比参考电压VREF高后起已经过去延迟时间后，开关时间控制信号CMPO再次变为低电平。

另外，开关时间控制电路3将指示开关元件SW1的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TON），输出给RS触发电路22的复位端子R，其将在稍后详细描述。

将RS触发电路22的输出信号PSET输出到控制信号生成电路23和占空比检测电路4。控制信号生成电路23生成供输出到开关元件SW1的栅极的用于控制开关元件SW1的导通和关断的第一开关元件控制信号PDRV，以及供输出到开关元件SW2的栅极的用于控制开关元件SW2的导通和关断的第二开关元件控制信号NDRV。控制信号生成电路23控制开关元件SW1和SW2，从而使得在输出信号PSET下降时完成开关元件SW1的导通时段，以及在输出信号PSET上升时完成开关元件SW2的导通时段，并且相互交替地导通开关元件SW1和SW2。另外，控制信号生成电路23生成与（第一）开关元件控制信号PDRV同步的输出信号TCHGB1，以供输出到开关时间控制电路3。

在本实施例中，开关元件SW1响应于低电平开关元件控制信号PDRV而导通，以及响应于高电平开关元件控制信号PDRV而关断。相反，开关元件SW2响应于高电平开关元件控制信号NDRV而导通，以及响应于低电平开关元件控制信号NDRV而关断。另外，生成开关元件控制信号PDRV和NDRV，从而开关元件控制信号NDRV使得开关元件SW2在开关元件SW1关断时导通，以及开关元件控制信号PDRV使得开关元件SW1在开关元件SW2关断时导通。

在图1中，当反馈电压VF变为比参考电压VREF低时，比较器6使得开关时间控制信号CMPO的电压电平变高。响应于这个操作，RS触发电路22被置位，并且RS触发电路22中的输出信号PSET的电压电平变高。接着，控制信号生成电路23生成低电平开关元件控制信号PDRV和NDRV，使得开关元件SW1导通，以及开关元件SW2关断（参见图3）。在开关元件SW1处于导通状态以及开关元件SW2处于关断状态时，通过输入电压VIN和输出电压VOUT之间的电压差，将能量存储在电感器12中。相应地，在电感器12中的感应电流增加时，通过输出电容器14和串联寄生电阻器13增加输出的输出电压VOUT。

接着，当开关时间控制信号TON的电压电平从低电平变到高电平时，响应于这个操作，RS触发电路22复位，并且RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平变低。接着，控制信号生成电路23生成高电平开关元件控制信号PDRV和NDRV，使得开关元件SW1关断，以及开关元件SW2导通（参见图3）。在开关元件SW1处于关断状态以及开关元件SW2处于导通状态时，通过地电压和输出电压VOUT之间的电压差，释放电感器12中的能量。相应地，在电感器12中的感应电流减小时，通过电容器14和串联寄生电阻器13减小输出电压VOUT。

参见图2，在占空比检测电路4中，第三开关元件SW3连接在参考电压源44和联结节点C1之间，以及开关元件SW4连接在联结节点C1和地之间。积分电阻器42的一个端子连接到联结节点C1，以及电容器43连接在积分电阻器42的另一个端子和地之间。作为电容器43两端上的电压的联结节点C1上的电压作为检测电压Von1，输出到比较器53的反相输入端子（-）。这里，积分电阻器42和电容器43构成积分电路。

在图2中示出的开关元件控制电路2中，经由反相器41，将RS触发电路22的输出信号PSET输出到开关元件SW3和SW4的栅极。响应于这个输出信号PSET，结合开关元件SW1，在开关元件SW1的导通时段期间导通开关元件SW3。另一方面，结合开关元件SW2，在开关元件SW2的导通时段期间导通开关元件SW4。

在图2中，在开关元件SW1处于导通状态以及开关元件SW2处于关断状态时，RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平为高电平，并且因此，开关元件SW3导通，以及开关元件SW4关断。因此，参考电压源44经由开关元件SW3连接到积分电阻器42，并且经由开关元件SW3和积分电阻器42，将电容器43充电到参考电压VRT。

与之形成对比的是，在开关元件SW1处于关断状态以及开关元件SW2处于导通状态时，RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平为低电平，并且因此，开关元件SW3关断，以及开关元件SW4导通。因此，积分电阻器42的一个端子经由开关元件SW4接地，并且经由积分电阻器42和开关元件SW4，将电容器43放电到地电压。

在图2中，使用在开关元件SW1处于导通状态期间的导通时段“ton1”的长度、参考电压VRT以及积分电阻器42和电容器43之间的联结节点上的电压V(t)（t：时间），利用下述公式7，计算在开关元件SW3处于导通状态以及开关元件SW4处于关断状态期间的时段中，即在开关元件SW1处于导通状态期间的时段中，在电容器43中充入的电荷Qchq：

$\mathrm{Qchg}={\∫}_0^{\mathrm{ton}1}\frac{\mathrm{VRT}-V\left(t\right)}{\mathrm{Ri}}\mathrm{dt}...\left(7\right)$

另外，使用开关元件SW2处于导通状态期间的导通时段“ton2”的长度，利用下述公式8，计算在开关元件SW3处于关断状态以及开关元件SW4处于关断状态期间的时段中，即在开关元件SW2处于导通状态期间的时段中，在电容器43中充入的电荷Qdchg：

$\mathrm{Qdchg}={\∫}_0^{\mathrm{ton}2}\frac{V\left(t\right)}{\mathrm{Ri}}\mathrm{dt}...\left(8\right)$

此时，开关元件SW3和SW4重复导通和关断，并且在已经过去时间段Te（Te＞＞Ri×Ci）(Ri：积分电阻器42的阻抗，Ci：电容器43的容抗)后，电压V(t)收敛到恒定电压Von1。因此，电压V(t)近似为电压Von（V(t)≈Von1），由此对公式7和8进行如下变形：

$\mathrm{Qchg}\≈\mathrm{ton}1\×\frac{\mathrm{VRT}-\mathrm{Von}1}{\mathrm{Ri}}...\left(9\right)$

$\mathrm{Qdchg}\≈\mathrm{ton}2\×\frac{\mathrm{Von}1}{\mathrm{Ri}}...\left(10\right)$

另外，在进一步经过时段Te（Te＞＞Ri×Ci）后，电荷Qchg变为等于电荷Qdchg（Qchg=Qdchg），基于公式9和10，占空比检测电路4的输出电压Von1由下述公式11表示：

$\mathrm{Von}1=\frac{\mathrm{ton}1}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}\×\mathrm{VRT}...\left(11\right)$

也就是，占空比检测电路4生成与开关元件SW1的占空比（ton1/(ton1+ton2)）成比例的检测电压Von1，以供输出到比较器53的反相输入端子（-）。

另外，在导通时段控制电路5中，参考电流源51的一个端子与输入端子T1相连，以及电容器42连接在参考电流源51和地之间。开关元件SW5与电容器52并联。参考电流源51和电容器52之间的联结节点上的电压VC，即电容器52两端上的电压，输出到比较器53的非反相输入端子（+）。

开关元件控制电路2的与开关元件控制信号PDRV同步的输出信号TCHGB输出到开关元件SW5的栅极。因此，响应于输出信号TCHGB1，在开关元件SW1的导通时段期间，开关元件SW5关断。相反，在开关元件SW1的关断时段期间，开关元件SW5导通。

比较器53将电压VC与检测电压Von进行比较。在电压VC大于检测电压Von1时，比较器53生成高电平开关时间控制信号TON（第一开关时间控制信号），或者在电压VC小于检测电压Von1时，比较器53生成低电平开关时间控制信号TON。

这里，比较器53包括延迟电路，用于控制开关时间控制信号TON，使得在开关时间控制信号TON变高后，在自电压VC已经再次变为比检测电压Von1低后起已经过去延迟时间后，开关时间控制信号TON再次变低。

在图2中，在开关元件SW1响应于低电平开关元件控制信号PDRV而处于导通状态期间的时段中，开关元件SW5响应于与开关元件控制信号PDRV同步的输出信号TCHGB1而关断，并且因此，以参考电流Ic对电容器52进行充电。比较器53将被充电的电容器52两端上的电压VC与占空比检测电路4输出的检测电压Von1进行比较。在电压VC大于检测电压Von1时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TON。

与之形成对比的是，在开关元件SW1处于关断状态且开关元件SW2处于导通状态期间的时段中，开关元件SW5响应于高电平输出信号TCHGB1而导通，并且释放电容器52中的所有电荷。此时，由于开关元件SW5处于关断状态期间的时段的长度对应于开关元件SW1的导通时段ton1的长度，电压VC如下计算：

$\mathrm{VC}=\mathrm{Ic}\×\frac{\mathrm{ton}1}{\mathrm{Cc}}...\left(12\right)$

相应地，基于公式11和12得到下述公式：

$\frac{\mathrm{ton}1}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}\×\mathrm{VRT}=\mathrm{Ic}\×\frac{\mathrm{ton}1}{\mathrm{Cc}}...\left(13\right)$

因此，满足下述公式：

$\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2=\frac{\mathrm{Cc}}{\mathrm{Ic}}\×\mathrm{VRT}...\left(14\right)$

因此，利用下述公式得到开关频率fsw：

$\mathrm{fsw}=\frac{1}{\mathrm{ton}1}+\mathrm{ton}2$ ……（15）

$=\frac{\mathrm{Ic}}{\mathrm{Cc}\×\mathrm{VRT}}$

在公式15中，开关频率fsw是由构成占空比检测电路4和开关时段控制电路3的各个元件的元件值确定的常数值。相应地，开关频率fsw不依赖于输入电压VIN、输出电压VOUT和输出电流IOUT中的任何一个。

如上所述，开关调节器1将经由输入端子T1输入的输入电压VIN转换为经由输出端子LX输出的预定输出电压VOUT。开关调节器1包括输入端子T1、输出端子LX、第一开关元件SW1、第二开关元件SW2、开关时间控制电路3、第一比较器6以及开关元件控制电路2。输入电压VIN被输入到输入端子T1，以及输出电压VOUT从输出端子LX输出。第一开关元件SW1连接在输入端子T1和输出端子LX之间。第二开关元件SW2连接在输出端子LX和地电压之间。开关时间控制电路3基于第一开关元件SW1的导通时段的长度与第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通时段的长度和之比，生成指示第一开关元件SW1的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TON）。第一比较器6将与输出电压VOUT对应的反馈电压VF与预定的第一参考电压VREF相比较，并且在反馈电压VF小于参考电压VREF时，生成指示第二开关元件SW2的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号CMPO）。开关元件控制电路2控制第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通/关断切换，从而基于第一开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TON）和第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号CMPO），相互交替地导通第一开关元件SW1和第二开关元件SW2，并且使得输出电压VOUT的时均电压VOUTa保持恒定。

另外，开关时间控制电路3包括占空比检测电路4和导通时段控制电路5。占空比检测电路4输出检测电压Von1，该检测电压Von1指示第一开关元件SW1的导通时段的长度与第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通时段的长度和之比。导通时段控制电路5基于检测电压Von1，生成开关时间控制信号TON。

更为具体地，占空比检测电路4包括参考电压源44、第三开关元件SW3、第四开关元件SW4、积分电阻元件42和第一电容元件43。参考电压源44生成预定的第二参考电压VRT。第三开关元件SW3的一个端子与参考电压源44相连，并且被控制为使得结合第一开关元件SW1来导通和关断第三开关元件SW3。第四开关元件SW4的一个端子与第三开关元件SW3的另一个端子相连，并且被控制为使得结合第二开关元件SW2来导通和关断第四开关元件SW4。积分电阻元件42的一个端子连接到第三开关元件SW3和第四开关元件SW4之间的联结节点C1。第一电容元件43连接在积分电阻元件42的另一端和地之间。在第三开关元件SW3处于导通状态时，通过经由积分电阻元件42连接参考电压源44，将第一电容元件43充电到第二预定参考电压VRT，以及在第四开关元件SW4处于导通状态时，通过经由积分电阻元件42接地，将第一电容元件43放电到地电压。占空比检测电路4将第一电容元件43两端上的电压作为检测电压Von1输出。

导通时段控制电路5包括参考电流源51、第五开关元件SW5、第二电容元件52、第二电容元件52和第二比较器53。参考电流源51输出预定参考电流Ic。对第五开关元件SW5进行控制，使得在第一开关元件SW1处于导通状态时关断第五开关元件，以及在第一开关元件SW1处于关断状态时关断第五开关元件。第二电容元件52连接在参考电流源51和地之间，并且与第五开关元件SW5并联。在第五开关元件SW5处于关断状态时，通过连接参考电流源51，以预定参考电流Ic对第二电容元件52进行充电，以及在第五开关元件SW5处于导通状态时，通过接地，将第二电容元件52放电到地电压。第二比较器53将占空比检测电路4的检测电压Von与第二电容元件52两端上的电压VC进行比较，并且在电压VC大于检测电压Von时，输出第一开关时间控制信号（高电平第一开关时间控制信号TON）。

图3是例示在输出电流IOUT从第一电流I1增加到第二电流I2（I1＞I2）时开关调节器1中的操作的时序图。在输出电流IOUT从第一电流I1增加到第二电流I2时，导通时段ton1的长度与导通时段ton2的长度之比改变。然而，在检测电压Von根据公式11增加时，导通时段ton1的长度增加。因此，在输出电流IOUT是第一电流I1时的开关频率fsw1等于在输出电流IOUT是第二电流I2时的开关频率fsw2。

另外，在图3中，尽管输出电流IOUT从第一电流I1增加到第二电流I2，但是输出电压VOUT的时均电压VOUTa不变。如从公式13中清楚看出，即使输入电压VIN和输出电压VOUT改变，开关频率fsw和输出电压Vout的时均电压VOUTa也不变。

如上所述，在本实施例中，在无需增加芯片尺寸和电流消耗的情况下，开关频率fsw和输出电压VOUT的时均电压VOUTa可以保持恒定，并且相应地，开关调节器可以高准确度地向负载电路10提供电压。

<变型1>

图4是例示根据图2中示出的第一实施例的变型的开关时间控制电路3A的电路图。在图4中，与根据第一实施例的开关时间控制电路3相比，取代占空比检测电路4，开关时间控制电路3A包括占空比检测电路4A。在占空比检测单元4A中，将开关元件控制信号NDRV直接输入到开关元件SW3的栅极，以及将开关元件控制信号PDRV直接输入到开关元件SW4的栅极。

相应地，在图4中，类似于上述配置，结合开关元件SW1来导通和关断开关元件SW3，以及结合开关元件SW2来导通和关断开关元件SW4。因此，类似于第一实施例，占空比检测电路4A生成并输出检测电压Von1。

<变型2>

此外，在第一实施例中，开关元件控制信号PDRV和NDRV使得在开关元件SW1关断时导通开关元件SW2，以及在开关元件SW2关断时导通开关元件SW1。

然而，本公开不限于此，作为该变型，开关元件控制信号PDRV和NDRV如下控制开关元件SW1和SW2。在完成开关元件SW1的导通时段后，在开关元件SW1和SW2处于关断状态并持续预定时间后，导通开关元件SW2。接着，在完成开关元件SW2的导通时段后，开关元件SW1和SW2处于关断状态并持续预定时段。换言之，在自开关元件SW2的导通时段的完成时刻起的短时间间隔后，导通开关元件SW1，以及在自开关元件SW1的导通时段的完成时刻起的短时间间隔后，导通开关元件SW2。在该变型中，类似于第一实施例，对开关元件SW3和SW4进行控制，使得在开关元件SW1处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW3，以及在开关元件SW2处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW4。在该情况下，类似于上述配置，根据本变型的开关时间控制电路生成检测电压Von1。

（第二实施例）

图5是例示根据第二实施例的开关调节器1A的配置的电路图。可以在电子设备100-A中使用开关调节器1A。图6是例示图5中示出的开关调节器1A中的开关时间控制电路3B的配置的电路图。图7是例示图5中示出的开关调节器1A的操作的时序图。

与图1中示出的开关调节器1相比，开关调节器1A包括取代开关元件控制电路2的开关元件控制电路2A，取代开关时间控制电路3的开关时间控制电路3B以及取代比较器6的比较器6A。

第二实施例与第一实施例的差异点如下所述。在图5中，开关元件控制电路2A包括RS触发电路22A和控制信号生成电路23A。这里，将反馈电压VF输出到比较器6A的非反相输入端子（+）。参考电压源11中生成的预定参考电压VREF输入到比较器6A的反相输入端子（-）。比较器6A将反馈电压VF与参考电压VREF相比较。接着，在反馈电压VF大于参考电压VREF时，比较器6A将高电平开关时间控制信号CMPO1输出到RS触发电路22A的置位端子S。在反馈电压VF小于参考电压VREF时，比较器6A将低电平开关时间控制信号CMPO1输出到RS触发电路22A的置位端子S。

这里，从比较器6A输出的高电平开关时间控制信号CMPO1（第一开关时间控制信号）指示开关元件SW1的导通时段的完成时刻。比较器6A包括延迟电路，用于控制开关时间控制信号CMPO1，使得在开关时间控制信号CMPO1变为高电平后，在自反馈电压VF已经再次变为比参考电压VREF高后起已经过去延迟时间后，开关时间控制信号CMPO1再次变为低电平。

参见图6，开关时间控制电路3A将指示开关元件SW2的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TOFF），输出到RS触发电路22A的复位端子R。将RS触发电路22A的输出信号NSET输出到控制信号生成电路23A和占空比检测电路4B。控制信号生成电路23A生成供输出到开关元件SW1的栅极的用于控制开关元件SW1的导通和关断的第一开关元件控制信号PDRV，以及供输出到开关元件SW2的栅极的用于控制开关元件SW2的导通和关断的第二开关元件控制信号NDRV。控制信号生成电路23A控制开关元件SW1和SW2，使得在输出信号NSET下降时完成开关元件SW2的导通时段，以及在输出信号NSET上升时完成开关元件SW1的导通时段。因此，相互交替地导通开关元件SW1和SW2。另外，控制信号生成电路23A生成输出信号TCHGB2，该输出信号TCHGB2是（第二）开关元件控制信号NDRV的反相信号。

在图5中，在开关时间控制信号TOFF的电压电平从低变到高时，响应于这个操作，RS触发电路22A被复位，并且RS触发电路22A的输出信号NSET的电压电平变低。接着，控制信号生成电路23A生成开关元件控制信号PDRV和NDRV，从而使得开关元件SW1导通以及开关元件SW2关断。在开关元件SW1处于导通状态且开关元件SW2处于关断状态时，通过输入电压VIN和输出电压Vout之间的差值电压，在电感器12中存储电能。相应地，在电感器12中的感应电流增加时，通过输出电容器14和串联等效寄生电阻器13增加输出电压VOUT。

随后，在反馈电压VF变为大于参考电压VREF时，比较器6A使得开关时间控制信号CMPO1的电压电平为高电平。响应于这个操作，RS触发电路22A被置位，并且RS触发电路22A的输出信号NSET的电压电平变高。接着，控制信号生成电路23A生成开关元件控制信号PDRV和NDRV，从而使得开关元件SW1关断以及开关元件SW2导通。在开关元件SW1处于关断状态且开关元件SW2处于导通状态时，将电感器12中的电能放电到地电压和输出电压VOUT之间的电压差。相应地，在电感器12中的感应电流降低时，通过输出电容器14和串联等效寄生电阻器13降低输出电压VOUT。

在图6中，开关时间控制电路3A包括占空比检测电路4B和导通时段控制电路5A。与根据第一实施例的占空比检测电路4相比，差异点在于取代接收RS触发电路22的输出信号PSET，占空比检测电路4B接收RS触发电路22A的输出信号NSET。相应地，在本实施例中，在开关元件SW2处于导通状态时，导通开关元件SW3，以及在开关元件SW1处于导通状态时，导通开关元件SW4。因此，作为电容器43两端上的电压的检测电压Von2由公式16获得。

$\mathrm{Von}2=\frac{\mathrm{ton}2}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}\&times;\mathrm{VRT}...\left(16\right)$

也就是，占空比检测电路4B生成与开关元件SW2的占空比（ton2/(ton1+ton2)）成比例的检测电压Von2，以供输出到比较器53的反相输入端子（-）。

在图6中，类似于开关时间控制电路3，配置开关时间控制电路3A。然而，将作为控制信号NDRV的反相信号的输出信号TCHGB2，输出到开关元件SW5的栅极。因此，响应于输出信号TCHGB2，在开关元件SW2的导通时段期间关断开关元件SW5，以及在开关元件SW2的关断时段期间关断开关元件SW5。

另外，比较器53将电压VC与检测电压Von2相比较。在电压VC大于检测电压Von2时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TOFF（第二开关时间控制信号），以及在电压VC小于检测电压Von2时，比较器53输出低电平开关时间控制信号TOFF。这里，比较器53包括延迟电路，用于控制开关时间控制信号TOFF，使得在开关时间控制信号TOFF变为高电平后，在自电压VC已经再次变为比检测电压Von1低后起已经过去延迟时间后，开关时间控制信号TOFF再次变为低电平。

在图6中，在开关元件SW2响应于高电平开关元件控制信号NDRV而关断时，开关元件SW5响应于低电平输出信号TCHGB2而关断，并且以参考电流Ic对电容器52进行充电。

比较器53将被充电的电容器52两端上的电压VC与检测电压Von2相比较。在电压VC变为大于检测电压Von2时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TOFF。

与之形成对比的是，在开关元件SW2处于关断状态且开关元件SW1处于导通状态时，开关元件SW5响应于高电平输出信号TCHGB而导通，并且将电容器52中的电荷被全部放电。

此时，开关元件SW5被关断期间的时段的长度对应于开关元件SW2的导通时段“ton2”的长度，电压VC如下获得：

$\mathrm{VC}=\mathrm{IC}\&times;\frac{\mathrm{ton}2}{\mathrm{Cc}}...\left(17\right)$

相应地，基于公式16和17，得到下述公式18。

$\frac{\mathrm{ton}2}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}\&times;\mathrm{VRT}=\mathrm{Ic}\&times;\frac{\mathrm{ton}2}{\mathrm{Cc}}...\left(18\right)$

因此，满足下述公式19：

$\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2=\frac{\mathrm{Cc}}{\mathrm{Ic}}\&times;\mathrm{VRT}...\left(19\right)$

因此，利用下述公式得到开关频率fsw。

$\mathrm{fsw}=\frac{1}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}$ ……（20）

$=\frac{\mathrm{Ic}}{\mathrm{Cc}\&times;\mathrm{VRT}}$

在公式20中，开关频率fsw是由构成占空比检测电路4B和导通时段控制电路5A的各个元件的元件值确定的常数值。相应地，开关频率fsw不依赖于输入电压VIN、输出电压VOUT和输出电流IOUT中的任何一个。

如上所述，开关调节器1A将输入电压VIN转换为预定输出电压VOUT。开关调节器1A包括输入端子T1、输出端子LX、第一开关元件SW1、第二开关元件SW2、第一比较器6A、开关时间控制电路3B以及开关元件控制电路2A。输入电压VIN被输入到输入端子T1。输出电压从输出端子LX输出。第一开关元件SW1连接在输入端子T1和输出端子LX之间。第二开关元件SW2连接在输出端子LX和地之间。第一比较器6A将与输出电压VOUT对应的反馈电压VF与预定的第一参考电压VREF相比较，并且在反馈电压VF小于参考电压VREF时，生成指示第一开关元件SW1的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号CMPO1）。开关时间控制电路3基于第二开关元件SW2的导通时段的长度与第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通时段的长度和之比，生成指示第二开关元件SW2的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TOFF）。开关元件控制电路2A控制第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通/关断操作，从而基于第一开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号CMPO1）和第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TOFF），相互交替地导通第一开关元件SW1和第二开关元件SW2。

另外，开关时段控制电路3B包括占空比检测电路4B和导通时段控制电路5A。占空比检测电路4B输出检测电压Von2，该检测电压Von2指示第二开关元件SW2的导通时段的长度与第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的导通时段的长度和之比。导通时段控制电路5A基于检测电压Von2，生成第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TOFF）。

更为具体地，占空比检测电路4B包括参考电压源44、第三开关元件SW3、第四开关元件SW4、积分电阻元件42和第一电容元件43。参考电压源44生成预定的第二参考电压VRT。第三开关元件SW3的一个端子与参考电压源44相连，并且第三开关元件SW3被控制为使得结合第二开关元件SW2来导通和关断第三开关元件SW3。第四开关元件SW4的一个端子与第三开关元件SW3的另一个端子相连，并且被控制为使得结合第一开关元件SW1来导通和关断第四开关元件SW4。积分电阻元件42的一个端子与第三开关元件SW3和地之间的联结节点Ci相连。第一电容元件43连接在积分电阻元件42的另一个端子和第四开关元件SW4之间。在第三开关元件SW3处于导通状态时，通过经由积分电阻元件42连接参考电压源44，将第一电容元件43充电到第二预定参考电压VRT，以及在第四开关元件SW4处于导通状态时，通过经由积分电阻元件43接地，将第一电容元件43放电到地电压。占空比检测电路4B将第一电容元件43两端上的电压作为检测电压Von2输出。

另外，导通时段控制电路5A包括参考电流源51、第五开关元件SW5、第二电容元件52和第二比较器53。参考电流源51输出预定参考电流Ic。对第五开关元件SW5进行控制，使得在第二开关元件SW2处于导通状态时关断第五开关元件SW5，以及在第二开关元件SW2处于关断状态时关断第五开关元件SW5。第二电容元件52连接在参考电流源51和地之间，并且与第五开关元件SW5并联。在第五开关元件SW5处于关断状态时，通过连接参考电流源51，以参考电流对第二电容元件52进行充电，以及在第五开关元件SW5处于导通状态时，通过接地，将第二电容元件52放电到地电压。第二比较器53将占空比检测电路4B的检测电压Von2与第二电容元件52两端上的电压VC进行比较，并且在第二电容元件52两端上的电压VC大于检测电压Von2时，输出第二开关时间控制信号（高电平开关时间控制信号TOFF）。

图7是例示在输出电流IOUT从第一电流I1变到第二电流I2（I1＜I2）时开关调节器1A中的操作的时序图。在输出电流IOUT从第一电流I1增加到第二电流I2时，导通时段ton1的长度与导通时段ton2的长度之比改变。然而，在检测电压Von2减小时，导通时段ton1的长度根据公式16减小，在输出电流IOUT是第一电流I1时的开关频率fsw1变为等于在输出电流IOUT是第二电流I2时的开关频率fsw2。参见图7，即使在输出电流IOUT从第一电路I1变到第二电流I2时，输出电压VOUT的时均电压VOUTa也不变。

如从公式20中清楚看出的，即使输入电压VIN和输出电流IOUT改变，开关频率fsw和输出电压VOUT的时均电压VOUTa也不变。

如上所述，在本实施例中，在无需增加芯片尺寸和电流消耗的情况下，开关频率fsw和输出电压VOUT的时均电压VOUTa可以保持恒定，从而开关调节器1A可以高准确度地向负载电路10提供电压。

<变型1>

图8是根据第二实施例的变型的开关时间控制电路3C的配置的电路图。在图8中，取代根据第二实施例的开关时间控制电路3B中的占空比检测电路4B，开关时间控制电路3C包括占空比检测电路4C。另外，与占空比检测电路4B相比，占空比检测电路4C还包括反相器45，用于将供输出到开关元件SW3的栅极的开关元件控制信号NDRV反相，以及还包括反相器46，用于将供输出到开关元件SW4的栅极的开关元件控制信号NDRV反相。相应地，在图8中，类似于第二实施例，结合开关元件SW2来导通和关断开关元件SW3，以及结合开关元件SW1来导通和关断开关元件SW4。因此，占空比检测电路4C生成检测电压Von2。

<变型2>

此外，在第一实施例中，开关元件控制信号PDRV和NDRV使得在开关元件SW1关断时导通开关元件SW2，以及在开关元件SW2关断时导通开关元件SW1。然而，本公开不限于此，作为该变型，开关元件控制信号PDRV和NDRV如下控制开关元件SW1和SW2。在完成开关元件SW1的导通时段后，在开关元件SW1和SW2处于关断状态并持续预定时间后，导通开关元件SW2。接着，在完成开关元件SW2的导通时段后，开关元件SW1和SW2处于关断状态并持续预定时段。换言之，在自开关元件SW2的导通时段的完成时刻起的短时间间隔后，导通开关元件SW1，以及在自开关元件SW1的导通时段的完成时刻起的短时间间隔后，导通开关元件SW2。在该变型中，对开关元件SW3和SW4进行控制，使得在开关元件SW2处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW3，以及在开关元件SW1处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW4。在该情况下，类似于上述第二实施例，根据本变型的开关时间控制电路生成检测电压Von2。

（第三实施例）

图9是例示根据第三实施例的开关时间控制电路3D的电路图。取代根据第一实施例的开关时间控制电路3中的占空比检测电路4，根据本实施例的开关时间控制电路3D包括占空比检测电路4D。

在图9中，占空比检测电路4D包括反相器41、开关元件SW3和SW4、用于生成预定的第二参考电压VRT的参考电压源44、用于生成预定的充电电流Icp的充电参考电流源47、用于输出预定的放电电流Icn的放电参考电流源48、以及具有容抗Ci的第一电容元件43。开关元件SW3、充电参考电流源47、放电参考电流源48和开关元件SW4串联连接在参考电压源44和地之间。参考电流源47和48之间的联结节点C2经由电容器43接地。电容器43两端上的电压作为检测电压Von1，输出到比较器53的反相输入端子（-）。在图9中，类似于第一实施例，经由反相器41，将RS触发电路22的输出信号PSET输出到开关元件SW3和SW4的栅极。响应于输出信号PSET，结合开关元件SW1，在开关元件SW1处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW3。另一方面，结合开关元件SW2，在开关元件SW2处于导通状态期间的时段中导通开关元件SW4。

在图9中，在开关元件SW1处于导通状态以及开关元件SW2处于关断状态时，RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平是高电平。相应地，导通开关元件SW3，以及关断开关元件SW4。因此，将参考电压源44连接到充电参考电流源47，并且以充电电流Icp对电容器43进行充电。

与之形成对比的是，在开关元件SW1处于关断状态以及开关元件SW2处于导通状态时，RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平是低电平。相应地，关断开关元件SW3，以及关断开关元件SW4。因此，经由放电参考电流源48和开关元件SW4，将电容器43的一个端子接地，并且以放电电流Icn将电容器43放电到地电压。

类似于第一实施例，通过重复开关元件SW1和SW2的导通和关断，并且经过时间段Te（Te＞＞Ri×Ci），生成与开关元件SW1的占空比（ton1/(ton1+ton2)）成比例的检测电压Von1（参见公式11）。

如上所述，占空比检测电路4D包括参考电压源44、第三开关元件SW3、充电参考电流源47、第四开关元件SW4、放电参考电流源48和第一电容元件43。参考电压源44生成预定的第二参考电压VRT。第三开关元件SW3的一个端子与参考电压源44相连，并且被控制为使得结合第一开关元件SW1来导通和关断第三开关元件SW3。与第三开关元件SW3的另一个端子相连的充电参考电流源47生成预定充电电流Icp。第四开关元件SW4的一个端子与地相连，并且被控制为使得结合第二开关元件SW2来导通和关断第四开关元件SW4。连接在第四开关元件SW4的另一个端子和充电参考电流源47之间的放电参考电流源48输出预定放电电流Icn。第一电容元件43连接在地和位于充电参考电流源47和放电参考电流源48之间的联结节点C2之间。在结合第一开关元件SW1导通第三开关元件SW3时，通过经由充电参考电流源47连接参考电压源44，以预定充电电流Icp对第一电容元件43进行充电。在结合第二开关元件SW2导通第四开关元件SW4时，通过经由放电参考电流源48接地，以预定放电电流Icn对第一电容元件43进行放电。占空比检测电路4D将第一电容元件43两端上的电压作为检测电压Von1输出。

通常，开关调节器包括参考电流源，用于对其中的电路进行驱动，并且因此，这个参考电流源可以用作本实施例中的充电参考电流源47和放电参考电流源48。因此，本实施例中的占空比检测电路4D的电路面积可以进一步小于占空比检测电路4的电路面积。

另外，开关元件SW3处于导通状态时的充电电流Icp和开关元件SW4处于导通状态时的放电电流Icn被分别设置，检测电压Von1的电平可以任意设置。因此，在检测电压Von1的电平被设置为更小时，比较器53的输入电压变得更小。因此，本实施例中的比较器53可以变为电路面积更小，并且可以设置更低的消耗电流。

要注意，类似于本实施例，在占空比检测电路4A、4B、4C和4E中，可以去除积分电阻器42，充电参考电流源47可以连接在开关元件SW3和联结节点C1之间，以及放电参考电流源48可以连接在联结节点C1和开关元件SW4之间。

更为具体地，当在根据第二实施例的占空比检测电路4B中使用第三实施例的配置时，如下描述内部配置。第二实施例中采用的占空比检测电路4C包括参考电压源44、结合第一开关元件SW1的第三开关元件SW3、充电参考电流源47、第四开关元件SW4、放电参考电流源48以及第一电容元件42。第二实施例与第一实施例之间的差异点在于对第三开关元件SW3进行控制，使得结合第二开关元件SW2导通和关断第三开关元件SW3，以及对第四开关元件SW4进行控制，使得结合第一开关元件SW1导通和关断第四开关元件SW4。因此，在结合第二开关元件SW2导通第三开关元件SW3时，通过经由充电参考电流源47连接参考电压源44，以预定充电电流Icp对第一电容元件53进行充电。在结合第一开关元件SW1导通第四开关元件SW4时，通过经由放电参考电流源48接地，以预定放电电流Icn对第一电容元件53进行放电。

<第四实施例>

图10是例示根据第四实施例的开关时间控制电路3E的电路图。取代根据第一实施例的开关时间控制电路3中的占空比检测电路4，本实施例中的开关时间控制电路3E包括占空比检测电路4E。这里，占空比检测电路4E还包括分压电路49，用于对参考电压VRT进行分压，以供输出到开关元件SW3。更为具体地，用作第一分压电路的分压电压49连接在参考电压源44和第三开关元件SW3之间，用于对第二参考电压VRT进行分压，以供输出到第三开关元件SW3。

分压电路49由串联连接在参考电压源44和地之间的电阻器491和492组成。相应地，在图10中，将电容器43充电到分压后的参考电压VRT，使用电阻器491的阻抗Rv1和电阻器492的阻抗Rv2，利用下述公式计算从占空比检测电路4E输出的检测电压Von1。

$\mathrm{Von}1=\frac{\mathrm{ton}1}{\mathrm{ton}1+\mathrm{ton}2}\&times;\mathrm{VRT}\&times;\frac{\mathrm{Rv}1}{\mathrm{Rv}1+\mathrm{Rv}2}...\left(21\right)$

例如，在带隙参考电路的输出电压用于生成参考电压VRT时，参考电压VRT被设置为1.26V。在本实施例中，由于利用电阻器491和492对参考电压VRT进行分压，检测电压Von1的最大值小于第一实施例中的检测电压Von1的最大值。相应地，比较器53的输入电压范围变得更小，并且电流消耗或芯片尺寸可以进一步变小。另外，开关调节器1E可以在比第一实施例的输入电压VIN更低的输入电压VIN下操作。

要注意，类似于本实施例，在占空比检测电路4A、4B、4C和4D中，分压电路49可以设置在参考电压源44和开关元件SW3之间。

鉴于上述教导，可以进行许多其它修改和变更。因此，要理解的是，在所附权利要求的范围内，可以以本文中特别描述的方式不同的方式实践本专利说明书的公开内容。

Claims (20)

1.一种用于将输入电压转换为预定输出电压的开关调节器，所述开关调节器包括：

所述输入电压被输入到的输入端子；

所述输出电压被输出到的输出端子；

连接在所述输入端子和所述输出端子之间的第一开关元件；

连接在所述输出端子和地之间的第二开关元件；

开关时间控制电路，用于基于所述第一开关元件的导通时段的长度与所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通时段的长度和之比，以及与第一开关控制信号同步的信号，生成第一开关时间控制信号，所述第一开关时间控制信号指示所述第一开关元件的导通时段的完成时刻；

第一比较器，用于将与所述输出电压对应的反馈电压与预定的第一参考电压相比较，并且在所述反馈电压小于所述第一参考电压时，生成第二开关时间控制信号，所述第二开关时间控制信号指示所述第二开关元件的导通时段的完成时刻；以及

开关元件控制电路，用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通/关断操作，从而基于所述第一开关时间控制信号和所述第二开关时间控制信号，相互交替地导通所述第一开关元件和所述第二开关元件。

2.如权利要求1所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路包括：

占空比检测电路，用于输出检测电压，所述检测电压指示所述第一开关元件的导通时段的长度与所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通时段的长度和之比；以及

导通时段控制电路，用于基于所述检测电压，生成所述第一开关时间控制信号。

3.如权利要求2所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路的占空比检测电路包括：

参考电压源，用于生成预定的第二参考电压；

第三开关元件，所述第三开关元件的一个端子连接到所述参考电压源，并且对所述第三开关元件进行控制，从而使得结合所述第一开关元件来导通和关断所述第三开关元件；

第四开关元件，所述第四开关元件连接在所述第三开关元件的另一个端子和地之间，并且对所述第四开关元件进行控制，从而使得结合所述第二开关元件来导通和关断所述第四开关元件；

积分电阻元件，所述积分电阻元件的一个端子连接到位于所述第三开关元件和所述第四开关元件之间的联结节点；以及

第一电容元件，连接在所述积分电阻元件的另一个端子和地之间，在所述第三开关元件处于导通状态时，通过经由所述积分电阻元件连接到所述参考电压源，将所述第一电容元件充电到所述预定的第二参考电压，以及在所述第四开关元件处于导通状态时，通过经由所述积分电阻元件接地，将所述第一电容元件放电到地电压，

其中，所述占空比检测电路将所述第一电容元件两端上的电压作为所述检测电压输出，

其中，所述开关时间控制电路的导通时段控制电路包括：

参考电流源，用于输出预定的参考电流；

第五开关元件，对所述第五开关元件进行控制，从而使得在所述第一开关元件处于导通状态时关断所述第五开关元件，以及在所述第一开关元件处于关断状态时导通所述第五开关元件；

第二电容元件，连接在所述参考电流源和地之间，并且与所述第五开关元件并联连接；在所述第五开关元件处于关断状态时，利用所述参考电流源对所述第二电容元件进行充电，以及在所述第五开关元件处于导通状态时，通过接地来将所述第二电容元件放电到地电压；以及

第二比较器，用于将来自所述占空比检测电路的检测电压与所述第二电容元件两端上的电压进行比较，并且在所述第二电容元件两端上的电压大于所述检测电压时，输出所述第一开关时间控制信号。

4.如权利要求3所述的开关调节器，其中，所述占空比检测电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路连接在所述参考电压源和所述第三开关元件之间，用于对所述第二参考电压进行分压，以供输出到所述第三开关元件。

5.如权利要求2所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路的占空比检测电路包括：

参考电压源，用于生成预定的第二参考电压；

第三开关元件，所述第三开关元件的一个端子连接到所述参考电压源，并且对所述第三开关元件进行控制，从而使得结合所述第一开关元件来导通和关断所述第三开关元件；

充电参考电流源，连接到所述第三开关元件的另一个端子，用于生成预定的充电电流；

第四开关元件，所述第四开关元件的一个端子接地，并且对所述第四开关元件进行控制，从而使得结合所述第二开关元件来导通和关断所述第四开关元件；

放电参考电流源，连接在所述第四开关元件的另一个端子和所述充电参考电流源之间，用于输出预定的放电电流；以及

第一电容元件，连接在地和位于所述充电参考电流源和所述放电参考电流源之间的联结节点之间，在所述第三开关元件导通时，通过经由所述充电参考电流源连接所述参考电压源，以所述预定的充电电流对所述第一电容元件进行充电，以及在所述第四开关元件导通时，通过经由所述放电参考电流源接地，以所述预定放电电流对所述第一电容元件进行放电，

其中，所述占空比检测电路将所述第一电容元件两端上的电压作为所述检测电压输出，

其中，所述开关时间控制电路的导通时段控制电路包括：

参考电流源，用于输出预定的参考电流；

第五开关元件，对所述第五开关元件进行控制，从而使得在所述第一开关元件处于导通状态时关断所述第五开关元件，以及在所述第一开关元件处于关断状态时导通所述第五开关元件；

第二电容元件，连接在所述参考电流源和地之间，并且与所述第五开关元件并联连接，在所述第五开关元件处于关断状态时，利用所述参考电流源对所述第二电容元件进行充电，以及在所述第五开关元件处于导通状态时，通过接地对所述第二电容元件进行放电；以及

第二比较器，用于将来自所述占空比检测电路的检测电压与所述第二电容元件两端上的电压进行比较，并且在所述第二电容元件两端上的电压大于所述检测电压时，输出所述第一开关时间控制信号。

6.如权利要求5所述的开关调节器，其中，所述占空比检测电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路连接在所述参考电压源和所述第三开关元件之间，用于对所述第二参考电压进行分压，以供输出到所述第三开关元件。

7.如权利要求1所述的开关调节器，还包括第二分压电路，所述第二分压电路用于生成与所述输出电压对应的反馈电压，并且将所述反馈电压输出到所述第一比较器。

8.如权利要求1所述的开关调节器，其中，所述开关元件控制电路控制所述第一开关元件和所述第二开关元件，从而使得所述输出电压的时均电压恒定。

9.一种电子设备，包括如权利要求1所述的开关调节器。

10.如权利要求9所述的电子设备，还包括与所述开关调节器的输出端子相连接的低通滤波器，其中通过所述低通滤波器输出所述输出电压。

11.一种用于将输入电压转换到预定输出电压的开关调节器，所述开关调节器包括：

所述输入电压被输入到的输入端子；

所述输出电压被输出到的输出端子；

连接在所述输入端子和所述输出端子之间的第一开关元件；

连接在所述输出端子和地之间的第二开关元件；

第一比较器，用于将与所述输出电压对应的反馈电压与预定的第一参考电压相比较，并且在所述反馈电压小于所述第一参考电压时，生成第一开关时间控制信号，所述第一开关时间控制信号指示所述第一开关元件的导通时段的完成时刻；

开关时间控制电路，用于基于所述第二开关元件的导通时段的长度与所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通时段的长度和之比，以及与第二开关元件控制信号反相的信号，生成第二开关时间控制信号，所述第二开关时间控制信号指示所述第二开关元件的导通时段的完成时刻；以及

开关元件控制电路，用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通/关断操作，从而基于所述第一开关时间控制信号和所述第二开关时间控制信号，相互交替地导通所述第一开关元件和所述第二开关元件。

12.如权利要求11所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路包括：

占空比检测电路，用于输出检测电压，所述检测电压指示所述第二开关元件的导通时段的长度与所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通时段的长度和之比；以及

导通时段控制电路，用于基于所述检测电压，生成所述第二开关时间控制信号。

13.如权利要求12所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路的占空比检测电路包括：

参考电压源，用于生成预定的第二参考电压；

第三开关元件，所述第三开关元件的一个端子连接到所述参考电压源，并且对所述第三开关元件进行控制，从而使得结合所述第二开关元件来导通和关断所述第三开关元件；

第四开关元件，所述第四开关元件连接到所述第三开关元件的另一个端子，并且对所述第四开关元件进行控制，从而使得结合所述第一开关元件来导通和关断所述第四开关元件；

积分电阻元件，所述积分电阻元件的一个端子连接在地和位于所述第三开关元件和所述第四开关元件之间的联结节点之间；以及

第一电容元件，连接在所述积分电阻元件的另一个端子和地之间，在所述第三开关元件处于导通状态时，通过经由所述积分电阻元件连接到所述参考电压源，将所述第一电容元件充电到所述预定的第二参考电压，以及在所述第四开关元件处于导通状态时，通过经由所述积分电阻元件接地，将所述第一电容元件放电到地电压，

其中，所述占空比检测电路将所述第一电容元件两端上的电压作为所述检测电压输出，

其中，所述开关时间控制电路的导通时段控制电路包括：

参考电流源，用于输出预定的参考电流；

第五开关元件，对所述第五开关元件进行控制，从而使得在所述第二开关元件处于导通状态时关断所述第五开关元件，以及在所述第二开关元件处于关断状态时导通所述第五开关元件；

第二电容元件，连接在所述参考电流源和地之间，并且与所述第五开关元件并联连接，在所述第五开关元件处于关断状态时，利用所述参考电流源对所述第二电容元件进行充电，以及在所述第五开关元件处于导通状态时，通过接地将所述第二电容元件放电到地电压；以及

第二比较器，用于将来自所述占空比检测电路的检测电压与所述第二电容元件两端上的电压进行比较，并且在所述第二电容元件两端上的电压大于所述检测电压时，输出所述第二开关时间控制信号。

14.如权利要求13所述的开关调节器，其中，所述占空比检测电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路连接在所述参考电压源和所述第三开关元件之间，用于对所述第二参考电压进行分压，以供输出到所述第三开关元件。

15.如权利要求12所述的开关调节器，其中，所述开关时间控制电路的占空比检测电路包括：

参考电压源，用于生成预定的第二参考电压；

第三开关元件，所述第三开关元件的一个端子连接到所述参考电压源，并且对所述第三开关元件进行控制，从而使得结合所述第二开关元件来导通和关断所述第三开关元件；

充电参考电流源，连接到所述第三开关元件的另一个端子，用于生成预定的充电电流；

第四开关元件，所述第四开关元件的一个端子接地，并且对所述第四开关元件进行控制，从而使得结合所述第一开关元件来导通和关断所述第四开关元件；

放电参考电流源，连接在所述第四开关元件的另一个端子和所述充电参考电流源之间，用于输出预定的放电电流；以及

第一电容元件，连接在地和位于所述充电参考电流源和所述放电参考电流源之间的联结节点之间，在所述第三开关元件导通时，通过经由所述充电参考电流源连接所述参考电压源，以所述预定的充电电流对所述第一电容元件进行充电，以及在所述第四开关元件导通时，通过经由所述放电参考电流源接地，以所述预定放电电流对所述第一电容元件进行放电，

其中，所述占空比检测电路将所述第一电容元件两端上的电压作为所述检测电压输出，

其中，所述开关时间控制电路的导通时段控制电路包括：

参考电流源，用于输出预定的参考电流；

第五开关元件，对所述第五开关元件进行控制，从而使得在所述第二开关元件处于导通状态时关断所述第五开关元件，以及在所述第二开关元件处于关断状态时导通所述第五开关元件；

第二电容元件，连接在所述参考电流源和地之间，并且与所述第五开关元件并联连接，在所述第五开关元件处于关断状态时，利用所述参考电流源对所述第二电容元件进行充电，以及在所述第五开关元件处于导通状态时，通过接地将所述第二电容元件放电到地电压；以及

第二比较器，用于将来自所述占空比检测电路的检测电压与所述第二电容元件两端上的电压进行比较，并且在所述第二电容元件两端上的电压大于所述检测电压时，输出所述第一开关时间控制信号。

16.如权利要求15所述的开关调节器，其中，所述占空比检测电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路连接在所述参考电压源和所述第三开关元件之间，用于对所述第二参考电压进行分压，以供输出到所述第三开关元件。

17.如权利要求11所述的开关调节器，还包括：

第二分压电路，用于生成与所述输出电压对应的反馈电压，并且将所述反馈电压输出到所述第一比较器。

18.如权利要求11所述的开关调节器，其中，所述开关元件控制电路控制所述第一开关元件和所述第二开关元件，从而使得所述输出电压的时均电压恒定。

19.一种电子设备，包括如权利要求11所述的开关调节器。

20.如权利要求19所述的电子设备，还包括与所述开关调节器的输出端子相连接的低通滤波器，其中通过所述低通滤波器输出所述输出电压。