CN105656300A - Dc－dc转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使电源电压从比DC－DC转换器的期望的输出电压低的电压上升到正常的电压时，在输出电压也不会发生过冲的DC－DC转换器。设为如下构成，即，具备：100％DUTY检测电路，检测PWM比较器的100％DUTY状态；电源电压上升检测电路，检测电源电压的上升；以及放电控制电路，使误差放大器的输出电压下降，在处于100％DUTY状态误差放大器的输出电压比既定电压高时，若被输入电源电压上升检测信号则使误差放大器的输出电压下降。

Description

DC－DC转换器
技术领域
本发明涉及输出恒压的DC－DC转换器，更详细的是涉及防止输出电压的过冲的技术。
背景技术
图6是现有的DC－DC转换器的电路图。
现有的DC－DC转换器，包括：电源端子101；接地端子102；基准电压电路111，输出基准电压VREF；分压电路112，对输出端子103的输出电压VOUT进行分压；误差放大器110，输出比较分压电压VFB和基准电压VREF的结果的电压VERR；斜波发生电路114，产生斜波VRAMP；PWM比较器113，比较电压VERR和斜波VRAMP而输出信号PWM；输出缓冲器115；输出晶体管116；以及软起动电路119。
关于现有的DC－DC转换器的动作进行说明。
若对电源端子101施加电压VDD，则误差放大器110比较分压电压VFB和基准电压VREF，输出电压VERR。PWM比较器113比较电压VERR和斜波VRAMP，向输出缓冲器115输出信号PWM。输出缓冲器115在软起动电路119的输出信号的控制下，向输出晶体管116输出信号PWM。软起动电路119具有如下功能，即若对电源端子101施加电压VDD，则输出缓缓上升。从而，通过输出缓冲器115使输出晶体管116缓缓导通，抑制DC－DC转换器的输出电压VOUT的过冲。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2011－55692号公报。
发明内容
【发明要解决的课题】
然而，现有的DC－DC转换器，具有以下那样的课题。
在电源电压VDD比DC－DC转换器的输出设定电压低的情况下，误差放大器110输出的电压VERR成为接近电源电压VDD的值，PWM比较器113成为100％DUTY状态，即输出晶体管116不进行开关而成为常时导通状态。若电源电压VDD从该状态急剧上升，则在电压VERR返回到稳定值为止的时间，DC－DC转换器的输出电压VOUT会过冲。
本发明为解决以上那样的课题而构思，提供即使PWM比较器113处于100％DUTY状态，也能防止输出电压VOUT的过冲的DC－DC转换器。
【用于解决课题的方案】
为了解决现有的课题，本发明的DC－DC转换器设为以下那样的构成。
DC－DC转换器，具备：100％DUTY检测电路，检测PWM比较器的100％DUTY状态；电源电压上升检测电路，检测电源电压的上升；以及放电控制电路，使误差放大器的输出电压下降，在处于100％DUTY状态误差放大器的输出电压比既定电压高时，若输出电源电压上升检测信号则使误差放大器的输出电压下降。
【发明效果】
本发明的DC－DC转换器如上述那样地构成，所以具有如下效果，即，即使电源电压从比DC－DC转换器的期望的输出电压低的电压上升到正常的电压时，在输出电压也不会发生过冲。
附图的简单说明
【图1】是本实施方式的DC－DC转换器的电路图。
【图2】是示出100％DUTY检测电路的一个示例的电路图。
【图3】是示出本发明的DC－DC转换器的动作的图。
【图4】是示出本实施方式的DC－DC转换器的其他示例的电路图。
【图5】是示出图4相关的DC－DC转换器的动作的图。
【图6】是现有的DC－DC转换器的电路图。
用于实施发明的方式
图1是本实施方式的DC－DC转换器的电路图。
本实施方式的DC－DC转换器100，具备：电源端子101；接地端子102；基准电压电路111，输出基准电压VREF；分压电路112，对输出端子103的输出电压VOUT进行分压；误差放大器110，输出比较分压电压VFB和基准电压VREF的结果的电压VERR；斜波发生电路114，产生斜波VRAMP；PWM比较器113，比较电压VERR和斜波VRAMP而输出信号PWM；输出缓冲器115；输出晶体管116；100％DUTY检测电路118；电源电压上升检测电路120；放电控制电路121；以及相位补偿电路117，具备相位补偿电容Cc和相位补偿电阻Rc。
100％DUTY检测电路118，输入端子与PWM比较器113的输出端子连接，输出端子与放电控制电路121的输入端子连接。
电源电压上升检测电路120，具备串联连接在电源端子101与接地端子102之间的开关131和电容130，将它们的连接点设为nodeA。
放电控制电路121，具备：开关135，用nodeA的电压控制；第二基准电压电路132，产生多少比斜波的波高值高的第二基准电压VREF2；比较器133，比较第二基准电压VREF2和电压VERR；以及NAND134，输入比较器133的输出和100％DUTY检测电路118的检测信号。
开关135，一端与接地端子102连接，另一端与相位补偿电路117的电容Cc和电阻Rc的连接点连接。NAND134向电源电压上升检测电路120的开关131输出放电控制信号。
图2是示出100％DUTY检测电路118的一个示例的电路图。
100％DUTY检测电路118，具备电容201、恒流电路202和开关203，开关203的控制端子为输入端子，恒流电路202和开关203的连接点为输出端子。恒流电路202，以对电容201进行充电的方式连接。开关203，以使电容201放电的方式连接。
100％DUTY检测电路118，利用恒流电路202对电容201进行充电，利用开关203使电容201放电。开关203，利用信号PWM控制。从而，在信号PWM重复高电平（Hi）和低电平（Lo）的通常的动作状态，使电容201放电，输出端子维持低电平（Lo）的状态。而且，若信号PWM成为100％DUTY而维持高电平（Hi），则电容201不放电，所以，当电容201的电压超过反相电路的阈值时，输出端子输出高电平（Hi）。即，100％DUTY检测电路118成为100％DUTY检测状态。
接着，说明本实施方式的DC－DC转换器的动作。
图3是示出本实施方式的DC－DC转换器的动作的图。
直至时刻T1，电源电压VDD成为比DC－DC转换器的期望的输出电压VOUTtar低的电压，分压电压VFB成为比基准电压VREF低的电压。误差放大器110的输出电压VERR为高电平（Hi），不与斜波VRAMP相交，所以信号PWM维持高电平（Hi）状态。从而，输出晶体管116处于导通状态，所以输出电压VOUT为电源电压VDD。此时，100％DUTY检测电路118处于100％DUTY检测状态，输出成为高电平（Hi）。另外，电压VERR比比较器133的反相输入即第二基准电压VREF2高，所以比较器133的输出为高电平（Hi）。从而，将100％DUTY检测电路118的输出和比较器133的输出作为输入的NAND134的输出成为低电平（Lo），电源电压上升检测电路120的开关131成为截止。另外，nodeA维持开关131导通时的接地电位。
在从时刻T1到时刻T2之间，若电源电压VDD缓缓上升，则电源电压上升检测电路120的nodeA利用电容130的耦合跟随电源电压VDD而上升。nodeA上升因此放电控制电路121的开关135以跟随nodeA的方式导通，释放相位补偿电容Cc的电荷，使电压VERR下降。
在时刻T2，若电压VERR成为比基准电压VREF2低的电压，则比较器133的输出成为低电平（Lo）。NAND134的输出成为高电平（Hi），使电源电压上升检测电路120的开关131导通，所以nodeA成为接地电位。从而，放电控制电路121，开关135截止而停止相位补偿电容Cc的放电。即，误差放大器110输出与输入的分压电压VFB对应的电压VERR。
在时刻T3，电压VERR与斜波VRAMP相交，PWM比较器113的输出PWM成为矩形波，DC－DC转换器的开关动作开始。因为电源电压VDD上升过程中电压VERR成为接近正常值的值，输出电压VOUT比较缓慢地接近期望的输出电压VOUT的值。从而，即使电源电压VDD恢复到正常值，在输出电压VOUT也不会发生过冲。
如以上说明的那样，依据本实施方式的DC－DC转换器，即使电源电压VDD从比DC－DC转换器的期望的输出电压低的电压、即从PWM比较器113成为100％DUTY状态的状态，恢复到正常的电源电压时，也能防止输出电压VOUT的过冲。
图4是示出本实施方式的DC－DC转换器的其他示例的电路图。
图4的DC－DC转换器100，具备：电源端子101；接地端子102；基准电压电路111，输出基准电压VREF；分压电路112，对输出端子103的输出电压VOUT进行分压；误差放大器110，输出比较分压电压VFB和基准电压VREF的结果的电压VERR；斜波发生电路114，产生斜波VRAMP；PWM比较器113，比较电压VERR和斜波VRAMP输出信号PWM；输出缓冲器115；输出晶体管116；100％DUTY检测电路118；电源电压上升检测电路120；放电控制电路121a；以及相位补偿电路117。
100％DUTY检测电路118，输入端子与PWM比较器113的输出端子连接，反相输出端子与电源电压上升检测电路120的开关131的控制端子连接。
放电控制电路121a，具备：第二基准电压电路132，产生多少比斜波的波高值高的第二基准电压VREF2；比较器133，比较第二基准电压VREF2和电压VERR；比较器136，同相输入端子与nodeA连接，具有偏置电压Vos的反相输入端子与接地端子102连接；AND137，对比较器133的输出和比较器136的输出进行AND运算；以及开关135，用AND137的输出nodeB控制。
接着，说明图4的DC－DC转换器的动作。
图5是示出图4相关的DC－DC转换器的动作的图。
直至时刻T1，电源电压VDD成为比DC－DC转换器的期望的输出电压VOUTtar低的电压，分压电压VFB成为比基准电压VREF低的电压。误差放大器110的输出电压VERR为高电平（Hi），不与斜波VRAMP相交，所以信号PWM维持高电平（Hi）状态。从而，输出晶体管116处于导通状态，所以输出电压VOUT为电源电压VDD。此时，100％DUTY检测电路118处于100％DUTY检测状态，反相输出成为低电平（Lo）。电源电压上升检测电路120的开关131接受100％DUTY检测电路118的输出信号而成为截止。另外，nodeA维持开关131导通时的电压接地电位。即，放电控制电路121a的比较器136的输出成为低电平（Lo）。另外，电压VERR比比较器133的反相输入即第二基准电压VREF2高，所以比较器133的输出为高电平（Hi）。从而，AND137的输出nodeB为低电平（Lo），开关135成为截止。
从时刻T1到时刻T2之间，若电源电压VDD缓缓上升，则电源电压上升检测电路120的nodeA的电压利用电容130的耦合跟随电源电压VDD而上升。若nodeA的电压上升而比比较器136的偏置电压Vos高，则比较器136的输出成为高电平（Hi）。另外，比较器133的输出，维持高电平（Hi）。即，AND137的输出nodeB成为高电平（Hi）。从而，放电控制电路121a的开关135导通，所以释放相位补偿电容Cc的电荷，使电压VERR下降。
在时刻T2，若电压VERR成为比基准电压VREF2低的电压，则比较器133的输出成为低电平（Lo）。AND137的输出nodeB成为低电平（Lo），停止相位补偿电容Cc的放电。即，误差放大器110，输出与输入的分压电压VFB对应的电压VERR。
在时刻T3，电压VERR与斜波VRAMP相交，PWM比较器113的输出PWM成为矩形波，DC－DC转换器的开关动作开始。因为在电源电压VDD上升过程中电压VERR成为接近正常值的值，输出电压VOUT比较缓慢地接近正常的输出电压VOUT的值。从而，即便电源电压VDD恢复到正常值，在输出电压VOUT也不会发生过冲。
如以上说明的那样，依据本实施方式的DC－DC转换器，即使电源电压VDD从比DC－DC转换器的期望的输出电压低的电压、即从PWM比较器113成为100％DUTY状态的状态，恢复到正常的电压时，也能防止输出电压VOUT的过冲。
此外，本发明利用电压模式的DC－DC转换器的电路进行了说明，但是电流模式的DC－DC转换器也能适用，能得到同样的效果。在电流模式的情况下，在图3的说明动作的图中，以三角波说明的斜波VRAMP是反馈输出晶体管116的电流的电压。
标号说明
110　误差放大器；111、132　基准电压电路；112　分压电路；113　PWM比较器；114　斜波发生电路；115　输出缓冲器；116　输出晶体管；117　相位补偿电路；118　100％DUTY检测电路；120　电源电压上升检测电路；121、121a　放电控制电路；133、136　比较器；202　电流源。

Claims (5)

1.一种DC－DC转换器，共特征在于，具备：
误差放大器，放大对输出晶体管输出的电压进行分压后的分压电压与基准电压之差而输出电压VERR；
斜波发生电路，产生斜波；
PWM比较器，比较所述电压VERR和所述斜波，输出信号PWM；
100％DUTY检测电路，检测所述信号PWM已成为100％DUTY，输出100％DUTY检测信号；
相位补偿电容及相位补偿电阻，设在所述误差放大器的输出端子；
电源电压上升检测电路，检测电源电压的上升；以及
放电控制电路，接受所述电源电压上升检测电路的输出信号而释放所述相位补偿电容的电荷。
2.如权利要求1所述的DC－DC转换器，其特征在于，
所述放电控制电路，
在所述电压VERR比既定电压高时若被输入所述100％DUTY检测信号则输出放电控制信号。
3.如权利要求2所述的DC－DC转换器，其特征在于，
所述电源电压上升检测电路，具备：
电容，该电容的一端与电源端子连接；以及
开关，该开关的一端与所述电容的另一端连接，该开关的另一端与接地端子连接，用所述放电控制信号控制，
将所述开关和所述电容的连接点作为输出端子。
4.如权利要求1所述的DC－DC转换器，其特征在于，
所述电源电压上升检测电路，具备：
电容，该电容的一端与电源端子连接；以及
开关，该开关的一端与所述电容的另一端连接，该开关的另一端与接地端子连接，用所述100％DUTY检测信号控制，
将所述开关和所述电容的连接点作为输出端子。
5.如权利要求4所述的DC－DC转换器，其特征在于，
所述放电控制电路，
在所述电压VERR比既定电压高时若从所述电源电压上升检测电路输入检测信号则释放所述相位补偿电容的电荷。
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