CN107276408A - 电路装置、开关调节器以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路装置、开关调节器以及电子设备。本发明的电路装置具备：第一开关电路，其一端被连接在输出节点上，并且根据驱动信号而接通或断开；第二开关电路，其在第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间与阻抗元件串联连接，并以与第一开关电路互补的方式断开或接通；比较电路，其输出表示第一开关电路的另一端的电位是否高于判断电平的输出信号；控制电路，其当在上述开关元件为导通状态时从比较电路输出表示输入端子的电位高于判断电平的输出信号时，以使上述开关元件成为非导通状态的方式对驱动信号的电平进行控制。

Description

电路装置、开关调节器以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种将直流电压转换为不同值的直流电压的开关调节器、以及构成开关调节器的至少一部分的电路装置。而且，本发明还涉及一种使用了这种开关调节器的电子设备等。
背景技术
在对直流电压进行降压的开关调节器中，实施对输出电路的开关元件进行接通或断开控制从而向电感元件供给驱动电流的动作。例如，输出电路由具有高压侧的开关元件和低压侧的开关元件的桥接电路构成。
在高压侧的开关元件以及低压侧的开关元件被内置于半导体集成电路装置(IC)中的情况下，作为外置部件，电感元件的一端与IC的输出端子连接，且在电感元件的另一端与低电位侧的电源端子之间连接有电容器。而且，作为从开关调节器接受电源供给的负载电路的、例如SOC(System on Chip：片上系统)等的IC经由电感元件而与IC的输出端子连接。
在这种同步整流型的降压开关调节器中，通过在高压侧的开关元件为接通状态时流动的电流，从而使电感元件被蓄积有磁能。当高压侧的开关元件成为断开状态时，低压侧的开关元件成为接通状态，由此通过被蓄积在电感元件中的磁能，从而有电流从低电位侧的电源端子经由低压侧的开关元件以及电感元件而向负载电路流动。
但是，在负载电流较小的状态下，在低压侧的开关元件成为接通状态时，电流会从电容器经由电感元件以及低压侧的开关元件而向低电位侧的电源端子逆流，从而有可能产生电力损耗。因此，为了防止逆流电流，而需要电流检测电路。
作为相关技术，在专利文献1中公开了一种DC-DC转换器的异常电流防止电路，该电路对来自蓄积有能量的电感元件的反向电流或电感元件的过电流等异常电流的有无进行判断，并在存在异常电流的情况下防止该异常电流。在专利文献1的图1中，检测电阻12的电压在通常时为负电压，但是在异常时在产生了反向电流的情况下，会表现出正电压。
电流比较器30对检测电阻12的电压进行监视，并在检测电阻12的电压为负电压的期间向AND电路20发送高电平的输出信号，以使驱动器10的输出信号被传输至低压侧开关元件14以及19。当检测电阻12的电压成为正电压时，电流比较器30的输出电压成为低电平，并强制性地将低压侧开关元件14以及19设为断开。
在专利文献1中，对与低压侧开关元件19串联连接的电流检测用的检测电阻12的两端间的电位差进行检测。但是，由于在被连接于电流路径上的检测电阻12中会产生电力损耗，因此特别是在负载电流较小的状态下，检测电阻12成为了转换效率下降的主要原因。此外，由低压侧开关元件19和电流检测用的检测电阻12构成的电流路径，作为向电感元件15流动的电流的路径而以与低压侧开关元件14并联的方式被设置。由于从减小导通损耗的必要性出发，在低压侧开关元件19以及电流检测用的检测电阻12中流动的电流的电流值较小，并且在电流检测用的检测电阻12的两端间所产生的电位差也较小，因此这成为了产生检测误差的主要原因。
专利文献1：日本特开2010-45947号公报(说明书摘要、图1)
发明内容
因此，鉴于上述问题点，本发明的第一目的在于，提供一种能够在不使用导致电力损耗的电流检测电阻的条件下，高精度地对在低压侧的开关元件中流动的电流进行检测并抑制逆流电流的电路装置。此外，本发明的第二目的在于，提供一种使用这种电路装置的开关调节器。另外，本发明的第三目的在于，提供一种使用这种开关调节器的电子设备等。
为了解决上述课题的至少一部分，本发明的第一观点所涉及的电路装置具备：第一开关电路，其一端被连接在输出节点上，所述输出节点上连接有一端与第一电源节点连接的第一开关元件的另一端、和一端与第二电源节点连接的第二开关元件的另一端，其中，所述第二电源节点与所述第一电源节点相比为低电位，并且所述第一开关电路根据对第二开关元件进行驱动的驱动信号而成为导通状态或非导通状态；第二开关电路，其被连接在第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间，且以与第一开关电路互补的方式成为非导通状态或导通状态；阻抗元件，其在第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间与第二开关电路串联连接；比较电路，其具有被施加了第一开关电路的另一端的电位的输入端子，并且输出表示输入端子的电位是否高于判断电平的输出信号；控制电路，其当在第二开关元件为导通状态时从比较电路输出表示输入端子的电位高于判断电平的输出信号时，以使第二开关元件成为非导通状态方式对驱动信号的电平进行控制。另外，在本申请中，使用“连接”这一术语意图包括被电连接的情况。
根据本发明的第一观点，由于设置了输出表示经由第一开关电路而被施加在输入端子上的输出节点的电位是否高于判断电平的输出信号的比较电路、和当在第二开关元件为导通状态时从比较电路输出表示输入端子的电位高于判断电平的输出信号时将第二开关元件设为非导通状态的控制电路，因此能够在不使用导致电力损耗的电流检测电阻的条件下，对在第二开关元件中流动的电流进行检测并抑制逆流电流。
此外，通过在第二开关元件以及第一开关电路为非导通状态时，使第二开关电路成为导通状态而向比较电路的输入端子施加预定的电位，从而能够使比较电路的输出信号的不必要的变动停止。另外，由于通过使第一开关电路和第二开关电路中的至少一方成为非导通状态，从而除了第二开关元件导通时的电流路径以外，在输出节点与预定的电位的节点之间不再存在电流路径，因此能够提高电流检测中的检测精度。
在此，也可以采用如下方式，即，阻抗元件以及第二开关电路被串联连接在第一开关电路的另一端和第一电源节点之间。在该情况下，通过在第一开关电路为非导通状态时，将比较电路的输入端子上拉为高电位侧的电源电位，从而能够使比较电路的输出信号的不必要的变动停止。
或者，也可以采用如下方式，即，阻抗元件以及第二开关电路被串联连接在第一开关电路的另一端与第二电源节点之间。在该情况下，通过在第一开关电路为非导通状态时，将比较电路的输入端子下拉为低电位侧的电源电位，从而能够使比较电路的输出信号的不必要的变动停止。
此外，也可以采用如下方式，即，第二开关电路包括被连接在与阻抗元件相比靠预定的电位的节点侧的MOS场效应晶体管。在该情况下，由于MOS场效应晶体管的衬底电位与源极电位相同，因此能够防止MOS场效应晶体管的阈值电压的增加。
本发明的第二观点所涉及的电路装置具备：第一开关电路，其一端被连接在输出节点上，所述输出节点上连接有一端与第一电源节点连接的第一开关元件的另一端、和一端与第二电源节点连接的第二开关元件的另一端，其中，所述第二电源节点与所述第一电源节点相比为低电位，并且所述第一开关电路根据对第二开关元件进行驱动的驱动信号而成为导通状态或非导通状态；第二开关电路，其被连接在第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间，且以与第一开关电路互补的方式成为非导通状态或导通状态，并且所述第二开关电路与第一开关电路相比接通电阻较高；比较电路，其具有被施加了第一开关电路的另一端的电位的输入端子，并且输出表示输入端子的电位是否高于判断电平的输出信号；控制电路，其当在第二开关元件为导通状态时从比较电路输出表示输入端子的电位高于判断电平的输出信号时，以使第二开关元件成为非导通状态的方式对驱动信号的电平进行控制。即使根据本发明的第二观点，也能够获得与本发明的第一观点所涉及的电路装置相同的效果。
在以上方式中，还可以采用如下方式，即，比较电路还具有与第二电源节点连接的第二输入端子，且在输入端子和第二输入端子之间设定有偏移电压，并且所述比较电路将第一开关电路的另一端的电位、和与第二电源节点的电位相比低出偏移电压的判断电平进行比较。在该情况下，能够通过比较电路的偏移电压来设定预定的判断电平，并且能够使逆流电流的检测定时提前从而进一步减少电力损耗。
此外，也可以采用如下方式，即，电路装置还包括第一开关元件和第二开关元件，所述第一开关元件被连接在第一电源节点与输出节点之间，所述第二开关元件被连接在第二电源节点与输出节点之间。在第一以及第二开关元件被内置于IC等的电路装置中的情况下，能够使开关调节器小型化。
本发明的第三观点所涉及的开关调节器具备：上述方式中的任意一项的电路装置；电感元件，其一端与输出节点连接，并从第一开关元件被供给有驱动电流；电容器，其被连接在电感元件的另一端和第二电源节点之间，并对从电感元件被供给的电荷进行蓄积。根据本发明的第三观点，能够提供一种转换效率较高的开关调节器，所述开关调节器使用了无导致电力损耗的电流检测电阻且能够高精度地对在第二开关元件中流动的电流进行检测并抑制逆流电流的电路装置。
另外，本发明的第四观点所涉及的电子设备具备本发明的第二观点所涉及的开关调节器。根据本发明的第四观点，能够提供一种使用转换效率较高的开关调节器从而消耗电力较少的电子设备。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的开关调节器的电路图。
图2为表示图1所示的比较器的结构例的电路图。
图3为表示通常动作模式下的各部的波形的波形图。
图4为表示待机模式下的各部的波形的波形图。
图5为表示本发明的第二实施方式所涉及的开关调节器的电路图。
图6为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的结构例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于相同的结构要素标记相同的参照符号，并省略重复的说明。
第一实施方式
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的开关调节器的结构例的电路图。该开关调节器包括本发明的第一实施方式所涉及的电路装置100。如图1所示，电路装置100可以包括：基准电压生成电路10、开关控制电路20、预驱动器30、输出电路40、和电流检测电路50。
图1所示的结构要素中的至少一部分可以被内置在半导体集成电路装置(IC)中。IC例如由在硅基板上形成有电路的IC芯片构成，或者通过将IC芯片收纳在封装件中而被构成。在该情况下，电路装置100的节点N1～N4与IC芯片的衬垫(端子)、或者被设置在封装件上的引脚(端子)相对应。
此外，开关调节器还可以进一步包括电感元件L1、电容器C1、和分压电路110。这些结构要素中的至少一部分也可以不内置于IC中，而作为外置部件。另外，作为从开关调节器接受电源供给的负载电路120例如SOC(System on Chip)等的IC，经由电感元件L1而与电路装置100连接。
在电路装置100中，第一电源电位(高电位侧的电源电位)VDD被供给至电源节点N1，且与第一电源电位VDD相比为低电位的第二电源电位(低电位侧的电源电位)VSS被供给至电源节点N2。在下文中，作为一个示例，而对高电位侧的电源电位VDD为5V，低电位侧的电源电位VSS为0V(基准电位)的情况进行说明。
电路装置100通过实施开关动作而生成输出信号SW，并向与输出节点N3连接的电感元件L1供给驱动电流。由此，高电位侧的电源电位VDD被降压，并在连接节点N5上生成输出电源电位VOUT。输出电源电位VOUT被供给至连接在连接节点N5与电源节点N2之间的负载电路120。
分压电路110包括被串联连接在连接节点N5与电源节点N2之间的电阻元件R1以及R2，且所述分压电路110对连接节点N5与电源节点N2之间的输出电压(VOUT-VSS)进行分压，并生成反馈电压VFB。反馈电压VFB经由反馈节点N4而被供给至电路装置100。
基准电压生成电路10例如包括带隙基准电路等，并且生成基准电压VRF。开关控制电路20通过根据基准电压VRF与反馈电压VFB之差来实施PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)，从而生成脉冲宽度被调制的控制信号S1以及S2。控制信号S1以及S2被供给至预驱动器30。
预驱动器30例如包括缓冲电路等，并且根据控制信号S1以及S2而生成驱动信号SH以及SL。输出电路40包括作为高压侧的开关元件的P沟道MOS晶体管QP1、和作为低压侧的开关元件的N沟道MOS晶体管QN2。在晶体管QP1以及QN2被内置在IC等的电路装置100中的情况下，能够使开关调节器小型化，并且由于减少了部件数量，因此能够削减电子设备的制造成本。
晶体管QP1被连接在电源节点N1与输出节点N3之间，且在根据驱动信号SH而成为导通状态(接通状态)时，使输出节点N3的电位接近于电源节点N1的电位。晶体管QP1具有被施加了驱动信号SH的栅极、与电源节点N1连接的源极、和与输出节点N3连接的漏极。晶体管QP1在驱动信号SH的电位与电源电位VDD相比低出了阈值电压以上时成为接通状态，从而经由输出节点N3而向电感元件L1供给驱动电流。
晶体管QN2被连接在电源节点N2与输出节点N3之间，且在根据驱动信号SL而成为接通状态时，使输出节点N3的电位接近于电源节点N2的电位。晶体管QN2具有被施加了驱动信号SL的栅极、与输出节点N3连接的漏极、和与电源节点N2连接的源极。晶体管QN2在驱动信号SL的电位与基准电位VSS相比高出了阈值电压以上时成为接通状态，从而有电流经由输出节点N3而向电感元件L1流动。
电感元件L1具有与输出节点N3连接的一端和与连接节点N5连接的另一端，且从输出电路40的晶体管QP1被供给有驱动电流。电容器C1被连接在电感元件L1的另一端(连接节点N5)与电源节点N2之间，并且通过对从电感元件L1被供给的电荷进行蓄积，从而生成被平滑的输出电压(VOUT-VSS)。
以此方式，通过输出电路40的晶体管QP1以及QN2实施开关动作从而生成输出信号SW，并向与输出节点N3连接的电感元件L1供给驱动电流。由此，在作为电感元件L1与电容器C1的连接点的连接节点N5处，生成了对电源电位VDD进行降压而获得的输出电源电位VOUT。开关控制电路20通过生成控制信号S1以及S2，从而对输出电路40的晶体管QP1以及QN2的开关动作进行控制。输出电源电位VOUT主要通过控制信号S1的占空比而被控制。
例如，在控制信号S1为低电平时，驱动信号SH成为低电平，从而晶体管QP1成为导通状态(接通状态)。此外，在控制信号S2为低电平时，驱动信号SL成为低电平，从而晶体管QN2成为非导通状态(断开状态)。在该期间内，输出节点N3的电位接近于电源电位VDD，且驱动电流从晶体管QP1向电感元件L1流动，从而在电感元件L1中电能被转换为磁能并被蓄积，并且在电容器C1中也被蓄积有电能。
另一方面，在控制信号S1为高电平时，驱动信号SH成为高电平，从而晶体管QP1成为断开状态。此外，在控制信号S2为高电平时，驱动信号SL成为高电平，从而晶体管QN2成为接通状态。在该期间内，被蓄积在电感元件L1中的磁能作为电能而经由晶体管QN2以及负载电路120等被放电。由此，输出节点N3的电位成为，从基准电位VSS(0V)降低了与由晶体管QN2的接通电阻所造成的电压下降量相对应的量的电位。
但是，在负载电流较小的状态下，在晶体管QN2成为接通状态时，电流有可能会从电容器C1起经由电感元件L1以及晶体管QN2而向电源节点N2逆流。具体而言，在随着时间的流逝输出节点N3的电位上升从而电流变为大致为零的时间点上，如果晶体管QN2为接通状态，则由于存在从电容器C1经由电感元件L1以及晶体管QN2而向基准电位VSS流动的电流路径，因此电流将发生逆流。因此，在本实施方式中，为了抑制逆流电流而设置有电流检测电路50。
电流检测电路50包括：作为第一开关电路的N沟道MOS晶体管QN51、作为第二开关电路的P沟道MOS晶体管QP52、作为阻抗元件的电阻R52、和作为比较电路的比较器51。另外，这些电路元件为一个示例，作为开关电路也能够使用双极性晶体管或传输门等，作为阻抗元件也能够使用二极管或晶体管等，作为比较电路也能够使用晶体管或反相器等。
晶体管QN51具有与输出节点N3连接的一端(漏极与源极中的一方)、与比较器51的输入端子T1连接的另一端(漏极与源极中的另一方)、和被施加有驱动信号SL的栅极。晶体管QN51根据对作为低压侧的开关元件的晶体管QN2进行驱动的驱动信号SL而成为接通状态或断开状态。
电阻R52以及晶体管QP52被串联连接在晶体管QN51的另一端与预定的电位的节点之间。晶体管QP52根据驱动信号SL而以与晶体管QN51互补的方式成为断开状态或接通状态。即，在驱动信号SL为高电平时，晶体管QN51成为接通状态，并且晶体管QP52成为断开状态。另一方面，在驱动信号SL为低电平时，晶体管QN51成为断开状态，并且晶体管QP52成为接通状态。另外，在本申请中，使用“互补”这一术语意图包括，晶体管QN51以及QP52双方仅在晶体管QN51以及QP52于接通状态和断开状态之间进行切换的瞬间成为断开状态的情况。但是，并不存在晶体管QN51以及QP52双方成为接通状态的期间。
以此方式，通过在晶体管QN2以及QN51为断开状态时，使晶体管QP52成为接通状态而向比较器51的输入端子T1施加预定的电位，从而能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。而且，由于通过使晶体管QN51和晶体管QP52中的至少一方成为断开状态，从而除了晶体管QN2接通时的电流路径以外，在输出节点N3和预定的电位的节点之间不再存在电流路径，因此能够提高电流检测中的检测精度。
在图1所示的示例中，电阻R52以及晶体管QP52被串联连接在晶体管QN51的另一端和电源节点N1之间。在该情况下，在晶体管QN51为断开状态时，通过将比较器51的输入端子T1上拉为电源电位VDD，从而能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。
例如，将电阻R52的一端与晶体管QN51的另一端连接。晶体管QP52具有与电源节点N1连接的源极、与电阻R52的另一端连接的漏极、和被施加了驱动信号SL的栅极。以此方式，由于在MOS场效应晶体管QP52被连接在与电阻R52相比靠电源节点N1侧的情况下，通过使晶体管QP52的背栅与电源节点N1连接，从而使晶体管QP52的衬底电位与源极电位相同，因此能够防止晶体管QP52的阈值电压的增加。
比较器51具有被施加了晶体管QN51的另一端的电位(开关输出信号SOUT)的输入端子T1，并且所述比较器51输出表示输入端子T1的电位是否高于判断电平的输出信号DET。例如，比较器51在输入端子T1的电位高于判断电平时将输出信号DET激活为高电平，在输入端子T1的电位低于判断电平时使输出信号DET失活为低电平。
图2为表示图1所示的比较器的结构例的电路图。如图2所示，比较器51包括P沟道MOS晶体管QP53～QP56、N沟道MOS晶体管QN54～QN56、反相器INV1，并且具有被施加了开关输出信号SOUT(图1)的输入端子T1、与电源节点N2(图1)连接且被施加了基准电位VSS的输入端子T2、和用于输出输出信号DET的输出端子T3。
晶体管QP53具有与电源电位VDD的配线连接的源极、和被施加有偏置电位VBI的栅极。晶体管QP54具有与晶体管QP53的漏极连接的源极、和与比较器51的输入端子T1连接的栅极。晶体管QP55具有与晶体管QP53的漏极连接的源极、和与比较器51的输入端子T2连接的栅极。
晶体管QN54具有与晶体管QP54的漏极连接的漏极以及栅极、和与电源电位VSS的配线连接的源极。晶体管QN55具有与晶体管QP55的漏极连接的漏极、与晶体管QP54的漏极连接的栅极、和与电源电位VSS的配线连接的源极。
晶体管QP56具有与电源电位VDD的配线连接的源极、和被施加有偏置电位VBI的栅极。晶体管QN56具有与晶体管QP56的漏极连接的漏极、与晶体管QP55的漏极以及晶体管QN55的漏极连接的栅极、和与电源电位VSS的配线连接的源极。
反相器INV1具有与晶体管QP56的漏极以及晶体管QN56的漏极连接的输入端子、和与比较器51的输出端子T3连接的输出端子。反相器INV1将被施加于输入端子上的信号的电平反转，并将被反转的信号作为输出信号DET而从输出端子输出。
虽然比较器51也可以对输入端子T1的电位和基准电位VSS进行比较，但在考虑了控制系统中的延迟时间的情况下，优选为对输入端子T1的电位和稍低于基准电位VSS的电位(例如，-10mV)进行比较。由此，能够使逆流电流的检测定时提前，从而进一步降低电力损耗。
因此，可以通过在构成差分对的晶体管QP54与晶体管QP55之间改变沟道宽度W与沟道长度L之比W/L，从而在输入端子T1与输入端子T2之间设定偏移电压。由此，能够通过比较器51的偏移电压来设定所需的判断电平。例如，通过将晶体管QP55的沟道宽度W设为与晶体管QP54的沟道宽度W相比较宽，从而使比较器51对开关输出信号SOUT的电位、和与基准电位VSS相比低出偏移电压的判断电平进行比较。
如果再次参照图1，则当在晶体管QN2为接通状态时从比较器51输出了表示输入端子T1的电位高于判断电平的输出信号DET时，开关控制电路20将以使晶体管QN2成为断开状态的方式对驱动信号SL的电平进行控制。例如，当在控制信号S2为高电平时比较器51的输出信号DET被激活为高电平时，开关控制电路20将控制信号S2变更为低电平。由此，由于预驱动器30将驱动信号SL变更为低电平，因此晶体管QN2从接通状态转变为断开状态。
动作例
接下来，参照图1、图3以及图4来对图1所示的开关调节器的动作例进行详细说明。图3为表示负载电流较大的通常动作模式下的各部的波形的波形图。在通常动作模式下，负载电路120中流动的电流为，例如100mA以上且2A～3A以下。
在第一期间TonH中，通过开关控制电路20将控制信号S1以及S2设为低电平，从而使预驱动器30将驱动信号SH以及SL设为低电平。因此，由于晶体管QP1成为接通状态，晶体管QN2成为断开状态，因此输出信号SW的电位上升至电源电位VDD附近。由此，在电感元件L1中有电流流动，从而被蓄积有磁能。另一方面，输出电源电位VOUT通过电容器C1而被平滑化并被保持在预定的范围内。
由于驱动信号SL为低电平，因此晶体管QN51成为断开状态，且晶体管QP52成为接通状态，从而开关输出信号SOUT的电位上升至电源电位VDD附近。由此，比较器51的输出信号DET被激活为高电平。但是，在控制信号S2为低电平且晶体管QN2为断开状态时，即使比较器51的输出信号DET被激活，开关控制电路20也不会使控制信号S2发生变化。
在第二期间TonL中，通过开关控制电路20将控制信号S1以及S2设为高电平，从而使预驱动器30将驱动信号SH以及SL设为高电平。因此，晶体管QP1成为断开状态，晶体管QN2成为接通状态。
此时，通过被蓄积在电感元件L1中的磁能，从而有电流从电源节点N2经由晶体管QN2以及电感元件L1而向负载电路120流动，进而使输出信号SW的电位超出基准电位VSS而降低至负侧。虽然之后当经过一段时间时，输出信号SW的电位会接近于基准电位VSS，但在第二期间TonL中被维持为负值。另一方面，输出电源电位VOUT通过电容器C1而被平滑并被保持在预定的范围内。
由于驱动信号SL为高电平，因此晶体管QN51成为接通状态，且晶体管QP52成为断开状态，从而作为开关输出信号SOUT的输出信号SW被施加在比较器51的输入端子T1上。由此，比较器51的输出信号DET被失活为低电平。因此，开关控制电路20不会使控制信号S2发生变化。
图4为表示负载电流较小的待机模式下的各部的波形的波形图。在待机模式下，负载电路120中流动的电流为，例如小于100mA。第一期间TonH中的动作，与图3所示的动作相同。
在第二期间TonL中，通过开关控制电路20将控制信号S1以及S2设为高电平，从而使预驱动器30将驱动信号SH以及SL设为高电平。由此，晶体管QP1成为断开状态，晶体管QN2成为接通状态，从而输出信号SW的电位超出基准电位VSS而下降至负侧。
但是，由于在负载电路120中流动的电流较小，因此输出信号SW的电位的下降量变小，并且随着时间的流逝输出信号SW的电位会上升至基准电位VSS附近。当输出信号SW的电位变得与基准电位VSS相比变高时，在晶体管QN2为接通的状态下，电流会从电容器C1经由电感元件L1以及晶体管QN2而向电源节点N2逆流，从而产生电力损耗。
由于驱动信号SL为高电平，因此晶体管QN51成为接通状态，且晶体管QP52成为断开状态，从而作为开关输出信号SOUT的输出信号SW被施加在比较器51的输入端子T1上。当输入端子T1的电位与判断电平相比变高时，比较器51将输出信号DET激活(如图4所示的检测定时)。在图4中，考虑到控制系统的延迟时间，从而使判断电平成为稍低于基准电位VSS的电位(例如，-10mV)。
当在控制信号S2为高电平且晶体管QN2为接通状态时比较器51的输出信号DET被激活时，开关控制电路20将使控制信号S2变化为低电平，以使晶体管QN2成为断开状态。由此，预驱动器30使驱动信号SL变化为低电平，从而晶体管QN2从接通状态转变为断开状态。
开关控制电路20将控制信号S2维持为低电平，以使晶体管QN2维持断开状态，直至下一个第二期间TonL开始为止。当晶体管QN2成为断开状态时，输出节点N3将成为高阻抗状态(不定状态)并发生振铃(ringing)等。
由于驱动信号SL为低电平，因此晶体管QN51成为断开状态，且晶体管QP52成为接通状态，从而开关输出信号SOUT上升至电源电位VDD附近。由此，由于比较器51的输出信号DET被维持在晶体管QN2从接通状态转变为断开状态前的高电平，因此能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。
当下一个第一期间TonH开始时，开关控制电路20使控制信号S1从高电平变化为低电平并且将控制信号S2维持在低电平，当下一个第二期间TonL开始时，开关控制电路20使控制信号S1以及S2从低电平变化为高电平。以此方式，输出电路40的晶体管QP1以及QN2连续进行开关动作。
根据本实施方式，由于设置了在经由晶体管QN51而被施加的输出节点N3的电位高于判断电平时将输出信号DET激活的比较器51、和当在低压侧的晶体管QN2为接通状态时比较器51的输出信号DET被激活时将晶体管QN2设为断开状态的开关控制电路20，因此能够在不使用导致电力损耗的电流检测电阻的条件下，对在低压侧的晶体管QN2中流动的电流进行检测并抑制逆流电流。
此外，通过在晶体管QN2以及晶体管QN51为断开状态时，使晶体管QP52成为接通状态而向比较器51的输入端子T1施加预定的电位，从而能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。另外，由于通过使晶体管QN51与晶体管QP52中的至少一方成为断开状态，从而使输出节点N3与预定的电位的节点之间没有电流流动，因此能够提高电流检测中的检测精度。
另外，根据本实施方式，能够提供一种转换效率较高的开关调节器，所述开关调节器使用了无导致电力损耗的电流检测电阻且能够高精度地对在低压侧的晶体管QN2中流动的电流进行检测并抑制逆流电流的电路装置100。
第二实施方式
图5为表示本发明的第二实施方式所涉及的开关调节器的结构例的电路图。该开关调节器包括本发明的第二实施方式所涉及的电路装置100a。在电路装置100a中，代替图1所示的第一实施方式所涉及的电路装置100中的电流检测电路50而包括电流检测电路50a。关于其他方面，第二实施方式可以与第一实施方式相同。
电流检测电路50a包括作为第一开关电路的N沟道MOS晶体管QN51、作为第二开关电路的N沟道MOS晶体管QN52、作为阻抗元件的电阻R52、和作为比较电路的比较器51，所述电流检测电路50a还包括反相器52。
晶体管QN51具有与输出节点N3连接的一端(漏极与源极中的一方)、与比较器51的输入端子T1连接的另一端(漏极与源极中的另一方)、和被施加了驱动信号SL的栅极。晶体管QN51根据对作为低压侧的开关元件的晶体管QN2进行驱动的驱动信号SL而成为接通状态或断开状态。
反相器52将驱动信号SL反转并输出。电阻R52以及晶体管QN52被串联连接在晶体管QN51的另一端和预定的电位的节点之间。晶体管QN52根据被反转的驱动信号SL而以与晶体管QN51互补的方式成为断开状态或接通状态。即，在驱动信号SL为高电平时，晶体管QN51成为接通状态，且晶体管QN52成为断开状态。另一方面，在驱动信号SL为低电平时，晶体管QN51成为断开状态，且晶体管QN52成为接通状态。
以此方式，通过在晶体管QN2以及QN51为断开状态时，使晶体管QN52成为接通状态而向比较器51的输入端子T1施加预定的电位，从而能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。另外，由于通过使晶体管QN51与晶体管QN52中的至少一方成为断开状态，从而使输出节点N3与预定的电位的节点之间没有电流流动，因此能够提高电流检测中的检测精度。
在图5所示的示例中，电阻R52以及晶体管QN52被串联连接在晶体管QN51的另一端与电源节点N2(基准电位VSS)之间。在该情况下，在晶体管QN51为断开状态时，通过将比较器51的输入端子T1下拉为基准电位VSS，从而能够使比较器51的输出信号DET的不必要的变动停止。
例如，将电阻R52的一端与晶体管QN51的另一端连接。晶体管QN52具有与电阻R52的另一端连接的漏极、与电源节点N2(基准电位VSS)连接的源极、和被施加了被反转的驱动信号SL的栅极。以此方式，由于在MOS场效应晶体管QN52被连接在与电阻R52相比靠电源节点N2侧的情况下，通过使晶体管QN52的背栅与电源节点N2连接，从而使晶体管QN52的衬底电位与源极电位相同，因此能够防止晶体管QN52的阈值电压的增加。
第三实施方式
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在第三实施方式中，省略了在图1所示的第一实施方式所涉及的开关调节器、或者图5所示的第二实施方式所涉及的开关调节器中的、作为阻抗元件的电阻R52。取而代之，作为第二开关电路的晶体管QP52或QN52而使用接通电阻较高的晶体管。
优选为，晶体管QP52或QN52的接通电阻高于其他晶体管，特别是高于第一开关电路的晶体管QN51的接通电阻，更优选为，与晶体管QN51的接通电阻相比至少高出一位。关于其他方面，第三实施方式可以与第一或第二实施方式相同。即使根据第三实施方式，也能够获得与第一或第二实施方式相同的效果。
电子设备
接下来，对使用了本发明的一个实施方式所涉及的开关调节器的电子设备进行说明。在下文中，作为一个示例，而对电子设备为打印机的情况进行说明。
图6为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的结构例的框图。如图6所示，该电子设备包含：本发明的任意一个实施方式所涉及的开关调节器200、印刷介质输送部211、头驱动电路212、打印头213、控制部220、操作部230、ROM(只读存储器)240、RAM(随机存取存储器)250、通信部260、和显示部270。另外，可以省略或变更图6所示的结构要素的一部分，或者也可以在图6所示的结构要素中附加其他结构要素。
在印刷介质输送部211中，例如通过使步进电机经由带而对压纸辊进行驱动，从而对作为印刷介质的纸张进行输送。通过头驱动电路212对打印头213进行驱动，从而使打印头213在由印刷介质输送部211进行输送的纸张上实施印刷。
控制部220例如包括CPU(中央运算装置)等，且根据被存储于ROM240等中的程序而实施各种控制处理。例如，控制部220根据从操作部230被供给的操作信号而对印刷介质输送部211以及头驱动电路212进行控制，或者为了在其与外部之间实施数据通信而对通信部260进行控制，或者生成用于在显示部270上显示各种信息的显示信号。
操作部230为例如包括操作键或按钮开关等的输入装置，且向控制部220输出与由用户所实施的操作相对应的操作信号。ROM240对控制部220用于实施各种控制处理的程序或数据等进行存储。此外，RAM250作为控制部220的工作区域而被使用，并暂时性地对从ROM240读取的程序或数据、或者使用操作部230而被输入的数据等进行存储。
通信部260例如由模拟电路与数字电路构成，且实施控制部220与外部装置之间的数据通信。因此，图6所示的打印机能够基于从外部的主机等被供给的印刷数据而实施印刷动作。显示部270例如包括LCD(液晶显示装置)等，且基于从控制部220被供给的显示信号而显示各种信息。
开关调节器200通过实施开关动作，从而对从电源电路等被供给的电源电位VDD(5V)降压，并生成输出电源电位VOUT。控制部220等从开关调节器200被供给输出电源电位VOUT从而进行动作。
作为电子设备，除了打印机以外，还包括如下装置，例如：便携式电话机等移动终端、智能卡、计算器、电子词典、电子游戏设备、数码照相机、数字摄影机、电视机、可视电话、防盗用视频监视器、头戴式显示器、个人计算机、网络设备、汽车导航装置、机器人、测量设备、以及医疗设备(例如，电子体温计、血压计、血糖仪、心电图计测装置、超声波诊断装置、以及电子内窥镜)等。
根据本实施方式，能够提供一种使用转换效率较高的开关调节器200，从而消耗电力较少的电子设备。另外，本发明并不限定于以上说明的实施方式，对于该技术领域中具有通常的知识的技术人员而言，能够在本发明的技术思想范围内进行多种改变。
符号说明
10…基准电压生成电路；20…开关控制电路；30…预驱动器；40…输出电路；50、50a…电流检测电路；51…比较器；52…反相器；100、100a…电路装置；110…分压电路；120…负载电路；200…开关调节器；211…印刷介质输送部；212…头驱动电路；213…打印头；220…控制部；230…操作部；240…ROM；250…RAM；260…通信部；270…显示部；N1、N2…电源节点；N3…输出节点；N4…反馈节点；N5…连接节点；T1、T2…输入端子；T3…输出端子；QP1、QP52～QP56…P沟道MOS晶体管；QN2、QN51～QN56…N沟道MOS晶体管；INV1…反相器；L1…电感元件；C1…电容器；R1、R2、R52…电阻元件。

Claims (9)

1.一种电路装置，具备：
第一开关电路，其一端被连接在输出节点上，所述输出节点上连接有一端与第一电源节点连接的第一开关元件的另一端、和一端与第二电源节点连接的第二开关元件的另一端，其中，所述第二电源节点与所述第一电源节点相比为低电位，并且所述第一开关电路根据对所述第二开关元件进行驱动的驱动信号而成为导通状态或非导通状态；
第二开关电路，其被连接在所述第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间，且以与所述第一开关电路互补的方式成为非导通状态或导通状态；
阻抗元件，其在所述第一开关电路的另一端和所述预定的电位的节点之间与所述第二开关电路串联连接；
比较电路，其具有被施加了所述第一开关电路的另一端的电位的输入端子，并且输出表示所述输入端子的电位是否高于判断电平的输出信号；
控制电路，其当在所述第二开关元件为导通状态时从所述比较电路输出表示所述输入端子的电位高于判断电平的输出信号时，以使所述第二开关元件成为非导通状态的方式对所述驱动信号的电平进行控制。
2.如权利要求1所述的电路装置，其中，
所述阻抗元件以及所述第二开关电路被串联连接在所述第一开关电路的另一端和所述第一电源节点之间。
3.如权利要求1所述的电路装置，其中，
所述阻抗元件以及所述第二开关电路被串联连接在所述第一开关电路的另一端和所述第二电源节点之间。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的电路装置，其中，
所述第二开关电路包括被连接在与所述阻抗元件相比靠所述预定的电位的节点侧的金属氧化物半导体场效应晶体管。
5.一种电路装置，具备：
第一开关电路，其一端被连接在输出节点上，所述输出节点上连接有一端与第一电源节点连接的第一开关元件的另一端、和一端与第二电源节点连接的第二开关元件的另一端，其中，所述第二电源节点与所述第一电源节点相比为低电位，并且所述第一开关电路根据对所述第二开关元件进行驱动的驱动信号而成为导通状态或非导通状态；
第二开关电路，其被连接在所述第一开关电路的另一端和预定的电位的节点之间，且以与所述第一开关电路互补的方式成为非导通状态或导通状态，并且所述第二开关电路与所述第一开关电路相比接通电阻较高；
比较电路，其具有被施加了所述第一开关电路的另一端的电位的输入端子，并且输出表示所述输入端子的电位是否高于判断电平的输出信号；
控制电路，其当在所述第二开关元件为导通状态时从所述比较电路输出表示所述输入端子的电位高于判断电平的输出信号时，以使所述第二开关元件成为非导通状态的方式对所述驱动信号的电平进行控制。
6.如权利要求1至5中的任意一项所述的电路装置，其中，
所述比较电路还具有与所述第二电源节点连接的第二输入端子，且在所述输入端子和所述第二输入端子之间设定有偏移电压，并且所述比较电路将所述第一开关电路的另一端的电位、和与所述第二电源节点的电位相比低出所述偏移电压的判断电平进行比较。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的电路装置，其中，
还包括所述第一开关元件和所述第二开关元件，
所述第一开关元件被连接在所述第一电源节点与所述输出节点之间，
所述第二开关元件被连接在所述第二电源节点与所述输出节点之间。
8.一种开关调节器，具备：
权利要求1至7中的任意一项所述的电路装置；
电感元件，其一端与所述输出节点连接，并从所述第一开关元件被供给有驱动电流；
电容器，其被连接在所述电感元件的另一端和所述第二电源节点之间，并对从所述电感元件被供给的电荷进行蓄积。
9.一种电子设备，具备：
权利要求8所述的开关调节器。
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