CN109428487A - 开关调整器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开关调整器。该开关调整器具有：钳位电路，其在误差放大器的输出电压比钳位电压高时，将误差放大器的输出电压钳位成钳位电压；恒压产生电路，其一端与误差放大器的输出端子连接；以及，相位补偿电容，其一端与恒压产生电路的另一端连接，另一端与接地端子连接，在钳位电路对误差放大器的输出电压进行钳位时，恒压产生电路使相位补偿电容的一端的电压降低规定的电压量，当误差放大器的输出电压的钳位状态解除时，恒压产生电路使误差放大器的输出端子的电压从钳位电压降低规定的电压量。
Description
技术领域
本发明涉及输出恒压的开关调整器，尤其涉及具有抑制输出电压的过冲的功能的开关调整器。
背景技术
以往的开关调整器被构成为具有：误差放大器，其将基于向输出端子输出的输出电压的电压与基准电压之间的差放大并输出；输出晶体管，其连接在被施加了电源电压的电源端子与输出端子之间，并且根据误差放大器的输出来控制输出端子的输出电压；以及，钳位电路，其与误差放大器的输出连接，当误差放大器的输出电压比规定电压高时，由钳位电路将误差放大器的输出钳位成该规定电压(例如，参照专利文献1)。根据该结构，能够减少当电源电压从比开关调整器的所需的输出电压低的电压急剧上升为正常电压时的输出电压的过冲。
专利文献1：日本特开2010-81747号公报
在上述以往的开关调整器中，在电源电压急剧上升后输出电压大于所需的输出电压时，误差放大器的输出从被钳位后的电压下降。然而，由于误差放大器的输出通常与相位补偿电容相连接(在专利文献1中未图示)，因此在直至误差放大器的输出达到稳定值为止需要经过一定时间。因此，在这一期间内，输出晶体管是持续导通的，从而无法控制输出电压。因此，难以充分地抑制过冲。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种开关调整器，其在电源电压从比开关调整器的所需的输出电压低的状态急剧上升到正常电压的情况下，在输出电压大于所需的输出电压时，能够迅速地使输出晶体管进行开关，从而能够通过对输出电压进行控制来抑制过冲。
本发明的一个实施方式的开关调整器的特征在于，具有：输出晶体管，其连接在第1电源端子与输出端子之间；误差放大器，其将基于所述输出电压的电压与基准电压的差放大并输出；斜坡波产生电路，其产生斜坡波；比较器，其对所述误差放大器的输出电压与所述斜坡波进行比较，并输出用于控制所述输出晶体管的导通和截止的控制信号；钳位电路，其在所述误差放大器的输出电压比钳位电压高时，将所述误差放大器的输出电压钳位成所述钳位电压；钳位检测电路，其在所述钳位电路对所述误差放大器的输出电压进行钳位时，输出第1电平的检测信号，在所述钳位电路没有对所述误差放大器的输出电压进行钳位时，输出第2电平的检测信号；恒压产生电路，其一端与所述误差放大器的输出端子连接；以及相位补偿电容，其一端与所述恒压产生电路的另一端连接，另一端与第2电源端子连接，当所述检测信号是第1电平时，所述恒压产生电路使所述相位补偿电容的一端的电压降低规定的电压量，当所述检测信号从第1电平变成第2电平时，所述恒压产生电路使所述误差放大器的输出端子的电压从所述钳位电压降低所述规定的电压量。
根据本发明的开关调整器，即使电源电压从比开关调整器所需的输出电压低的电压急剧上升为正常电压，当误差放大器的输出电压比钳位电压高时，也会将误差放大器的输出电压钳位成钳位电压，当开关调整器的输出电压大于所需的输出电压时，误差放大器的输出电压会从钳位电压降低规定的电压量。因此，在开关调整器的输出电压大于所需的输出电压之后，误差放大器的输出电压会在短时间内与斜坡波交叉。因此，输出晶体管会进行开关，由此，可以将开关调整器的输出电压控制成所需的输出电压，因此能够抑制过冲。
附图说明
图1是本发明的实施方式的开关调整器的电路图。
图2是示出图1所示的钳位电路和钳位检测电路的一例的电路图。
图3是用于说明本发明的实施方式的开关调整器的动作的时序图。
图4是示出本发明的实施方式的开关调整器的第1具体例的电路图。
图5是示出本发明的实施方式的开关调整器的第2具体例的电路图。
标号说明
101：电源端子101；102：接地端子；103：输出端子；110：误差放大器；111：基准电压电路；112：分压电路；113：PWM比较器；114：斜坡波产生电路；115：输出缓冲器；116：输出晶体管；117：钳位电路；118：钳位检测电路；119：恒压产生电路；120：电阻；121：电流源；122：开关；Cc：相位补偿电容。
具体实施方式
图1是本发明的实施方式的开关调整器100的电路图。
本实施方式的开关调整器100具有：电源端子(也称作“第1电源端子”)101；接地端子(也称作“第2电源端子”)102；基准电压电路111，其输出基准电压VREF；分压电路112，其对向输出端子103输出的输出电压VOUT进行分压；误差放大器110，其输出作为分压电压VFB与基准电压VREF被进行比较后的结果的电压VERR；斜坡波产生电路114，其产生斜坡波VRAMP；PWM比较器113，其对电压VERR与斜坡波VRAMP进行比较，并且将信号VPWM作为比较结果而输出；输出缓冲器115；输出晶体管116；钳位电路117；钳位检测电路118；恒压产生电路119；以及相位补偿电容Cc。并且，在电源端子101上施加电源电压VDD以用于产生输出电压，在输出端子103上连接有电感器L和输出电容Co。
钳位电路117的钳位端子305与误差放大器110的输出端子连接。钳位检测电路118接收钳位电路117的输出作为输入，输出端子404连接于恒压产生电路119的控制端子。恒压产生电路119具有控制端子，该控制端子接收来自钳位检测电路118的输出端子404的检测信号DET，并且恒压产生电路119的一端连接于误差放大器110的输出端子。相位补偿电容Cc的一端与恒压产生电路119的另一端连接，相位补偿电容Cc的另一端与接地端子102连接。
恒压产生电路119被构成为，当控制端子的电压是低电平时，其两端的电压差为0V，当控制端子的电压是高电平时，其两端的电压差为规定电压Vc(＞0)。
图2是示出钳位电路117和钳位检测电路118的一例的电路图。
钳位电路117具有基准电压电路301、误差放大器303、NMOS晶体管304、以及钳位端子305。
当钳位端子305即误差放大器110的输出端子的电压比基准电压电路301的电压(也称作“钳位电压”)VCLP大时，误差放大器303向NMOS晶体管304的栅极输出高电平。由此，NMOS晶体管304导通，因此钳位端子305的电压下降。即，误差放大器110的输出端子的电压被进行钳位。此时，钳位端子305的电压在负反馈的作用下被钳位成与基准电压电路301的电压相等的电压即钳位电压VCLP。在以下，将像这样误差放大器110的输出端子的电压被钳位电路117钳位了的状态称作钳位状态。
另一方面，当钳位端子305的电压比基准电压电路301的电压VCLP小时，误差放大器303向NMOS晶体管304的栅极输出低电平。由此，NMOS晶体管304截止，因此钳位端子305成为高阻抗。即，误差放大器110的输出端子的电压不会被进行钳位。以下，将这样的状态称作钳位解除状态。
钳位检测电路118具有NMOS晶体管401、恒流电路402、反相器403、以及输出端子404。钳位检测电路118的输入是向NMOS晶体管401的栅极输入的信号，并且该钳位检测电路118的输入与钳位电路117内的误差放大器303的输出端子连接。
由于钳位电路117对钳位端子305进行钳位、则钳位电路117内的误差放大器303输出的是高电平，因此NMOS晶体管401会导通。因此，NMOS晶体管401的漏极电压成为低电平，反相器403输出高电平，从而会向钳位检测电路118的输出端子404输出高电平。即，在钳位状态下，钳位检测电路118会输出表示钳位检测状态的、高电平的检测信号DET。
另一方面，由于钳位电路117不对钳位端子305进行钳位则钳位电路117内的误差放大器303输出的是低电平，因此，NMOS晶体管401的栅极被输入低电平从而截止。因此，NMOS晶体管401的漏极电压因恒流电路402的电流而成为高电平，从而反相器403输出低电平，并且会向钳位检测电路118的输出端子404输出低电平。即，在钳位解除状态下，钳位检测电路118输出表示非钳位检测状态的、低电平的检测信号DET。
接着，对本实施方式的开关调整器100的动作进行说明。
图3是用于对在电源电压VDD从比应该向输出端子103输出的所需的输出电压V0低的状态起、急剧上升为正常电压的情况下的本实施方式的开关调整器100的动作进行说明的时序图。
在时刻T1之前，电源电压VDD是比开关调整器的所需输出电压V0低的电压，因此分压电压VFB是比基准电压VREF低的电压。在误差放大器110的输出电压VERR比钳位电压VCLP高的情况下，误差放大器110的输出电压VERR被钳位成钳位电压VCLP。由于钳位电压VCLP与斜坡波VRAMP不交叉，因此信号VPWM被维持为高电平。因此，输出晶体管116是导通状态，从而输出电压VOUT等于电源电压VDD。此时，由于维持着钳位状态，因此钳位检测电路118从输出端子404输出高电平的检测信号DET。由此，恒压产生电路119的两端的电压是规定的电压Vc，相位补偿电容Cc的两端的电压是钳位电压VCLP与电压Vc之间的差分。即，相位补偿电容Cc的一端的电压会减少规定电压Vc的量。
当在时刻T1电源电压VDD急剧恢复成正常电压时，由于输出晶体管116继续保持导通状态，因此输出电压VOUT上升。
当在时刻T2输出电压VOUT大于所需的输出电压V0时，误差放大器110使输出电压VERR下降。由此，钳位状态被解除，钳位检测电路118使检测信号DET从高电平转换为低电平。该低电平的检测信号DET被输入到恒压产生电路119的控制端子，由此恒压产生电路119的两端电压成为0V，因此误差放大器110的输出电压VERR会迅速地减少规定电压Vc的量。
这里，也可以将规定电压Vc设定成，减少了电压Vc的量之后的电压VERR的电压值比斜坡波VRAMP的最大电压值低，即减少了电压Vc的量之后的电压VERR与斜坡波交叉。然而，在这样进行设定的情况下，有可能因电路的差异等使电压VERR过于下降，从而导致输出电压VOUT在变得大于所需的输出电压V0之后立即大幅减少为小于所需的输出电压V0，从而造成输出电压不稳定。为了防止这样的问题的产生，优选的是，将规定电压Vc设定成，减少了电压Vc的量之后的误差放大器的输出电压VERR的电压值比斜坡波VRAMP的最大电压值高。
因此，如上述那样，误差放大器110的输出电压VERR在迅速地减少了规定电压Vc的量之后，会进一步逐渐下降直至到达时刻T3。
当在时刻T3电压VERR与斜坡波VRAMP交叉时，PWM比较器113输出的信号VPWM是矩形波。因此，在输出电压VOUT大于所需的输出电压V0之后，能够使输出晶体管116在短时间内进行开关，并且通过输出晶体管116将输出电压VOUT控制成所需的输出电压，因此可以抑制输出电压VOUT的过冲。
如以上说明的那样，根据本实施方式的开关调整器100，即使在电源电压VDD从比开关调整器的所需的输出电压V0低的电压起、急剧上升(恢复)到正常电压的情况下，也能够防止输出电压VOUT的过冲。
以下，使用图4和图5对本实施方式的开关调整器100中的恒压产生电路119的第1具体例和第2具体例进行说明。
图4和图5是分别示出本实施方式的开关调整器100中的恒压产生电路119的第1具体例和第2具体例的电路图。另外，在图4和图5中，除了恒压产生电路119以外的结构，均与图1所示的开关调整器100相同，因此，对相同的结构要素标注相同的标号，并且适当省略重复的说明。
首先，在图4所示的恒压产生电路119的第1具体例中，恒压产生电路119被构成为包括：电阻120，其一端与误差放大器110的输出端子连接，另一端与相位补偿电容Cc的一端连接；以及电流源121，其一端与电阻120的另一端连接，另一端与接地端子连接。
并且，当来自钳位检测电路118的输出端子404的检测信号DET为高电平时，电流源121产生电流，并且该电流会流向电阻120，由此，在误差放大器110的输出端子与电阻120的另一端之间产生规定电压Vc。另一方面，当来自钳位检测电路118的输出端子404的检测信号DET为低电平时，电流源121不产生电流，从而没有电流流向电阻120，因此误差放大器110的输出端子与电阻120的另一端之间的电压为0V。
接下来，在图5所示的恒压产生电路119的第2具体例中，恒压产生电路119被构成为包括：电阻120，其一端与误差放大器110的输出端子连接，另一端与相位补偿电容Cc的一端连接；以及开关122，其一端与电阻120的另一端连接，另一端与接地端子连接。
并且，当来自钳位检测电路118的输出端子404的检测信号DET为高电平时，开关122导通，由此电流流向电阻120，因此在误差放大器110的输出端子与电阻120的另一端之间产生规定电压Vc。另一方面，当来自钳位检测电路118的输出端子404的检测信号DET为低电平时，开关122截止，从而没有电流流向电阻120，因此误差放大器110的输出端子与电阻120的另一端之间的电压为0V。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，显然能够在不脱离于本发明的主旨范围内进行各种变更。
例如，虽然在上述实施方式中，以电压模式控制方式的开关调整器为例进行了说明，但本发明也可以应用于电流模式控制方式的开关调整器。
Claims (4)
1.一种开关调整器开关调整器，其通过连接在第1电源端子与输出端子之间的输出晶体管向所述输出端子供给输出电压，
该开关调整器开关调整器的特征在于，具有：
误差放大器，其将基于所述输出电压的电压与基准电压之间的差放大并输出；
斜坡波产生电路，其产生斜坡波；
比较器，其比较所述误差放大器的输出电压和所述斜坡波，并输出用于控制所述输出晶体管的导通和截止的控制信号；
钳位电路，其在所述误差放大器的输出电压比钳位电压高时，将所述误差放大器的输出电压钳位成所述钳位电压；
钳位检测电路，其在所述钳位电路对所述误差放大器的输出电压进行钳位时，输出第1电平的检测信号，并且在所述钳位电路没有对所述误差放大器的输出电压进行钳位时，输出第2电平的检测信号；
恒压产生电路，其一端与所述误差放大器的输出端子连接；以及
相位补偿电容，该相位补偿电容的一端与所述恒压产生电路的另一端连接，该相位补偿电容的另一端与第2电源端子连接，
当所述检测信号为第1电平时，所述恒压产生电路使所述相位补偿电容的一端的电压降低规定的电压量，当所述检测信号从第1电平切换成第2电平时，所述恒压产生电路使所述误差放大器的输出端子的电压从所述钳位电压降低所述规定的电压量。
2.根据权利要求1所述的开关调整器开关调整器，其特征在于，
所述恒压产生电路包括：
电阻，该电阻的一端与所述误差放大器的输出端子连接，该电阻的另一端与所述相位补偿电容的一端连接；以及
电流源，该电流源的一端与所述电阻的另一端连接，该电流源的另一端与所述第2电源端子连接，
当所述检测信号为第1电平时，所述电流源产生电流。
3.根据权利要求1所述的开关调整器开关调整器，其特征在于，
所述恒压产生电路包括：
电阻，该电阻的一端与所述误差放大器的输出端子连接，该电阻的另一端与所述相位补偿电容的一端连接；以及
开关，该开关的一端与所述电阻的另一端连接，该开关的另一端与所述第2电源端子连接，
当所述检测信号为第1电平时，所述开关导通。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的开关调整器开关调整器，其特征在于，
所述误差放大器的输出端子的电压从所述钳位电压降低了所述规定电压量后的电压值比所述斜坡波的最大电压值高。
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