CN1294693C - 开关电源装置及其控制器ic - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开关电源装置及其控制器IC。对于为了从低电源电压获得更高的直流电压、具有低电压动作模块和高电压动作模块的开关电源装置及其用于该装置的控制器IC，防止发生冲击电流，消除伴随切换出现的启动不良。在启动时根据同一软启动电压对低电压动作模块和高电压动作模块进行控制，当输出直流电压到达预定值的时间点，从低电压动作模块的控制信号切换到高电压动作模块的控制信号。这样，避免由于切换前后的输出电压产生偏差，从而平稳地进行切换。

Description

开关电源装置及其控制器IC
技术领域
本发明涉及对输入电压进行开关控制并产生不同的输出电压的开关电源装置及其用于该装置的控制器IC。
背景技术
在移动电话、数码相机、PDA、电脑等中，常需要从电池等较低的电源电压获得更高的直流电压。这种高直流电压可以通过开关电源装置获得，但是要利用低电源电压进行PWM控制等所有的控制动作，在实际装置中还常常有困难。这里常见的方法是，设置即使在1.0～1.5V左右的低电压也能动作的低电压动作模块，启动时首先利用低电压动作模块进行PWM控制等，将电池电压升压至其它的动作模块能够动作的电压，然后转移到通常的PWM控制动作(参照专利文献1)。
图3为将过去的装置按照实用要求进行部分改造而成的开关电源装置200的结构，可以从低电源电压获得更高的直流电压。图4是模式地表示图3装置启动时的特性的图。
图3中，直流电源的电池BAT采用例如镍氢电池2单元，其电压Vbat为1.5V左右。电压Vbat通过线圈Lo、NPN晶体管的开关晶体管Qo接地。通过开关控制信号Sout控制晶体管Qo的导通断开，其集电极电压通过整流用二极管Do以及平滑用电容器Co被整流、平滑后，输出输出电压Vo(例如，正常时5.0V)。
控制器IC20产生并输出供给晶体管Qo的控制信号Sout。一般采用的控制方法为电压控制方法，即反馈输出电压Vo，将输出电压Vo与基准电压进行比较，获得误差信号，利用将此误差信号与三角波信号进行比较得到的脉冲调幅(PWM)信号，对晶体管Qo进行开关控制。
但是，在1.5V左右的低电压下进行PWM控制等所有的控制操作，对于实际装置来说常常有困难。在图3中，设置有在低电压(例如，1.5V)下也能动作的低电压动作模块LVB。这样，启动时首先利用低电压动作模块LVB进行PWM控制等，将电池电压Vbat升压至其它通常的高电压动作模块HVB能够动作的电压(例如，2.5V)，然后转移到通常的PWM控制动作。
接着说明控制器IC20的结构。控制器IC20中，电池电压Vbat输入到电池电压接点Pbat，向低电压下动作的各电路供电。还有，控制器IC20中，输出电压Vo通过输出电压接点Pvo直接输入，作为比较器CP0的比较输入，同时给需要高电压的各电路供电。还有，输出电压Vo通过分压电阻R1、R2分压后得到的反馈电压Vfb输入到反馈电压接点Pfb。
通常动作的高电压动作模块HVB包括输出反馈电压Vfb相对于第2基准电压Vref2的误差、并将该误差输出信号EO从误差输出接点Peo通过反馈用电容器C1和电阻R3反馈到反馈电压接点Pfb的误差放大器Eamp、三角波信号振荡器OSC2、输入来自该振荡器OSC2的三角波信号CT、误差输出信号EO、作为DTC(Dead Time Control)电压的软启动电压(以下，SS电压)Vss的PWM比较器CP2、将PWM比较器CP2的输出放大并从第2控制信号输出接点Pout2作为控制信号Sout输出的第2驱动器DR2。
PWM比较器CP2将误差输出信号EO和SS电压Vss的值中较小的信号与三角波信号CT进行比较。还有，第2驱动器DR2在接到动作指令(此时，低(L)电平)时进行动作。该高电压动作模块HVB在输出电压Vo为电池电压Vbat或比其稍高的电压下不能够充分地动作。结果，第2基准电压Vref2与SS电压Vss的值较小的信号成为高电压动作模块HVB的控制基准电压。
启动时动作的低电压动作模块LVB包括在供给电池电压Vbat时开始振荡动作并产生方形波脉冲的振荡器OSC1、将振荡器OSC1的发生脉冲进行放大并从第1控制信号输出接点Pout1作为控制信号Sout输出的第1驱动器DR1。第1驱动器DR1在接到动作指令(此时，高(H)电平)时进行动作。该低电压动作模块LVB与输出电压Vo无关，在电池电压Vbat下能够充分动作。
比较器CP0将输出电压Vo与第1基准电压Vref1进行比较，作为其比较结果，产生H电平或L电平的输出。该第1基准电压Vref1设定在高电压动作模块HVB的各电路能够充分动作的高电压，因此在输出电压Vo高于第1基准电压Vref1时，第2驱动器DR2开始动作，第1驱动器DR1停止动作。为了稳定比较动作，让比较器CP0具有滞后特性。还有，软启动模块SSB由软启动电路SSC、软启动用电容器Css和软启动用启动开关Q2组成。软启动电路SSC通过软启动接点Pss与外置的电容器Css串联连接，其连接点通过NMOS晶体管的软启动用启动开关Q2接地。软启动电路SSC由利用电阻对电源电压进行分压输出的电阻分压电路组成，以产生作为DTC电压的SS电压。比较器CP0的输出H电平或L电平施加在该启动开关Q2的栅极上。
下面参照图4说明这样组成的开关电源装置200的动作、特别是启动时的动作。
在时间点t1，振荡器OSC1开始振荡动作，开始进入开关电源装置200的操作。开始后的输出电压Vo为电池电压Vbat，低于第1基准电压Vref1(Vo＜Vref1)，所以比较器CP0的输出为H电平。这样，第2驱动器DR2不动作，启动开关Q2导通，第1驱动器DR1处于动作状态。由于低电压动作模块LVB的各电路在低电压的电池电压Vbat也能动作，所以振荡器OSC1输出预先设定的一定频率的方形波脉冲。这种方形波脉冲在第1驱动器DR1被放大，通过控制信号输出接点Pout1作为控制信号Sout，控制开关晶体管Qo导通、断开。
如图4所示，通过开关晶体管Qo的导通、断开，线圈Lo的能量蓄积及其释放动作使得输出电压Vo缓慢上升。
在输出电压Vo上升到超过第1基准电压Vref1的时间点t2，比较器CP0的输出为反向的L电平。这样，第1驱动器DR1从动作状态变为不动作状态，第2驱动器DR2从不动作状态变为动作状态。还有，启动开关Q2断开，开始对电容器Css进行充电，开始PWM控制的软启动动作。
该时间点t2的输出电压Vo为第1基准电压Vref1，为使高电压动作模块HVB的各电路能够充分动作的电压。但是，因为从时间点t2开始软启动动作，SS电压Vss升到能够与三角波信号CT进行比较的强度之前，不输出控制信号Sout。因此，不对电容器Co充入新的电荷，输出电压Vo不能上升。这一期间在图中用α表示。然后，随着SS电压Vss的上升，进行以SS电压Vss为基准的PWM控制，输出电压Vo继续上升。
时间点t1以后，由于反馈电压Vfb低于第2基准电压Vref2，误差输出信号EO一直为高值。在PWM比较器CP2，误差输出信号EO与SS电压Vss的较低一个的电压与三角波信号CT进行比较。随着输出电压Vo上升，反馈电压Vfb与第2基准电压Vref2逐渐接近，误差输出信号EO则降低，到达与持续上升的SS电压Vss相等的时间点t3时，PWM控制的控制基准从SS电压Vss转移到误差输出信号EO。这样通过通常的反馈控制，对输出电压Vo进行PWM控制，以使反馈电压Vfb等于第2基准电压Vref2。
专利文献1
特开平8-186980号公报
发明内容
(发明需要解决的课题)
以往的开关电源装置中，在图4的时间点t2，当从低电压动作模块LVB动作切换到高电压动作模块HVB动作时，由于会出现振荡动作停止期间和只能得到与需要的脉冲幅度相比小的脉冲幅度的期间，根据负荷条件，有可能出现启动不良的问题。即，在图4的期间α以及其后的PWM的小脉冲幅度期间，输出电压Vo供给到负荷时，电容器Co的电荷供给到负荷，其结果是输出电压Vo降低。
随着输出电压Vo的降低，如果输出电压Vo越过比较器CP0的滞后宽度小于第1基准电压Vref1时，比较器CP0的输出再次变为H电平，启动开关Q2导通。这样，处于充电状态的电容器Css的电荷被放电，等待低电压动作模块LVB的动作产生的输出电压Vo的恢复，再次开始切换动作和软启动。在反复进行这种操作时，出现启动不良。
假如为了避免出现这种情况而除去PWM控制的软启动，当从低电压动作模块LVB的控制切换到高电压动作模块HVB的控制时，会出现大的冲击电流，给电池电源造成坏影响，或使电池电压Vbat出现大的损失。
还有，由于低电压动作模块LVB的控制是振荡器OSC1的方形波脉冲的无反馈的导通、断开控制，启动时也会出现冲击电流。
还有，与三角波信号CT进行比较的控制基准电压在从SS电压Vss转移到误差输出信号EO的时间点t3附近，也会有输出电压Vo出现阻尼振荡的问题。
本发明的目的在于对于为了从低电源电压获得更高的直流电压、具有低电压动作模块和高电压动作模块的开关电源装置及其用于该装置的控制器IC，防止发生冲击电流，消除伴随切换出现的启动不良。
本发明的目的还在于平稳地进行切换控制，缩短整体的启动时间。
(解决课题的手段)
本发明1所述的开关电源装置的特征在于：具有基于开关控制信号Sout进行开关控制并将输入电源电压Vbat变换成更高的输出电源电压Vo进行输出的电压变换部、产生启动时缓慢增加的软启动电压Vss的软启动部SSB-A、将上述输出电源电压Vo与设定电压Vref1进行比较并输出比较输出信号的比较部CP0、将上述软启动电压Vss与反馈上述输出电源电压Vo的反馈电压Vfb进行比较、当上述软启动电压Vss大时则产生脉冲信号的低电压电路部LVB-A、根据基准电压Vref2和上述软启动电压Vss的大小将其中一个电压与上述反馈电压Vfb进行比较并产生误差信号EO、通过对该误差信号EO和三角波信号CT进行比较产生PWM控制信号的高电压电路部HVB-A，通过比较上述比较部CP0的比较输出，当上述输出电源电压Vo小于上述设定电压Vref1时，将上述脉冲信号作为上述开关控制信号Sout输出，当上述输出电源电压Vo大于上述设定电压Vref1时，将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号Sout输出。
本发明2所述的开关电源装置的特征在于：对于本发明1所述的开关电源装置，上述低电压电路部LVB-A包括当上述软启动电压Vss大于上述反馈电压Vfb时产生比较输出的比较器CP1、利用该比较器CP1的比较输出信号产生脉冲信号的脉冲发生器OSC1、被上述比较部CP0的比较输出所驱动并将上述脉冲信号作为上述开关控制信号Sout输出的第1驱动器DR1，上述高电压电路部HVB-A包括根据基准电压Vref2和上述软启动电压Vss的大小将其中一个电压与上述反馈电压Vfb进行比较并产生误差信号EO、将该误差信号EO通过反馈元件反馈到上述反馈电压的误差放大器Eamp、产生上述三角波信号CT的三角波信号振荡器OSC2、将上述误差信号EO和上述三角波信号CT进行比较产生PWM控制信号的PWM比较器CP2、被上述比较部CP0的比较输出所驱动并将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号Sout输出的第2驱动器DR2。
本发明3所述的控制器IC的特征在于：对作为基于开关控制信号Sout进行开关控制并将输入电源电压Vbat变换成更高的输出电源电压Vo进行输出的开关电源部进行控制的控制器IC，具有产生启动时缓慢增加的软启动电压Vss的软启动电路SSC、将上述输出电源电压Vo与设定电压Vref1进行比较并输出比较输出信号的比较部CP0、将上述软启动电压Vss与反馈上述输出电源电压Vo的反馈电压Vfb进行比较、当上述软启动电压Vss大时则产生脉冲信号的低电压电路部LVB-A、根据基准电压Vref2和上述软启动电压Vss的大小将其中一个电压与上述反馈电压Vfb进行比较并产生误差信号EO、通过对该误差信号EO和三角波信号CT进行比较产生PWM控制信号的高电压电路部HVB-A，通过比较上述比较部CP0的比较输出，当上述输出电源电压Vo小于上述设定电压Vref1时，将上述脉冲信号作为上述开关控制信号Sout输出，当上述输出电源电压Vo大于上述设定电压Vref1时，将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号Sout输出。
本发明4所述的控制器IC的特征在于：对于本发明3所述的控制器IC，上述低电压电路部LVB-A包括当上述软启动电压Vss大于上述反馈电压Vfb时产生比较输出的比较器CP1、利用该比较器CP1的比较输出信号产生脉冲信号的脉冲发生器OSC1、被上述比较部CP0的比较输出所驱动并将上述脉冲信号作为上述开关控制信号Sout输出的第1驱动器DR1，上述高电压电路部HVB-A包括根据基准电压Vref2和上述软启动电压Vss的大小将其中一个电压与上述反馈电压Vfb进行比较并产生误差信号EO、将该误差信号EO通过反馈元件反馈到上述反馈电压的误差放大器Eamp、产生上述三角波信号CT的三角波信号振荡器OSC2、将上述误差信号EO和三角波信号CT进行比较产生PWM控制信号的PWM比较器CP2、被上述比较部CP0的比较输出所驱动并将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号Sout输出的第2驱动器DR2。
本发明5所述的控制器IC的特征在于：对于本发明3、4所述的控制器IC，具有连接用于与上述软启动电路SSC协同动作并产生上述软启动电压Vss的外置电容器Css的外部接点Pss。
附图说明
图1为与本发明的实施方式有关的开关电源装置的结构图。
图2是模式地表示图1的启动时的特性的图。
图3为以往的开关电源装置的结构图。
图4是模式地表示图3的启动时的特性的图。
符号说明：
100、200-开关电源装置；10、20-控制器IC；BAT-电池；Lo-线圈；Qo-开关晶体管；Do-二极管；Co-电容器；Vo-输出电压；Vbat-电池电压；R1、R2、R3-电阻；C1-电容器；CP0-比较器；LVB、LVB-A-低电压动作模块；CP1-比较器；OSC1-振荡器；DR1-第1驱动器；HVB、HVB-A-高电压动作模块；Eamp-误差放大器；OSC2-三角波振荡器；CP2-PWM比较器；DR2-第2驱动器；SSB、SSB-A-软启动模块；SSC-软启动电路；Css-软启动用电容器；Vref1-第1基准电压；Vref2-第2基准电压；Vss-软启动电压(SS电压)；Vfb-反馈电压；EO-误差输出信号；CT-三角波信号；Sout-控制信号；Pbat-电池电压接点；Pvo-输出电压接点；Pfb-反馈电压接点；Peo-误差输出接点；Pss-软启动接点；Pout1、Pout2-控制信号输出接点。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的开关电源装置及其控制器IC的实施方式。图1表示与本发明的实施方式1有关的开关电源装置的结构。图2模拟表示其启动时的特性。
图1与以往的装置的图3相比，电容器IC10的低电压动作模块LVB-A、高电压动作模块HVB-A、软启动模块SSB-A不同。其它的结构部分则相同。因此，以下以与以往装置不同的部分为中心进行说明。对于相同部分则省略说明，以避免重复。
首先，软启动模块SSB-A由软启动电路SSC和电容器Css组成。软启动电路SSC通过软启动接点Pss与外置电容器Css串连连接，其连接点的电压为SS电压Vss。软启动电路SSC由例如恒电流源电路组成，施加启动信号ST时便开始动作。该SS电压Vss由低电压动作模块LVB-A和高电压动作模块HVB-A供给。
低电压动作模块LVB-A由比较器CP1、振荡器OSC1、第1驱动器DR1组成。比较器CP1中，SS电压Vss输入到非反向输入接点(+)，反馈电压Vfb输入到反向输入接点(-)。比较器CP1对这两个输入进行比较，当SS电压Vss大于反馈电压Vfb时，产生H电平的输出，并施加到振荡器OSC1。
振荡器OSC1当施加有来自比较器CP1的H电平的信号时，进行振荡，反之，当施加有L电平的信号时，停止振荡。该振荡器OSC1的振荡产生的方形波的脉冲信号供给到第1驱动器DR1。即，本发明中，低电压动作模块LVB-A进行的是一种脉冲调频(PFM)控制。第1驱动器DR1与图3相同。
高电压动作模块HVB-A由误差放大器Eamp、三角波信号振荡器OSC2、PWM比较器CP2和第2驱动器DR2组成。误差放大器Eamp中，第2基准电压Vref2输入到非反向输入接点(+)，反馈电压Vfb输入到反向输入接点(-)。这一点与图3相同。本发明中，还设置有第2非反向输入接点(+)，在该接点上输入SS电压Vss。该误差放大器Eamp的内部电路的结构使得第1、第2非反向输入接点的输入信号值的较低一方的信号得到优先。因此，SS电压Vss与第2基准电压Vref2中的较低一方的信号成为控制基准电压，与反馈电压Vfb进行比较。作为该比较结果的误差输出信号EO通过电阻R3、电容器C1反馈到反馈电压Vfb，同时输入到PWM比较器CP2的非反向输入接点(+)。
三角波振荡器OSC2与图3相同，其三角波信号CT输入到PWM比较器CP2的反向输入接点(-)。PWM比较器CP2接受误差输出信号EO和三角波信号CT，根据这两个输入的比较，只有当误差输出信号EO大于三角波信号CT的期间产生H电平的输出。即，根据误差输出信号EO的大小产生脉冲幅度受到控制的PWM控制信号。该PWM比较器CP2的PWM控制信号供给到第2驱动器DR2。第2驱动器DR2与图3相同。
也可以参照图2说明这种结构的开关电源装置100的动作、特别是启动时的动作。
如图1所示，电池电压Vbat供给到控制器IC10，当输出电压Vo为零的状态时，在时间点t1，启动信号ST供给到软启动电路SSC。这样开始开关电源装置100的启动。供给启动信号ST后，来自软启动电路SSC的恒电流电路的一定值的电流流过电容器Css，电容器Css的充电电压、即SS电压Vss缓慢上升。
SS电压Vss输入到比较器CP1和误差放大器Eamp。另一方面，反馈电压Vfb也输入到比较器CP1和误差放大器Eamp。在启动中，由于SS电压Vss小于第2基准电压Vref2，在比较器CP1和误差放大器Eamp二者中进行SS电压Vss与反馈电压Vfb的比较。
在高电压动作模块HVB-A，即使利用输出电压Vo的电源电压较低时，不管是误差放大器Eamp、还是振荡器OSC2、PWM比较器CP2，分别都能进行动作。但是，在电源电压较低的期间，由于这些动作的可靠性较低，所以通过第2驱动器DR2阻止PWM比较器CP2的PWM控制信号。随着电源电压的上升，这些动作的可靠性也随之增大，到了足够可靠的状态时，才开始利用PWM控制信号。
另一方面，在低电压动作模块LVB-A，第1驱动器DR1处于动作状态。因此，当SS电压Vss大于反馈电压Vfb时，比较器CP1产生H电压的输出，由此振荡器OSC1振荡，输出脉冲信号。该脉冲输出作为开关控制信号Sout，通过处于动作状态的第1驱动器DR1供给到开关晶体管Qo。通过该开关晶体管的导通、断开，输出电压Vo缓慢上升。
随着输出电压Vo上升，当反馈电压Vfb大于SS电压Vss时，比较器CP1反过来产生L电平的输出，振荡器OSC1停止振荡。即，输出电压Vo随着SS电压Vss的上升而上升。
在启动时，低电压动作模块LVB-A根据SS电压Vss进行控制，因此不会象以往的装置那样产生冲击电流，从而能够平稳地启动。
输出电压Vo达到第1基准电压Vref1时，在该时间点t2，比较器CP0反向，其输出由H电平变为L电平。这样，第1驱动器DR1不动作，第2驱动器DR2处于动作状态。还有，第1基准电压Vref1设定为高电压动作模块HVB-A完全能够可靠地动作的电压。
从第2驱动器DR2处于动作状态之前起，误差放大器Eamp、三角波振荡器OSC2、PWM比较器CP2根据SS电压Vss和反馈电压Vfb进行动作，产生PWM控制信号，在第2驱动器DR2处于动作状态的时间点t2，该PWM控制信号的可靠性足够高。
在时间点t2，控制信号Sout从在此之前的低电压动作模块LVB-A的脉冲信号切换到高电压动作模块HVB-A的PWM控制信号。
不管是低电压动作模块LVB-A的脉冲信号，还是高电压动作模块HVB-A的PWM控制信号，都是完全同样地根据SS电压Vss和反馈电压Vfb而形成，因此切换时的冲击极小。该冲击的程度只是由于发振的导通、断开控制和PWM控制的控制精度或其微小差别所引起。因此，这种切换可以平稳地进行。
在时间点t2，在切换到PWM控制以后，SS电压Vss继续上升，输出电压Vo也随之上升。
当SS电压Vss达到第2基准电压Vref2时，软启动控制终止，在该时间点t3，误差放大器Eamp的比较基准从SS电压Vss移到第2基准电压Vref2。在时间点t3之后，输出电压Vo进行PWM控制，以使反馈电压Vfb等于第2基准电压Vref2。该比较基准电压从SS电压Vss移到第2基准电压Vref2时，输出电压Vo不会象以往的装置那样产生阻尼振荡。
这样，在从启动时间点t1到切换时间点t2的时间T1，进行低电压动作模块LVB-A的PFM控制。在从切换时间点t2到软启动控制终止的时间点t3的时间T2，根据高电压动作模块HVB-A的SS电压Vss，进行PWM控制。在从软启动控制终止的时间点t3开始的通常动作期间T3，根据高电压动作模块HVB-A的第2基准电压Vref2进行PWM控制。
本发明中，即使在时间点t1，也能通过低电压动作模块LVB-A的PFM控制平稳地进行启动，在切换时间点t2，也能平稳地从低电压动作模块LVB-A的PFM控制转移到高电压动作模块HVB-A的PWM控制。还有，由于在切换时间点t2进行平稳切换，到启动终止所需的时间(T1+T2)与以往的装置相比，可以大大缩短。
还有，在本发明中，比较器CP0的输出也可以不只使第1驱动器DR1不动作，而是使比较器CP0、振荡器OSC1与第1驱动器DR1一起不动作，即，使低电压动作模块LVB-A整体不动作。此时，可以降低启动终止后通常动作时的不使用的低电压动作模块LVB-A的电力消费。
还有，电容器Css也可以不是外置式，而是设置在控制器IC10的内部。此时，可以省略软启动接点Pss。
还有，电阻R1、R2、R3和电容器C1也可以不是外置式，而是设置在控制器IC10的内部。此时，通过利用输出电压接点Pvo，可以省略反馈电压接点Pfb、误差输出接点Peo。
(发明效果)
根据本发明，对于为了从低电源电压获得更高的直流电压、具有低电压动作模块和高电压动作模块的开关电源装置及其用于该装置的控制器IC，在启动时根据同一软启动电压对低电压动作模块和高电压动作模块进行控制，当输出直流电压到达预定值的时间点，从低电压动作模块的控制信号切换到高电压动作模块的控制信号。这样，由于切换前后的输出电压基本上不会产生偏差，从而可以平稳地进行切换。
还有，由于从低电压动作模块的控制切换到高电压动作模块的控制后就可以有效地进行高电压动作模块的控制，从而可以消除以往的启动不良的问题。
还有，在从低电压动作模块的控制切换到高电压动作模块的控制时，没有象以往那样的电压控制停止时间，从而可以缩短启动到所规定的直流电压所需的时间。

Claims (5)

1.一种开关电源装置，其特征在于，具有：
通过基于开关控制信号进行开关控制来将输入电压变换成更高输出电压后进行输出的电压变换部；
产生启动时缓慢增加的软启动电压的软启动部；
将上述输出电压与第1基准电压进行比较并输出比较输出信号的比较部；
将上述软启动电压与通过反馈上述输出电压所得到的反馈电压进行比较、并且当上述软启动电压比上述输出电压大时产生脉冲信号的低电压电路部；
根据第2基准电压和上述软启动电压的大小关系，将上述第2基准电压及上述软启动电压的任何一个电压与上述反馈电压进行比较并产生误差信号，以及基于该误差信号和三角波信号之间的比较结果产生PWM控制信号的高电压电路部，
当上述输出电压小于上述第1基准电压时，将上述脉冲信号作为上述开关控制信号输出，
当上述输出电压大于上述第1基准电压时，将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号输出。
2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于：
上述低电压电路部包括：
当上述软启动电压大于上述反馈电压时产生比较输出的比较器；
根据该比较器的比较输出产生脉冲信号的脉冲发生器；
被上述比较部的比较输出信号所驱动并将上述脉冲信号作为上述开关控制信号输出的第1驱动器，
上述高电压电路部包括：
根据上述第2基准电压和上述软启动电压的大小关系，将上述第2基准电压及上述软启动电压的任何一个电压与上述反馈电压进行比较并产生上述误差信号，以及将该误差信号通过反馈元件反馈到上述反馈电压的误差放大器；
产生上述三角波信号的三角波信号振荡器；
按照上述误差信号和上述三角波信号之间的比较结果产生上述PWM控制信号的PWM比较器；
被上述比较部的比较输出信号所驱动并将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号输出的第2驱动器。
3.一种控制器IC，是对通过基于开关控制信号进行开关控制来将输入电压变换成更高输出电压后进行输出的电压变换部进行控制的控制器IC，其特征在于，具有：
与电容器协同动作、产生启动时缓慢增加的软启动电压的软启动电路；
将上述输出电压与第1基准电压进行比较并输出比较输出信号的比较部；
将上述软启动电压与通过反馈上述输出电压得到的反馈电压进行比较、当上述软启动电压比上述输出电压大时则产生脉冲信号的低电压电路部；
根据第2基准电压和上述软启动电压的大小关系，将上述第2基准电压及上述软启动电压的任何一个电压与上述反馈电压进行比较并产生误差信号，以及按照该误差信号和三角波信号之间的比较结果产生PWM控制信号的高电压电路部，
当上述输出电压小于上述第1基准电压时，将上述脉冲信号作为上述开关控制信号输出，
当上述输出电压大于上述第1基准电压时，将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号输出。
4.根据权利要求3所述的控制器IC，其特征在于：
上述低电压电路部包括：
当上述软启动电压大于上述反馈电压时产生比较输出的比较器；
根据该比较器的比较输出产生脉冲信号的脉冲发生器；
被上述比较部的比较输出信号所驱动并将上述脉冲信号作为上述开关控制信号输出的第1驱动器，
上述高电压电路部包括：
根据上述第2基准电压和上述软启动电压的大小关系，将上述第2基准电压及上述软启动电压的任何一个电压与上述反馈电压进行比较并产生上述误差信号，以及将该误差信号通过反馈元件反馈到上述反馈电压的误差放大器；
产生上述三角波信号的三角波信号振荡器；
按照上述误差信号和上述三角波信号之间的比较结果，产生上述PWM控制信号的PWM比较器；
被上述比较部的比较输出信号所驱动并将上述PWM控制信号作为上述开关控制信号输出的第2驱动器。
5.根据权利要求3所述的控制器IC，其特征在于：具有连接用于与上述软启动电路协同动作而产生上述软启动电压的上述电容器的外部接点。
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Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI234059B (en) * 2004-01-07 2005-06-11 Leadtrend Tech Corp Adaptive dead-time controller capable of adjusting dead-time
JP4652726B2 (ja) * 2004-06-11 2011-03-16 富士通セミコンダクター株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電子機器
US20060012357A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-19 Toppoly Optoelectronics Corp. DC/DC converter
US20060097712A1 (en) * 2004-09-12 2006-05-11 International Business Machines Corporation Method for controlling the output value of a load system and switching power supply
JP4673046B2 (ja) * 2004-11-26 2011-04-20 ザインエレクトロニクス株式会社 スイッチング電源
JP4728718B2 (ja) * 2005-07-15 2011-07-20 ローム株式会社 昇圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路ならびにそれを用いた電子機器
JP4823604B2 (ja) * 2005-08-05 2011-11-24 ローム株式会社 ソフトスタート回路、電源装置、電気機器
ITMI20052521A1 (it) * 2005-12-29 2007-06-30 Abb Service Srl Dispositivo per l'alimentazione di dispositivi elettrici o elettronici operativamente associati ad un interruttore
JP4899624B2 (ja) * 2006-05-11 2012-03-21 富士通セミコンダクター株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路
CN100403777C (zh) * 2006-05-26 2008-07-16 佛山普立华科技有限公司 数码系统低电压稳定工作的方法
FR2904157B1 (fr) * 2006-07-24 2008-12-05 Valeo Sys Controle Moteur Sas Circuit electrique d'alimentation d'un module de commande comportant deux modes d'alimentation
JP5076536B2 (ja) 2007-02-16 2012-11-21 富士通セミコンダクター株式会社 直流−直流変換回路、直流−直流変換制御回路および直流−直流変換制御方法
US7948224B2 (en) * 2007-03-30 2011-05-24 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co. Ltd. Feedback controller having multiple feedback paths
JP5056221B2 (ja) * 2007-07-10 2012-10-24 富士電機株式会社 ソフトスタート回路およびｄｃ−ｄｃコンバータ
CN100527575C (zh) * 2007-08-20 2009-08-12 威盛电子股份有限公司 开关电源的软启动电路及软启动方法
US20090085545A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Nanoamp Solutions, Inc. (Cayman) Voltage regulator
JP5194760B2 (ja) * 2007-12-14 2013-05-08 株式会社リコー 定電圧回路
CN101515756B (zh) * 2008-02-18 2011-11-23 昂宝电子（上海）有限公司 具有多种模式的用于高效功率控制的方法和系统
US7928715B2 (en) * 2008-04-22 2011-04-19 Seiko Instruments Inc. Switching regulator
JP5091024B2 (ja) * 2008-06-24 2012-12-05 株式会社リコー スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
US8305776B2 (en) 2008-07-30 2012-11-06 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for primary-side regulation in off-line switching-mode flyback power conversion system
US9350252B2 (en) 2008-10-21 2016-05-24 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for protecting power conversion systems based on at least feedback signals
US8526203B2 (en) 2008-10-21 2013-09-03 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for constant voltage mode and constant current mode in flyback power converter with primary-side sensing and regulation
US8488342B2 (en) 2008-10-21 2013-07-16 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for constant voltage mode and constant current mode in flyback power converters with primary-side sensing and regulation
CN101893925B (zh) * 2009-05-18 2013-10-09 深圳富泰宏精密工业有限公司 启动电路
US8749213B2 (en) * 2009-06-09 2014-06-10 Silergy Technology Mixed mode control for switching regulator with fast transient responses
TWI459192B (zh) * 2009-06-19 2014-11-01 Chi Mei Comm Systems Inc 啓動電路
US9088217B2 (en) * 2009-08-20 2015-07-21 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for load compensation with primary-side sensing and regulation for flyback power converters
JP5684987B2 (ja) * 2010-01-25 2015-03-18 セイコーインスツル株式会社 スイッチングレギュレータ
US8552700B2 (en) 2010-10-06 2013-10-08 Freescale Semiconductor, Inc. Switched mode voltage regulator and method of operation
CN102624237B (zh) 2011-02-01 2015-09-16 昂宝电子（上海）有限公司 用于反激式电源变换器的动态阈值调节的系统和方法
JP5980514B2 (ja) * 2011-03-07 2016-08-31 ローム株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ及びこれを用いたテレビ
CN102801325B (zh) 2011-05-23 2015-02-04 广州昂宝电子有限公司 用于电源变换器的开关频率和峰值电流调节的系统和方法
CN102916586B (zh) 2011-08-04 2014-04-02 昂宝电子（上海）有限公司 用于开关电源变换器的系统和方法
CN103368400B (zh) 2012-03-31 2015-02-18 昂宝电子（上海）有限公司 用于恒压控制和恒流控制的系统和方法
CN102751860A (zh) * 2012-07-24 2012-10-24 贵州大学 一种带有软加载功能的软启动电路
CN102946197B (zh) 2012-09-14 2014-06-25 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源变换系统的电压和电流控制的系统和方法
CN103036438B (zh) 2012-12-10 2014-09-10 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源变换系统中的峰值电流调节的系统和方法
CN103107800B (zh) * 2012-12-13 2016-08-17 广州慧智微电子有限公司 一种能快速平稳启动控制环路的方法及其电路
US9285812B2 (en) * 2013-02-01 2016-03-15 Allegro Microsystems, Llc Soft start circuits and techniques
DE102013107772A1 (de) * 2013-07-22 2015-02-19 Minebea Co., Ltd. Softstart einer Leistungswandlerstufe
CN103414350B (zh) 2013-08-29 2016-08-17 昂宝电子（上海）有限公司 基于负载条件调节频率和电流的系统和方法
CN103618292B (zh) 2013-12-06 2017-01-11 昂宝电子（上海）有限公司 用于保护电源变换系统免受热失控的系统和方法
CN104615040B (zh) * 2014-12-26 2018-01-19 广州大中电力技术有限公司 软开启电子开关
CN104753330B (zh) * 2015-04-08 2018-02-23 深圳市英特源电子有限公司 一种电源管理软启动电路
CN109768709B (zh) 2018-12-29 2021-03-19 昂宝电子（上海）有限公司 基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法
CN112290788B (zh) * 2020-09-30 2022-04-26 昂宝电子（上海）有限公司 开关电源及其启动控制电路和方法
CN112701884B (zh) * 2021-01-27 2022-02-22 茂睿芯（深圳）科技有限公司 开关电源的原边控制电路及开关电源
US11757343B2 (en) * 2021-05-18 2023-09-12 Infineon Technologies Austria Ag Power supply monitoring and switching control
CN115549461A (zh) * 2022-09-30 2022-12-30 圣邦微电子(苏州)有限责任公司 一种dc-dc转换器及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374169A (ja) * 1989-08-11 1991-03-28 Fuji Electric Co Ltd スイッチング電源回路
JP2001251849A (ja) * 2000-03-03 2001-09-14 Rohm Co Ltd Ｄｃ／ｄｃコンバータ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734650B2 (ja) 1988-02-24 1995-04-12 富士電機株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2794396B2 (ja) 1994-12-28 1998-09-03 ローム株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP3798527B2 (ja) 1997-08-29 2006-07-19 富士通株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータの駆動回路の制御方法、ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ
US6512353B2 (en) * 2000-07-13 2003-01-28 Sipex Corporation Synchronized, ripple independent window comparator for switch-mode power converters
JP2002369501A (ja) * 2001-06-05 2002-12-20 Sharp Corp 安定化電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374169A (ja) * 1989-08-11 1991-03-28 Fuji Electric Co Ltd スイッチング電源回路
JP2001251849A (ja) * 2000-03-03 2001-09-14 Rohm Co Ltd Ｄｃ／ｄｃコンバータ

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