CN1578086A - 开关稳压器控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在高负载和低负载情况下均具有高效率的SW稳压器控制电路。设置并联的两个具有高导通电阻和低栅极电容的开关MOS晶体管作为SW稳压器的开关元件，并且在SW稳压器负载高的情况下，并联的两个开关MOS晶体管被驱动，以降低导通电阻，而在负载低的情况下，开关MOS晶体管中的一个被驱动，以降低栅极电容。

Description

开关稳压器控制电路
技术领域
本发明涉及开关稳压器(下文称”SW稳压器”)，其能够同时提高高负载和低负载情况下的效率。
背景技术
如图2所示，传统的SW稳压器控制电路包括：参考电压18、分压电阻16和17、误差放大器19、振荡电路20、脉冲频率调制控制电路(下文称”PFM控制电路”)21、脉冲宽度调制控制电路(下文称”PWM控制电路”)22、开关驱动电路23以及开关MOS晶体管11。
假设误差放大器19的输出电压为Verr、参考电压18的输出电压为Vref、在分压电阻16与分压电阻17之间的结点处的电压为Va，如果Vref＞Va，那么Verr升高，而如果Vref＜Va，那么Verr下降。
PFM控制电路21和PWM控制电路22将Verr与振荡电路20的输出(例如限幅波)进行比较并输出一个信号。当Verr下降或升高时，PFM控制电路21和PWM控制电路22中的任何一个用于通过开关驱动电路23对开关MOS晶体管11的导通/断开进行控制。
例如，当负载升高时，即，当输出负载电流数值升高时，SW稳压器的输出电压Vout下降，因而Verr升高。此时，PWM控制电路22执行控制使得脉冲宽度变大，以保持输出电压Vout。
而当负载下降时，即，当输出负载电流数值下降时，Vout升高，因而Verr下降。此时，PFM控制电路21执行控制使得脉冲宽度保持不变而脉冲频率降低，以保持输出电压Vout。
另一方面，SW稳压器的效率所固有的突出特点是开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容。在稳压器的效率中，在负载高的情况下，导通电阻损耗显著，而在负载低的情况下，则是栅极电容的开关损耗显著。为了提高SW稳压器的效率，有必要降低开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容。
但是，开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容具有一种折衷关系。也就是说，例如，当高负载情况下的效率占主导地位时，会产生这样一个问题：当低负载时，SW稳压器的效率在PFM控制操作的范围内产生一定程度的恶化(例如，可以参见JP2002-320379B)。
发明内容
本发明被用来解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种SW稳压器，其在高负载和低负载情况下都是高效率的。
本发明采用下面的结构解决上述问题。SW稳压器的开关元件包括并联设置的两个开关MOS晶体管，它们具有高导通电阻和低栅极电容，在SW稳压器的负载高的情况下，并联的两个开关MOS晶体管被驱动以降低导通电阻，而在低负载的情况下，两个开关MOS晶体管中的一个被驱动以降低栅极电容。
附图说明
在附图中：
图1是表示根据本发明的SW稳压器控制电路的电路图；以及
图2是表示传统的SW稳压器控制电路的电路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1表示根据本发明的SW稳压器控制电路的电路框图。参考电压18、分压电阻16、分压电阻17、误差放大器19、振荡电路20、PFM控制电路21以及PWM控制电路22与传统的SW稳压器相同。本SW稳压器的开关的特征在于具有两个晶体管，第一开关MOS晶体管125和第二开关MOS晶体管126，它们并联设置，具有高导通电阻和低栅极电容。
在负载低的情况下，PFM控制电路21执行控制使得脉冲宽度保持不变而脉冲频率降低，以保持输出电压Vout。在这种情况下，第一开关驱动电路123根据PFM控制电路21的脉冲控制第一开关MOS晶体管125，而第二开关驱动电路124和第二开关MOS晶体管126停止工作。在低负载情况下的效率方面，由于栅极电容导致的开关损耗的比例占优势，所以使用栅极电容相对小的开关MOS晶体管是有利的。
在负载高的情况下，PWM控制电路22执行控制使得脉冲宽度变大，以保持输出电压Vout。在这种情况下，第一开关驱动电路123和第二开关驱动电路124根据PWM控制电路22的脉冲控制第一开关MOS晶体管125和第二开关MOS晶体管126。在高负载情况下的效率方面，导通电阻导致的损失占优势，但是通过驱动并联的两个开关MOS晶体管可以明显减小导通电阻。
利用上述电路结构，使得同时提高高负载和低负载情况下的效率成为可能。
本发明的实施例是参考降压型SW稳压器电路而进行描述的，但是即便将本发明应用到升压型开关稳压器电路以及反向开关稳压器电路，仍可以获得同样的优点。
如以上所述，根据本发明的SW稳压器电路具有能够同时提高高负载和低负载情况下的效率的优点。

Claims (3)

1.一种开关稳压器控制电路，它包括：
开关元件，它电连接于电源和输出端之间；
参考电压源，它产生参考电压；
振荡电路；
误差放大器，它输出从将所述输出端的输出电压分压得到的电压与所述参考电压之间的差；
PWM控制电路，它将所述误差放大器的输出与所述振荡电路的输出相比较，调制脉冲宽度并输出控制信号；
PFM控制电路，它将所述误差放大器的输出与所述振荡电路的输出相比较，调制脉冲频率并输出控制信号；以及
开关驱动电路，它在接收到所述PWM控制电路和所述PFM控制电路的输出时控制所述开关元件，
其中，当根据所述PWM控制电路的输出控制所述开关元件时，所述开关元件的导通电阻降低。
2.根据权利要求1所述的开关稳压器控制电路，其特征在于：
所述开关元件包括MOS晶体管，
当根据所述PFM控制电路的输出控制所述MOS晶体管时，所述MOS晶体管的栅极电容降低，以及
当根据所述PWM控制电路的输出控制所述MOS晶体管时，所述MOS晶体管的导通电阻降低。
3.根据权利要求2所述的开关稳压器控制电路，其特征在于：
所述开关元件包括多个MOS晶体管，它们彼此并联连接，
当根据所述PFM控制电路的输出控制所述MOS晶体管时，仅有一个所述MOS晶体管被驱动，以及
当根据所述PWM控制电路的输出控制所述MOS晶体管时，彼此并联连接的所述多个MOS晶体管被驱动。
                 开关稳压器控制电路
技术领域
本发明涉及开关稳压器(下文称”SW稳压器”)，其能够同时提高高负载和低负载情况下的效率。
背景技术
如图2所示，传统的SW稳压器控制电路包括：参考电压18、分压电阻16和17、误差放大器19、振荡电路20、脉冲频率调制控制电路(下文称”PFM控制电路”)21、脉冲宽度调制控制电路(下文称”PWM控制电路”)22、开关驱动电路23以及开关MOS晶体管11。
假设误差放大器19的输出电压为Verr、参考电压18的输出电压为Vref、在分压电阻16与分压电阻17之间的结点处的电压为Va，如果Vref＞Va，那么Verr升高，而如果Vref＜Va，那么Verr下降。
PFM控制电路21和PWM控制电路22将Verr与振荡电路20的输出(例如限幅波)进行比较并输出一个信号。当Verr下降或升高时，PFM控制电路21和PWM控制电路22中的任何一个用于通过开关驱动电路23对开关MOS晶体管11的导通/断开进行控制。
例如，当负载升高时，即，当输出负载电流数值升高时，SW稳压器的输出电压Vout下降，因而Verr升高。此时，PWM控制电路22执行控制使得脉冲宽度变大，以保持输出电压Vout。
而当负载下降时，即，当输出负载电流数值下降时，Vout升高，因而Verr下降。此时，PFM控制电路21执行控制使得脉冲宽度保持不变而脉冲频率降低，以保持输出电压Vout。
另一方面，SW稳压器的效率所固有的突出特点是开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容。在稳压器的效率中，在负载高的情况下，导通电阻损耗显著，而在负载低的情况下，则是栅极电容的开关损耗显著。为了提高SW稳压器的效率，有必要降低开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容。
但是，开关MOS晶体管11的导通电阻和栅极电容具有一种折衷关系。也就是说，例如，当高负载情况下的效率占主导地位时，会产生这样一个问题：当低负载时，SW稳压器的效率在PFM控制操作的范围内产生一定程度的恶化(例如，可以参见JP2002-320379B)。
发明内容
本发明被用来解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种SW稳压器，其在高负载和低负载情况下都是高效率的。
本发明采用下面的结构解决上述问题。SW稳压器的开关元件包括并联设置的两个开关MOS晶体管，它们具有高导通电阻和低栅极电容，在SW稳压器的负载高的情况下，并联的两个开关MOS晶体管被驱动以降低导通电阻，而在低负载的情况下，两个开关MOS晶体管中的一个被驱动以降低栅极电容。
附图说明
在附图中：
图1是表示根据本发明的SW稳压器控制电路的电路图；以及
图2是表示传统的SW稳压器控制电路的电路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1表示根据本发明的SW稳压器控制电路的电路框图。参考电压18、分压电阻16、分压电阻17、误差放大器19、振荡电路20、PFM控制电路21以及PWM控制电路22与传统的SW稳压器相同。本SW稳压器的开关的特征在于具有两个晶体管，第一开关MOS晶体管125和第二开关MOS晶体管126，它们并联设置，具有高导通电阻和低栅极电容。
在负载低的情况下，PFM控制电路21执行控制使得脉冲宽度保持不变而
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