TW201547172A - Ｄｃ／ｄｃ轉換器及電子機器 - Google Patents

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Abstract

提供具備低消費電力的箝位電路，且可縮小 晶片面積的DC/DC轉換器。 作為使將對具備有放大器與連接於放大 器的輸出端子之第一電晶體的誤差放大電路的輸出端子進行箝位的箝位電路，具備源極連接於第一電晶體的源極，閘極連接於定電壓電路，汲極連接於定電流電路的第二電晶體，與閘極連接於第二電晶體的汲極，汲極連接於放大器之輸出的第三電晶體的構造。

Description

DC/DC轉換器及電子機器
本發明係關於供給電子機器之工作電壓的DC/DC轉換器，更詳細來說，是關於具有對DC/DC轉換器之誤差放大電路的輸出進行箝位之消費電力較少的箝位電路的DC/DC轉換器。
針對先前的DC/DC轉換器進行說明。圖3係揭示先前的DC/DC轉換器的電路圖。
先前的DC/DC轉換器，係具備誤差放大電路107、比較器109、振盪電路110、放大器108、正反電路111、箝位電路300、基準電壓電路106、線圈115、電容116、PMOS電晶體112、NMOS電晶體113、電阻104、105、114、接地端子100、輸出端子102、電源端子101。箝位電路300係具備定電流電路302、定電壓電路301、PMOS電晶體303、305、NMOS電晶體304、306、PNP雙極性電晶體307。
定電壓電路301係輸出電壓VE1。誤差放大 電路107的輸出電壓超過電壓VE1時，電流會透過PNP雙極性電晶體307被抽出，無關於誤差放大電路107的輸出動作，誤差放大電路107的輸出電壓係被箝位到電壓VE1為止。再者，因為誤差放大電路107的輸出動作而其輸出電壓低於電壓VE1時，PNP雙極性電晶體307的電流抽出動作會停止，藉由誤差放大電路107的輸出動作所得之電壓值被直接輸出(例如，參照專利文獻1的圖1)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2010-81747號公報
然而，先前的DC/DC轉換器係有箝位電路300的消費電流較大而晶片面積變大的課題。
本發明係有鑒於前述課題所發明者，提供可使箝位電路低消費電力化，可縮小晶片面積的DC/DC轉換器及電子機器。
為了解決先前的課題，本發明的D/DC轉換器設為如以下的構造。
一種DC/DC轉換器，係具備：誤差放大電路，係以放大並輸出對輸出電晶體所輸出之電壓進行分壓的分壓電壓與基準電壓之差的放大器，與閘極輸入前述放大器之輸出的第一電晶體；箝位電路，係對前述誤差放大電路的輸出電壓進行箝位；斜波發生電路，係發生斜波；及PWM比較器，係比較前述誤差放大電路的輸出電壓與前述斜波；其中，前述箝位電路係具備：定電壓電路；定電流電路；第二電晶體，係源極連接於前述第一電晶體的源極，閘極連接於前述定電壓電路，汲極連接於前述定電流電路；及第三電晶體，係閘極連接於前述第二電晶體的汲極，汲極連接於前述放大器的輸出。
具備該DC/DC轉換器的電子機器。
本發明的DC/DC轉換器係可削減箝位電路的消費電流，且可縮小晶片面積。
進而，也有可容易地設定開始箝位電路之箝位的電壓的效果。
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧電源端子
102‧‧‧輸出端子
104‧‧‧電阻
105‧‧‧電阻
106‧‧‧基準電壓電路
107‧‧‧誤差放大電路
108‧‧‧放大器
109‧‧‧PWM比較器
110‧‧‧振盪電路
111‧‧‧正反電路
112‧‧‧PMOS電晶體
113‧‧‧NMOS電晶體
114‧‧‧電阻
115‧‧‧線圈
116‧‧‧電容
121‧‧‧放大器
122‧‧‧NMOS電晶體
123‧‧‧定電流電路
130‧‧‧箝位電路
131‧‧‧定電壓電路
132‧‧‧NMOS電晶體
133‧‧‧PMOS電晶體
134‧‧‧定電流電路
201‧‧‧定電流電路
202‧‧‧PMOS電晶體
300‧‧‧箝位電路
301‧‧‧定電壓電路
302‧‧‧定電流電路
303‧‧‧PMOS電晶體
304‧‧‧NMOS電晶體
305‧‧‧PMOS電晶體
306‧‧‧NMOS電晶體
307‧‧‧PNP雙極性電晶體
[圖1]揭示第一實施形態的DC/DC轉換器之構造的電路圖。
[圖2]揭示第二實施形態的DC/DC轉換器之構造的電 路圖。
[圖3]揭示先前的DC/DC轉換器之構造的電路圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來進行說明。
<第1實施形態>
圖1係第一實施形態的DC/DC轉換器的電路圖。
第一實施形態的DC/DC轉換器，係具備誤差放大電路107、PWM比較器109、振盪電路110、放大器108、正反電路111、箝位電路130、基準電壓電路106、線圈115、電容116、PMOS電晶體112、NMOS電晶體113、電阻104、105、114、接地端子100、輸出端子102、電源端子101。箝位電路130係具備定電流電路134、定電壓電路131、PMOS電晶體133、NMOS電晶體132。誤差放大電路107係具備放大器121、NMOS電晶體122、定電流電路123。以放大器108與電阻114構成斜波發生電路。
接著，針對第一實施形態的DC/DC轉換器的連接進行說明。
放大器121係非反轉輸入端子連接於基準電壓電路106的正極，反轉輸入端子連接於電阻104與105的連接點，輸出端子連接於NMOS電晶體122的閘極。基準電壓 電路106的負極連接於接地端子100，電阻105的另一方端子連接於接地端子100，電阻104的另一方端子連接於輸出端子102。NMOS電晶體122係汲極連接於電源端子101，源極連接於PWM比較器109的反轉輸入端子。定電流電路123係一方的端子連接於PWM比較器109的反轉輸入端子，另一方的端子連接於接地端子100。NMOS電晶體132係汲極連接於放大器121的輸出端子，閘極連接於PMOS電晶體133的汲極與定電流電路134的連接點，源極連接於接地端子100。定電流電路134之另一方的端子連接於接地端子100。PMOS電晶體133係閘極連接於定電壓電路131的正極，源極連接於PWM比較器109的反轉輸入端子。定電壓電路131的負極係連接於接地端子100。PWM比較器109係非反轉輸入端子連接於放大器108的輸出端子，輸出端子連接於正反電路111的第一輸入。正反電路111係第二輸入連接於振盪電路110的輸出，第一輸出連接於PMOS電晶體112的閘極，第二輸出連接於NMOS電晶體113的閘極。PMOS電晶體112係汲極連接於NMOS電晶體113的汲極，源極連接於電源端子101。NMOS電晶體113的源極連接於接地端子100。放大器108係非反轉輸入端子連接於PMOS電晶體112的汲極與NMOS電晶體113的汲極與電阻114的連接點，反轉輸入端子連接於電阻114與線圈115的連接點。線圈115的另一方端子連接於輸出端子102。電阻116係一方的端子連接於輸出端子102，另一方的端子連接於接地端子 100。
接著，針對第一實施形態的DC/DC轉換器的動作進行說明。
對電源端子101輸入電源電壓VDD時，DC/DC轉換器係從輸出端子102輸出輸出電壓Vout。電阻104與105係對輸出電壓Vout進行分壓，輸出分壓電壓Vfb。放大器121係比較被輸入至非反轉輸入端子之基準電壓電路106的基準電壓Vref，與被輸入至反轉輸入端子的分壓電壓Vfb，控制NMOS電晶體122的閘極，從誤差放大電路107的輸出端子輸出輸出訊號。放大器108係檢測因從PMOS電晶體112流通的電流而上升之電阻114的兩端的電壓，從輸出端子輸出斜波。PWM比較器109係比較斜波與誤差放大電路107的輸出訊號，將輸出訊號輸出至正反電路111的第一輸入端子。正反電路111係藉由PWM比較器109的輸出訊號與被輸入至第二輸入端子之振盪電路110的輸出訊號，以輸出電壓Vout成為一定之方式控制作為輸出電晶體而動作的PMOS電晶體112與NMOS電晶體113的ON/OFF。
輸出電壓Vout降低，或電源電壓VDD輸入至電源端子101，輸出電壓Vout未達一定電壓時，分壓電壓Vfb會低於基準電壓Vref，故放大器121係使放大器121的輸出電壓上升，且使誤差放大電路107的輸出訊號上升。將PMOS電晶體133的臨限值設為Vtp，定電壓電路131的電壓設為V1，誤差放大電路107的輸出訊號設 為Verrout的話，Verrout上升，超過V1+|Vtp|時，PMOS電晶體133成為ON，使NMOS電晶體132的閘極電壓上升。NMOS電晶體132的閘極電壓上升，NMOS電晶體132成為ON的話，放大器121的輸出電壓會降低，而使Verrout降低。如此，可對誤差放大電路107的輸出進行箝位。箝位電路130係僅在誤差放大電路107的輸出上升時動作，故可削減消費電流，使用之元件的數量較少，故可縮小晶片面積。開始誤差放大電路107之輸出的箝位的電壓係以V1+|Vtp|決定，利用調節PMOS電晶體133的臨限值及定電壓電路131的電壓，可容易地設定。
再者，已利用將流通於PMOS電晶體112的電流轉換成電壓並予以檢測，從放大器108的輸出輸出斜波的電流模式DC/DC轉換器的方式進行說明，但是，並不限定於該方式，不使用放大器108的輸出，使用將三角波使用來作為斜波的電壓模式的方式亦可。
如以上所說明般，第一實施形態的DC/DC轉換器，係可利用僅在誤差放大電路107的輸出上升時，使箝位電路130動作，來減低消費電流。又，箝位電路130所使用的元件數量較少，故可縮小晶片面積。進而，可利用調節PMOS電晶體133的臨限值及定電壓電路131的電壓，容易地設定開始誤差放大電路107之輸出的箝位的電壓。
<第二實施形態>
圖2係第二實施形態的DC/DC轉換器的電路圖。與圖1的不同，是追加PMOS電晶體202與定電流電路201之處。
針對連接進行說明。PMOS電晶體202係閘極與汲極連接於PMOS電晶體133的閘極與定電流電路201的一方端子，源極連接於定電壓電路131的正極。定電流電路201的另一方端子連接於接地端子100，定電壓電路131的負極連接於接地端子100。其他與圖1相同。
針對第二實施形態的DC/DC轉換器的動作進行說明。以電源電壓VDD輸入至電源端子101，輸出端子102的輸出電壓Vout成為一定之方式控制的動作，係與第一實施形態相同。
輸出電壓Vout降低，或電源電壓VDD輸入至電源端子101，輸出電壓Vout未達一定電壓時，分壓電壓Vfb會低於基準電壓Vref，故放大器121係使放大器121的輸出電壓上升，且使誤差放大電路107的輸出訊號上升。將定電壓電路131的電壓設為V1，誤差放大電路107的輸出訊號設為Verrout的話，Verrout上升，超過V1時，PMOS電晶體202與PMOS電晶體133構成電流鏡，故電流會流通於PMOS電晶體133。然後，使NMOS電晶體132的閘極電壓上升，NMOS電晶體132成為ON的話，放大器121的輸出電壓會降低，而使Verrout降低。如此，可對誤差放大電路107的輸出進行箝位。箝位電路130係僅在誤差放大電路107的輸出上升時動作，故 可削減消費電流，使用之元件的數量較少，故可縮小晶片面積。開始誤差放大電路107之輸出的箝位的電壓係以V1決定，因為沒有PMOS電晶體133的臨限值的影響，僅利用調節定電壓電路131的電壓，即可高精度且容易地設定。
再者，已利用將流通於PMOS電晶體112的電流轉換成電壓並予以檢測，對放大器108輸出斜波的電流模式DC/DC轉換器的方式進行說明，但是，並不限定於該方式，不使用放大器108的輸出，使用將三角波使用來作為斜波的電壓模式的方式亦可。
如以上所說明般，第二實施形態的DC/DC轉換器，係可利用僅在誤差放大電路107的輸出上升時，使箝位電路130動作，來減低消費電流。又，箝位電路130所使用的元件數量較少，故可縮小晶片面積。進而，可僅利用設定定電壓電路131的電壓值，高精度且容易地設定開始誤差放大電路107之輸出的箝位的電壓。
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧電源端子
102‧‧‧輸出端子
104‧‧‧電阻
105‧‧‧電阻
106‧‧‧基準電壓電路
107‧‧‧誤差放大電路
108‧‧‧放大器
109‧‧‧PWM比較器
110‧‧‧振盪電路
111‧‧‧正反電路
112‧‧‧PMOS電晶體
113‧‧‧NMOS電晶體
114‧‧‧電阻
115‧‧‧線圈
116‧‧‧電容
121‧‧‧放大器
122‧‧‧NMOS電晶體
123‧‧‧定電流電路
130‧‧‧箝位電路
131‧‧‧定電壓電路
132‧‧‧NMOS電晶體
133‧‧‧PMOS電晶體
134‧‧‧定電流電路

Claims (3)

  1. 一種DC/DC轉換器，係具備：誤差放大電路，係具備放大並輸出對輸出電晶體所輸出之電壓進行分壓的分壓電壓與基準電壓之差的放大器，與閘極連接於前述放大器之輸出端子的第一電晶體；箝位電路，係對前述誤差放大電路的輸出電壓進行箝位；斜波發生電路，係發生斜波；及PWM比較器，係比較前述誤差放大電路的輸出電壓與前述斜波；其特徵為：前述箝位電路係具備：定電壓電路；定電流電路；第二電晶體，係源極連接於前述第一電晶體的源極，閘極連接於前述定電壓電路，汲極連接於前述定電流電路；及第三電晶體，係閘極連接於前述第二電晶體的汲極，汲極連接於前述放大器的輸出。
  2. 一種DC/DC轉換器，係具備：誤差放大電路，係具備放大並輸出對輸出電晶體所輸出之電壓進行分壓的分壓電壓與基準電壓之差的放大器，與閘極連接於前述放大器之輸出端子的第一電晶體；箝位電路，係對前述誤差放大電路的輸出進行箝位； 斜波發生電路，係發生斜波；及PWM比較器，係比較前述誤差放大電路的輸出電壓與前述斜波；其特徵為：前述箝位電路係具備：定電壓電路；第一定電流電路；第二定電流電路；第二電晶體，係源極連接於前述第一電晶體的源極，汲極連接於前述第一定電流電路；第三電晶體，係閘極連接於前述第二電晶體的汲極，汲極連接於前述放大器的輸出；及第四電晶體，係源極連接於前述定電壓電路，閘極與汲極連接於前述第二定電流電路及前述第二電晶體的閘極。
  3. 一種電子機器，其特徵為具備申請專利範圍第1項或第2項所記載之DC/DC轉換器。
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