TWI643436B - 開關調節器及電子機器 - Google Patents

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Abstract

提供即使電源電壓從較開關調節器之期待的輸出電壓低的電壓回復至正常的電壓之時,亦可以防止輸出電壓之過衝的開關調節器。
構成為具有檢測PWM比較器之100%DUTY狀態之100%DUTY檢測電路,和檢測出誤差放大器之輸出放電相位補償電容之電壓,而加速其放電之放電加速電路,於100%DUTY檢測電路檢測出100%DUTY狀態之時使放電加速電路成為有效。

Description

開關調節器及電子機器
本發明係關於當作行動機器或電子機器之電源等而被設置,輸出定電壓之開關調節器,更詳細而言,與防止輸出電壓之過衝的過衝抑制電路有關。
圖5表示以往之開關調節器之電路圖。
以往之開關調節器係由電源端子101、接地端子102、輸出基準電壓之基準電壓電路111、對輸出端子103之輸出電壓VOUT進行分壓之分壓電路112、輸出比較分壓電壓和基準電壓之結果之電壓VERR的誤差放大器110、使產生斜波VRAMP之斜波產生電路114、比較電壓VERR和斜波VRAMP並輸出訊號PWM之PWM比較器113、輸出緩衝器115、輸出電晶體116和軟起動電路117所構成。
針對以往之開關調節器之動作進行說明。
當電源端子101被施加電壓VDD時,誤差放大器110比較分壓電路112對電壓VOUT進行分壓後之分壓電 壓VFB和基準電壓電路111輸出之基準電壓VREF,而輸出電壓VERR。PWM比較器113比較電壓VERR和斜波VRAMP,對輸出緩衝器115輸出訊號PWM。輸出緩衝器115係在軟起動電路117之輸出訊號之控制下,將訊號PWM輸出至輸出電晶體116。軟起動電路117係當電源端子101被施加電壓VDD時,具有輸出漸漸上升之功能。因此,藉由輸出緩衝器115漸漸使輸出電晶體116成為接通,抑制開關調節器之輸出電壓VOUT之過衝。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-11585號公報
但是,具備有上述軟起動電路之以往的開關調節器係於電源電壓VDD從較開關調節器之輸出設定電壓低之狀態變高時,軟起動電路不發揮功能,在輸出電壓VOUT產生過衝。
當電源電壓VDD低於開關調節器之輸出設定電壓時,誤差放大器110之輸出電壓VERR成為接近於電源電壓VDD之值,PWM比較器113成為100%DUTY狀態,即是輸出電晶體116不進行開關,隨時成為接通狀 態。從該狀態使得電源電壓VDD急遽上升時,在誤差放大器110之輸出電壓VERR返回至穩定值之時間中,開關調節器之輸出電壓VOUT成為過衝。
本發明係為了解決上述課題而創作出,提供即使PWM比較器113為100%DUTY狀態,亦可以防止開關調節器之輸出電壓VOUT過衝的開關調節器。
為了解決以往之課題,本發明之具備有過衝抑制電路的開關調節器為下述般之構成。
為一種開關調節器,其特徵在於具備:檢測PWM比較器之100%DUTY狀態之100%DUTY檢測電路,和檢測出誤差放大器之輸出放電相位補償電容之電壓,而加速其放電之放電加速電路,於100%DUTY檢測電路檢測出100%DUTY狀態之時使放電加速電路成為有效。
本發明之具備有過衝抑制電路之開關調節器因構成上述般,故具有即使電源電壓VDD從較開關調節器之期待的輸出電壓低的電壓,即是從PWM比較器成為100%DUTY狀態之狀態,回復至正常之電壓時,亦可以防止輸出電壓VOUT之過衝的效果。
而且,可以防止將開關調節器當作電源而動作之行動機器或電子機器之錯誤動作或故障。
110、121‧‧‧誤差放大器
111‧‧‧基準電壓電路
112‧‧‧分壓電路
113‧‧‧PWM比較器
114‧‧‧斜波產生電路
115‧‧‧輸出緩衝器
118‧‧‧100%DUTY檢測電路
120、120a‧‧‧放電加速電路
122、302‧‧‧定電流電路
圖1為本實施型態之開關調節器之電路圖。
圖2為表示100%DUTY檢測電路之一例的電路圖。
圖3為表示本發明之開關調整器之動作的圖示。
圖4為表示本實施型態之開關調節器之其他例的電路圖。
圖5為以往之開關調節器之電路圖。
圖1為本實施型態之開關調節器之電路圖。
本實施型態之開關調節器100具備有電源端子101、接地端子102、輸出基準電壓VREF之基準電壓電路111、對輸出端子103之輸出電壓VOUT進行分壓的分壓電路112、輸出比較分壓電壓VFB和基準電壓VREF之結果的電壓VERR之誤差放大器110、產生斜波VRAMP之斜波產生電路114、比較電壓VERR和斜波VRAMP並輸出訊號PWM之PWM比較器113、輸出緩衝器115、輸出電晶體116、100%DUTY檢測電路118、放電加速電路120、相位補償電容Cc和相位補償電阻Rc。
放電加速電路120具備有在反轉輸入端子具有補償電壓Vos之誤差放大器121、定電流電路122和開關123。
100%DUTY檢測電路118係輸入端子連接於PWM比 較器113之輸出端子,輸出端子連接於放電加速電路120之開關123之控制端子。放電加速電路120之誤差放大器121係反轉輸入端子與相位補償電阻Rc之一方之端子和誤差放大器110之輸出端子之連接點連接,非反轉輸入端子與相位補償電阻Rc之另一方之端子連接,輸出端子連接於定電流電路122之控制端子。開關123係在相位補償電容Cc和定電流電路122之一方之端子之間連接。定電流電路122之另一方之端子與接地端子102連接。
圖2為表示100%DUTY檢測電路118之一例的電路圖。
100%DUTY檢測電路118具備有電容301、定電流電路302和開關303。定電流電路302被連接成對電容301進行充電。開關303被連接成對電容301進行放電。
100%DUTY檢測電路118係藉由定電流電路302而對電容301充電,藉由開關303使電容301放電。開關303係藉由訊號PWM被控制。因此,在訊號PWM反覆Hi和Lo之通常狀態下,電容301被放電,輸出端子維持Lo之狀態。然後,當訊號PWM成為100%DUTY,維持Hi狀態時,因電容301不被放電,電容301之電壓超越反轉電路之臨界值時,輸出端子輸出Hi。即是,100%DUTY檢測電路118成為100%DUTY檢測狀態。
接著,說明本實施型態之開關調節器之動作。
圖3為表示本實施型態之開關調整器之動作的圖示。
至時刻T1為止,電源電壓VDD成為較開關調節器之期待之輸出電壓(虛線之電壓)低之電壓,分壓電壓VFB成為較基準電壓VREF低之電壓。誤差放大器110之輸出電壓VERR為Hi位準,因不與斜波VRAMP交叉,故訊號PWM維持Hi狀態。因此,輸出電晶體116為接通狀態,輸出電壓VOUT為電源電壓VDD。此時,100%DUTY檢測電路118因訊號PWM維持Hi狀態,故為100%DUTY檢測狀態。因此,100%DUTY檢測電路118之輸出為Hi位準,放電加速電路120之開關123成為接通。
在時刻T1中,當電源電壓VDD回復至正常電壓時,因輸出電晶體116為接通狀態,故輸出電壓VOUT上升。
在時刻T2中,當分壓電壓VFB成為高於基準電壓VREF之電壓時,即是輸出電壓VOUT成為期待之輸出電壓(虛線之電壓)時,誤差放大器110使輸出電壓VERR成為Lo位準,控制成輸出電壓VOUT變低。誤差放大器110因在輸出端子連接有相位補償電阻Rc、相位補償電容Cc,故需要電壓VERR成為與斜波VRAMP交叉之正常的值為止之某程度的時間。
在此,誤差放大器110係當輸出電壓VERR變低時,從相位補償電容Cc經相位補償電阻Rc,誤差放大器110係使電流流至輸出端子。放電加速電路120之誤差放大器121係從相位補償電阻Rc之兩端之電壓檢測出其電流,控制成使定電流電路122接通。當定電流電路 122接通時,誤差放大器110之輸出電壓VERR變低(期間T2~T3),快速下降至成為與斜波VRAMP交叉之正常值為止。
在時刻T3中,當電壓VERR與斜波VRAMP交叉時,PWM比較器113輸出的訊號PWM成為矩形波。因此,輸出電壓VOUT因被控制成期待之電壓,故過衝被抑制。而且,因100%DUTY檢測電路118之輸出成為Lo位準,放電加速電路120之開關123成為斷開,故電壓VERR成為被誤差放大器110之輸出電壓控制之通常狀態。
如上述說明般,若藉由本實施型態之開關調節器時,電源電壓VDD從較開關調節器之期待之輸出電壓低的電壓,即是PWM比較器113成為100%DUTY狀態之狀態,回復至正常電壓之時,也可以防止輸出電壓VOUT之過衝。
圖4為表示本實施型態之開關調節器之其他例的電路圖。
圖4之開關調節器之放電加速電路120a具備有誤差放大器110之輸出端子和PWM比較器113之輸入端子之間具備有電流檢測用電阻Ra。而且,誤差放大器121檢測出電流檢測用電阻Ra之兩端的電壓。因其他之電路構成與圖1之開關調節器相同,故省略詳細說明。
即使構成如圖4般亦可以取得與圖1之電路相同的效果。
並且,本發明雖然使用電壓模式之開關調節器之電路而進行說明,但是即使電流模式之電路亦可以適用,可取得相同之效果。此時,在圖3之動作說明之圖中,以三角波說明之斜波VRAMP係於電流模式之時,使輸出電晶體116之電流回復之電壓。
如上述說明般,若藉由本發明之開關調節器時,因可以防止輸出電壓VOUT之過衝,故可以防止以開關調節器當作電源而動作之行動機器或電子機器之錯誤動作或故障。

Claims (4)

  1. 一種開關調節器,其特徵在於具備:誤差放大器,其係放大並輸出對輸出電晶體輸出之電壓進行分壓後的分壓電壓和基準電壓之差;斜波產生電路,其係用以使產生斜波;PWM比較器,其係用以比較上述誤差放大器之輸出電壓和上述斜波,並輸出訊號PWM;100%DUTY檢測電路,其係檢測出上述訊號PWM成為100%DUTY;相位補償電容及相位補償電阻,其係被設置在上述誤差放大器之輸出端子;及放電加速電路,其係上述訊號PWM為100%DUTY時,檢測出上述誤差放大器之輸出放電上述相位補償電容之電壓,而加速該放電。
  2. 如請求項1所記載之開關調節器,其中上述放電加速電路具備:第二誤差放大器,其係比較上述相位補償電阻之兩端的電壓;開關,其係被連接於上述相位補償電容,由上述100%DUTY檢測電路之檢測訊號所控制;及定電流電路,其係被連接於上述開關,由上述第二誤差放大器之輸出電壓所控制。
  3. 如請求項1所記載之開關調節器,其中上述放電加速電路具備: 電流檢測用電阻,其係被設置在上述誤差放大器之輸出端子和上述PWM比較器之輸入端子之間;第二誤差放大器,其係比較上述電流檢測用電阻之兩端的電壓;開關,其係被連接於上述相位補償電容,由上述100%DUTY檢測電路之檢測訊號所控制;及定電流電路,其係被連接於上述開關,由上述第二誤差放大器之輸出電壓所控制。
  4. 一種電子機器,具備有如請求項1至3中之任一項所記載之開關調節器。
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