TWI699641B - 能隙參考電路以及具備該電路的dcdc轉換器 - Google Patents

能隙參考電路以及具備該電路的dcdc轉換器 Download PDF

Info

Publication number
TWI699641B
TWI699641B TW106112696A TW106112696A TWI699641B TW I699641 B TWI699641 B TW I699641B TW 106112696 A TW106112696 A TW 106112696A TW 106112696 A TW106112696 A TW 106112696A TW I699641 B TWI699641 B TW I699641B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
control signal
circuit
reference voltage
state
Prior art date
Application number
TW106112696A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201809949A (zh
Inventor
河野明大
後藤克也
Original Assignee
日商艾普凌科有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商艾普凌科有限公司 filed Critical 日商艾普凌科有限公司
Publication of TW201809949A publication Critical patent/TW201809949A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI699641B publication Critical patent/TWI699641B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

本發明提供一種能隙參考電路，可在降低了功耗的電路中，縮短電源接通時的啟動時間。本發明的能隙參考電路使用運算放大器來生成基準電壓，該能隙參考電路具備：第1電流源，連接於電源端子與運算放大器的動作電流輸入端子之間；第2電流源，其一端連接於電源端子；以及開關，連接於第2電流源的另一端與運算放大器的動作電流輸入端子之間，且在電源接通時使開關導通，在基準電壓的啟動後使開關斷開。

Description

能隙參考電路以及具備該電路的DCDC轉換器
本發明是有關於一種能隙參考(band gap reference)電路以及具備該電路的直流直流(Direct Current-Direct Current，DCDC)轉換器(converter)。
在最近的電子機器，尤其是智慧型電話(smartphone)、行動機器、可穿戴式(wearable)機器等中，為了延長電池(battery)驅動的製品的工作時間，要求低功耗。
在如上所述的電子機器中，作為對微電腦(micro computer)、應用處理機(Application Processor，AP)、記憶體(memory)或感測器(sensor)等供給電源的電源裝置，使用有開關調節器(switching regulator)或低壓差(Low Dropout，LDO)調節器等DCDC轉換器。DCDC轉換器是無論輸入端子的電壓變動如何，均在輸出端子輸出固定電壓的，即使從輸出端子供給至負載的電流從低電流大幅變化至大電流，亦必須維持高效率。關於要求低功耗的機器，尤其重要的是在輕負載電流區域中維持高效率。
在此種於輕負載時要求高效率的DCDC轉換器中，必須降低DCDC轉換器內所用的能隙參考電路的功耗。然而，若降低 功耗，則存在下述問題：能隙參考電路的啟動所需的時間將變長，從而導致直至DCDC轉換器的開關動作開始為止的時間將變長。
針對該問題，於專利文獻1中提出：在能隙參考電路的輸出端子，附加閘極(gate)及汲極(drain)共連至該輸出端子的P通道金屬氧化物半導體(P-channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS)電晶體(transistor)，在從電源接通時直至輸出端子的電壓到達規定位準(level)為止的期間，藉由該PMOS電晶體來對輸出端子供給電流，以縮短能隙參考電路的啟動時間。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-160700號公報
然而，專利文獻1的方法中，電源剛剛接通之後的能隙參考電路的輸出端子的電壓的上升雖可加速，但會產生下述情況：難以使輸出端子的電壓迅速到達所需的電壓值並穩定。
即，在電源剛剛接通之後，輸出端子的電壓雖藉由PMOS電晶體而上升，但PMOS電晶體的臨限值電壓必須大於電源電壓與輸出端子的電壓之差，因此，根據電源電壓的電壓值，在輸出端子的電壓上升至所需的電壓值之前，PMOS電晶體會斷開。因此，無法僅藉由PMOS電晶體來使輸出端子的電壓到達所需的電壓值。
並且，存在下述問題：在PMOS電晶體斷開後，將藉由 能隙參考電路的通常動作來使輸出端子的電壓上升，但為了實現低功耗，在構成能隙參考電路的運算放大器(operational amplifier)的動作變遲的情況下，輸出端子的電壓上升將極端變遲，作為結果，輸出端子的電壓到達所需電壓值為止需要長時間，也就是說，幾乎無法縮短啟動時間。
本發明是有鑒於所述問題而完成，目的在於提供一種低功耗且可短時間啟動的能隙參考電路以及具備該電路的DCDC轉換器。
為了解決所述問題，本發明的能隙參考電路使用運算放大器來生成第1基準電壓，所述能隙參考電路的特徵在於包括：第1電流源，連接於電源端子與所述運算放大器的動作電流輸入端子之間；第2電流源，其一端連接於所述電源端子；開關，連接於所述第2電流源的另一端與所述運算放大器的動作電流輸入端子之間；以及控制電路，生成對所述開關的通斷進行控制的控制信號，在所述控制信號為第1狀態時所述開關導通，在所述控制信號為第2狀態時所述開關斷開。
本發明的DCDC轉換器的特徵在於包括：所述能隙參考電路；以及誤差放大器(error amplifier)，在其反相輸入端子輸入對輸出電壓進行分壓所得的反饋電壓，在其非反相輸入端子輸入 所述第1基準電壓。
本發明的另一DCDC轉換器的特徵在於包括所述能隙參考電路，在電源接通時所述控制電路將所述控制信號設為第1狀態，並基於從所述電源接通時開始執行的軟啟動(soft start)已完成的情況所述控制電路將所述控制信號設為第2狀態。
本發明的又一DCDC轉換器的特徵在於包括所述能隙參考電路，在脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)模式時所述控制電路將所述控制信號設為第1狀態，在脈頻調變(Pulse Frequency Modulation，PFM)模式時所述控制電路將所述控制信號設為第2狀態。
根據本發明的能隙參考電路，在電源接通時將控制信號設為第1狀態而使開關導通，從第1電流源與第2電流源這兩者對運算放大器供給動作電流，使第1基準電壓在短時間上升至所需的電壓值(即，使第1基準電壓啟動)，隨後，將控制信號設為第2狀態而使開關斷開，藉此，既可縮短啟動時間，又可抑制功耗。
而且，本發明的能隙參考電路尤其可較佳地適用於低功耗的DCDC轉換器。此時，亦可縮短電源接通時的啟動時間。進而，藉由在PWM模式時(重負載時)使開關導通，從而可提高第1基準電壓的響應性，在PFM模式時(輕負載時)，可使開關斷開而抑制功耗。因此，可提供高效率且可穩定動作的DCDC轉換器。
1:電源端子
2:接地端子
3:基準電壓輸出端子
10:基準電壓產生電路
11:控制電路
100:能隙參考電路
101:運算放大器
101in:動作電流輸入端子
102:輸出電晶體
103~105:電阻元件
106、107:二極體
108、109:電流源
110:開關
200、300:DCDC轉換器
201:軟啟動電路
202、302:誤差放大器
203、303、211、311:比較器
212、312:基準電壓源
CONT:控制信號
VDD:電源電壓
VERR:誤差電壓
VFB:反饋電壓
VREF_SS:軟啟動電壓
VREF1、VREF2、VREF3:基準電壓
VOUT:輸出電壓
圖1是本發明的實施形態的能隙參考電路的電路圖。
圖2是具備圖1的能隙參考電路的DCDC轉換器的一例的電路圖。
圖3是具備圖1的能隙參考電路的DCDC轉換器的另一例的電路圖。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。
圖1是本實施形態的能隙參考電路100的電路圖。
本實施形態的能隙參考電路100包含基準電壓產生電路10、及產生控制信號CONT的控制電路11，在基準電壓輸出端子3生成基準電壓VREF1。
基準電壓產生電路10具備運算放大器101、包含PMOS電晶體的輸出電晶體102、電阻元件103~105、二極體(diode)106、二極體107、電流源108、電流源109及開關110。
電流源108連接於供給電源電壓VDD的電源端子1與運算放大器101的動作電流輸入端子101in之間，電流源109的一端連接於電源端子1。開關110連接於電流源109的另一端與運算放大器101的動作電流輸入端子101in之間，藉由控制信號CONT 來進行通斷控制。
輸出電晶體102的源極(source)連接於電源端子1，汲極連接於輸出端子3，閘極連接於運算放大器101的輸出端子。
電阻元件104、電阻元件105及二極體107串聯連接於基準電壓輸出端子3與接地端子2之間。電阻元件103及二極體106串聯連接於基準電壓輸出端子3與接地端子2之間。
運算放大器101的反相輸入端子連接於電阻元件104與電阻元件105的連接點，非反相輸入端子連接於電阻元件103與二極體106的連接點。
藉由該結構，在基準電壓輸出端子3生成基準電壓VREF1。
接下來，對本實施形態的能隙參考電路100的動作進行說明。
首先，當電源電壓VDD接通時，控制電路11將控制信號CONT設為第1狀態(例如高(HIGH)位準)。藉此，開關110導通，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，不僅從電流源108供給電流，亦從電流源109供給電流。
運算放大器101藉由對動作電流輸入端子101in輸入的動作電流來進行動作，因此，藉由如上所述般從二個電流源108及電流源109供給動作電流，從而可迅速地進行動作。因此，可使基準電壓VREF1從電源接通時開始在短時間上升至所需的電壓值。
隨後，基於基準電壓VREF1達到所需電壓值的情況， 控制電路11將控制信號CONT設為第2狀態(例如低(LOW)位準)。藉此，開關110斷開，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，僅從電流源108供給動作電流。因此，於電源接通後，在基準電壓VREF1啟動後，可抑制功耗。
另外，控制電路11用於將控制信號CONT由第1狀態切換為第2狀態的結構例如可以下述方式實現。
預先計測在將開關110導通的狀態下基準電壓VREF1從電源接通時直至到達所需電壓值為止的時間，從電源接通時開始，藉由計時器(timer)來對時間進行計數，基於從電源接通時算起的經過時間到達預先計測的時間的情況，將控制信號CONT由第1狀態切換為第2狀態，以此方式來構成控制電路11。
如此，根據本實施形態的能隙參考電路100，可縮短啟動時間，並且可抑制功耗。
接下來，對於將本實施形態的能隙參考電路100適用於DCDC轉換器的示例，使用圖2及圖3來進行說明。
圖2是具備圖1的能隙參考電路100的DCDC轉換器的一例即DCDC轉換器200的電路圖。
DCDC轉換器200的基本結構為一般的，因此，此處省略詳細說明，對能隙參考電路100在DCDC轉換器200中如何使用進行說明。
本例的DCDC轉換器200具備軟啟動電路201，該軟啟動電路201輸出用於執行軟啟動的軟啟動電壓VREF_SS。
在誤差放大器202的二個非反相輸入端子，分別輸入有由能隙參考電路100所生成的基準電壓VREF1與軟啟動電壓VREF_SS，在誤差放大器202的反相輸入端子，輸入有DCDC轉換器200的輸出電壓VOUT經分壓所得的反饋電壓VFB。
誤差放大器202對基準電壓VREF1及軟啟動電壓VREF_SS中的電壓較低者與反饋電壓VFB進行比較，並將誤差電壓VERR輸出至比較器(comparator)203。
電源接通後，軟啟動電壓VREF_SS逐漸上升，但在軟啟動電壓VREF_SS低於基準電壓VREF的期間，在誤差放大器202中對反饋電壓VFB與軟啟動電壓VREF_SS進行比較，基準電壓VREF1不會對作為輸出的誤差電壓VERR造成影響。
並且，當規定的軟啟動時間經過時，軟啟動電壓VREF_SS變得高於基準電壓VREF1。因此，隨後，在誤差放大器202中對反饋電壓VFB與基準電壓VREF1進行比較，軟啟動電壓VREF_SS不會對作為輸出的誤差電壓VERR造成影響。
另一方面，在本例的DCDC轉換器200中的能隙參考電路100中，控制電路11是具備比較器211與基準電壓源212而構成。比較器211在其反相輸入端子輸入有軟啟動電壓VREF_SS，在其非反相輸入端子輸入有基準電壓源212的基準電壓VREF2。基準電壓VREF2是成為軟啟動的完成基準的規定電壓。
能隙參考電路100於電源接通後，與如上所述的軟啟動的執行同時地，以下述方式進行動作。
軟啟動電壓VREF_SS在電源接通後是從接地電位逐漸上升的電壓，因此在電源剛剛接通之後，低於基準電壓VREF2。因此，比較器211輸出高位準的信號，即，將控制信號CONT設為第1狀態。藉此，成為下述狀態：圖1所示的開關110導通，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，從電流源108與電流源109這兩者供給電流。因此，對誤差放大器202輸入的基準電壓VREF1從電源接通開始，在短時間啟動。
隨後，當軟啟動電壓VREF_SS進一步上升而變得高於基準電壓VREF2時，比較器211輸出低位準的信號，即，將控制信號CONT設為第2狀態。藉此，成為下述狀態：圖1所示的開關110斷開，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，僅從電流源108供給電流。因此，電源接通後，在基準電壓VREF1啟動後，可抑制能隙參考電路100的功耗。
此處，構成控制電路11的基準電壓源212的基準電壓VREF2是成為軟啟動完成基準的電壓，在軟啟動完成而在誤差放大器202中與反饋電壓VFB進行比較的對象由軟啟動電壓VREF_SS切換為基準電壓VREF1的時刻，基準電壓VREF1必須完全到達所需的電壓值，因此較佳為，所述基準電壓VREF2是預先設定為較基準電壓VREF1稍高的電壓值。
如此，根據本例的DCDC轉換器200，可利用從電源接通時開始執行的軟啟動中所用的信號，基於軟啟動已完成的情況，將對能隙參考電路100內的開關110進行控制的控制信號 CONT，由電源接通時的第1狀態切換為第2狀態。
圖3是具備圖1的能隙參考電路100的DCDC轉換器的另一例即DCDC轉換器300的電路圖。
DCDC轉換器300的基本結構與所述DCDC轉換器200同樣為一般的，因此省略詳細說明。
本例的DCDC轉換器300構成為，與PWM模式和PFM模式的切換同步地，切換能隙參考電路100內的開關110。
具體而言，能隙參考電路100的控制電路11具備比較器311與基準電壓源312，比較器311在其反相輸入端子輸入有基準電壓源312的基準電壓VREF3，在其非反相輸入端子輸入有誤差放大器302的輸出即誤差電壓VERR。
誤差放大器302在其非反相輸入端子輸入有由能隙參考電路100所生成的基準電壓VREF1，在其反相輸入端子輸入有DCDC轉換器300的輸出電壓VOUT經分壓所得的反饋電壓VFB。誤差放大器302對基準電壓VREF1與反饋電壓VFB進行比較，並將誤差電壓VERR輸出至比較器303。
連接於DCDC轉換器300的負載越重時誤差電壓VERR成為越高的電位，負載越輕時誤差電壓VERR則成為越低的電壓，因此藉由將基準電壓VREF3設為成為PWM模式與PFM模式的切換基準的規定電壓，從而基於誤差電壓VERR的電壓值，來將控制信號CONT切換為第1狀態與第2狀態。
藉由該結構，在誤差電壓VERR高於基準電壓VREF3 的PWM模式時，比較器311輸出高位準的信號，即，將控制信號CONT設為第1狀態。藉此，成為下述狀態：圖1所示的開關110導通，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，從電流源108與電流源109這兩者供給電流。
另一方面，在誤差電壓VERR低於基準電壓VREF3的PFM模式時，比較器311輸出低位準的信號，即，將控制信號CONT設為第2狀態。藉此，成為下述狀態：圖1所示的開關110斷開，對於運算放大器101的動作電流輸入端子101in，僅從電流源108供給電流。
為重負載的PWM模式時，開關持續進行，經由構成誤差放大器302的差動輸入電晶體的閘極電容來進行的充放電變多，因此能隙參考電路100的輸出即基準電壓VREF1亦容易發生變動。然而，根據本例，在PWM模式時可使運算放大器101的動作電流增加，因此，即使基準電壓VREF1發生變動，亦可立即恢復至所需電壓值。
而且，為輕負載的PFM模式時，可減少運算放大器101的動作電流，從而降低功耗。
如此，根據本例的DCDC轉換器300，在PWM模式時(重負載時)，可提高基準電壓VREF1的響應性，在PFM模式時(輕負載時)，藉由以低消耗電流來使能隙參考電路100動作，從而可提高效率。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不 限定於所述實施形態，當然可在不脫離本發明主旨的範圍內進行各種變更。
例如，亦可構成為：將圖3所示的DCDC轉換器300中的比較器311的輸出信號CONT，輸入至圖2所示的DCDC轉換器200的能隙參考電路100內的基準電壓產生電路10，在電源接通時與啟動後，切換圖1所示的開關110的通斷，除此以外，在通常動作時的PWM模式時與PFM模式時，亦切換開關110的通斷。
而且，圖3所示的DCDC轉換器300中，是在控制電路11中生成控制信號CONT，但在另行生成PWM模式與PFM模式的切換用信號的情況下，亦可將該信號作為控制信號CONT而直接輸入至基準電壓產生電路10，以控制開關110的通斷。
1:電源端子
2:接地端子
3:基準電壓輸出端子
10:基準電壓產生電路
11:控制電路
100:能隙參考電路
101:運算放大器
101in:動作電流輸入端子
102:輸出電晶體
103~105:電阻元件
106、107:二極體
108、109:電流源
110:開關
CONT:控制信號
VDD:電源電壓
VREF1:基準電壓

Claims (7)

  1. 一種能隙參考電路，使用運算放大器來生成第1基準電壓，所述能隙參考電路的特徵在於包括：第1電流源，連接於電源端子與所述運算放大器的動作電流輸入端子之間；第2電流源，其一端連接於所述電源端子；開關，連接於所述第2電流源的另一端與所述運算放大器的動作電流輸入端子之間；輸出電晶體，其第一端連接於所述電源端子，其控制端連接於所述運算放大器的輸出端子，其第二端產生該第1基準電壓；第1輸出電路，包括第1電阻元件、第2電阻元件及第1二極體，所述第1電阻元件、所述第2電阻元件及所述第1二極體串聯連接於所述輸出電晶體的第二端與接地端子之間，且所述第1電阻元件與所述第2電阻元件的連接點連接於所述運算放大器的反相輸入端子；第2輸出電路，包括第3電阻元件及第2二極體，所述第3電阻元件及所述第2二極體串聯連接於所述輸出電晶體的第二端與所述接地端子之間，且所述第3電阻元件與所述第2二極體的連接點連接於所述運算放大器的非反相輸入端子；以及控制電路，生成對所述開關的通斷進行控制的控制信號，在所述控制信號為第1狀態時所述開關導通，在所述控制信號為第2狀態時所述開關斷開。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的能隙參考電路，其中在電源接通時所述控制電路將所述控制信號設為所述第1狀態，且基於從所述電源接通時算起的經過時間已到達所述第1基準電壓成為規定電壓的時間的情況所述控制電路將所述控制信號設為所述第2狀態。
  3. 一種直流直流轉換器，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項或第2項所述的能隙參考電路；以及誤差放大器，在其反相輸入端子輸入對輸出電壓進行分壓所得的反饋電壓，在其非反相輸入端子輸入所述第1基準電壓。
  4. 一種直流直流轉換器，具備如申請專利範圍第1項所述的能隙參考電路，所述直流直流轉換器的特徵在於，在電源接通時所述控制電路將所述控制信號設為所述第1狀態，並基於從所述電源接通時開始執行的軟啟動已完成的情況所述控制電路將所述控制信號設為所述第2狀態。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的直流直流轉換器，包括：軟啟動電路，輸出用於執行所述軟啟動的軟啟動電壓，所述控制電路具有比較器，所述比較器對成為所述軟啟動的完成基準的第2基準電壓與所述軟啟動電壓進行比較，並輸出所述控制信號以作為輸出信號，在所述軟啟動電壓低於所述第2基準電壓時所述比較器將所述控制信號設為所述第1狀態，在所述軟啟動電壓高於所述第2基準電壓時所述比較器將所述控制信號設為所述第2狀態。
  6. 一種直流直流轉換器，具備如申請專利範圍第1項所述的能隙參考電路，所述直流直流轉換器的特徵在於，在脈寬調變動作時所述控制電路將所述控制信號設為所述第1狀態，在脈頻調變動作時所述控制電路將所述控制信號設為所述第2狀態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的直流直流轉換器，包括：誤差放大器，在其反相輸入端子輸入對輸出電壓進行分壓所得的反饋電壓，在其非反相輸入端子輸入所述第1基準電壓，所述控制電路具有比較器，所述比較器對第3基準電壓與所述誤差放大器的所述輸出電壓進行比較，並輸出所述控制信號以作為輸出信號，其中所述第3基準電壓成為從所述脈寬調變動作向所述脈頻調變動作切換的基準，在所述誤差放大器的所述輸出電壓高於所述第3基準電壓時所述比較器將所述控制信號設為所述第1狀態，在所述誤差放大器的所述輸出電壓低於所述第3基準電壓時所述比較器將所述控制信號設為所述第2狀態。
TW106112696A 2016-04-20 2017-04-17 能隙參考電路以及具備該電路的dcdc轉換器 TWI699641B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016084270A JP6660238B2 (ja) 2016-04-20 2016-04-20 バンドギャップリファレンス回路及びこれを備えたｄｃｄｃコンバータ
JP2016-084270 2016-04-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201809949A TW201809949A (zh) 2018-03-16
TWI699641B true TWI699641B (zh) 2020-07-21

Family

ID=60089794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106112696A TWI699641B (zh) 2016-04-20 2017-04-17 能隙參考電路以及具備該電路的dcdc轉換器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10680504B2 (zh)
JP (1) JP6660238B2 (zh)
KR (1) KR102275664B1 (zh)
CN (1) CN107305402B (zh)
TW (1) TWI699641B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545301B1 (ko) * 2018-09-10 2023-06-16 삼성전자주식회사 반도체 회로
JP6811265B2 (ja) * 2019-02-07 2021-01-13 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション 基準電圧発生回路、パワーオン検出回路および半導体装置
US11088699B1 (en) * 2020-06-05 2021-08-10 Texas Instruments Incorporated Piecewise compensation method for ultra-low temperature drift
JP7567914B2 (ja) * 2020-08-06 2024-10-16 富士電機株式会社 電源回路、スイッチング制御回路
CN114696589A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 晟矽微电子(南京)有限公司 驱动装置及电子设备
JP7536719B2 (ja) * 2021-07-15 2024-08-20 株式会社東芝 定電圧回路
CN116125357B (zh) * 2023-04-04 2023-07-11 湖北蓝博新能源设备股份有限公司 一种电池测试方法及电池测试设备的校准装置和方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW492012B (en) * 2000-12-15 2002-06-21 Taiwan Semiconductor Mfg Energy bandgap reference circuit with low power supply
US20050088159A1 (en) * 2003-09-11 2005-04-28 Mitsuru Itohara DC-DC converter
US7535285B2 (en) * 2005-09-30 2009-05-19 Texas Instruments Incorporated Band-gap voltage reference circuit
TW201022694A (en) * 2008-12-09 2010-06-16 Nuvoton Technology Corp Measuring device, method, and electronic system utilizing the same
CN101841238A (zh) * 2010-04-12 2010-09-22 无锡中星微电子有限公司 一种升压dc/dc转换器及其内的逻辑控制电路
US20130113447A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 Petr Kadanka Low dropout voltage regulator including a bias control circuit
CN104460811A (zh) * 2014-12-26 2015-03-25 昆腾微电子股份有限公司 基准电压温度系数校准电路和方法
CN204347680U (zh) * 2014-12-26 2015-05-20 昆腾微电子股份有限公司 基准电压温度系数校准电路

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54100248A (en) * 1978-01-25 1979-08-07 Sony Corp Timer circuit
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
DE69732695D1 (de) * 1997-07-14 2005-04-14 St Microelectronics Srl Linearer Spannungsregler mit geringem Stromverbrauch und schnellem Ansprechen auf die Lasttransienten
US6465994B1 (en) * 2002-03-27 2002-10-15 Texas Instruments Incorporated Low dropout voltage regulator with variable bandwidth based on load current
JP4400618B2 (ja) * 2004-07-12 2010-01-20 株式会社村田製作所 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2006325339A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Sanyo Electric Co Ltd 電源制御回路
US7157892B1 (en) * 2005-11-28 2007-01-02 Micrel, Incorporated Robust ramp controlled enable for voltage regulator
JP2008225952A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Ricoh Co Ltd ボルテージレギュレータ
KR100907893B1 (ko) * 2007-12-24 2009-07-15 주식회사 동부하이텍 기준 전압 발생 회로를 위한 기동 회로
JP2009176515A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Sanken Electric Co Ltd 放電管点灯装置及び半導体集積回路
JP2009211667A (ja) * 2008-02-05 2009-09-17 Ricoh Co Ltd 定電圧回路
JP4739382B2 (ja) * 2008-09-11 2011-08-03 富士通セミコンダクター株式会社 電圧供給回路および半導体メモリ
JP2010160700A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP5771429B2 (ja) * 2010-05-28 2015-08-26 ローム株式会社 スイッチング電源装置
WO2012042942A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 株式会社村田製作所 Ｄｃ－ｄｃコンバータ
JP2012114987A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Rohm Co Ltd 電流モード同期整流ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2012156700A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Ricoh Co Ltd 誤差増幅回路及びスイッチングレギュレータ
JP2013198252A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Ricoh Co Ltd スイッチングレギュレータ
CN103378718B (zh) * 2012-04-20 2015-07-15 中国科学院电子学研究所 一种多模式降压型dc-dc转换器片内软启动电路
US9146569B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-29 Macronix International Co., Ltd. Low drop out regulator and current trimming device
JP6326836B2 (ja) * 2014-02-03 2018-05-23 セイコーエプソン株式会社 シリーズレギュレーター回路、半導体集積回路装置、及び、電子機器
US9774252B2 (en) * 2014-06-30 2017-09-26 Skyworks Solutions, Inc. Mode control device, voltage converter, and mode control method
US9471077B2 (en) * 2014-10-30 2016-10-18 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Method to pre-set a compensation capacitor voltage
US10108209B2 (en) * 2015-02-13 2018-10-23 Toshiba Memory Corporation Semiconductor integrated circuit with a regulator circuit provided between an input terminal and an output terminal thereof
CN104682745B (zh) * 2015-03-05 2017-07-28 成都芯源系统有限公司 一种隔离式电压变换电路、控制电路及其控制方法
US10075073B2 (en) * 2015-09-08 2018-09-11 Rohm Co., Ltd. DC/DC converter and switching power supply having overcurrent protection
US10003269B2 (en) * 2016-01-26 2018-06-19 Dialog Semiconductor Inc. Smart Grouping control method for power converter switching noise management

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW492012B (en) * 2000-12-15 2002-06-21 Taiwan Semiconductor Mfg Energy bandgap reference circuit with low power supply
US20050088159A1 (en) * 2003-09-11 2005-04-28 Mitsuru Itohara DC-DC converter
US7535285B2 (en) * 2005-09-30 2009-05-19 Texas Instruments Incorporated Band-gap voltage reference circuit
TW201022694A (en) * 2008-12-09 2010-06-16 Nuvoton Technology Corp Measuring device, method, and electronic system utilizing the same
CN101841238A (zh) * 2010-04-12 2010-09-22 无锡中星微电子有限公司 一种升压dc/dc转换器及其内的逻辑控制电路
US20130113447A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 Petr Kadanka Low dropout voltage regulator including a bias control circuit
CN104460811A (zh) * 2014-12-26 2015-03-25 昆腾微电子股份有限公司 基准电压温度系数校准电路和方法
CN204347680U (zh) * 2014-12-26 2015-05-20 昆腾微电子股份有限公司 基准电压温度系数校准电路

Also Published As

Publication number Publication date
TW201809949A (zh) 2018-03-16
CN107305402A (zh) 2017-10-31
US20170310204A1 (en) 2017-10-26
CN107305402B (zh) 2020-09-18
JP2017194817A (ja) 2017-10-26
KR102275664B1 (ko) 2021-07-09
US10680504B2 (en) 2020-06-09
KR20170120045A (ko) 2017-10-30
JP6660238B2 (ja) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI699641B (zh) 能隙參考電路以及具備該電路的dcdc轉換器
TWI698733B (zh) 參考電壓產生電路以及具備該電路的dcdc轉換器
US9584019B2 (en) Switching regulator and control method thereof
US9608522B2 (en) High efficiency boost converter
JP5146009B2 (ja) 電源供給装置および電源供給方法
US8729877B2 (en) Fast startup algorithm for low noise power management
TWI713292B (zh) 開關調節器
CN107960143B (zh) 单电感器多输出(simo)dc-dc转换器
JP4592408B2 (ja) 電源回路
JP2013021816A (ja) 降圧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
JP2011248869A (ja) ボルテージレギュレータ
JP6224365B2 (ja) 電源装置及び半導体装置
TWI710205B (zh) 開關調節器
TW201806301A (zh) 切換調節器
US20130162234A1 (en) Buck regulation of a boost regulator
JP6352733B2 (ja) 電源回路及びその制御方法
JP2014112996A (ja) 軽負荷検出回路、スイッチングレギュレータとその制御方法
JP6594765B2 (ja) ソフトスタート回路及びこれを備えた電源装置
TWM456022U (zh) 切換式電源供應器及其控制電路
TWI523387B (zh) 電源電路
JP2008206376A (ja) スイッチングレギュレータおよびその制御回路、方法
JP6234242B2 (ja) 電源装置