開關調節器控制電路以及開關調節器制造技術

本發明專利技術提供開關調節器控制電路以及開關調節器。所提供的開關調節器具有100％Duty狀態，并且降低了過沖的產生。采用如下的結構：通過鉗位電路來鉗位誤差放大器的輸出電壓，所述鉗位電路根據三角波信號的峰值動態地生成鉗位電平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及輸出恒定電壓的開關調節器，更詳細而言，涉及用于抑制輸出電壓的過沖的電路。
技術介紹
開關調節器被用作各種電子設備的電路的電壓供給源。開關調節器的功能是與輸入端子的電壓變動無關地向輸出端子輸出恒定的電壓，但是，希望在輸入端子的電壓降低而無法維持輸出端子的設定電壓的區域中，也盡可能地輸出接近設定電壓的電壓。而且即使在輸入端子的電壓從該狀態恢復而能夠向輸出端子提供設定電壓值的情況下，讓輸出端子的電壓以不會發生過沖的方式轉變到設定電壓也是很重要的。因此，以往對誤差放大器的輸出電壓進行鉗位。圖7示出具有鉗位電路的開關調節器的框圖。以往的開關調節器具有三角波產生電路3、誤差放大器31、PWM比較器27、緩沖器6、運算放大器5、17、電阻9、13、15、25、電容11、二極管7、19、基準電壓電路23、功率晶體管40、二極管42、線圈41以及電容43。基準電壓電路23輸出基準電壓Vref。三角波產生電路3輸出以上限電平電壓VH與下限電平電壓VL之間的電壓振蕩的三角波Vramp。誤差放大器31對開關調節器的輸出電壓Vout的反饋電壓Vfb和基準電壓電路23的基準電壓Vref進行比較，并放大它們的電壓差。PWM比較器27對誤差放大器31輸出的電壓Verr’和三角波Vramp進行比較，并輸出信號Vpwm0運算放大器5構成電壓跟隨電路，進行緩沖而輸出三角波Vramp。由于電容11經由二極管7和電阻9而與運算放大器5的輸出端子連接，因此，電容11保持三角波Vramp的上限電平電壓VH0電阻13和15構成分壓電路，對保持在電容11上的電壓VH進行分壓并輸出電壓Vclamp。運算放大器17構成電壓跟隨電路，進行緩沖而輸出電壓Vclamp。二極管19的陰極與運算放大器17的輸出端子連接，陽極經由電阻25與誤差放大器31的輸出端子連接。以上所說明的電路構成鉗位電路。因此，當誤差放大器31輸出的電壓Verr達到電壓Vclamp時，運算放大器17抽取電流，將電壓Verr控制為不超過電壓Vclamp。即，不會出現PWM比較器27的反相輸入端子的電壓Verr’超過作為PWM比較器27另一方的輸入電壓的三角波Vramp的上限電平的電壓的情況。像以上所說明的那樣，關于以往的開關調節器，電壓Verr越朝向三角波Vramp的高電位側，開關Duty(占空比)越高，因此，即使是在電源電壓低或負載電流過大的狀態等要求高的Duty的情況下，電壓Verr也收斂在三角波Vramp的振幅范圍內。由此，即使是在從低電源電壓恢復時或負載電流過大的狀態消除等時，電壓Verr能夠快速地轉移到下一個工作點，能夠降低輸出電壓Vout產生的過沖的大小。由此，對于以往的開關調節器電路的鉗位電路而言，即使在產生了以冷啟動為代表的、輸入端子的電壓的極端變動時，也能夠防止輸出電壓Vout產生過大的過沖。現有專利文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平6 - 233525號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題然而，現有技術的具有鉗位電路的開關調節器存在如下缺點:在輸入端子的電壓降低時也始終進行開關操作，無法產生降壓型開關調節器所要求的、將輸入端子和輸出端子DC連接的狀態(以下，稱為100% Duty狀態)。假設通過鉗位電路將降壓型開關調節器的最大Duty限制為α %時，最大輸出電壓Vout (max)是對輸入端子的電壓VIN乘以α而得到的。即，Vout (max) = a VIN0現在，當假設輸出電壓Vout的設定值Vouts為5V、輸入端子的電壓VIN為4V、α為90%時，Vout = 4VX90%= 3.6V。在該條件下，輸入端子的電壓VIN低于輸出電壓Vout的設定值，因此，原本期望100% Duty，S卩α = 100%，如果那樣的話Vout輸出4V，但是因α的限制，會產生大約0.4V的下降。用于解決課題的手段為了解決以往的課題，本專利技術的開關調節器控制電路采用如下的結構。—種開關調節器控制電路，其具有:三角波產生電路，其產生三角波；誤差放大器，其對基于輸出電壓的電壓與基準電壓進行比較；比較器，其對基于三角波的信號與誤差放大器的輸出信號進行比較；峰值保持電路，其保持在基于三角波的信號的上限電壓上加上偏移電壓而得到的電壓；以及鉗位電路，其根據峰值保持電路輸出的電壓，對誤差放大器的輸出端子進行鉗位。專利技術效果根據本專利技術的具有鉗位電路的降壓型開關調節器，在要求最大Duty的條件中，通過誤差放大器的輸出鉗位電路，誤差放大器的輸出端子被鉗位在比三角波信號高出一定電平的電壓。因此，開關輸出成為100% Duty狀態，輸出電壓Vout成為與輸入端子的電壓VIN大致相等的值。并且，在之后由于輸入端子的電壓的上升等而導致從100% Duty狀態恢復到通常狀態時，誤差放大器輸出從與三角波信號的峰值比較近的電平起轉變，因此能夠縮短恢復時間，開關輸出能夠從穩定地持續輸出H電平的狀態快速地脫離。這樣具有如下效果:還能夠降低在從100% Duty狀態恢復時容易產生的、過大的過沖的產生。【附圖說明】圖1是第I實施方式的開關調節器的框圖。圖2是示出第I實施方式的開關調節器的動作的時序圖。圖3是第2實施方式的開關調節器的框圖。圖4是示出在100% Duty狀態下，負載電流較多時的電壓信號Vsum的圖。圖5是示出在100% Duty狀態下，負載電流較少時的電壓信號Vsum的圖。圖6是示出峰值保持電路的一例的電路圖。圖7是以往的具有鉗位電路的開關調節器的框圖。標號說明2:矩形波振蕩電路；3:三角波產生電路；6:緩沖器；5、17、51、61:運算放大器；20:分壓電路；23:基準電壓電路；27:PWM比較器；31:誤差放大器；44:觸發器；45:電流加法電路；50:峰值保持電路；60:鉗位電路；80:恒流源。【具體實施方式】圖1是本實施方式的開關調節器的框圖。圖1所示的框圖是電壓模式型開關調節器的一例。本實施方式的開關調節器具有開關調節器控制電路1、功率晶體管40、線圈41、二極管42以及電容43。開關調節器控制電路I具有三角波產生電路3、基準電壓電路23、誤差放大器31、PWM比較器27、緩沖器6、分壓電路20、峰值保持電路50以及鉗位電路60。峰值保持電路50具有運算放大器51、電容52以及偏移電路53。鉗位電路60具有運算放大器61以及Nch (N溝道)晶體管62。分壓電路20連接在被輸入了輸出電壓Vout的輸入端子與接地端子之間。誤差放大器31的同相輸入端子連接有基準電壓電路23，反相輸入端子連接有分壓電路20的輸出端子。關于輸出以上限電平電壓VH與下限電平電壓VL之間的電壓振蕩的三角波Vramp的三角波產生電路3，其輸出端子與PWM比較器27的同相輸入端子和峰值保持電路50的輸入端子連接。峰值保持電路50的輸出端子與鉗位電路60的輸入端子連接。PWM比較器27的反相輸入端子連接有誤差放大器31的輸出端子與鉗位電路60的輸出端子，PWM比較器27經由緩沖器6與輸出端子連接。運算放大器51的同相輸入端子經由偏移電路53與峰值保持電路50的輸入端子連接，反相輸入端子與輸出端子連接，輸出端子經由峰值保持電路50的輸出端子和電容52而與接地端子連接。運算放大器61的反相輸入端子與鉗位電路60本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關調節器控制電路，該開關調節器控制電路對與輸出端子連接的輸出晶體管進行控制而輸出規定的電壓，該開關調節器控制電路具有：三角波產生電路，其產生三角波；誤差放大器，其對基于輸出電壓的電壓與基準電壓進行比較；以及比較器，其對基于所述三角波的信號與所述誤差放大器的輸出信號進行比較，其特征在于，所述開關調節器控制電路具有：峰值保持電路，其保持在基于所述三角波的信號的上限電壓上加上偏移電壓而得到的電壓；以及鉗位電路，其根據所述峰值保持電路輸出的電壓而對所述誤差放大器的輸出端子進行鉗位。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：出口充康，高田幸輔，牧野哲也，
申請(專利權)人：精工電子有限公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP