專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，尤其是使用了開關(guān)元件的電源裝置的短路保護(hù)。
背景技術(shù)：
近年來對(duì)于在可移動(dòng)的CD播放器、數(shù)字普通照相機(jī)、攜帶電話等的電池起作用的小型信息終端，其內(nèi)部使用到的電路不會(huì)因?yàn)槭亲鳛殡娫措妷核员仨毿枰姵仉妷?。即、在小型信息末端子?nèi)部所使用的電路有時(shí)需要比電池電壓更高的電壓，相反也有時(shí)需要比電池電壓更低的電壓。這種情況下，為了得到希望的電壓，由開關(guān)調(diào)節(jié)器等升高或降低電池電壓，對(duì)各電路供給合適的電源電壓。
而且，對(duì)于小型信息終端子，在制造產(chǎn)品時(shí)、或出廠后由于某種原因，連接在電源裝置的輸出端子的負(fù)載電路有時(shí)會(huì)短路。此時(shí)，若電源裝置為了輸出希望的電壓而繼續(xù)升降壓動(dòng)作，負(fù)載電路會(huì)持續(xù)流過大電流，所以有可能因發(fā)熱影響到整個(gè)電路的可靠性。在這種電源裝置中要求檢測(cè)負(fù)載電路的短路的短路保護(hù)技術(shù)。對(duì)電源裝置提出例如進(jìn)行專利文獻(xiàn)1的短路保護(hù)的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開平6-311734號(hào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明和上述文獻(xiàn)所記載的技術(shù)一樣，以設(shè)置檢測(cè)負(fù)載電路的短路的部件來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)作為課題，但希望根據(jù)不同于上述文獻(xiàn)所記載的技術(shù)的部件來解決其課題。本發(fā)明的目的是提供一種具有檢測(cè)負(fù)載電路的短路和保護(hù)電路的短路保護(hù)功能的電源裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明的一種形式的電源裝置具有電壓生成電路，具有開關(guān)元件；控制電路，控制開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作；電壓比較器，比較電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓(test voltage)；計(jì)時(shí)電路，電壓生成電路的輸出電壓低于檢驗(yàn)電壓時(shí)起動(dòng)(activated)，測(cè)定經(jīng)過時(shí)間。由計(jì)時(shí)電路測(cè)定的經(jīng)過時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間時(shí)，控制電路將停止開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
“具有開關(guān)元件的電壓生成電路”是指通過導(dǎo)通或截止開關(guān)并使用電容或電感進(jìn)行能量變換而生成期望的電壓的電路，包括開關(guān)調(diào)節(jié)器和利用開關(guān)電容器方式的升壓、降壓、電壓轉(zhuǎn)換電路等。
負(fù)載電路在短路時(shí)，輸出電壓繼續(xù)維持比規(guī)定的檢驗(yàn)電壓低的狀態(tài)。接著，由計(jì)時(shí)電路，測(cè)量輸出電壓比規(guī)定的檢驗(yàn)電壓低的時(shí)間，并與規(guī)定的時(shí)間相比較，能夠判定負(fù)載電路有沒有短路。
計(jì)時(shí)電路可具有一端接地的電容器；連接于電容器的另一端的恒流源；比較電容器的另一端電壓和規(guī)定的基準(zhǔn)電壓的電壓比較器。由計(jì)時(shí)電路測(cè)定的經(jīng)過時(shí)間對(duì)應(yīng)于由恒流源充電的電容的另一端電壓，規(guī)定的時(shí)間對(duì)應(yīng)于規(guī)定的基準(zhǔn)電壓。
通過恒流源對(duì)電容器進(jìn)行充電，從電容器輸出與時(shí)間成比例的電壓，因而可以將時(shí)間變換為電壓。通過將該電壓和規(guī)定的電壓相比較，可對(duì)經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。
本發(fā)明的其他的形式也是電源裝置。該電源裝置具有電壓生成電路，具有開關(guān)元件；控制電路，控制開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作；計(jì)時(shí)電路，從開關(guān)動(dòng)作開始經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間時(shí)，輸出規(guī)定電平的信號(hào)；電壓比較器，在從計(jì)時(shí)電路輸出規(guī)定電平的信號(hào)時(shí)被起動(dòng)，比較電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓。電壓生成電路的輸出電壓低于檢驗(yàn)電壓時(shí)，控制電路將停止開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
根據(jù)這種形式，可以由計(jì)時(shí)電路測(cè)定時(shí)間，在經(jīng)過了一定的時(shí)間后，輸出電壓沒有達(dá)到規(guī)定的電壓時(shí)，判斷負(fù)載電路為短路，將停止開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作，從而停止向負(fù)載電路的電流供給。
計(jì)時(shí)電路具有一端子接地的電容；在電容的另一端子連接的恒流源；比較電容的另一端子電壓和規(guī)定電壓的電壓比較器。電容的另一端子電壓高于規(guī)定的電壓時(shí)，可輸出規(guī)定電平的信號(hào)。
根據(jù)這種形式，由恒流源對(duì)電容進(jìn)行充電，因?yàn)殡娙葺敵龅碾妷汉蜁r(shí)間成比例，所以可以把時(shí)間變換為電壓。將此電壓和規(guī)定的電壓相比較，可計(jì)測(cè)規(guī)定的時(shí)間。
從開關(guān)動(dòng)作開始的規(guī)定的啟動(dòng)期間的期間，控制電路由預(yù)先決定的固定占空比進(jìn)行開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
這種情況下，在啟動(dòng)期間，如果沒有測(cè)出負(fù)載電路的短路，則可提高電壓生成電路的輸出電壓。而被測(cè)出短路時(shí)，由于停止開關(guān)動(dòng)作，所以開關(guān)元件被以固定占空驅(qū)動(dòng)，可防止在負(fù)載電路里持續(xù)地流著電流。
控制電路在停止開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作的同時(shí)，還可停止連接在電壓生成電路的輸出端子的負(fù)載電路。
對(duì)應(yīng)于電壓生成電路的開關(guān)停止，通過停止負(fù)載電路的動(dòng)作，從而減少?gòu)碾妷荷呻娐妨鞒龅碾娏?，可以更好的控制電路的發(fā)熱。
從以上可知，在本發(fā)明，在1.從電源裝置的啟動(dòng)開始經(jīng)過了一定時(shí)間后，輸出電壓沒有達(dá)到規(guī)定的電壓時(shí)，或2.測(cè)定輸出電壓達(dá)到規(guī)定電壓為止的時(shí)間，該時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)的其中一個(gè)情況下判斷為負(fù)載電路正在檢測(cè)。
再有，將以上的結(jié)構(gòu)部件的任意組合或?qū)⒈景l(fā)明的結(jié)構(gòu)部件或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換的方式可作為本發(fā)明方式也是有效的。
根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，可實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)。


圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電源裝置的電路圖。
圖2(a)至圖2(b)表示連接在圖1的電源裝置的輸出端子的負(fù)載電路未短路的通常時(shí)的動(dòng)作的圖。
圖3(a)至圖3(b)表示連接在圖1的電源裝置的輸出端子的負(fù)載電路短路的異常時(shí)的動(dòng)作的圖。
圖4表示圖1的短路檢測(cè)電路的變形例的圖。
圖5表示搭載了圖1的電源裝置的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
標(biāo)號(hào)說明SW1主開關(guān) SW2同步整流用開關(guān) SW3開關(guān) Co輸出電容器 Cx短路檢測(cè)用電容器 10驅(qū)動(dòng)電路 12電壓比較器 14振蕩器 16啟動(dòng)電路18誤差放大器 20電壓比較器 22電壓比較器 24恒流源 26計(jì)時(shí)電路30開關(guān)調(diào)節(jié)器 32調(diào)節(jié)器 34控制電路 36短路檢測(cè)電路 40短路檢測(cè)電路 100電源裝置 320負(fù)載電路
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電源裝置100的電路圖。該電源裝置100是同步整流方式的升壓轉(zhuǎn)換器，由開關(guān)調(diào)節(jié)器將輸入到輸入端子子102的電壓進(jìn)行升壓后輸出到輸出端子子104。
電源裝置100具有輸入端子102、輸出端子104、基準(zhǔn)電壓端子106。在輸入端子102上施加輸入電壓Vin。而，在基準(zhǔn)電壓端子106上輸入為調(diào)節(jié)應(yīng)從輸出端子104輸出的輸出電壓Vout的基準(zhǔn)電壓Vref。電源裝置100也可在其內(nèi)部生成基準(zhǔn)電壓Vref。
圖5是表示搭載了圖1的電源裝置100的電子設(shè)備300的結(jié)構(gòu)的方框圖。電子設(shè)備300是，可移動(dòng)CD播放器、數(shù)字普通照像機(jī)、攜帶電話終端等電池驅(qū)動(dòng)型的便攜設(shè)備，包括電池310，電源裝置100，負(fù)載320。電池310是由鋰離子電池等組成，生成3～4V的電池電壓Vbat，并輸出到電源裝置100的輸入端子102。即，電池電壓Vbat為圖1的輸入電壓Vin。在電源裝置100的輸出端子104上連接著負(fù)載電路320。負(fù)載電路320例為L(zhǎng)ED(Light EmittingDiode)或CCD(Charge Coupled Device)等的需要比電池電壓Vbat更高的電壓的裝置。
返回到圖1，該電源裝置100包括開關(guān)調(diào)節(jié)器30、調(diào)節(jié)器32、控制電路34以及短路檢測(cè)電路36。調(diào)節(jié)器32、控制電路34、短路檢測(cè)電路36作為功能IC而被一體集成化在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上。
開關(guān)調(diào)節(jié)器30是普通的同步整流方式的升壓轉(zhuǎn)換器，包括電感L1、主開關(guān)SW1、同步整流用開關(guān)SW2、輸出電容器Co，由控制電路34交替地導(dǎo)通或截止主開關(guān)SW1和同步整流用開關(guān)SW2，從而將輸入電壓Vin升壓，并將輸出電壓Vout輸出到輸出端子104。主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，由輸入到各自柵極端子的電壓而被控制導(dǎo)通或截止。
調(diào)節(jié)器32是基于輸入到基準(zhǔn)電壓端子106的基準(zhǔn)電壓Vref來謀求輸出電壓Vout的穩(wěn)定的電路，包括電阻R1，R2，誤差放大器18。誤差放大器18具有同相輸入端子和反相輸入端子，調(diào)節(jié)作為其輸出的誤差電壓Verr以使兩個(gè)輸入端子的值相等。在誤差放大器18的反相輸入端子，輸出電壓Vout通過電阻R1及電阻R2而被電阻分割，作為Vout×R1/(R1+R2)被反饋輸入。在誤差放大器18的同相輸入端子，施加了基準(zhǔn)電壓Vref。從而，由該調(diào)解器32，在輸出電壓Vout和基準(zhǔn)電壓Vref之間施加反饋以使式Vout＝Vref×(R1+R2)/R1成立，輸出電壓Vout變得穩(wěn)定。
控制電路34基于從調(diào)節(jié)器32輸出的誤差電壓Verr，生成使開關(guān)調(diào)節(jié)器30的開關(guān)元件導(dǎo)通或截止的開關(guān)信號(hào)。該控制電路34包括振蕩器14、啟動(dòng)電路16、電壓比較器12、驅(qū)動(dòng)電路10。振蕩器14由一定的頻率生成三角波或鋸齒波狀的周期電壓Vosc。啟動(dòng)電路16是在啟動(dòng)時(shí)使用到的電路，輸出用于以固定的占空輸出將開關(guān)調(diào)節(jié)器30的開關(guān)SW1、SW2導(dǎo)通或截止的起始電壓Vst。
電壓比較器12在電源裝置100的啟動(dòng)期間，比較從啟動(dòng)電路16輸出的起始電壓Vst和振蕩器14輸出的周期電壓Vosc，當(dāng)Vst＞Vosc時(shí)，輸出高電平的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(以下稱為PWM信號(hào)Vpwm)。電壓比較器12在啟動(dòng)結(jié)束之后，比較從調(diào)節(jié)器32輸出的誤差電壓Verr和周期電壓Vosc，當(dāng)Verr＞Vosc時(shí)，生成高電平的PWM信號(hào)Vpwm。這樣生成的PWM信號(hào)Vpwm的占空比在啟動(dòng)時(shí)被固定，在啟動(dòng)結(jié)束后隨著誤差電壓而變化。
驅(qū)動(dòng)電路10是基于PWM信號(hào)Vpwm交替地導(dǎo)通或截止主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2的電路。從驅(qū)動(dòng)電路10輸出2個(gè)開關(guān)信號(hào)，各自的信號(hào)輸入到主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2的柵極端子子，控制開關(guān)動(dòng)作。PWM信號(hào)pwm為低電平期間，將主開關(guān)SW1導(dǎo)通，將同步整流用開關(guān)SW2截止。相反，PWM信號(hào)pwm在高電平期間，截止主開關(guān)SW1、導(dǎo)通同步整流用開關(guān)SW2。當(dāng)主開關(guān)SW1導(dǎo)通時(shí)，通過電感L1及主開關(guān)SW1流過電流，能量存儲(chǔ)在電感L1中。當(dāng)同步整流用開關(guān)SW2導(dǎo)通時(shí)，在主開關(guān)SW1導(dǎo)通狀態(tài)下電感L1中流過的電流通過同步整流用開關(guān)SW2流入到輸出電容器Co。主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2隨著PWM信號(hào)Vpwm的占空而交替地導(dǎo)通或截止，輸入電壓Vin被升壓和平滑過的輸出電壓Vout從輸出端子104輸出。
驅(qū)動(dòng)電路10具有啟動(dòng)端子EN，在啟動(dòng)端子EN被輸入高電平時(shí)，將兩個(gè)開關(guān)信號(hào)固定到接地電位，從而停止主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2的開關(guān)動(dòng)作，停止開關(guān)調(diào)節(jié)器30的升壓動(dòng)作。
控制開關(guān)調(diào)節(jié)器30的主開關(guān)SW1和同步整流用開關(guān)SW2的導(dǎo)通或截止的PWM信號(hào)Vpwm是由將輸出電壓Vout反饋而得到的誤差電壓Verr為基礎(chǔ)而決定的，所以輸出電壓Vout保持在由基準(zhǔn)電壓Vref決定的一定值。
下面就關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施形式的電源裝置100的特征部分的短路檢測(cè)電路36的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。短路檢測(cè)電路36為檢測(cè)連接在電源裝置100的輸出端子104的負(fù)載電路的短路的電路，包括電壓比較器20以及計(jì)時(shí)電路26。
電壓比較器20比較輸出電壓Vout和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓Vth，當(dāng)Vth＞Vout時(shí)輸出高電平，當(dāng)Vth＜Vout時(shí)輸出低電平。
計(jì)時(shí)電路26包括電壓比較器22，恒流源24，開關(guān)SW3，短路檢測(cè)用電容器Cx，當(dāng)電壓生成電路30的輸出電壓Vout比檢驗(yàn)電壓Vth低時(shí)起動(dòng)，測(cè)量經(jīng)過時(shí)間。計(jì)時(shí)電路26在測(cè)量的時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，輸出高電平的停止信號(hào)SIG1。
恒流源24通過開關(guān)SW3，將一定的電流值Ix的電流流到短路檢測(cè)用電容器Cx。短路檢測(cè)用電容器Cx的一端接地，另一端通過開關(guān)SW3連接到恒流源24。該短路檢測(cè)用電容器Cx根據(jù)由恒流源24供給的恒電流Ix充電，在開關(guān)SW3導(dǎo)通期間，短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx和時(shí)間成比例。由此構(gòu)成的計(jì)時(shí)電路26在開關(guān)SW3導(dǎo)通時(shí)起動(dòng)，測(cè)量時(shí)間。
電壓比較器22中被輸入關(guān)斷電壓(shut down voltage)Vsd以及電壓Vx。電壓比較器22比較輸入的兩個(gè)電壓，當(dāng)電壓Vx比關(guān)斷電壓Vsd大時(shí)，控制電路34的驅(qū)動(dòng)電路10的啟動(dòng)端子EN輸出高電平的停止信號(hào)SIG1。
電壓比較器20的輸出被輸入到開關(guān)SW3。開關(guān)SW3在被輸入高電平時(shí)導(dǎo)通，輸入低電平時(shí)截止。開關(guān)SW3可由MOSFET或雙極晶體管等構(gòu)成，可通過使柵極電壓或基極電壓變化而被導(dǎo)通或截止。
這樣構(gòu)成的短路檢測(cè)電路36測(cè)定輸出電壓Vout比檢驗(yàn)電壓Vth低的時(shí)間，此時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間時(shí)判定負(fù)載電路為短路狀態(tài)，并輸出高電平的停止信號(hào)SIG1。
停止信號(hào)SIG1輸入到驅(qū)動(dòng)電路10的啟動(dòng)端子EN。如上所述，啟動(dòng)端子EN里輸入高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路10將停止主開關(guān)SW1和同步整流用開關(guān)SW2的開關(guān)動(dòng)作。這樣，由計(jì)時(shí)電路26測(cè)定的經(jīng)過時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，控制電路34將停止開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
對(duì)由以上那樣構(gòu)成的電源裝置100的動(dòng)作，根據(jù)圖2(a)、(b)以及圖3(a)、(b)進(jìn)行說明。圖2(a)、(b)為表示連接在電源裝置100的輸出端子104的負(fù)載電路沒有被短路的正常時(shí)的動(dòng)作的圖。圖3(a)、(b)為表示連接在電源裝置100的輸出端子104的負(fù)載電路被短路的異常時(shí)的動(dòng)作的圖。
首先，根據(jù)圖2(a)、(b)就負(fù)載電路沒有被短路時(shí)的正常時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在時(shí)刻T0開始電源裝置100的升壓動(dòng)作。時(shí)刻T0～T1期間，在電源裝置100的啟動(dòng)時(shí)用到的啟動(dòng)電路16的輸出啟動(dòng)，輸出電壓Vout到時(shí)刻T1為止以固定占空升壓。
輸出電壓Vout＞V1時(shí)，啟動(dòng)電路16的輸出為截止，誤差放大器18的誤差電壓Verr被調(diào)節(jié)以如上所述的Vout＝(R1+R2)/R2×Vref，根據(jù)該誤差電壓Verr，由電壓比較器12生成PWM信號(hào)Vpwm。驅(qū)動(dòng)電路10根據(jù)由該P(yáng)WM信號(hào)Vpwm的占空而將主開關(guān)SW1及同步整流用開關(guān)SW2導(dǎo)通或截止，將輸入電壓Vin升壓至期望的電壓。通過誤差電壓Veer利用反饋被調(diào)節(jié)，輸出電壓Vout接近于以(Ri+R2)/R2×Vref提供的電壓。
這個(gè)期間短路檢測(cè)電路36進(jìn)行以下的動(dòng)作。在圖2(a)中，時(shí)刻T0～T1為啟動(dòng)期間，輸出電壓Vout以固定占空被升壓，漸漸增大。這個(gè)期間，因在電壓比較器20中Vth＞Vout成立，所以開關(guān)SW3被導(dǎo)通。通過開關(guān)SW3被導(dǎo)通，短路檢測(cè)用電容器Cx由恒流源24供給的電流Ix而被充電，電壓Vx隨著時(shí)間漸漸上升。將通過恒流源24的充電開始后的經(jīng)過時(shí)間設(shè)為tx時(shí)，短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx以式Vx＝Ix/Cx×tx提供，與時(shí)間成比例上升。
若在時(shí)刻T2，輸出電壓Vout比檢驗(yàn)電壓Vth大，開關(guān)SW3被截止，將從恒流源24的電流供給關(guān)斷。此時(shí)，由于短路檢測(cè)用電容器Cx的充電停止，電壓Vx取一定值。之后，電壓Vx不會(huì)上升，通過電壓比較器22的電壓比較，始終比關(guān)斷電壓Vsd小，驅(qū)動(dòng)電路10的啟動(dòng)端子EN被輸入低電平，所以開關(guān)調(diào)節(jié)器30中的升壓動(dòng)作未停止。在時(shí)刻T1啟動(dòng)期間結(jié)束時(shí)，啟動(dòng)電路16為不起動(dòng)，PWM信號(hào)Vpwm基于從調(diào)節(jié)器32輸出的誤差電壓Verr而生成，輸出電壓Vout接近于期望的電壓值。
下面用圖3(a)和(b)證明有關(guān)連接在電源裝置100的輸出端子104的負(fù)載電路短路時(shí)的動(dòng)作。
在時(shí)刻T0開始電源裝置100的升壓動(dòng)作。在時(shí)刻T0，升壓動(dòng)作開始時(shí)所使用的啟動(dòng)電路16的輸出為起動(dòng)，開關(guān)調(diào)節(jié)器30的開關(guān)被以固定占空來控制，開始用于使輸出電壓Vout上升的升壓動(dòng)作?？墒窃诖藭r(shí)，因連接在電源裝置100的輸出端子104的負(fù)載電路被短路，所以如圖3(a)所示，輸出電壓Vout不會(huì)大于0V附近的某一定值以上。
其結(jié)果，在短路檢測(cè)電路36進(jìn)行著以下的動(dòng)作。因開關(guān)SW3在Vout＜Vth時(shí)繼續(xù)導(dǎo)通，短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx由恒流源24供給的電流Ix充電，以Ix/Cx的趨勢(shì)持續(xù)上升。接著，在時(shí)刻T3，短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx由關(guān)斷電壓Vsd增大。在時(shí)刻T3，被按式T3＝Vsd/Ix×Cx提供。在電壓比較器22中，在時(shí)刻T3變成Vsd＜Vx時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路10的啟動(dòng)端子EN被輸入高電平，開關(guān)調(diào)節(jié)器30的升壓動(dòng)作被停止。該升壓動(dòng)作的停止，可通過將驅(qū)動(dòng)電路10輸出的兩個(gè)開關(guān)信號(hào)都降低至接地電位而獲得。
在時(shí)刻T3，若開關(guān)調(diào)節(jié)器30的升壓動(dòng)作被停止，則停止對(duì)輸出電容Co的電荷的供給，只對(duì)負(fù)載電路放電，所以輸出輸出電壓Vout減小到接地電位附近為止，可防止負(fù)載電路中流過大電流。
此時(shí)，連接在輸出端子104的負(fù)載電路的動(dòng)作也可跟著停止。由停止負(fù)載電路的動(dòng)作，可減少?gòu)碾娫囱b置100流出的電流，可更有效的抑制電路的發(fā)熱。
尤其，在設(shè)備里搭載該電源裝置100時(shí)，對(duì)于集中地控制設(shè)備的電路，可輸出得到負(fù)載電路的短路的信號(hào)。在制造設(shè)備時(shí)的試驗(yàn)中，在出廠前制造者就可由該信號(hào)測(cè)得負(fù)載電路的短路，可進(jìn)行其原因的分析等。對(duì)于設(shè)備出廠后，集中地控制設(shè)備的電路可對(duì)用戶進(jìn)行通知故障等確切的處理。
如上所述的關(guān)于本實(shí)施形式的電源裝置100，可由短路檢測(cè)電路36檢測(cè)負(fù)載電路的短路，由截止開關(guān)調(diào)節(jié)器30的主開關(guān)SW1以及同步整流用開關(guān)SW2的每一個(gè)來停止開關(guān)動(dòng)作，切斷負(fù)載電路的電流供給，防止大電流流過。
如圖2(a)、(b)所示，負(fù)載電路不發(fā)生短路異常時(shí)，不會(huì)對(duì)開關(guān)調(diào)節(jié)器30的動(dòng)作產(chǎn)生影響。
上述的實(shí)施形式僅是舉例，其各結(jié)構(gòu)因素和各處理方式的組合有很多可能的變形例，這種變形例屬于本發(fā)明的范圍是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的。
例如，用在本實(shí)施形式的短路檢測(cè)電路36可與圖4所示的短路檢測(cè)電路40置換。從電源裝置100的啟動(dòng)開始經(jīng)過了一定的時(shí)間后，輸出電壓Vout沒有達(dá)到規(guī)定的檢驗(yàn)電壓Vth時(shí)，該短路檢測(cè)電路40判斷負(fù)載電路為短路。
短路檢測(cè)電路40包括計(jì)時(shí)電路26，電壓比較器44。計(jì)時(shí)電路26的結(jié)構(gòu)與圖1相同。短路檢測(cè)用電容器Cx通過由恒流源24供給的恒電流Ix被充電，在開關(guān)SW3導(dǎo)通的期間，短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx作為隨時(shí)間上升的計(jì)時(shí)電路起作用。開關(guān)SW3的導(dǎo)通和截止受基準(zhǔn)電壓Vref控制，在輸入一定值以上的基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，開關(guān)SW3導(dǎo)通。開關(guān)SW3導(dǎo)通時(shí)，計(jì)時(shí)電路26為起動(dòng)并開始測(cè)定時(shí)間。
電壓比較器42里輸入短路檢測(cè)用電容器Cx的電壓Vx和電壓Vtime。短路檢測(cè)用電容器Cx被充電，當(dāng)Vx＞Vtime時(shí)，電壓比較器輸出高電平的信號(hào)。將基準(zhǔn)電壓Vref與升壓動(dòng)作開始同時(shí)輸入導(dǎo)通開關(guān)SW3時(shí)，計(jì)時(shí)電路26為從開關(guān)動(dòng)作開始經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間時(shí)輸出規(guī)定電平的信號(hào)。該電壓比較器42的輸出輸入到電壓比較器44。即，該計(jì)時(shí)電路26測(cè)定由電壓Vtime決定的一定的時(shí)間，并對(duì)電壓比較器44通知經(jīng)過該時(shí)間。
電壓比較器44僅在電壓比較器42的輸出為規(guī)定的電平即高電平時(shí)進(jìn)行電壓比較的動(dòng)作。電壓比較器44中被輸入電源裝置100的輸出電壓Vout和檢驗(yàn)電壓Vth，當(dāng)Vout＜Vth時(shí)，將該輸出作為高電平。電壓比較器44的輸出連接在圖1的驅(qū)動(dòng)電路10的啟動(dòng)端子EN?？刂齐娐?4，從計(jì)時(shí)電路26輸出高電平時(shí)，電壓生成電路30的輸出電壓Vout比檢驗(yàn)電壓Vth低的情況下，將停止主開關(guān)SW1和同步整流用開關(guān)SW2的開關(guān)動(dòng)作。
若電源裝置100的負(fù)載電路沒有短路，則從升壓動(dòng)作開始經(jīng)過了一定的時(shí)間后，輸出電壓Vout一定會(huì)比某一電壓大。相反，負(fù)載電路短路時(shí)，輸出電壓Vout不上升，在經(jīng)過了一定的時(shí)間后因Vout＜Vth，可檢測(cè)負(fù)載電路的短路?？捎呻妷篤time、短路檢測(cè)用電容器Cx及恒電流Ix調(diào)節(jié)進(jìn)行該電壓的比較時(shí)刻。
在本實(shí)施方式中，作為主開關(guān)SW1以及同步整流用開關(guān)SW2使用了N型的MOSFET，但不限定于此。由驅(qū)動(dòng)電路10變更驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O電壓的邏輯及電壓，則可使用P型MOSFET。又，可取代MOSFET而是用雙極晶體管等其他類型的晶體管，關(guān)鍵是作為開關(guān)元件動(dòng)作就可以。這些選擇由電源裝置要求的設(shè)計(jì)方法、使用的半導(dǎo)體制造工藝等決定即可。
在實(shí)施方式中，作為開關(guān)調(diào)節(jié)器30使用了同步整流方式的升壓轉(zhuǎn)換器，但是這個(gè)沒有限定，可置換為具有其他開關(guān)元件的電源電路。具有開關(guān)元件的電源電路是，代替同步整流用開關(guān)使用整流用二極管的二極管整流方式的開關(guān)調(diào)節(jié)器、由開關(guān)電容器方式的升壓電路、降壓電壓、電壓轉(zhuǎn)換電路等。
在本實(shí)施方式中，構(gòu)成電源裝置100的元件可全部一體集成化，其一部分也可由分立部件構(gòu)成。是否將哪個(gè)部分集成由成本及占用面積等決定。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性利用本發(fā)明電源裝置，可避免負(fù)載電路的短路，保護(hù)電路元件。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于包括電壓生成電路，具有開關(guān)元件；控制電路，控制所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作；電壓比較器，比較所述電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓；以及計(jì)時(shí)電路，所述電壓生成電路的輸出電壓比所述檢驗(yàn)電壓低時(shí)起動(dòng)，對(duì)經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，其中所述控制電路，在由所述計(jì)時(shí)電路測(cè)定的經(jīng)過時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間時(shí)，將停止所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
2.一種電源裝置，其特征在于包括電壓生成電路，具有開關(guān)元件；控制電路，控制所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作；計(jì)時(shí)電路，從開關(guān)動(dòng)作開始經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，輸出規(guī)定電平的信號(hào)；以及電壓比較器，從所述計(jì)時(shí)電路輸出規(guī)定電平的信號(hào)時(shí)起動(dòng)，比較所述電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓，其中所述控制電路，在所述電壓生成電路的輸出電壓比所述檢驗(yàn)電壓低時(shí)，將停止所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，所述控制電路，從開關(guān)動(dòng)作開始的規(guī)定的啟動(dòng)期間的期間，由預(yù)先決定的固定占空比進(jìn)行所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，所述控制電路，在停止所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作的同時(shí)停止連接在所述電壓生成電路的輸出端子的負(fù)載電路的動(dòng)作。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，將所述控制電路、所述電壓比較器、所述計(jì)時(shí)電路一體集成化在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上。
6.一種電子設(shè)備，其特征在于包括電池；以及權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，將所述電池的電壓進(jìn)行升壓或降壓后輸出。
7.一種控制方法，是具有開關(guān)元件的電壓生成電路的控制方法，其特征在于包括電壓比較步驟，比較所述電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢驗(yàn)電壓；時(shí)間計(jì)測(cè)步驟，在所述電壓生成電路的輸出電壓比所述檢驗(yàn)電壓低的期間計(jì)測(cè)時(shí)間；以及開關(guān)停止步驟，若由所述時(shí)間計(jì)測(cè)步驟計(jì)測(cè)的時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間，將停止所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
8.一種控制方法，是具有開關(guān)元件的電壓生成電路的控制方法，其特征在于包括檢測(cè)步驟，檢測(cè)從所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作開始的規(guī)定的時(shí)間的經(jīng)過；電壓比較步驟，檢測(cè)了所述規(guī)定的時(shí)間的經(jīng)過時(shí)，比較所述電壓生成電路的輸出電壓和規(guī)定的檢測(cè)電壓；以及開關(guān)停止步驟，所述電壓比較的結(jié)果，所述電壓生成電路的輸出電壓低于檢驗(yàn)電壓時(shí)，將停止所述開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作。
全文摘要
一種使用開關(guān)調(diào)節(jié)器的升壓或降壓電路等的電源裝置，檢測(cè)連接在輸出端子的負(fù)載電路的短路和防止負(fù)載電路中流過大電流。該電源裝置(100)包括開關(guān)調(diào)節(jié)器(30)、調(diào)節(jié)器(32)、控制電路(34)、以及短路檢測(cè)電路(36)。短路檢測(cè)電路(36)包括電壓比較器(20)以及電壓比較器(22)、恒流源(24)、開關(guān)(SW3)、短路檢測(cè)用電容(Cx)。在Vout＜Vth時(shí)，開關(guān)(SW3)導(dǎo)通，短路檢測(cè)用電容器(Cx)的電壓(Vx)根據(jù)從恒流源(24)供給的電流(Ix)被充電，隨著時(shí)間的經(jīng)過，以(Ix/Cx)的趨勢(shì)持續(xù)上升。若電壓(Vx)比關(guān)斷電壓(Vsd)大，電壓比較器(22)將對(duì)驅(qū)動(dòng)電路(10)的啟動(dòng)端子(EN)輸出高電平，將停止開關(guān)調(diào)節(jié)器(30)的升壓動(dòng)作。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1965463SQ20058001804
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者橋本健, 新山賢一 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司