電源控制電路、電源裝置、電子設備和電源控制方法
【專利摘要】本申請公開了一種電源控制電路、電源裝置、電子設備和電源控制方法。該控制電路包括被配置為檢測流入負載中的負載電流的檢測電路、以及根據負載電流設置對第一開關電路和第二開關電路的開關操作的設置電路。設置電路被配置成當從外部輸入電源停止信號時，如果負載電流在第一范圍內，則使第一開關電路和第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)，以及如果負載電流高于作為第一范圍的上限的第一參考值，則使第一開關電路基于輸出電壓執(zhí)行接通-斷開操作同時使第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
【專利說明】電源控制電路、電源裝置、電子設備和電源控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電源的控制電路、電源裝置、電子設備和電源控制方法。
【背景技術】
[0002]電子設備包括向負載提供電力的開關電源。開關電源例如是將DC電壓轉換為其他DC電壓的DC-DC轉換器。包括具有不同電壓值的各種電壓源的電子設備可以包括用于各個電壓源的多個DC-DC轉換器。重要的是，當啟動電子設備時以適當的順序啟動多個電壓源，以及當停止電子設備時以適當的順序停止多個電壓源。如果在啟動序列中啟動電壓源的順序不適當或在停止序列中停止電壓源的順序不適當，則電子設備可能發(fā)生故障。例如，可能維持以下狀態(tài):其中，正向偏置被施加到作為電子設備的元件的半導體裝置的pn結并且不必要的電流可能繼續(xù)流動(這被稱為閂鎖現象)。
[0003]因而，已經提出了在停止DC-DC轉換器之后快速地降低DC-DC轉換器的輸出電壓的方法(例如，日本專利公開特許第2006-109535號、日本專利第4621448號)。例如，已經提出了提供外部電容器和放電電阻器并且在停止DC-DC轉換器之后降低輸出電壓的軟停止技術。根據軟停止技術，在停止DC-DC轉換器之后，電容器中累積的電荷開始從放電電阻器放電，并且電容器的端電壓被輸入至誤差放大器電路中。因此，在誤差放大器電路中，要與輸出電壓比較的參考電壓逐漸降低，從而使得DC-DC轉換器的輸出電壓能夠逐漸降低。此外，提出了另一種技術，根據該技術，在同步整流DC-DC轉換器中，在DC-DC轉換器停止之后，主側的晶體管斷開而同步側的晶體管接通，從而使得累積在設置在負載側的電容元件如輸出電容器中的電荷能夠快速耗盡，并且使得輸出電壓能夠快速降低。

【發(fā)明內容】

[0004]遺憾的是，軟停止技術需要專用的端子，外部電容器耦接至該端子，并且需要如上述電容器的具有大容量的電容器。因此，出現了增加整個DC-DC轉換器的電路面積的問題。根據使用同步側的晶體管來放電的技術，如果負載是重負載，則累積在輸出電容器中的電荷通過負載和同步側的晶體管快速地放電。因此，DC-DC轉換器的輸出電壓快速降低。輸出電壓的突然變化可能對電子設備造成不良影響。
[0005]根據本發(fā)明的一個方面，一種電源的控制電路，該電源通過對第一開關電路和對第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制來根據輸入電壓生成輸出電壓，該第一開關電路被接通以在感應元件中累積能量，該第二開關電路被接通以將累積在感應元件中的能量釋放至耦接至輸出端子的負載。控制電路包括:檢測電路，被配置為檢測流入負載中的負載電流；以及設置電路，被配置為根據負載電流設置對第一開關電路和第二開關電路的開關操作。設置電路被配置成:當從外部輸入電源停止信號時，如果負載電流在第一范圍內，則使第一開關電路和第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)；以及如果負載電流高于作為第一范圍的上限的第一參考值，則使第一開關電路基于輸出電壓執(zhí)行接通-斷開操作同時使第二開關電路處于斷開狀態(tài)。[0006]本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，以及將部分地根據描述變得明顯，或者可以通過本發(fā)明的實踐來獲知。將通過在所附權利要求中具體地指出的元件和組合來實現和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
[0007]應當理解，前面的總體描述和下面的詳細描述都是示例性和解釋性的，并且如所要求保護的不限制本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示出了一種實施方式的DC-DC轉換器的電路框圖；
[0009]圖2示出了負載電流與放大電壓之間的關系；
[0010]圖3示出了負載的大小與放電控制之間的關系；
[0011]圖4是示例計數器電路的電路框圖；
[0012]圖5是電壓生成電路的示例的電路框圖；
[0013]圖6是用于說明一種實施方式的DC-DC轉換器的操作的波形圖；
[0014]圖7是用于說明該實施方式的DC-DC轉換器的操作的波形圖；
[0015]圖8是用于說明該實施方式的DC-DC轉換器的操作的波形圖；以及
[0016]圖9是示出了電子設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]將參照圖1至圖8描述一種實施方式。如圖1所示，DC-DC轉換器I是基于輸入電壓Vi生成低于被提供給輸入端子Ti的輸入電壓Vi的輸出電壓No的同步整流DC-DC降壓轉換器。輸出電壓Vo被提供給耦接至輸出端子To的負載2。負載2的示例是移動電子設備(個人計算機、移動電話、游戲設備、數字照相機等)的內部電路、包括在筆記本個人計算機內的可再充電電池如鋰電池、等等。
[0018]DC-DC轉換器I包括基于輸入電壓Vi生成輸出電壓Vo的轉換器10、以及基于輸出電壓Vo控制轉換器10的控制電路20。
[0019]轉換器10包括晶體管Tl和T2、線圈LI以及電容器Cl。主側的晶體管Tl和線圈LI在被提供有輸入電壓Vi的輸入端子Ti與輸出輸出電壓Vo的輸出端子To之間串聯地彼此耦接。主側的晶體管Tl和同步側的晶體管T2在輸入端子Ti與具有低于輸入電壓Vi的電位的電源線(在這里為地)之間串聯地彼此耦接。
[0020]晶體管Tl和T2是η溝道MOS晶體管。晶體管Tl的第一端子(例如，漏極)耦接至輸入端子Ti。晶體管Tl的第二端子(例如，源極)耦接至晶體管Τ2的第一端子(例如，漏極)。晶體管Τ2的第二端子(例如，源極)耦接至地。晶體管Tl的柵極被提供有來自控制電路20的控制器30的控制信號DH。晶體管Τ2的柵極被提供有來自控制電路20的控制信號DL0作為對控制信號DH的響應，晶體管Tl接通或斷開。作為對控制信號DL的響應，晶體管Τ2接通或斷開。
[0021]晶體管Tl與晶體管Τ2之間的節(jié)點NI耦接至線圈LI的第一端子。線圈LI的第二端子耦接至輸出端子To。輸出端子To耦接至控制電路20。線圈LI的第二端子耦接至平滑電容器Cl的第一端子。電容器Cl的第二端子耦接至地。電容器Cl包括在平滑輸出電壓Vo的平滑電路中。[0022]在這樣的轉換器10中，當主側的晶體管Tl接通并且同步側的晶體管T2斷開時，根據輸入電壓Vi與輸出電壓Vo之間的差異的線圈電流IL流經線圈LI以在線圈LI中充能量。相反，當主側的晶體管Tl斷開并且同步側的晶體管T2接通時，累積在線圈LI中的能量被放電至負載2并且感應電流流經線圈LI。這樣的操作生成被降低為低于輸入電壓Vi的輸出電壓Vo。輸出電壓No被輸出至耦接至輸出端子To的負載2。負載2被提供有負載電流Ιο。
[0023]在處于邏輯H電平(高電平)的外部控制信號CTL被輸入至DC-DC轉換器I的控制端子Tc中的時間段的正常操作期間，控制電路20基于輸出電壓Vo對晶體管Tl和T2補償地執(zhí)行接通-斷開控制，以使得輸出電壓Vo接近目標電壓。換言之，正常操作中的控制電路20基于輸出電壓Vo調節(jié)晶體管Tl的接通時間以使得負載2被提供有期望電力。例如，控制電路20向晶體管Tl和T2提供具有恒定頻率(周期)和根據被提供給負載2的電力而變化的脈沖寬度的相應的控制信號DH和DL。同時，在處于邏輯L電平(低電平)的外部控制信號CTL被輸入至控制端子Tc中的時間段期間的放電操作中，控制電路20根據作為對負載2的大小的響應的開關操作來對晶體管Tl和T2執(zhí)行接通-斷開控制。
[0024]控制電路20包括根據輸出電壓Vo生成反饋電壓VFB的反饋電壓生成電路21、以及基于反饋電壓VFB對晶體管Tl和T2執(zhí)行接通-斷開控制的控制器30。控制電路20包括:負載電流檢測電路40，被配置為檢測在負載2中流動的負載電流1 ;設置電路45，被配置為根據負載2的大小設置晶體管Tl和T2的開關操作；以及電壓生成電路60，被配置為根據圖2所示的高電位電源電壓VCC生成偏置電壓VB并且根據負載2的大小生成參考電壓Vr。處于L電平的外部控制信號CTL是用于指示DC-DC轉換器停止操作的信號。
[0025]反饋電壓生成電路21包括電阻器Rl和R2。更具體地，輸出端子To耦接至電阻器Rl的第一端子。電阻器Rl的第二端子耦接至電阻器R2的第一端子。電阻器R2的第二端子耦接至地。電阻器Rl與電阻器R2之間的節(jié)點N2耦接至控制器30和電壓生成電路60。在這里，電阻器Rl和R2在節(jié)點N2處生成根據各自的電阻值從輸出電壓Vo分出來的反饋電壓VFB。反饋電壓VFB的值對應于電阻器Rl與電阻器R2的電阻值的比值以及輸出電壓Vo與地之間的電位差。因此，電阻器Rl和R2生成與輸出電壓Vo成比例的反饋電壓VFB。反饋電壓VFB被提供給控制器30和電壓生成電路60。
[0026]控制器30包括誤差放大器電路31、PWM比較器32、振蕩器33、AND (與)電路34和35、以及驅動電路36和37。
[0027]誤差放大器電路31的反相輸入端子被提供有反饋電壓VFB。誤差放大器電路31的正相輸入端子被提供有來自電壓生成電路60的參考電壓Vr。
[0028]誤差放大器電路31將反饋電壓VFB與參考電壓Vr相比較，并且向PWM比較器32輸出作為這兩個電壓的放大的電壓差的誤差信號SI。PWM比較器32被提供有來自振蕩器33的具有指定周期的周期信號CK。周期信號CK是例如鋸齒波信號(具有根據指定的上升特性從參考值升高并且通過重置迅速地降低至參考值的鋸齒波形的信號)或三角波信號。周期信號CK還被提供給設置電路45。
[0029]PWM比較器32將誤差信號SI與周期信號CK相比較。例如，如果周期信號CK具有高于誤差信號SI所具有的信號電平的信號電平，則PWM比較器32生成處于L電平(例如，地電平)的PWM信號S2 ;如果周期信號CK具有低于誤差信號SI所具有的信號電平的信號電平，則該比較器生成處于H電平(例如，高電位電源電壓VCC電平或偏置電壓VB電平)的PWM信號S2。PWM信號S2被提供給AND電路34和35。
[0030]AND電路34被提供有PWM信號S2、從設置電路45輸出的輸出信號S5、和從電壓生成電路60輸出的控制信號SGI。AND電路34向驅動電路36輸出作為對PWM信號S2、輸出信號S5和控制信號SGl進行邏輯操縱操作的結果的輸出信號SH。
[0031]AND電路35被提供有PWM信號S2、從設置電路45輸出的輸出信號S6、和從電壓生成電路60輸出的控制信號SGI。AND電路35向驅動電路37輸出作為對PWM信號S2、輸出信號S5和控制信號SGl進行邏輯操縱操作的結果的輸出信號SL。
[0032]驅動電路36的輸出端子耦接至主側的晶體管Tl的柵極。驅動電路36的高電位側電源端子耦接至二極管Dl的陰極和電容器C2的第一端子。驅動電路36的低電壓側電源端子耦接至電容器C2的第二端子和節(jié)點NI。二極管Dl的陽極耦接至電源線，由電壓生成電路60生成的偏置電壓VB通過該電源線被提供。電容器C2的第二端子耦接至節(jié)點NI。電容器C2的充電電壓被提供給驅動電路36的高電位側電源端子。
[0033]本文中描述了電容器C2的功能。為了使η溝道MOS晶體管Tl接通，向晶體管Tl的柵極施加高于源極的電壓的電壓。當晶體管Tl接通時，晶體管Tl的源極和漏極二者變?yōu)檩斎腚妷篤i。因此，在被提供有輸入電壓Vi的主側的晶體管Tl是η溝道MOS晶體管的情況下，生成高于輸入電壓Vi的柵極電壓。
[0034]被提供有偏置電壓VB的電源線經由二極管Dl耦接至電容器C2的第一端子；線圈LI的第一端子(節(jié)點NI)耦接至該電容器的第二端子。在這里，偏置電壓VB低于輸入電壓Vi，并且二極管Dl的正向電壓降為0.7V。如果晶體管Tl斷開并且節(jié)點NI的電位變?yōu)榈仉娖?，則電容器C2經由二極管Dl被充電至電壓VB-0.7V。其次，如果晶體管Tl接通并且線圈LI的第一端子(節(jié)點NI)的電壓升高至輸入電壓Vi，則電容器C2的第二端子的電位變?yōu)檩斎腚妷篤i。因此，電容器C2的第一端子的電位升高至Vi+VB-0.7V。因而，即使當晶體管T2處于接通狀態(tài)并且當晶體管Tl也處于接通狀態(tài)時，其高電位側電源端子被提供有來自電容器C2的第一端子的電壓的驅動電路36可以總是被提供有比晶體管Tl的源極電壓高VB-0.7V的電壓。因此，驅動電路36可以穩(wěn)定地進行柵極驅動。因而，電容器C2起到自舉電路的作用。當電容器C2的第一端子側的電位升高至Vi+VB-0.7V時，二極管Dl具有防止電流流入被提供有來自電容器C2側的偏置電壓VB的電源線中的作用。
[0035]作為對處于H電平(例如，高電位電源電壓VCC電平或偏置電壓VB電平)的輸出信號SH的響應，驅動電路36向主側的晶體管Tl輸出處于H電平(電容器C2的充電電壓電平)的控制信號DH。作為對處于L電平(例如，地電平)的輸出信號SH的響應，驅動電路36向晶體管Tl輸出處于L電平(節(jié)點NI的電壓電平)的控制信號DH。作為對處于H電平的控制信號DH的響應晶體管Tl接通，以及作為對處于L電平的控制信號DH的響應晶體管Tl斷開。
[0036]驅動電路37的輸出端子耦接至同步側的晶體管T2的柵極。偏置電壓VB被提供給驅動電路37的高電位側電源端子。驅動電路37的低電壓側電源端子耦接至地。作為對處于H電平(例如，高電位電源電壓VCC電平或偏置電壓VB電平)的輸出信號SL的響應，驅動電路37向晶體管T2輸出處于L電平(地電平)的控制信號DL。作為對處于L電平(例如，地電平)的輸出信號SL的響應，驅動電路37向晶體管T2輸出處于H電平(偏置電壓VB電平)的控制信號DL。作為對處于H電平的控制信號DL的響應晶體管T2接通，以及作為對處于L電平的控制信號DL的響應晶體管T2斷開。
[0037]因而，在正常操作中，控制器30生成控制信號DH和DL，控制信號DH和DL用于對晶體管Tl和T2執(zhí)行補償的接通-斷開控制，以使得根據輸出電壓Vo的反饋電壓VFB接近參考電壓Vr。因此，輸出電壓Vo基于參考電壓Vr以及電阻器Rl和R2的電阻值被控制以接近目標電壓。
[0038]負載電流檢測電路40包括感測電阻器Rs、運算放大器41、比較器42和43以及參考電源El和E2。
[0039]感測電阻器Rs被插入在輸出端子To與負載2之間，并且耦接至輸出端子To和負載2。S卩，感測電阻器Rs的第一端子耦接至輸出端子To，感測電阻器Rs的第二端子耦接至負載2。
[0040]感測電阻器Rs的第一端子耦接至運算放大器41的反相輸入端子。感測電阻器Rs的第二端子耦接至運算放大器41的正相輸入端子。運算放大器41對感測電阻器Rs的兩個端子之間的電位差進行放大以生成放大電壓Vamp。即，運算放大器41根據流入負載2中的負載電流1的大小(即，負載2的大小)來生成放大電壓Vamp。放大電壓Vamp被提供給比較器42的正相輸入端子、比較器43的反相輸入端子和設置電路45中的計數器電路50。
[0041]比較器42的反相輸入端子被提供有由參考電源El生成的參考電壓Vrefl。比較器42將運算放大器41的放大電壓Vamp與參考電壓Vrefl相比較以根據比較結果生成處于某一電平的輸出信號S3。例如,如果放大電壓Vamp低于參考電壓Vrefl,則比較器42生成處于L電平(例如,地電平)的輸出信號S3。如果放大電壓Vamp高于參考電壓Vref I,則比較器42生成處于H電平(例如，偏置電壓VB電平)的輸出信號S3。輸出信號S3被提供給OR (或)電路46和電壓生成電路60。
[0042]比較器43的正相輸入端子被提供有由參考電源E2生成的參考電壓Vref2。參考電壓Vref2被設置為低于參考電壓Vrefl。比較器43將運算放大器41的放大電壓Vamp與參考電壓Vref2相比較以根據比較結果生成處于某一電平的輸出信號S4。例如，如果放大電壓Vamp低于參考電壓Vref 2，則比較器43生成處于H電平(例如，偏置電壓VB電平)的輸出信號S4。如果放大電壓Vamp高于參考電壓Vref2,則比較器43生成處于L電平(例如,地電平)的輸出信號S4。輸出信號S4被提供給AND電路48和設置電路45中的OR電路47。
[0043]因而，運算放大器41以及比較器42和43檢測感測電阻器Rs的兩個端子之間的電位差以從而檢測負載電流1，并且將放大電壓Vamp與參考電壓Vrefl和Vref 2相比較從而確定負載電流1的大小(即負載2的大小)。
[0044]更具體地，如圖2所示，負載電流1變得越高(即負載2變得越重)，則放大電壓Vamp就變得越高。因此，可以基于放大電壓Vamp的電壓值確定負載2的大小。S卩，如果放大電壓Vamp為低(在該不例中，如果放大電壓Vamp低于參考電壓Vref2),則可以確定負載電流1為低并且負載2為“輕負載”。如果負載2因此為“輕負載”，則比較器42的輸出信號S3處于L電平，并且比較器43的輸出信號S4處于H電平，如圖3所示。相反，如果放大電壓Vamp為高(在該示例中，如果放大電壓Vamp高于參考電壓Vrefl),貝U可以確定負載電流1為高并且負載2為“重負載”。如果負載2因此為“重負載”，則比較器42的輸出信號S3處于H電平,并且比較器43的輸出信號S4處于L電平。如果放大電壓Vamp在高于參考電壓Vref2并且低于參考電壓Vrefl的范圍(第一范圍)內，則可以確定負載2為重于“輕負載”但是輕于“重負載”的“正常負載”。如果負載2因此為“正常負載”，則比較器42的輸出信號S3處于L電平并且比較器43的輸出信號S4處于L電平。
[0045]換言之，參考電壓Vrefl和參考電壓Vref2用于將負載2的大小設置為三個級別中的任意一個，即“輕負載”、“正常負載”和“重負載”。即，參考電壓Vrefl用于在確定負載2為“重負載”的情況下設置放大電壓Vamp的下限，以及用于在確定負載2為“正常負載”的情況下設置放大電壓Vamp的上限。參考電壓Vref2用于在確定負載2為“輕負載”的情況下設置放大電壓Vamp的上限，以及用于在確定負載2為“正常負載”的情況下設置放大電壓Vamp的下限。“輕負載”也包括負載2為無負載的情況。
[0046]對于表不負載電流1的電流值,如果定義“正常負載”的上限被表不為第一參考值以及下限被表示為第二參考值，則參考電壓Vrefl具有從第一參考值的電流值轉換的電壓值，以及參考電壓Vref2具有從第二參考值的電流值轉換的電壓值。
[0047]如圖1所示，設置電路45包括OR電路46和47、AND電路48以及計數器電路50。
[0048]OR電路46被提供有比較器42的輸出信號S3、AND電路48的輸出信號S7和外部控制信號CTL。OR電路46向AND電路34輸出作為對輸出信號S3、輸出信號S7和外部控制信號CTL進行的邏輯加法運算的結果的輸出信號S5。
[0049]OR電路47被提供有比較器43的輸出信號S4和外部控制信號CTL。OR電路47向AND電路35輸出作為對輸出信號S4和外部控制信號CTL進行的邏輯加法運算的結果的輸出信號S6。
[0050]計數器電路50被提供有運算放大器41的放大電壓Vamp和由振蕩器33生成的周期信號CK。計數器電路50根據放大電壓Vamp以分頻比對周期信號CK進行分頻以生成計數信號CNT。例如，放大電壓Vamp越低，計數器電路50對信號CK進行分頻以生成計數信號CNT的分頻比越高。計數信號CNT被提供給AND電路48。
[0051]AND電路48被提供有比較器43的輸出信號S4和從計數器電路50輸出的計數信號CNT。AND電路48向OR電路46輸出作為對輸出信號S4和計數信號CND的邏輯操縱操作的結果的輸出信號S7。即，如果輸出信號S4處于H電平(即，如果負載2為“輕負載”)，則AND電路48輸出具有等于計數信號CNT的信號電平的信號電平的輸出信號S7。如果輸出信號S4處于L電平(即，如果負載2為“正常負載”或“重負載”)，則不管計數信號CNT的信號電平如何，AND電路48都輸出固定L電平輸出信號S7。S卩，在負載2為“正常負載”或“重負載”的情況下，AND電路48作為用于使計數信號CNT無效的電路。
[0052]接下來，描述計數器電路50的內部配置的示例。
[0053]如圖4所示，計數器電路50包括串聯耦接的多個(此處為4個)反轉觸發(fā)(T-flip-flop)電路(T-FF電路)51、52、53和54、模擬數字轉換器(A/D轉換器)55以及多路復用器56。
[0054]T-FF電路51的T端子被提供有周期信號CK。T-FF電路51從輸出端子Q輸出通過對周期信號CK進行頻率減半所獲得的分頻信號CKa。例如，每次周期信號CK上升時，T-FF電路51反轉分頻信號CKa的信號電平。分頻信號CKa被提供給多路復用器56和下一級的T-FF電路52的T端子。
[0055]第二級的T-FF電路52將通過對分頻信號CKa進行頻率減半所獲得的分頻信號CKb輸出至多路復用器56和下一級的T-FF電路53的T端子。因而分頻信號CKb是通過對周期信號CK進行頻率四等分所獲得的信號。
[0056]第三級的T-FF電路53將通過對分頻信號CKb進行頻率減半所獲得的分頻信號CKc輸出至多路復用器56和下一級的T-FF電路54的T端子。因而分頻信號CKc是通過將周期信號CK頻分為8份所獲得的信號。
[0057]第四級(最后一級)的T-FF電路54將通過對分頻信號CKc進行頻率減半所獲得的分頻信號CKd輸出至多路復用器56。因而分頻信號CKd是通過將周期信號CK頻分為16份所獲得的信號。
[0058]A/D轉換器55被提供有放大電壓Vamp。A/D轉換器55將作為模擬信號的放大電壓Vamp變換成多位(在這里為4位)數字信號D10，并且將數字信號DlO輸出至多路復用器56。
[0059]多路復用器56從4個T-FF電路51至54被提供有通過以不同的分頻比對周期信號CK進行分頻而獲得的4個相應的分頻信號CKa、CKb、CKc和CKd。即，多路復用器56被提供有分頻比為“2”的分頻信號CKa、分頻比為“4”的分頻信號CKb、分頻比為“8”的分頻信號CKc和分頻比為“ 16”的分頻信號CKd。多路復用器56根據4位數字信號DlO從4個分頻信號CKa至CKd中選擇一個分頻信號，并且將所選擇的分頻信號作為計數信號CNT輸出。例如，當數字信號DlO (放大電壓Vamp)較低(S卩，負載2為輕)時，多路復用器56將4個分頻信號CKa至CKd中較高分頻比的分頻信號作為計數信號CNT輸出。
[0060]接下來，描述電壓生成電路60的內部配置的示例。
[0061]如圖5所示，電壓生成電路60包括電阻器R3和R4、NPN晶體管T3和T4、滯后比較器61、參考電源E3和E4、反轉電路62、OR電路63、開關SW、電流源64和65、參考電壓生成電路66、以及偏置電壓生成電路67。
[0062]被提供有外部控制信號CTL的控制端子Tc耦接至電阻器R3的第一端子、NPN晶體管T3的基極端子、OR電路63以及圖1所示的OR電路46和47的輸入端子。電阻器R3的第二端子耦接至地。
[0063]晶體管T3的發(fā)射極端子耦接至電阻器R4的第一端子。電阻器R4的第二端子耦接至地。晶體管T3的集電極端子耦接至電流源64的第一端子。作為對處于H電平的外部控制信號CTL的響應晶體管T3接通，以及作為對處于L電平的外部控制信號CTL的響應晶體管T3斷開。
[0064]滯后比較器61的正相輸入端子被提供有反饋電壓VFB。滯后比較器61的反相輸入端子被提供有由參考電源E3生成的參考電壓Vrl。滯后比較器61的輸出端子耦接至NPN晶體管T4的基極端子。晶體管T4的發(fā)射極端子耦接至電阻器R4的第一端子和晶體管T3的發(fā)射極端子。晶體管T4的集電極端子耦接至電流源64的第一端子和晶體管T3的集電極端子。即，晶體管T3和晶體管T4并聯耦接。
[0065]在滯后比較器61中，設置基于參考電壓Vrl的下限參考電壓Vl (見圖6)、和高于下限參考電壓Vl的上限參考電壓。下限參考電壓Vl用于設置晶體管T4的斷開定時。
[0066]滯后比較器61將反饋電壓VFB與下限參考電壓Vl和上限參考電壓相比較，并且根據比較結果向NPN晶體管T4的基極端子以及圖1所示的AND電路34和35輸出控制信號SG1。例如，如果反饋電壓VFB低于下限參考電壓VI，則滯后比較器61輸出處于L電平(例如，地電平)的控制信號SG1。如果反饋電壓VFB高于上限參考電壓，則滯后比較器61輸出處于H電平(例如，高電位電源電壓VCC電平)的控制信號SG1。作為對處于H電平的控制信號SGl的響應晶體管T4接通，以及作為對處于L電平的控制信號SGl的響應晶體管T4斷開。
[0067]開關SW的第一端子耦接至參考電源E3的正端子。開關SW的第二端子耦接至參考電源E4的正端子。因此，開關SW的第一端子被提供有參考電壓VrI。開關SW的第二端子被提供有由參考電源E4生成的參考電壓Vr2。開關SW的公共端子耦接至圖1所示的誤差放大器電路31的正相輸入端子。作為對由OR電路63提供的控制信號SG2的響應，開關SW切換公共端子與第一端子或第二端子之間的連接。例如，作為對處于L電平(例如，地電平)的控制信號SG2的響應，開關SW將公共端子連接至第一端子并且輸出參考電壓Vrl作為參考電壓Vr。作為對處于H電平(例如，高電位電源電壓VCC電平)的控制信號SG2的響應，開關SW將公共端子連接至第二端子并且輸出參考電壓Vr2作為參考電壓Vr。當輸出電壓Vo達到目標電壓(規(guī)定值)時，參考電壓Vr2與反饋電壓VFB匹配。
[0068]反轉電路62被提供有來自圖1所示的比較器42的輸出信號S3。反轉電路62向OR電路63輸出通過對輸出信號S3進行邏輯反轉所獲得的信號。OR電路63向開關SW輸出作為對反轉電路62的輸出信號和外部控制信號CTL的邏輯加法運算的結果的控制信號SG2。更具體地，如果外部控制信號CTL處于H電平，則不管輸出信號S3的信號電平如何，從OR電路63輸出處于H電平的控制信號SG2，并且輸出參考電壓Vr2作為參考電壓Vr。同時，如果外部控制信號CTL處于L電平以指示DC-DC轉換器I停止操作并且輸出信號S3處于H電平，則從OR電路63輸出處于L電平的控制信號SG2，并且輸出參考電壓Vrl作為參考電壓Vr。即，如果外部控制信號CTL處于L電平并且負載2為“重負載”，則輸出參考電壓Vrl作為參考電壓Vr。
[0069]同時，電流源64的第二端子耦接至電源線，高電位電源電壓VCC被提供給該電源線。
[0070]電流源65根據流向晶體管T3的偏置電流Ib向參考電壓生成電路66提供電流Ibl0例如，電流源65向參考電壓生成電路66提供與偏置電流Ib成比例的電流Ibl。電流源65的第一端子耦接至參考電壓生成電路66。電流源65的第二端子被提供有高電位電源電壓VCC。作為電流源65，例如可以使用電流鏡電路。
[0071]參考電壓生成電路66基于電流Ibl生成參考電壓VBa。例如，根據帶隙基準電壓來生成參考電壓VBa。參考電壓VBa被提供給偏置電壓生成電路67。
[0072]偏置電壓生成電路67基于參考電壓VBa生成具有指定的電壓值的偏置電壓VB。偏置電壓VB被提供給圖1所示的驅動電路37的高電位側電源端子、二極管Dl等。
[0073]當作為對處于H電平的外部控制信號CTL的響應晶體管T3接通時，由晶體管T3的發(fā)射極電壓和電阻器R4定義的偏置電流Ib在電壓生成電路60中流動。此外，當作為對處于H電平的控制信號SGl的響應晶體管T4接通時，由晶體管T4的發(fā)射極電壓和電阻器R4定義的偏置電流Ib流動。當因此偏置電流Ib流動時，與偏置電流Ib成比例的電流Ibl從電流源65提供給參考電壓生成電路66。因此，參考電壓生成電路66生成參考電壓VBa，并且偏置電壓生成電路67生成偏置電壓VB。
[0074]相反，當處于L電平的外部控制信號CTL被輸入到電壓生成電路60中時，晶體管T3斷開。當處于L電平的控制信號SGl從滯后比較器61輸出時，晶體管Τ4斷開。當晶體管Τ3和Τ4 二者斷開時，偏置電流Ib不流動。因而，電流Ibl不從電流源65被提供給參考電壓生成電路66。因此，參考電壓生成電路66停止生成參考電壓VBa。因而，偏置電壓生成電路67也停止生成偏置電壓VB。
[0075]在本實施方式中，DC-DC轉換器I是電源和電源裝置的示例。晶體管Tl是第一開關電路的示例。晶體管T2是第二開關電路的示例。線圈LI是感應元件的示例。處于邏輯L電平的外部控制信號CTL是停止信號的示例。運算放大器41是放大器電路的示例。比較器42是第一比較器電路的示例。比較器43是第二比較器電路的示例。參考電壓Vrefl是第一參考電壓的示例。參考電壓Vref2是第二參考電壓的示例。輸出信號S3是第一比較器電路的輸出信號的示例。輸出信號S4是第二比較器電路的輸出信號的示例。誤差放大器電路31、PWM比較器32和振蕩器33是開關控制器的示例。驅動電路36是第一驅動電路的示例。驅動電路37是第二驅動電路的示例。AND電路34是第一無效電路的示例。AND電路35是第二無效電路的例。PWM/[目號S2是脈沖彳目號的例?？刂?[目號DH是第一控制信號的示例?？刂菩盘朌L是第二控制信號的示例。參考電壓Vr2是第三參考電壓的示例。參考電壓Vrl是第五參考電壓的示例。下限參考電壓Vl是第四參考電壓的示例。
[0076]接下來，參照圖6至圖8描述DC-DC轉換器I的操作。在圖6至圖8中，為了簡化描述，縱軸和橫軸被適當地放大和縮小。
[0077]首先，描述負載2為“輕負載”的情況下的DC-DC轉換器I的操作。
[0078]在圖6所示的時間tl處，當處于H電平的外部控制信號CTL被輸入至DC-DC轉換器I時，偏置電流Ib根據圖5所示的晶體管T3的接通操作流入晶體管T3中。因此，偏置電壓生成電路67生成偏置電壓VB。偏置電壓VB被提供給驅動電路36和37。因而，從驅動電路36和37輸出的處于H電平或L電平的控制信號DH和DL對相應的晶體管Tl和T2執(zhí)行接通-斷開控制。作為對處于H電平的外部控制信號CTL的響應，OR電路63輸出處于L電平的控制信號SG2。根據控制信號SG2,參考電壓Vr2作為參考電壓Vr被提供給誤差放大器電路31。在時間tl處，反饋電壓VFB高于下限參考電壓VI。因此，處于H電平的控制信號SGl從滯后比較器61被提供給晶體管T4的基極端子以及AND電路34和35。
[0079]此時，在圖1所示的負載電流檢測電路40和設置電路45中，作為對運算放大器41的放大電壓Vamp的響應，處于L電平的輸出信號S3從比較器42輸出至OR電路46，以及處于H電平的輸出信號S4從比較器43輸出至OR電路47。在該示例中，假設基于放大電壓Vamp表示負載2為“輕負載”，通過對周期信號CK進行頻率四等分所獲得的分頻信號CKb從計數器電路50被輸出作為計數信號CNT。計數信號CNT被提供給AND電路48。作為對處于H電平的輸出信號S4的響應，AND電路48將計數信號CNT作為輸出信號S7輸出至OR電路46。注意，因為處于H電平的外部控制信號CTL被輸入OR電路46和47，所以固定H電平輸出信號S5和S6從OR電路46和47提供給相應的AND電路34和35。因此，作為對處于H電平的輸出信號S5和處于H電平的控制信號SGl的響應，AND電路34輸出來自PWM比較器32的PWM信號S2作為輸出信號SH。作為對處于H電平的輸出信號S6和處于H電平的控制信號SGl的響應，AND電路35輸出PWM信號S2作為輸出信號SL。
[0080]如上所述，當外部控制信號CTL處于H電平時，根據輸出電壓Vo的目標電壓設置的參考電壓Vr2被提供給誤差放大器電路31的正相輸入端子。PWM信號S2從AND電路34和35作為各自的輸出信號SH和SL被輸出。因此，在這種情況下，轉換器10、反饋電壓生成電路21和控制器30對晶體管Tl和T2執(zhí)行接通-斷開控制，以使得輸出電壓Vo接近預定目標電壓(反饋電壓VFB接近參考電壓Vr2)。即，執(zhí)行正常的開關控制。即，在外部控制信號CTL處于H電平的正常操作中，基于輸出電壓Vo與參考電壓Vr2之間的比較結果，晶體管Tl和T2進行接通-斷開控制。換言之，在正常操作中，對晶體管Tl和T2的開關操作不受負載電流檢測電路40和設置電路45的操作的影響。
[0081]在正常的開關控制中，以基于周期信號CK的恒定周期，接通晶體管Tl和斷開晶體管T2。對晶體管Tl的接通操作使輸出電壓Vo升高。此時，如果輸出電壓Vo高于目標電壓(即，反饋電壓VFB高于參考電壓Vr2)，則誤差信號SI降低，并且進而晶體管Tl的接通時間減少。反之，如果輸出電壓Vo低于目標電壓(即，反饋電壓VFB低于參考電壓Vr2)，則誤差信號SI升高，并且進而晶體管Tl的接通時間增加。這樣的操作基于參考電壓Vr2以及電阻器Rl和R2將輸出電壓No維持在目標電壓(恒定值)。
[0082]隨后，在時間t2處，用于指示DC-DC轉換器I停止操作的處于L電平的外部控制信號CTL被輸入至DC-DC轉換器1，并且圖5所示的晶體管T3斷開。此時，反饋電壓VFB高于下限參考電壓VI。因此,處于H電平的控制信號SGl從滯后比較器61被輸出，并且作為對控制信號SGl的響應，晶體管T4接通。對晶體管T4的接通操作使偏置電流Ib流入晶體管T4中。因此，偏置電壓生成電路67生成偏置電壓VB。即，即使在外部控制信號CTL轉換到L電平之后，對晶體管T4的接通操作繼續(xù)生成偏置電壓VB。偏置電壓VB被提供給驅動電路36和37。因而，驅動電路36和37被維持在能夠輸出處于H電平和L電平的控制信號DH和DL的狀態(tài)。處于H電平的控制信號SGl也被提供給AND電路34和35。
[0083]此時，在圖1所示的負載電流檢測電路40中，低于參考電壓Vrefl和Vref2的放大電壓Vamp從運算放大器41輸出。因此,如上所述,處于L電平的輸出信號S3和處于H電平的輸出信號S4從各自的比較器42和43輸出。即，在負載電流檢測電路40中，在時間t2處流入負載2中的負載電流1小，因此負載2被確定為“輕負載”。在設置電路45中，從AND電路48輸出具有等于計數信號CNT (在此為通過對周期信號CK進行頻率四等分所獲得的分頻信號)的信號電平的信號電平的輸出信號S7。作為對處于L電平的外部控制信號CTL和處于L電平的輸出信號S3的響應，從OR電路46輸出具有等于計數信號CNT的信號電平的信號電平的輸出信號S5。作為對處于L電平的外部控制信號CTL的響應，從OR電路47輸出處于H電平的輸出信號S6。
[0084]當輸出信號S5處于H電平時，作為對處于H電平的控制信號SGl的響應，AND電路34輸出具有等于來自PWM比較器32的PWM信號S2的信號電平的信號電平的輸出信號SH0反之，當輸出信號S5處于L電平時，AND電路34輸出固定L電平輸出信號SH，而不管PWM信號S2的信號電平如何。此處，在該示例中，緊鄰在時間t2之后，輸出信號S5僅在周期信號CK的4個周期內處于L電平。因此，緊鄰在處于H電平的輸出信號SH在時間t2處被輸出之后，AND電路35僅在周期信號CK的4個周期內輸出固定L電平輸出信號SH。因而，在輸出固定L電平輸出信號SH的時間段內，主側的晶體管Tl被提供有固定L電平控制信號DH。因此，晶體管Tl被維持在斷開狀態(tài)。即，在計數信號處于L電平的時間段內，對于晶體管Tl的開關控制停止。
[0085]同時，作為對處于H電平的輸出信號S6和處于H電平的控制信號SGl的響應，AND電路35輸出具有等于PWM信號S2的信號電平的信號電平的輸出信號SL。因此，即使在外部控制信號CTL轉變?yōu)長電平之后，作為對被切換至H電平和L電平的控制信號DL的響應，對同步側的晶體管T2的開關控制繼續(xù)。即，即使在外部控制信號CTL轉變至L電平之后，對同步側的晶體管T2的正常開關控制繼續(xù)。
[0086]因而，晶體管Tl被維持在斷開狀態(tài)，并且僅晶體管T2進行開關控制，從而使得在晶體管T2的接通時間段內將累積在電容器Cl中的電荷放電至地。此外，耦接至輸出端子To的負載2對累積在電容器Cl中的電荷進行放電。因此，輸出電壓Vo和反饋電壓VFB逐漸降低。
[0087]隨后，在時間t2之后經過周期信號CK的四個周期(見時間t3)，且輸出信號S5(計數信號CNT)從L電平轉變?yōu)镠電平。PWM信號S2被輸出作為輸出信號SN，并且對晶體管Tl重新開始正常開關控制。因此，在計數信號CNT處于H電平的時間段內，對晶體管Tl和T2執(zhí)行補償接通-斷開控制以控制輸出電壓Vo接近參考電壓Vr (參考電壓Vr2)。因此，在計數信號CNT處于H電平的時間段內，與計數信號CNT處于L電平的時間段相比，輸出電壓Vo和反饋電壓VFB的降低速度減緩。在該時間段內，累積在電容器Cl中的電荷通過負載2放電。
[0088]如上所述，當外部控制信號CTL變?yōu)長電平時，通過負載電流檢測電路40和設置電路45進行的放電控制開始。此時，在負載2為“輕負載”的情況下，在連續(xù)地執(zhí)行對晶體管T2的開關控制的同時，根據計數信號CNT的周期間歇地執(zhí)行對晶體管Tl的開關控制。即，在負載2為“輕負載”的情況下，使晶體管Tl執(zhí)行操作包括用于接通-斷開操作的時間段和處于斷開狀態(tài)的時間段，以及使晶體管T2執(zhí)行接通-斷開操作。換言之，在負載2為“輕負載”的情況下，對晶體管Tl執(zhí)行的開關控制的數量(接通-斷開操作的數量)被控制為小于對晶體管T2執(zhí)行的開關控制的數量(接通-斷開操作的數量)。在晶體管Tl的開關控制停止的時間段內的晶體管T2的開關使得接通的晶體管T2和負載2能夠逐漸降低輸出電壓Vo。因而，對晶體管Tl的開關控制沒有完全停止。相反地，間歇地執(zhí)行對晶體管Tl的開關控制，從而便于對輸出電壓Vo降低至期望電壓值(例如，下限參考電壓VI)的時間(SP放電時間)的控制。
[0089]當已經逐漸降低的反饋電壓VFB變?yōu)榈陀谙孪迏⒖茧妷篤l時(見時間t4)，從滯后比較器61輸出處于L電平的控制信號SGl。作為對處于L電平的控制信號SGl的響應，AND電路34和35輸出固定L電平輸出信號SH和SL，而不管PWM信號S2以及輸出信號S5和S6的信號電平如何。即，處于L電平的控制信號SGl使PWM信號S2以及從設置電路45輸出的輸出信號S5和S6無效。S卩，由負載電流檢測電路40、設置電路45等執(zhí)行的放電控制停止。
[0090]作為對處于L電平的控制信號SGl的響應，晶體管T4斷開。因為晶體管T3和T4二者都斷開，所以偏置電流Ib不流動。因此，在參考電壓生成電路66中生成參考電壓VBa和在偏置電壓生成電路67中生成偏置電壓被停止。作為對停止生成偏置電壓VB的響應，驅動電路36和37等的操作停止，并且負載電流檢測電路40和設置電路45的操作停止。即，當反饋電壓VFB變?yōu)榈陀谙孪迏⒖茧妷篤l時，DC-DC轉換器I的全部操作停止。隨后，累積在電容器Cl中的電荷通過負載2放電，并且輸出電壓Vo和反饋電壓VFB逐漸降低至OV0[0091]接下來，描述DC-DC轉換器I在負載2為“正常負載”的情況下的操作。
[0092]在圖7所示的時間t5處，外部控制信號CTL從H電平轉變?yōu)長電平。作為對處于L電平的外部控制信號CTL的響應，圖5所示的晶體管T3斷開。此時，反饋電壓VFB高于下限參考電壓VI。因此,從滯后比較器61輸出處于H電平的控制信號SG1。作為對處于H電平的控制信號SGl的響應，晶體管T4接通。晶體管T4的接通操作使偏置電壓生成電路67生成偏置電壓VB。處于H電平的控制信號SGl還被提供給AND電路34和35。
[0093]此時，在圖1所示的負載電流檢測電路40中，從運算放大器41輸出高于參考電壓Vref2但是低于參考電壓Vrefl的放大電壓Vamp。因此，從相應的比較器42和43輸出處于L電平的輸出信號S3和處于L電平的輸出信號S4。即，在負載電流檢測電路40中，確定在時間t5處負載2為“正常負載”。
[0094]作為對處于L電平的輸出信號S4的響應，AND電路48輸出固定L電平輸出信號
S7,而不管計數信號CNT的信號電平如何。即，如果確定負載2為“正常負載”，則AND電路48使計數信號CNT無效。作為對處于L電平的輸出信號S3和S7以及處于L電平的外部控制信號CTL的響應，OR電路46向AND電路34輸出處于L電平的輸出信號S5。因此，AND電路34輸出固定L電平輸出信號SH，而不管PWM信號S2的信號電平如何。作為對處于L電平的輸出信號S4和處于L電平的外部控制信號CTL的響應，OR電路47向AND電路35輸出處于L電平的輸出信號S6。因此，AND電路35輸出固定L電平輸出信號SL，而不管PWM信號S2的信號電平如何。從而輸出向相應的晶體管Tl和T2提供固定L電平控制信號DH和DL的固定L電平輸出信號SH和SL。因此，晶體管Tl和T2被維持在斷開狀態(tài)。S卩，對晶體管Tl和T2 二者的開關控制停止。
[0095]如上所述，如果在負載2為“正常負載”的情況下外部控制信號CTL變?yōu)長電平，則對晶體管Tl和T2的開關控制停止。即，在負載2為“正常負載”的情況下，使晶體管Tl和T2 二者處于斷開狀態(tài)。在這種情況下累積在電容器Cl中的電荷通過負載2放電因此輸出電壓No和反饋電壓VFB逐漸降低。隨后，當反饋電壓VFB變?yōu)榈陀谙孪迏⒖紖⒖糣l時(見時間t6)，如上所述通過負載電流檢測電路40、設置電路45等進行的放電控制停止，并且DC-DC轉換器I的全部操作停止。
[0096]接下來，描述DC-DC轉換器I在負載2為“重負載”的情況下的操作。
[0097]在圖8所示的時間t7處，外部控制信號CTL從H電平轉變?yōu)長電平。作為對處于L電平的外部控制信號CTL的響應，圖5所示的晶體管T3斷開。此時，反饋電壓VFB高于下限參考電壓VI。因此,作為對從滯后比較器61輸出的處于H電平的控制信號SGl的響應，晶體管T4接通。對晶體管T4的接通操作使偏置電壓生成電路67生成偏置電壓VB。處于H電平的控制信號SGl還被提供給AND電路34和35。
[0098]此時，在圖1所示的負載電流檢測電路40中，從運算放大器41輸出高于參考電壓Vref2并且高于參考電壓Vrefl的放大電壓Vamp。因此，從相應的比較器42和43輸出處于H電平的輸出信號S3和處于L電平的輸出信號S4。即，在負載電流檢測電路40中，確定在時間t7處負載2為“重負載”。
[0099]作為對處于H電平的輸出信號S3的響應，OR電路46向AND電路34輸出固定H電平輸出信號S5。因此，作為對處于H電平的輸出信號S5和處于H電平的控制信號SGl的響應，AND電路34輸出具有等于PWM信號S2的信號電平的信號電平的輸出信號SH。因此，即使在外部控制信號CTL轉變?yōu)長電平之后，作為對切換至H電平和L電平的控制信號DH的響應，對主側的晶體管Tl的開關控制繼續(xù)。注意，處于H電平的輸出信號S3被輸入至圖5所示的反轉電路62，處于L電平的外部控制信號CTL被輸入至OR電路63。因此，處于L電平的控制信號SG2被提供給開關SW。因此，低于參考電壓Vr2的參考電壓Vrl作為參考電壓Vr被提供給圖1所示的誤差放大器電路31。因此，基于反饋電壓VFB與參考電壓Vr(參考電壓Vrl)之間的比較結果，生成PWM信號S2。作為對根據PWM信號S2生成的控制信號DH的響應，主側的晶體管Tl進行開關控制。
[0100]同時，作為對處于L電平的輸出信號S4和處于L電平的外部控制信號CTL的響應，OR電路47向AND電路35輸出處于L電平的輸出信號S6。因此，AND電路35輸出固定L電平輸出信號SL，而不管PWM信號S2的信號電平如何。從而輸出向晶體管T2提供固定L電平控制信號DL的固定L電平輸出信號SL。因此，晶體管T2被維持在斷開狀態(tài)。即，對晶體管T2的開關控制停止。
[0101]如上所述，當在負載2為“重負載”的情況下外部控制信號CTL變?yōu)長電平時，對晶體管T2的開關控制停止并且晶體管T2被維持在斷開狀態(tài)，以及對晶體管Tl的開關控制繼續(xù)。即，在負載2為“重負載”的情況下，基于輸出電壓No，晶體管Tl進行接通-斷開操作并且晶體管T2被設置為斷開狀態(tài)。晶體管Tl進行接通-斷開控制以使得反饋電壓VFB接近參考電壓Vrl。從而，在外部控制信號CTL變?yōu)長電平之后的放電時間段內，晶體管Tl被設置在接通狀態(tài)，防止累積在電容器Cl中的電荷被迅速地放電。更具體地，在負載2為“重負載”的情況下，如果電容器Cl僅通過負載2放電，則累積在電容器Cl中的電荷不幸地迅速被放電。因此，如上所述，輸出電壓Vo突然變化。為了解決該問題，在放電時間段內設置主側的晶體管Tl接通的時間段，其抑制該時間段內的放電速率。因此，可以抑制累積在電容器Cl中的電荷的快速放電，進而可以抑制輸出電壓Vo的突然變化(突然降低)。即，如同使用軟停止技術的情況，輸出電壓Vo可以逐漸降低(參見圖8所示的反饋電壓VFB)。在負載2更重的情況下，即，在運算放大器41的放大電壓Vamp更高的情況下，輸出電壓Vo和反饋電壓VFB在放電時間段中的降低速度進一步提高(參見長短交替的虛線)。即使在這種情況下，在放電時間段內設置晶體管Tl接通的時間段，其可以抑制輸出電壓Vo的突然降低并且使得輸出電壓Vo能夠逐漸降低。
[0102]隨后，當反饋電壓VFB變?yōu)榈陀谙孪迏⒖茧妷篤l (參見時間t8)時，如上所述通過負載電流檢測電路40、設置電路45等的放電控制停止，并且DC-DC轉換器I的全部操作停止。
[0103]上述實施方式可以發(fā)揮以下有益效果。
[0104](I)在負載2為“重負載”的情況下，當外部控制信號CTL變?yōu)長電平時，晶體管T2被維持在斷開狀態(tài)，并且對晶體管Tl的開關控制繼續(xù)。此外，晶體管Tl進行接通-斷開控制以使得反饋電壓VFB接近參考電壓Vrl。因此，在外部控制信號CTL轉變?yōu)長電平之后，可以抑制累積在電容器Cl中的電荷的快速放電，并且可以抑制輸出電壓Vo的突然變化(突然降低)。即，如同使用軟停止技術的情況，輸出電壓Vo可以逐漸降低。另外，與軟停止技術的情況相比，不需要設置大的外部電容器。也不需要用于連接電容器的專用端子。因此，可以抑制DC-DC轉換器I的整個電路面積的增加。
[0105](2)在負載2為“輕負載”的情況下，當外部控制信號CTL變?yōu)長電平時，對晶體管Tl間歇地執(zhí)行開關控制，并且對晶體管T2持續(xù)地執(zhí)行開關控制。因此，在對晶體管Tl的開關控制被停止并且晶體管Tl被維持在斷開狀態(tài)的時間段內，晶體管Τ2接通，這可以使得接通的晶體管Τ2和負載2能夠逐漸降低輸出電壓Vo。在對晶體管Tl執(zhí)行開關控制的時間段內，如上所述，與上述對晶體管Tl的開關控制被停止的時間段相比，輸出電壓Vo的降低速度下降。因而，沒有完全停止對晶體管Tl的開關控制，而是間歇地執(zhí)行對晶體管Tl的開關控制，從而便于對輸出電壓Vo降低至期望電壓值(例如，下限參考電壓VI)的時間(即放電時間)的控制。
[0106](3)生成了通過以根據負載2的大小的分頻比對周期信號CK進行分頻而獲得的分頻信號作為計數信號CNT。作為對計數信號CNT的響應，對晶體管Tl間歇地執(zhí)行開關控制。例如，在該示例中，當負載2較輕時，生成了通過以較高分頻比對周期信號CK進行分頻而獲得的分頻信號作為計數信號CNT。在這里，負載2越輕，由于負載2的放電速率越低。因此，放電時間增加。負載2越重，由于負載2的放電速率越高。因此，放電時間減少。因而，在對晶體管Tl的開關控制的停止時間段固定的情況下，負載越輕，放電時間越長。因此，放電時間取決于負載2的大小。相反，在該示例中，負載2越輕，分頻比被設置得越高。因此，對晶體管Tl的開關控制的停止時間段(即具有高放電速率的時間段)增力卩。因此，可以容易地設置不取決于負載2的大小的放電時間。
[0107]對本領域技術人員來言明顯的是，本發(fā)明可以用許多其他具體形式來實施而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。具體地，應當理解，本發(fā)明可以用下列形式來實施。
[0108]上述實施方式中的負載電流檢測電路40檢測感測電阻器R2的兩個端子之間的電位差以檢測負載電流1的大小。該電路不限于此。只要可以檢測負載2的大小，檢測方法和檢測對象不受限制。
[0109]在上述實施方式中，在外部控制信號CTL轉變?yōu)長電平之后的時間段內，連續(xù)地檢測負載電流1的大小。但不限于此，例如，可以在外部控制信號CTL變?yōu)長電平的時候對放大電壓Vamp進行采樣保持，并且可以基于采樣保持的放大電壓Vamp執(zhí)行放電控制。即，可以基于在外部控制信號CTL變?yōu)長電平時的負載2的大小來執(zhí)行放電控制。
[0110]上述實施方式中的計數器電路50的內部配置沒有具體限制。例如，可以設置I至3個T-FF電路?？梢栽O置至少5個T-FF電路。在這種情況下，優(yōu)選的是，按照T-FF電路的數量來增加或減少數字信號DlO的位數。以根據負載2的大小的分頻比對周期信號CK進行分頻。例如，可以以固定的分頻比對周期信號CK進行分頻。因而以指定的分頻比對周期信號CK進行分頻。例如，可以以指定的分頻比對PWM信號S2進行分頻來代替。
[0111]在上述實施方式中，公開了 η溝道MOS晶體管Tl作為第一開關電路的示例。替選地，可以使用P溝道MOS晶體管作為第一開關電路?？梢允褂秒p極型晶體管作為第一開關電路?？梢允褂冒ǘ鄠€晶體管的開關電路作為第一開關電路來代替。
[0112]在上述實施方式中，公開了 η溝道MOS晶體管Τ2作為第二開關電路的示例。替選地，可以使用P溝道MOS晶體管作為第二開關電路?？梢允褂秒p極型晶體管作為第二開關電路。替選地，可以使用包括多個晶體管的開關電路作為第二開關電路。
[0113]在上述實施方式中，控制器30的內部配置可以不具體限制。例如，在上述實施方式中，具體地采用PWM控制的DC-DC轉換器I。可以具體地采用PFM(脈沖頻率調制)控制的DC-DC轉換器或PSM (脈沖跨周期調制)控制的DC-DC轉換器。在上述實施方式中，具體地采用電壓控制模式DC-DC轉換器I。替選地，可以具體地采用電流控制模式DC-DC轉換器。在上述實施方式中，具體地采用包括誤差放大器電路31的DC-DC轉換器I。替選地，可以具體地采用滯后控制DC-DC轉換器，比如使用誤差比較器的比較器系統(tǒng)的滯后控制DC-DC轉換器。
[0114]上述實施方式中的晶體管Tl和T2可以包括在控制電路20中。轉換器10可以包括在控制電路20中。
[0115]在上述實施方式中，具體地采用生成通過降低輸入電壓Vi所獲得的輸出電壓Vo的DC-DC降壓轉換器。替選地，可以具體地采用生成通過升高輸入電壓Vi所獲得的輸出電壓Vo的DC-DC升壓轉換器。
[0116]在上述每個實施方式中，采用通過用電阻器Rl和R2對輸出電壓Vo進行分壓所獲得的分壓電壓作為反饋電壓VFB。但不限于此，例如，可以采用輸出電壓Vo本身作為反饋電壓 VFB。
[0117]可以從控制電路20生成上述實施方式中的參考電壓Vrefl、Vref2、Vrl和Vr2。
[0118]參見圖9，將討論包括DC-DC轉換器I的電子設備100的示例。
[0119]電子設備100包括主體110 (內部電路)和電源130。主體110包括執(zhí)行程序的CPUlll和存儲由CPUlll執(zhí)行的程序或由CPUlll處理的數據的存儲器112。主體110包括經由接口(I/F) 113耦接至CPUlll的鍵盤114A和定點設備114B。定點設備114B是例如平面裝置等，例如鼠標、軌跡球、觸摸面板或靜電傳感器。
[0120]主體110包括經由接口 115耦接至CPUlll的顯示器116。顯示器116是例如液晶顯示器(IXD)、EL (電致發(fā)光)面板等。
[0121]主體110還包括經由接口 117耦接至CPUlll的通信單元118。通信單元118是例如LAN (局域網)板等。
[0122]主體110包括經由接口 119耦接至CPUlll的外部存儲裝置120。外部存儲裝置120是例如硬盤。
[0123]主體110還包括經由接口 121耦接至CPUlll的可移除記錄介質訪問裝置122。在此，可移除記錄介質可以是例如⑶(致密盤)、DVD (數字多功能盤)、閃存卡等。
[0124]主體110被提供有來自電源130的電力。電源130經由開關SWl耦接至DC-DC轉換器I和AC適配器131。主體110被提供有來自DC-DC轉換器I和AC適配器131中的任意一個的電力。在圖9的示例中，DC-DC轉換器I例如將來自電池132的電壓(輸入電壓Vi )轉換為輸出電壓Vo，并且將輸出電壓Vo提供給主體110。
[0125]這樣的電子設備可以是筆記本個人計算機、通信設備如移動電話、信息處理設備如個人數字助理(PDA)、成像設備如數字相機或攝像機、接收器如電視設備。
[0126]本文所引用的所有示例和條件性語言旨在教導的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理和由發(fā)明人貢獻以促進現有技術的概念，并且應當被解釋為不限于這樣具體記載的示例和條件，這樣的示例在說明書中的組織也不涉及本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢的展示。盡管已經詳細描述了本發(fā)明的實施方式，然而，應當理解，可以對本發(fā)明作出各種變化、替換和改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種電源的控制電路，所述電源通過對第一開關電路和對第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制來根據輸入電壓生成輸出電壓，所述第一開關電路被接通以在感應元件中累積能量，所述第二開關被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至耦接至輸出端子的負載，所述控制電路包括: 檢測電路， 被配置為檢測流入所述負載中的負載電流；以及 設置電路，被配置為根據所述負載電流設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的開關操作，其中，所述設置電路被配置成 當從外部輸入電源停止信號時，如果所述負載電流在第一范圍內，則使所述第一開關電路和所述第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)；以及 如果所述負載電流高于作為所述第一范圍的上限的第一參考值，則使所述第一開關電路基于所述輸出電壓執(zhí)行接通-斷開操作，同時使所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
2.根據權利要求1所述的控制電路，其中，如果在輸入所述電源停止信號時所述負載電流低于作為所述第一范圍的下限的第二參考值，則所述設置電路間歇地對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開控制并且使所述第二開關電路基于所述輸出電壓執(zhí)行接通-斷開操作。
3.一種電源的控制電路，所述電源通過對第一開關電路和對第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制來根據輸入電壓生成輸出電壓，所述第一開關電路被接通以在感應元件中累積能量，所述第二開關被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至耦接至輸出端子的負載，所述控制電路包括: 檢測電路，被配置為檢測流入所述負載中的負載電流；以及 設置電路，被配置為根據所述負載電流設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的開關操作，其中，所述設置電路被配置成 如果在從外部輸入電源停止信號時所述負載電流在第一范圍內，則使所述第一開關電路和所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)；以及 如果所述負載電流低于作為所述第一范圍的下限的第二參考值，則使所述第一開關電路執(zhí)行操作包括用于接通-斷開操作的時間段和用于基于所述輸出電壓設置斷開狀態(tài)的時間段，同時使所述第二開關電路執(zhí)行接通-斷開操作。
4.根據權利要求2或3所述的控制電路，其中，所述檢測電路包括放大器電路，所述放大器電路被配置為生成通過放大插入在所述輸出端子與所述負載之間并且耦接至所述輸出端子和所述負載的感測電阻器的兩個端子之間的電位差所獲得的放大電壓。
5.根據權利要求4所述的控制電路，其中，所述檢測電路包括: 第一比較器電路，被配置為將用于設置所述第一范圍的上限的第一參考電壓與所述放大電壓相比較；以及 第二比較器電路，被配置為將用于設置所述第一范圍的下限的第二參考電壓與所述放大電壓相比較， 其中，所述設置電路根據所述第一比較器電路的輸出信號和所述第二比較器電路的輸出信號來設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的所述開關操作。
6.根據權利要求2或3所述的控制電路，其中，所述設置電路包括計數器電路，所述計數器電路被配置為生成通過對具有等于所述第一開關電路的開關頻率的頻率的周期信號以根據所述負載電流的分頻比進行分頻所獲得的計數信號，并且使得所述第一開關電路根據所述計數信號來執(zhí)行操作包括用于所述接通-斷開操作的時間段和用于設置所述斷開狀態(tài)的時間段。
7.根據權利要求1或3所述的控制電路，還包括: 開關控制器，被配置為基于根據所述輸出電壓的反饋電壓與根據所述輸出電壓的目標電壓而設置的第三參考電壓之間的比較結果生成脈沖信號； 第一驅動電路，被配置為根據所述脈沖信號來生成用于對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開控制的第一控制信號； 第二驅動電路，被配置為根據所述脈沖信號來生成用于對所述第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制的第二控制信號；以及 電壓生成電路，被配置為生成要提供給所述第一驅動電路的電源端子和所述第二驅動電路的電源端子的偏置電壓， 其中，如果在輸入所述電源停止信號之后所述反饋電壓變?yōu)榈陀诘谒膮⒖茧妷海瑒t所述電壓生成電路停止生成所述偏置電壓。
8.根據權利 要求7所述的控制電路，其中，如果所述負載電流高于所述第一范圍，則所述開關控制器基于所述反饋電壓與低于所述第三參考電壓的第五參考電壓之間的比較結果生成所述脈沖信號。
9.根據權利要求7所述的控制電路，還包括: 第一無效電路，被配置為設置在所述開關控制器與所述第一驅動電路之間，并且被配置為在輸入所述電源停止信號然后停止生成所述偏置電壓的時間段內根據所述負載電流來使所述脈沖信號無效；以及 第二無效電路，被配置為設置在所述開關控制器與所述第二驅動電路之間，并且被配置為在輸入所述電源停止信號然后停止生成所述偏置電壓的時間段內根據所述負載電流來使所述脈沖信號無效。
10.一種電源裝置，包括: 第一開關電路，被配置為被接通以在感應元件中累積能量； 第二開關電路，被配置為被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至耦接至輸出端子的負載；以及 控制電路，被配置為對所述第一開關電路和所述第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制，其中，所述控制電路包括: 檢測電路，被配置為檢測流入所述負載中的負載電流；以及 設置電路，被配置為根據所述負載電流設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的開關操作，其中，當從外部輸入電源停止信號時，如果所述負載電流在第一范圍內，則所述設置電路使所述第一開關電路和所述第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)，以及如果所述負載電流高于作為所述第一范圍的上限的第一參考值，則所述設置電路基于在所述輸出端子處生成的輸出電壓對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開操作并且使所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
11.一種電子設備，包括: 電源，所述電源包括:第一開關電路，被配置為被接通以在感應元件中累積能量， 第二開關電路，被配置為被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至耦接至輸出端子的負載，以及 控制電路，被配置為對所述第一開關電路和所述第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制；以及 內部電路，所述電源的輸出電壓被提供給所述內部電路， 其中，所述控制電路包括: 檢測電路，被配置為檢測流入所述負載中的負載電流；以及 設置電路，被配置為根據所述負載電流設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的開關操作，其中，當從外部輸入電源停止信號時，如果所述負載電流在第一范圍內，則所述設置電路使所述第一開關電路和所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)，以及如果所述負載電流高于作為所述第一范圍的上限的第一參考值，則所述設置電路基于所述輸出電壓對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開操作并且使所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
12.一種電源的控制方法 ，所述電源通過對第一開關電路和對第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制來根據輸入電壓生成輸出電壓，所述第一開關電路被接通以在感應元件中累積能量，所述第二開關電路被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至耦接至輸出端子的負載，所述方法包括: 當從外部輸入電源停止信號時檢測流入所述負載中的負載電流； 如果所述負載電流在第一范圍內，則使所述第一開關電路和所述第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)；以及 如果所述負載電流高于作為所述第一范圍的上限的第一參考值，則基于所述輸出電壓對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開操作并且使所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
13.一種電源裝置，包括: 第一開關電路，被配置為被接通以在感應元件中累積能量； 第二開關電路，被配置為被接通以將累積在所述感應元件中的所述能量放電至連接至輸出端子的負載；以及 控制電路，被配置為對所述第一開關電路和所述第二開關電路執(zhí)行接通-斷開控制，其中，所述控制電路包括: 檢測電路，被配置為檢測流入所述負載中的負載電流；以及 設置電路，被配置為根據所述負載電流設置對所述第一開關電路和所述第二開關電路的開關操作，其中，當輸入電源停止信號時，如果所述負載電流在第一范圍內，則所述設置電路使所述第一開關電路和所述第二開關電路二者處于斷開狀態(tài)，以及如果所述負載電流高于作為所述第一范圍的上限的第一參考值，則所述設置電路基于在所述輸出端子處生成的輸出電壓對所述第一開關電路執(zhí)行接通-斷開操作并且使所述第二開關電路處于斷開狀態(tài)。
14.根據權利要求13所述的電源裝置，其中，如果在輸入所述電源停止信號時所述負載電流低于作為所述第一范圍的下限的第二參考值，則所述設置電路基于所述輸出電壓執(zhí)行控制以使得所述第一開關電路的接通-斷開操作的數量小于所述第二開關電路的接通-斷開操作的數量。
【文檔編號】H02M3/155GK103973108SQ201410035369
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2013年1月28日
【發(fā)明者】長谷川守仁 申請人:富士通半導體股份有限公司