專利名稱：開關(guān)穩(wěn)壓器及應(yīng)用它的lsi系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種有關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓器的技術(shù)，尤其屬于用來降低開、關(guān)噪聲的技術(shù)。
最近幾年，“大哥大”和筆記本型個人電腦等攜帶式電子機(jī)器的普及速度令人吃驚。與此相伴，在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，低功耗化技術(shù)已經(jīng)是不可缺少的。為了抑制LSI的功耗，降低LSI本身的電源電壓是有效的，為此，必須有一個高效率的電源電壓變換電路。
開關(guān)穩(wěn)壓器以在其工作原理上，效率遠(yuǎn)比線性穩(wěn)壓器的高而聞名，迄今為止，已研究并開發(fā)出各種方式的開關(guān)穩(wěn)壓器。再就是，隨著LSI的高速化和低功耗化，對效率越高、開關(guān)速度越快的開關(guān)穩(wěn)壓器的要求日益高漲。


圖18示出現(xiàn)有的開關(guān)穩(wěn)壓器，即降壓型同步整流方式的開關(guān)電源(直流/直流變換器)的基本電路結(jié)構(gòu)。直流電源1是用以產(chǎn)生所述開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出的源泉，它是一個斬波(chopping)的對象。直流電源1的正極和由P型MOS晶體管構(gòu)成的輸出用開關(guān)晶體管2的源端子連接，其GND(接地)極和由N型MOS晶體管構(gòu)成的整流用開關(guān)晶體管3的源端子連接。
圖19是表示圖18的開關(guān)穩(wěn)壓器的工作的時序圖。控制部5將輸出電壓Vout和參考電壓Vref做一下比較，根據(jù)該比較結(jié)果，對開關(guān)晶體管2、3的通-斷動作進(jìn)行控制。電壓比較器4將輸出電壓Vout和參考電壓Vref進(jìn)行比較，脈沖發(fā)生電路6接收該比較結(jié)果并輸出用來控制通-斷動作的脈沖信號SC。該信號SC被傳輸給用以驅(qū)動開關(guān)晶體管2、3的柵極的緩沖器8、9。開關(guān)晶體管2、3的漏極電壓VD因開關(guān)晶體管2、3的通-斷動作和二極管11而被斬波，再通過包括電感元件12和電容器13的平滑電路10被平滑化，然后作為輸出電壓Vout被輸出。變換效率能以下式來定義。
變換效率＝(輸出功率)/(輸入功率)
在現(xiàn)有的開關(guān)穩(wěn)壓器中，為了保持高變換效率，就要通過盡量降低開關(guān)晶體管2、3的通態(tài)電阻而將開關(guān)尺寸最優(yōu)化，或者是通過提高開關(guān)頻率而進(jìn)行高速開關(guān)，以減少交流損失。然而，高速開關(guān)會引起大開、關(guān)噪聲。
具體說來，如圖18所示，在電源線上存在有所謂的寄生電感102。所以，開關(guān)晶體管2、3的源-漏間電壓VDS大時，由于開關(guān)動作所致的急劇電流變化，就會產(chǎn)生起因于寄生電感102的di/dt噪聲。在每一個開關(guān)動作中，所述噪聲會使電源電壓電平不穩(wěn)定，因而，在輸出電壓Vout中也出現(xiàn)同樣的噪聲。其結(jié)果，在輸出電壓Vout中也產(chǎn)生了起因于電源線的寄生電感102的L·di/dt開、關(guān)噪聲。
為了降低這樣的開、關(guān)噪聲，例如，到目前為止一直使用電容插入式共振型開關(guān)穩(wěn)壓器。該共振型開關(guān)穩(wěn)壓器是利用LC共振來進(jìn)行ZVS(ZeroVoltage Switching)即零電壓(電流)開關(guān)的。然而，所述共振型開關(guān)穩(wěn)壓器的控制電路結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，時刻控制也是不容易的。而且，所述共振型開關(guān)穩(wěn)壓器包含另一個問題輸出電流越大，交流損失也越大，其結(jié)果是，變換效率下降。
本發(fā)明的目的在于提供一種既能維持高變換效率，又能降低開、關(guān)噪聲的開關(guān)穩(wěn)壓器。
具體來說，本發(fā)明為一種開關(guān)穩(wěn)壓器，它包括多個輸出用開關(guān)晶體管，至少所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作之一是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。
按照本發(fā)明，至少所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作之一是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。因此，能夠抑制開關(guān)動作時所產(chǎn)生的急劇的電流變化，從而降低起因于寄生電感的di/dt噪聲。
在所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器中，在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管最好是按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管最好是按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
在所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器中，在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管最好是按晶體管寬度遞增的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管最好是按晶體管寬度遞減的次序截止。
在所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器中，最好是所述多個輸出用開關(guān)晶體管當(dāng)中第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管在非飽和區(qū)域里的漏極電流值比所述開關(guān)穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流值大。
最好是在所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器中，所述多個輸出用開關(guān)晶體管被分為幾組，在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管，從所內(nèi)含的輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)少的那一組開始依次導(dǎo)通，而在截止動作時，從所內(nèi)含的輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)多的那一組開始依次截止。
還有，最好是所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器包括對所述多個輸出用開關(guān)晶體管中的每一個分別設(shè)置的多個驅(qū)動電路，每一個驅(qū)動電路可使所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管按照它的驅(qū)動信號進(jìn)行動作。最好是至少所述多個驅(qū)動電路之一包括按照所述驅(qū)動信號來驅(qū)動所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管的柵極的反相器；和將流過所述反相器中的電流量控制為一定的恒流源電路。
并且，最好是至少所述多個驅(qū)動電路之一包括電流量控制電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流量來將在由所述恒流源電路控制的所述反相器中流的電流量進(jìn)行控制。還有，最好是至少所述多個驅(qū)動電路之一包括非重疊電路，它接收所述驅(qū)動信號而為了避免所述反相器中所包含的P型MOS晶體管和N型MOS晶體管同時導(dǎo)通，將信號供到所述反相器。
在所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器中，最好是在比較靠近包括所述開關(guān)穩(wěn)壓器的LSI的輸入輸出接線區(qū)的位置上配置所述多個輸出用開關(guān)晶體管中尺寸較大的，而在比較遠(yuǎn)離所述輸入輸出接線區(qū)的位置上配置尺寸較小的。
最好是所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器包括至少對所述多個輸出用開關(guān)晶體管之一設(shè)置的定時電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流值來設(shè)定所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通或者截止的時刻。
最好是所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器包括多個整流用開關(guān)晶體管，至少所述多個整流用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作之一是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。并且，最好是在導(dǎo)通動作時，所述多個整流用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個整流用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
而且，最好是包括對所述多個整流用開關(guān)晶體管中的每一個分別設(shè)置的多個驅(qū)動電路，每一個驅(qū)動電路可使所對應(yīng)的整流用開關(guān)晶體管按照它的驅(qū)動信號進(jìn)行動作，至少所述多個驅(qū)動電路之一包括按照所述驅(qū)動信號來驅(qū)動所對應(yīng)的整流用開關(guān)晶體管的柵極的反相器；和將流過所述反相器中的電流量控制為一定的恒流源電路。
還有，最好包括至少對所述多個整流用開關(guān)晶體管之一設(shè)置的定時電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流值來設(shè)定所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通或者截止的時刻。
還有，最好包括在至少所述多個輸出用開關(guān)晶體管中之一導(dǎo)通時，可防止所述多個整流用開關(guān)晶體管導(dǎo)通的邏輯電路。
最好是所述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器包括對所述多個輸出用開關(guān)晶體管的通-斷動作進(jìn)行控制的控制部。在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作時，最好是所述控制部讓要第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通。在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的截止動作時，最好是所述控制部讓要第一個截止的輸出用開關(guān)晶體管截止；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止。
還有，最好是進(jìn)一步包括多個整流用開關(guān)晶體管，所述多個整流用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。并且，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作時，最好是所述控制部讓要第一個截止的整流用開關(guān)晶體管截止；其他整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止；要第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于最后截止的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通。另一方面，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的截止動作時，最好是所述控制部讓要第一個截止的輸出用開關(guān)晶體管截止；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止；要第一個導(dǎo)通的整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于最后截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通；其他整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通。
另外，本發(fā)明所涉及的LSI系統(tǒng)包括上述本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器；和按照從所述開關(guān)穩(wěn)壓器供來的電壓進(jìn)行動作的LSI核心部。
下面，對本發(fā)明中的附圖作簡要說明。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，脈沖發(fā)生電路16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，各信號SG、SA1～SA3、SB1～SB3的時間變化的圖。
圖4是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，各輸出用開關(guān)晶體管21～23的特性的圖。
圖5表示多個輸出用開關(guān)晶體管的其他結(jié)構(gòu)例。
圖6是表示圖5中各組24～26晶體管的特性的圖。
圖7是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動電路40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖8是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動電路40的另一內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖9是表示圖1的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動電路40的又一內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖10表示圖1的結(jié)構(gòu)中，各輸出用開關(guān)晶體管21～23及整流用開關(guān)晶體管31～33的一個布置例。
圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖12(a)是表示圖11的結(jié)構(gòu)中，邊沿檢測電路60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖，圖12(b)是表示圖12(a)的邊沿檢測電路60的輸出入的時序圖。
圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖15表示圖14的結(jié)構(gòu)中一部分的變形例。
圖16是本發(fā)明的第五實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是表示包括本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的LSI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是現(xiàn)有的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖19是現(xiàn)有的開關(guān)穩(wěn)壓器的電壓波形圖。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以說明。
(第一實(shí)施例)圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓器是降壓型同步整流方式的開關(guān)穩(wěn)壓器(直流/直流變換器)。
直流電源1是用以產(chǎn)生本開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出的源電源。直流電源1的正極和由P型MOS晶體管構(gòu)成的多個輸出用開關(guān)晶體管21、22、23的各源端子連接；GND(接地)極和由N型MOS晶體管構(gòu)成的多個整流用開關(guān)晶體管31、32、33的各源端子連接。輸出用開關(guān)晶體管21、22、23及整流用開關(guān)晶體管31、32、33的各漏端子與二極管11及包括電感元件12和電容器13的平滑電路10連接。
控制部15按照從平滑電路10輸出的該開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓Vout，對各開關(guān)晶體管21～23、31～33的通-斷動作進(jìn)行控制。在控制部15中，電壓比較器4將輸出電壓Vout和參考電壓Vref做一下比較，并輸出表示該比較結(jié)果的信號SG。脈沖發(fā)生電路16接收該信號SG而輸出用以控制各開關(guān)晶體管21～23、31～33的通-斷動作的信號SA1～SA3、SB1～SB3。
對各開關(guān)晶體管21～23、31～33分別設(shè)置了驅(qū)動電路40。各驅(qū)動電路40接收來自控制部15的輸出信號SA1～SA3、SB1～SB3作驅(qū)動信號，而令所對應(yīng)的開關(guān)晶體管21～23、31～33進(jìn)行工作。開關(guān)晶體管21～23、31～33的漏極電壓通過平滑電路10被平滑之后，作為輸出電壓Vout被輸出。
這里，輸出用開關(guān)晶體管21～23的晶體管寬度互不相同，按21＜22＜23的順序增大。因此，輸出用開關(guān)晶體管21～23的通態(tài)電阻按23＜22＜21的順序增大。同樣，整流用開關(guān)晶體管31～33的晶體管寬度也互不相同，按31＜32＜33的順序增大。因此，整流用開關(guān)晶體管31～33的通態(tài)電阻按33＜32＜31的順序增大。
在本實(shí)施例中，令多個輸出用開關(guān)晶體管21～23及多個整流用開關(guān)晶體管31～33，在其導(dǎo)通動作及截止動作中，按所規(guī)定的順序進(jìn)行動作。這樣一來，可抑制電流在進(jìn)行開、關(guān)時發(fā)生急劇的變化，以降低開、關(guān)噪聲。
圖2是表示脈沖發(fā)生電路16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖3表示電壓比較器4的輸出信號SG及脈沖發(fā)生電路16的輸出信號SA1～SA3、SB1～SB3隨時間的變化情況。
如圖3所示，在信號SG下降時，各信號SA1～SA3、SB1～SB3按所規(guī)定的順序下降。在此，假定在各驅(qū)動電路40中，信號邏輯不反轉(zhuǎn)，輸出用開關(guān)晶體管21～23即P型MOS晶體管響應(yīng)于信號SA1～SA3的下降而導(dǎo)通；整流用開關(guān)晶體管31～33即N型MOS晶體管響應(yīng)于信號SB1～SB3的下降而截止。另一方面，在信號SG上升時，各信號SA1～SA3、SB1～SB3按所規(guī)定的順序上升。響應(yīng)于此，輸出用開關(guān)晶體管21～23截止，整流用開關(guān)晶體管31～33導(dǎo)通。
輸出用開關(guān)晶體管21～23根據(jù)信號SA1～SA3，按晶體管寬度遞增的次序?qū)?。換句話說，按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?。具體說來，首先，晶體管寬度最小的輸出用開關(guān)晶體管21導(dǎo)通，其次，輸出用開關(guān)晶體管22導(dǎo)通，最后，晶體管寬度最大的輸出用開關(guān)晶體管23導(dǎo)通。另一方面，輸出用開關(guān)晶體管21～23根據(jù)信號SA1～SA3，按晶體管寬度遞減的次序，換句話說，按通態(tài)電阻遞增的次序截止。具體說來，首先，晶體管寬度最大的輸出用開關(guān)晶體管23截止，其次，輸出用開關(guān)晶體管22截止，最后，晶體管寬度最小的輸出用開關(guān)晶體管21截止。
同樣，整流用開關(guān)晶體管31～33根據(jù)信號SB1～SB3，按晶體管寬度遞增的次序?qū)?31→32→33)。換句話說，按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?。另一方面，整流用開關(guān)晶體管31～33根據(jù)信號SB1～SB3，按晶體管寬度遞減的次序截止(33→32→31)。換句話說，按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
通過這樣的開關(guān)動作，能夠抑制漏極電流發(fā)生急劇的變化，從而降低起因于寄生電感102的L·di/dt噪聲。
接下來，對本實(shí)施例所涉及的多個輸出用開關(guān)晶體管20的晶體管寬度的決定方法加以說明。圖4是表示各輸出用開關(guān)晶體管21～23的特性的圖。在圖4中，為易于理解，假定各輸出用開關(guān)晶體管21～23的柵極電位下降所需的時間相等。
首先，決定多個輸出用開關(guān)晶體管的總尺寸即總晶體管寬度。為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓器的高變換效率，各輸出用開關(guān)晶體管的通態(tài)電阻越小越好。為了降低通態(tài)電阻，就要加大晶體管寬度，所以，高效率和面積間有折衷關(guān)系。再就是，如果加大晶體管的寬度，晶體管的寄生電容便增加，可用作開關(guān)元件的晶體管的應(yīng)答時間拖長，因而在通-斷動作中，會由開關(guān)元件本身引起大開關(guān)損耗和充放電損耗。
于是，在高效率的開關(guān)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)上，輸出用開關(guān)晶體管的尺寸決定是一個重要的因素，要綜合考慮上述各種情況，最后定出最佳尺寸。輸出用開關(guān)晶體管的總尺寸決定好之后，再決定各開關(guān)晶體管的晶體管寬度。
首先，決定初級的輸出用開關(guān)晶體管21的晶體管寬度，以使其漏極電壓—電流特性曲線的非飽和區(qū)域里的漏極電流值大于開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)輸出的最大負(fù)載電流值。在圖4中，點(diǎn)A是輸出用開關(guān)晶體管21的特性曲線中，非飽和區(qū)域和飽和區(qū)域間的分界點(diǎn)。點(diǎn)A的電流值大于開關(guān)穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流值Imax。例如，設(shè)輸出用開關(guān)晶體管21的晶體管寬度為1mm。
假設(shè)在只有初級的輸出用開關(guān)晶體管21處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流值大于初級的輸出用開關(guān)晶體管21的漏極電流值，來自二極管11的供給電流大。若在此狀態(tài)下，下一級的輸出用開關(guān)晶體管22導(dǎo)通，電流就發(fā)生急劇變化，而引起噪聲。為了防止噪聲發(fā)生，最好是使初級的輸出用開關(guān)晶體管21的特性曲線中，非飽和區(qū)域里的漏極電流值大于開關(guān)穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流值。
其次，對下一級的輸出用開關(guān)晶體管22設(shè)定與輸出用開關(guān)晶體管21之間的開、關(guān)間隔，使得在輸出用開關(guān)晶體管21的特性曲線從飽和區(qū)域移到非飽和區(qū)域時，下一級的輸出用開關(guān)晶體管22導(dǎo)通。然后，給該晶體管設(shè)定一寬度值，使得在初級的輸出用開關(guān)晶體管21的特性曲線從飽和區(qū)域到達(dá)非飽和區(qū)域時的漏-源極間電壓VDS下，漏極電流對時間的變化率di/dt一定。例如，設(shè)輸出用開關(guān)晶體管22的晶體管寬度為3mm。
再其次，對下下一級的輸出用開關(guān)晶體管23也同樣地決定晶體管寬度，以使在它導(dǎo)通時，漏極電流對時間的變化率di/dt一定。例如，設(shè)輸出用開關(guān)晶體管23的晶體管寬度為10mm。
再就是，也可按和上述相同的方法來決定整流用開關(guān)晶體管31～33的晶體管寬度。
如上所述，按照本實(shí)施例，在導(dǎo)通動作時，使多個輸出用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?；在截止動作時，使它們按通態(tài)電阻遞增的次序截止。還有，為使電流對時間的變化率di/dt基本上一定，就要將各輸出用開關(guān)晶體管的晶體管寬度最優(yōu)化。這樣一來，能夠抑制電流在輸出用開關(guān)晶體管進(jìn)行開、關(guān)時發(fā)生急劇的變化，從而降低起因于寄生電感的噪聲。
值得一提的是，在本實(shí)施例中，輸出用開關(guān)晶體管和整流用開關(guān)晶體管都具有多級結(jié)構(gòu)，但是，并非一定要設(shè)置多個整流用開關(guān)晶體管不可。僅設(shè)置多個輸出用開關(guān)晶體管，也可得到對開、關(guān)噪聲的抑制效果。但是，設(shè)置多個整流用開關(guān)晶體管，可更有效地降低噪聲。
另外，使輸出用開關(guān)晶體管或者整流用開關(guān)晶體管，僅在導(dǎo)通動作或者截止動作，按所規(guī)定的順序進(jìn)行動作，也是可以的。
還有，用晶體管寬度之外的因素來將輸出用開關(guān)晶體管或者整流用開關(guān)晶體管的通態(tài)電阻設(shè)定得不一樣，也是完全可以的。
圖5表示多個輸出用開關(guān)晶體管的其他結(jié)構(gòu)例。圖5所示的多個輸出用開關(guān)晶體管20A是將晶體管寬度相等的8個晶體管分為3組而構(gòu)成的。具體來說，由晶體管24a構(gòu)成第一組24，由晶體管25a～25c構(gòu)成第二組25，由晶體管26a～26e構(gòu)成第三組26。
在此情況下，控制部15使多個輸出用開關(guān)晶體管20A，以組為單位，導(dǎo)通或者截止。也就是說，第一組24晶體管24a被信號SA1控制，第二組25晶體管25a～25c被信號SA2控制，第三組26晶體管26a～26e被信號SA3控制。
接下來，對各組的晶體管的個數(shù)的決定方法加以說明。圖6是表示各組24～26的晶體管的特性的圖。又在圖6中，為易于理解，假定各輸出用開關(guān)晶體管的柵極電位下降所需的時間相等。
首先，決定第一組24的晶體管的個數(shù)，以使其漏極電壓—電流特性曲線的非飽和區(qū)域里的漏極電流值大于開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)輸出的最大負(fù)載電流值。在圖6中，點(diǎn)A是第一組24的晶體管的特性曲線中，非飽和區(qū)域和飽和區(qū)域間的分界點(diǎn)。點(diǎn)A的電流值大于開關(guān)穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流值Imax。
其次，設(shè)定第二組25的晶體管和第一組24的晶體管之間的開、關(guān)間隔，使得在第一組24的晶體管的特性曲線從飽和區(qū)域移到非飽和區(qū)域時，所述第二組25的晶體管導(dǎo)通。然后，取一個最大值作該第二組25的晶體管的個數(shù)，使得在第一組24的晶體管的特性曲線從飽和區(qū)域到達(dá)非飽和區(qū)域時的漏-源極間電壓VDS下，總漏極電流對時間的變化率di/dt一定。在此，將第二組的晶體管的個數(shù)定為3。
再其次，也同樣地設(shè)定第三組26的晶體管的個數(shù)，以使在它們導(dǎo)通時，總漏極電流對時間的變化率di/dt一定。在此，將第三組的晶體管的個數(shù)定為5。
如上所述，為使電流對時間的變化率di/dt一定，而設(shè)定各組的晶體管的個數(shù)。還有，在導(dǎo)通動作時，從所內(nèi)含的晶體管的個數(shù)少的那一組開始依次導(dǎo)通，而在截止動作時，從所內(nèi)含的晶體管的個數(shù)多的那一組開始依次截止。這樣一來，能夠抑制電流在輸出用開關(guān)晶體管進(jìn)行開、關(guān)時，發(fā)生急劇的變化，從而降低起因于寄生電感的噪聲。
需提一下，在上述情況下，最初導(dǎo)通的第一組的晶體管的個數(shù)為一，但是，讓多個晶體管最初導(dǎo)通，也是可以的。
其次，對圖1的結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動電路40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖7是表示驅(qū)動電路40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。圖7所示的驅(qū)動電路40是用來驅(qū)動輸出用開關(guān)晶體管23的。它包括根據(jù)信號SA3驅(qū)動輸出用開關(guān)晶體管23的柵極的反相器41和可讓恒定電流I流過反相器41的恒流源電路42。需提一下，在圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器的動作的說明中，假設(shè)在驅(qū)動電路40中信號邏輯不反轉(zhuǎn)，但是，參考圖7的說明中，假定驅(qū)動電路40包括一個反相器41。
假設(shè)驅(qū)動電路40僅包括由P型MOS晶體管41a和N型MOS晶體管41b構(gòu)成的反相器41，那么，由于給柵極充放電時的電流變化大，所以有可能發(fā)生di/dt噪聲。于是，如圖7所示，通過設(shè)置能將流過反相器41中的電流I控制在一定值的恒流源電路42，便能抑制給柵極充放電時的急劇電流變化，結(jié)果，可防止噪聲的產(chǎn)生。
值得一提的是，不一定要在所有的驅(qū)動電路40中設(shè)置如圖7所示的恒流源電路42。僅在幾個驅(qū)動電路40中設(shè)置，也是可以的。在寬度越大的晶體管中，給柵極充放電時的電流變化所引起的di/dt噪聲越大。因此，在驅(qū)動晶體管寬度最大的輸出用開關(guān)晶體管23的驅(qū)動電路40中設(shè)置恒流源電路42時，所得到的噪聲去除效果最明顯。在驅(qū)動其他輸出用開關(guān)晶體管21、22及整流用開關(guān)晶體管31～33的驅(qū)動電路40中設(shè)置恒流源電路42時，也可獲得噪聲的去除效果。這就更不用說了。再就是，在更多的驅(qū)動電路40中設(shè)置恒流源電路42，不言而喻，整個開關(guān)穩(wěn)壓器所獲得的噪聲去除效果更加明顯。
圖8是表示驅(qū)動電路40的另一內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。圖8所示的驅(qū)動電路40A除反相器41和恒流源電路42之外，還包括負(fù)載電流監(jiān)控電路43及電流量控制電路44。電流量控制電路44包括串聯(lián)連接，并與恒流源電路42所包含的電阻42a并聯(lián)連接的晶體管44a、44b。負(fù)載電流監(jiān)控電路43根據(jù)負(fù)載電流的大小，對電流量控制電路44的各晶體管44a、44b進(jìn)行通-斷控制。這樣一來，電阻42a的電阻值實(shí)際上得到了控制，流過反相器41中的恒定電流量I也得到了控制。
由于負(fù)載電流小時，噪聲也比較小，所以在用恒流源電路42使輸出用開關(guān)晶體管和整流用開關(guān)晶體管的柵極的充放電速度變慢時，開關(guān)穩(wěn)壓器的效率劣化是不可避免的。
于是，在負(fù)載電流小的情況下，用電流量控制電路44使恒流源電路42的電阻42a的一部分短路，以增加供到反相器41的電流量I。這樣一來，在給輸出用開關(guān)晶體管23的柵極充放電時，柵極電位發(fā)生急劇的變化，效率不致下降。
負(fù)載電流監(jiān)控電路43能以各種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。例如，使它包括多個可將輸出電壓Vout和規(guī)定的參考電壓進(jìn)行比較的比較器，根據(jù)各比較器的輸出，對電流量控制電路44的各晶體管44a、44b進(jìn)行控制，也是可以的。還有，使它監(jiān)控輸出用開關(guān)晶體管23的漏極電壓，也是可以的?；蛘呤?，使它根據(jù)包括該開關(guān)穩(wěn)壓器的機(jī)器的工作狀態(tài)而判斷負(fù)載電流的大小，也是可以的。以包括在“大哥大”內(nèi)的開關(guān)穩(wěn)壓器為例，在通話時，負(fù)載電流大；在等候時，負(fù)載電流小，使它做這樣的判斷也是可以的。
圖9是表示驅(qū)動電路40的又一內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。圖9所示的驅(qū)動電路40B，除了反相器41和恒流源電路42之外，還包括非重疊電路45。
在圖7和圖8的結(jié)構(gòu)中，為使給輸出用開關(guān)晶體管23的柵極充放電時的電流變化緩慢，設(shè)置了一個恒流源電路42。然而，如果過度減少流過反相器41中的電流量I，柵極的充放電所必需的時間反而會增加。結(jié)果，雖然噪聲得以降低，穩(wěn)壓器的效率反而劣化。為使給輸出用開關(guān)晶體管23的柵極充放電時的電流變化緩慢，并同時抑制效率的劣化，有一個方法是使反相器41的通-斷動作緩慢。
可是，在采用那一方法的情況下，有會出現(xiàn)構(gòu)成反相器41的P型MOS晶體管41a和N型MOS晶體管41b同時處于導(dǎo)通狀態(tài)的期間之虞。這有可能讓穿通電流流過反相器41中。
于是，在圖9的結(jié)構(gòu)中，為控制反相器41的反相元件41a、41b的柵極而設(shè)置非重疊電路45，以免反相元件41a、41b同時處于導(dǎo)通狀態(tài)。若這樣做，可避免在反相器41中產(chǎn)生穿通電流。
并且，最好是使非重疊電路45中的反相器45a、45b內(nèi)的晶體管寬度不對稱。具體而言，通過給反相器45a內(nèi)部的晶體管設(shè)定一個能讓輸出電位慢慢地下降，急劇地上升的寬度值，以使P型MOS晶體管41a緩慢地導(dǎo)通，迅速地截止。同樣，通過給反相器45b內(nèi)部的晶體管設(shè)定一個能讓輸出電位慢慢地上升，急劇地下降的寬度值，以使N型MOS晶體管41b緩慢地導(dǎo)通，迅速地截止。
圖10是表示圖1所示的各輸出用開關(guān)晶體管21～23及整流用開關(guān)晶體管31～33的一個布置例的示意圖。如圖10所示，在比較靠近輸入輸出接線區(qū)(I/O pad)的位置上，配置尺寸較大的晶體管21、31；在比較遠(yuǎn)離I/O接線區(qū)的位置上，配置尺寸較小的晶體管23、33。由于尺寸較大的晶體管21、31是為獲得高變換效率而被設(shè)置的，所以必須將它們配置在靠近I/O接線區(qū)的位置上，縮短布線，從而實(shí)現(xiàn)更小的線電阻。另一方面，由于尺寸較小的晶體管23、33是為利用它們的高通態(tài)電阻來去除噪聲而被設(shè)置的，所以將它們配置在遠(yuǎn)離I/O接線區(qū)的位置上，加長布線而使線電阻增大，倒不如說是比較理想的。
再就是，晶體管21、31又可當(dāng)用以釋放起因于沖擊(surge)的電荷的二極管用，因此，從保護(hù)它免遭沖擊的觀點(diǎn)來看，將尺寸大的晶體管21、31配置在靠近LSI芯片的外部的位置上，是比較理想的。
(第二實(shí)施例)圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。在圖11中，用和圖1相同的符號來表示和圖1相同的元件。
在圖11的結(jié)構(gòu)中，控制部15A的脈沖發(fā)生電路16A接收電壓比較器4的輸出信號SG，而輸出用來控制各開關(guān)晶體管21～23、31～33的通-斷動作的兩種信號SA、SB。還有，在對各開關(guān)晶體管21～23、31～33分別設(shè)置的驅(qū)動電路40的前一級上，都形成了邊沿檢測電路60。脈沖發(fā)生電路16A的輸出信號或者來自對其他開關(guān)晶體管設(shè)置的驅(qū)動電路40的門信號被供到各邊沿檢測電路60的輸入端A、B。
圖12(a)表示邊沿檢測電路60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖12(b)是表示圖12(a)所示的邊沿檢測電路60的輸入A、B及輸出OUT的時序圖。如圖12所示，在邊沿檢測電路60中，輸出OUT響應(yīng)于輸入A的上升沿而成為“H”，響應(yīng)于輸入B的下降沿而成為“L”。
下面，對圖11的開關(guān)穩(wěn)壓器的動作加以說明。
輸出用開關(guān)晶體管21～23的動作如下在輸出用開關(guān)晶體管21～23的導(dǎo)通動作中，脈沖發(fā)生電路16A輸出“L”電平作信號SA。首先，響應(yīng)于該信號SA的下降，通態(tài)電阻最大的輸出用開關(guān)晶體管21導(dǎo)通。接著，響應(yīng)于該輸出用開關(guān)晶體管21的門信號下降，下一級的輸出用開關(guān)晶體管22導(dǎo)通。然后，同樣地，響應(yīng)于該輸出用開關(guān)晶體管22的門信號下降，通態(tài)電阻最小的輸出用開關(guān)晶體管23導(dǎo)通。換句話說，輸出用開關(guān)晶體管21～23響應(yīng)于脈沖發(fā)生電路16A的輸出信號SA的下降，按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)ā?br> 另一方面，在輸出用開關(guān)晶體管21～23的截止動作中，脈沖發(fā)生電路16A輸出“H”電平作信號SA。首先，響應(yīng)于該信號SA的上升，通態(tài)電阻最小的輸出用開關(guān)晶體管23截止。接著，響應(yīng)于該輸出用開關(guān)晶體管23的門信號上升，輸出用開關(guān)晶體管22截止。同樣地，響應(yīng)于該輸出用開關(guān)晶體管22的門信號上升，輸出用開關(guān)晶體管21截止。換句話說，輸出用開關(guān)晶體管21～23響應(yīng)于脈沖發(fā)生電路16A的輸出信號SA的上升，按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
整流用開關(guān)晶體管31～33的動作也是同樣的。具體來說，在整流用開關(guān)晶體管31～33的導(dǎo)通動作中，脈沖發(fā)生電路16A輸出“H”電平作信號SB。響應(yīng)于該信號SB的上升，通態(tài)電阻最大的整流用開關(guān)晶體管31導(dǎo)通。接著，響應(yīng)于該整流用開關(guān)晶體管31的門信號上升，整流用開關(guān)晶體管32導(dǎo)通。然后，響應(yīng)于該整流用開關(guān)晶體管32的門信號上升，通態(tài)電阻最小的整流用開關(guān)晶體管33導(dǎo)通。另一方面，在整流用開關(guān)晶體管31～33的截止動作中，脈沖發(fā)生電路16A輸出“L”電平作信號SB。響應(yīng)于該信號SB的下降，通態(tài)電阻最小的整流用開關(guān)晶體管33截止。接著，按整流用開關(guān)晶體管32、31的順序陸續(xù)截止?？傊?，整流用開關(guān)晶體管31～33響應(yīng)于脈沖發(fā)生電路16A的輸出信號SB的上升，按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?；響?yīng)于信號SB的下降，按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
如上所述，在本實(shí)施例中，能用脈沖發(fā)生電路16A所輸出的兩個脈沖信號SA、SB來對輸出用及整流用開關(guān)晶體管的通-斷動作進(jìn)行控制。因此，即使進(jìn)一步增加開關(guān)晶體管的級數(shù)，也不用增加門控制信號及其信號線。
(第三實(shí)施例)圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。在圖13中，用和圖11相同的符號來表示和圖11相同的元件。
在圖13中，控制部15B所包含的脈沖發(fā)生電路16B輸出一個信號SX。該信號SX被供到通態(tài)電阻最小的輸出用開關(guān)晶體管23的邊沿檢測電路60的輸入端A、通態(tài)電阻最小的整流用開關(guān)晶體管33的邊沿檢測電路60的輸入端B及“或”門65的一個輸入端。通態(tài)電阻最大的整流用開關(guān)晶體管31的門信號被供到“或”門65的另一輸入端。“或”門65的輸出被供到通態(tài)電阻最大的輸出用開關(guān)晶體管21的邊沿檢測電路60的輸入端B。還有，輸出用開關(guān)晶體管21的門信號被供到通態(tài)電阻最大的整流用開關(guān)晶體管31的邊沿檢測電路60的輸入端A。其他的結(jié)構(gòu)和圖11一樣。
在輸出用開關(guān)晶體管21～23的導(dǎo)通動作和整流用開關(guān)晶體管31～33的截止動作中，脈沖發(fā)生電路16B輸出“L”電平作信號SX。因此，首先，整流用開關(guān)晶體管33截止，接著，整流用開關(guān)晶體管32、31依次截止。然后，“或”門65的輸出響應(yīng)于整流用開關(guān)晶體管31的門信號的下降而下降，結(jié)果，輸出用開關(guān)晶體管21導(dǎo)通。接著，輸出用開關(guān)晶體管22和23依次導(dǎo)通。
另一方面，在輸出用開關(guān)晶體管21～23的截止動作和整流用開關(guān)晶體管31～33的導(dǎo)通動作中，脈沖發(fā)生電路16B輸出“H”電平作信號SX。因此，首先，輸出用開關(guān)晶體管23截止，接著，輸出用開關(guān)晶體管22和21依次截止。然后，響應(yīng)于輸出用開關(guān)晶體管21的門信號的上升，整流用開關(guān)晶體管31導(dǎo)通。接著，整流用開關(guān)晶體管32和33依次導(dǎo)通。
如上所述，在本實(shí)施例中，輸出用開關(guān)晶體管21～23的導(dǎo)通動作和整流用開關(guān)晶體管31～33的截止動作，輸出用開關(guān)晶體管21～23的截止動作和整流用開關(guān)晶體管31～33的導(dǎo)通動作，分別是連續(xù)進(jìn)行的。再就是，能用脈沖發(fā)生電路16B所輸出的一個脈沖信號SX來對輸出用及整流用開關(guān)晶體管的通-斷動作進(jìn)行控制。因此，即使進(jìn)一步增加開關(guān)晶體管的級數(shù)，也不用增加門控制信號及其信號線。
(第四實(shí)施例)圖14是本發(fā)明的第四實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的局部結(jié)構(gòu)圖。在圖14中，僅示出有關(guān)輸出用開關(guān)晶體管21的結(jié)構(gòu)。71代表負(fù)載電流監(jiān)控電路；72a、72b代表將多個反相器鏈接構(gòu)成的延遲電路；73a、73b代表選擇電路。在該選擇電路中，選擇輸入S在“L”電平時，輸出輸入A作輸出OUT；選擇輸入S在“H”電平時，輸出輸入B作輸出OUT。由延遲電路72a、72b和選擇電路73a、73b構(gòu)成定時電路。
負(fù)載電流監(jiān)控電路71對開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流量進(jìn)行監(jiān)控，在負(fù)載電流量小時，輸出“L”信號；在負(fù)載電流量大時，則輸出“H”信號。結(jié)果，負(fù)載電流小時，從輸出用開關(guān)晶體管22的門信號或者信號SA開始變化到輸出用開關(guān)晶體管21的門信號開始變化時所經(jīng)歷時間延遲小；負(fù)載電流大時，延遲則又增加了由延遲電路72a、72b所引起的這一部分。就這樣，在負(fù)載電流小時，能夠縮短順序開關(guān)的間隔，所以，能進(jìn)一步有效地抑制負(fù)載電流小時的效率的劣化。
還有，將圖14的結(jié)構(gòu)設(shè)到其他輸出用開關(guān)晶體管，也是可以的。設(shè)到整流用開關(guān)晶體管，也是可以的。另外，在圖14所示的結(jié)構(gòu)中，能按負(fù)載電流量而設(shè)定兩種延遲。但是，通過改變結(jié)構(gòu)，使得設(shè)定兩種以上的延遲，也是完全可以的。圖15表示能設(shè)定四種延遲的一個電路結(jié)構(gòu)例。
如上所述，按照本實(shí)施例，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定順序開關(guān)的每一時間間隔。因此，能夠抑制負(fù)載電流量小時的效率的劣化。
(第五實(shí)施例)圖16是表示本發(fā)明的第五實(shí)施例所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)的電路圖。在上述各實(shí)施例中，如果輸出用開關(guān)晶體管和整流用開關(guān)晶體管同時導(dǎo)通，穿通電流會在其中流。在圖16的結(jié)構(gòu)中，為了避免所述穿通電流產(chǎn)生，設(shè)置了一個邏輯電路80。
在圖16所示的邏輯電路80中，三輸入“與”電路81將輸出用開關(guān)晶體管21～23的驅(qū)動信號SA1～SA3作其輸入。二輸入“與”電路82a～82c將整流用開關(guān)晶體管31～33的驅(qū)動信號SB1～SB3分別作它們的一個輸入，將三輸入“與”電路81的輸出作它們的另一輸入。
按照上述結(jié)構(gòu)，在至少多個輸出用開關(guān)晶體管21～23中之一導(dǎo)通時，三輸入“與”電路81的輸出處于“L”電平。因此，不管控制信號SB1～SB3的邏輯電平怎么樣，多個整流用開關(guān)晶體管31～33全部都截止。就這樣，能夠避免穿通電流產(chǎn)生。
需提一下，在本實(shí)施例中，由于輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)為3，所以，設(shè)置三輸入“與”電路。但是，不言而喻，按照輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)，改變“與”電路的輸入端的個數(shù)即可。另外，只要能使至少多個輸出用開關(guān)晶體管中之一導(dǎo)通時，多個整流用開關(guān)晶體管31～33全部截止，采用任何結(jié)構(gòu)的邏輯電路都是完全可以的。
在此，對用LSI來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓器的方法進(jìn)行補(bǔ)充說明。如上所述，為了實(shí)現(xiàn)變換效率高的開關(guān)穩(wěn)壓器，盡量降低開關(guān)晶體管的通態(tài)電阻是比較重要的。另外，負(fù)載電流量大時，由布線和焊接線等的電阻成分所造成的損耗，也不可忽視。此外，在將開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)用到攜帶機(jī)器中的情況下，為使其體積更小、重量更輕，外圍元件的數(shù)量和尺寸都是越小越好。
鑒于以上的觀點(diǎn)，盡量降低開關(guān)晶體管的通態(tài)電阻之后，再將它裝到芯片上，是比較理想的。此外，僅將通態(tài)電阻小的開關(guān)晶體管裝到LSI的外部，將其他的元件都裝到芯片上，也是可以的。這樣一來，既可保持高變換效率，又可降低開、關(guān)噪聲，并且，也可減少外圍元件。
圖17表示一用本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器而構(gòu)成的LSI系統(tǒng)的例。在圖17中，LSI 90包括LSI核心部91和直流/直流變換器92，它還包括平滑電路10作外圍元件。93a～93e是LSI 90的接線區(qū)。例如，直流/直流變換器92包括在上述實(shí)施例中所述的多個輸出用開關(guān)晶體管。本發(fā)明所涉及的開關(guān)穩(wěn)壓器是由直流/直流變換器92和平滑電路10構(gòu)成的。直流/直流變換器92靠著上述實(shí)施例所涉及的動作，將供到接線區(qū)93a、93b的電源電位Vdd、Vss變換成電壓Vnd，從而輸出給接線區(qū)93c。平滑電路10使直流/直流變換器92的輸出電壓Vnd平滑之后，將它作為電壓Vout輸出。平滑電路10的輸出電壓Vout作為內(nèi)部電源電壓而被供到LSI核心部91。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其中包括多個輸出用開關(guān)晶體管，至少所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作之一是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管按晶體管寬度遞增的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管按晶體管寬度遞減的次序截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中所述多個輸出用開關(guān)晶體管當(dāng)中第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管在非飽和區(qū)域里的漏極電流值比所述開關(guān)穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流值大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中所述多個輸出用開關(guān)晶體管被分為幾組，在導(dǎo)通動作時，所述多個輸出用開關(guān)晶體管，從所內(nèi)含的輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)少的那一組開始依次導(dǎo)通，而在截止動作時，從所內(nèi)含的輸出用開關(guān)晶體管的個數(shù)多的那一組開始依次截止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括對所述多個輸出用開關(guān)晶體管中的每一個分別設(shè)置的多個驅(qū)動電路，每一個驅(qū)動電路可使所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管按照它的驅(qū)動信號進(jìn)行動作，至少所述多個驅(qū)動電路之一包括按照所述驅(qū)動信號來驅(qū)動所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管的柵極的反相器；和將流過所述反相器中的電流量控制為一定的恒流源電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中至少所述多個驅(qū)動電路之一包括電流量控制電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流量來將在由所述恒流源電路控制的所述反相器中流的電流量進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中至少所述多個驅(qū)動電路之一包括非重疊電路，它接收所述驅(qū)動信號而為了避免所述反相器中所包含的P型MOS晶體管和N型MOS晶體管同時導(dǎo)通，將信號供到所述反相器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中在比較靠近包括所述開關(guān)穩(wěn)壓器的LSI的輸入輸出接線區(qū)的位置上配置所述多個輸出用開關(guān)晶體管中尺寸較大的，而在比較遠(yuǎn)離所述輸入輸出接線區(qū)的位置上配置尺寸較小的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括至少對所述多個輸出用開關(guān)晶體管之一設(shè)置的定時電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流值來設(shè)定所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通或者截止的時刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括多個整流用開關(guān)晶體管，至少所述多個整流用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作之一是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中在導(dǎo)通動作時，所述多個整流用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?，而在截止動作時，所述多個整流用開關(guān)晶體管按通態(tài)電阻遞增的次序截止。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括對所述多個整流用開關(guān)晶體管中的每一個分別設(shè)置的多個驅(qū)動電路，每一個驅(qū)動電路可使所對應(yīng)的整流用開關(guān)晶體管按照它的驅(qū)動信號進(jìn)行動作，至少所述多個驅(qū)動電路之一包括按照所述驅(qū)動信號來驅(qū)動所對應(yīng)的整流用開關(guān)晶體管的柵極的反相器；和將流過所述反相器中的電流量控制為一定的恒流源電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括至少對所述多個整流用開關(guān)晶體管之一設(shè)置的定時電路，它按照所述開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載電流值來設(shè)定所對應(yīng)的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通或者截止的時刻。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括在至少所述多個輸出用開關(guān)晶體管中之一導(dǎo)通時，可防止所述多個整流用開關(guān)晶體管導(dǎo)通的邏輯電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括對所述多個輸出用開關(guān)晶體管的通-斷動作進(jìn)行控制的控制部，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作時，所述控制部讓要第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管導(dǎo)通；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的截止動作時，所述控制部讓要第一個截止的輸出用開關(guān)晶體管截止；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其中還包括多個整流用開關(guān)晶體管，所述多個整流用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作和截止動作是按所規(guī)定的順序進(jìn)行的，并且，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的導(dǎo)通動作時，所述控制部讓要第一個截止的整流用開關(guān)晶體管截止；其他整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止；要第一個導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于最后截止的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通，在所述多個輸出用開關(guān)晶體管的截止動作時，所述控制部讓要第一個截止的輸出用開關(guān)晶體管截止；其他輸出用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被截止；要第一個導(dǎo)通的整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于最后截止的輸出用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通；其他整流用開關(guān)晶體管響應(yīng)于在這之前導(dǎo)通的整流用開關(guān)晶體管的門信號的變化而被導(dǎo)通。
18.一種LSI系統(tǒng)，其中包括權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器；和按從所述開關(guān)穩(wěn)壓器供來的電壓進(jìn)行動作的LSI核心部。
全文摘要
一種開關(guān)穩(wěn)壓器,其中一邊保持高變換效率,一邊降低開、關(guān)時所產(chǎn)生的噪聲。設(shè)置通態(tài)電阻互不相同的多個輸出用開關(guān)晶體管21～23,在導(dǎo)通動作時,使它們按通態(tài)電阻遞減的次序?qū)?在截止動作時,使它們按通態(tài)電阻遞增的次序截止。這樣一來,能夠抑制電流在進(jìn)行開、關(guān)時發(fā)生急劇的變化,從而降低起因于寄生電感102的di/dt噪聲。
文檔編號H03K17/16GK1275261SQ99801450
公開日2000年11月29日 申請日期1999年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者梶原準(zhǔn), 里見勝治, 崎山史朗, 木下雅善, 大谷一弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社