专利名称：具有两个或多个输出的开关稳压器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及开关稳压器(switching regulator)，特别涉及提供多个直流电源电压的开关稳压器。
背景技术：
在最近几年，开关稳压器已经被用于各种电子设备，导致对小体积的低成本开关稳压器的需求增加。
图1为示出可以产生比输入电源电势更高的两个输出电压的现有的同步整流型开关稳压器。
图1的开关稳压器连接到直流电源1，并且包括用于OUT1的电感器L1、用于把电流提供到用于OUT1的电感器L1的半导体开关SW1、用于OUT1的整流二极管4、用于OUT1的半导体开关SW2、用于OUT1的整流平滑电容器6、用于OUT2的电感器L2、用于把电流提供到用于OUT2的电感器L2的半导体开关SW3、用于OUT2的整流二极管10、用于OUT2的半导体开关SW4、用于OUT2的整流平滑电容器12以及时序控制电路14和15。在整流平滑电容器6的相对端之间出现的输出OUT1被提供到负载7。在整流平滑电容器12的相对端之间出现的输出OUT2被提供到负载13。
图2为用于说明图1中所示的开关稳压器的操作的时序图。
在图2中，开关SW1、SW2、SW3和SW4在各个时序控制信号的高电平周期中被闭合(即，处于导通状态)，并且在各个时序控制信号的低电平周期中被开路(即，处于不导通状态)。在下文中，将对于输出OUT1描述图1中所示的电路的操作。
当开关SW1在时间t1闭合并且开关SW2开路时，电流被从直流电源1提供到电感器L1，导致在电感器L1中累积与时间t1的平方成正比的能量。能量的累积可以被观察为通过如图2(c)中所示的电感器的电流。
然后，开关SW1被开路，接着在时间t2闭合开关SW2。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW2(以及二极管4)释放，转移到电容器6。结果，随着端电压OUT1的增加，电容器6中存储作为电荷的能量。
在时间t2结束之后，开关SW1和SW2保持开路，从而电流从电容器6到达负载7。直到开关SW1和SW2再次操作(对应于时间t3)，电容器6的能量继续释放，从而端电压OUT(图2(d))随着时间而减小。在此，图2(d)中所示的电压波形示出小电压变化的放大示图。
上述操作被重复执行。当获得特定的操作状态时，其中存储在电容器6中的能量与所释放的能量相一致，则从电容器6释放的电荷被随后电荷的累积而连续地补充。结果，获得直流电势作为输出OUT1时序控制电路14把输出OUT1的直流电势与预定电势相比较。时序控制电路14控制开关SW1的开关时序，如果输出OUT1的直流电势较高，则缩短时间t1，并且如果输出OUT1的直流电势较低，则延长时间t1。在具有变量t1的PWM(脉宽调制)方法的情况中，时间t1、时间t2和时间t3的总和为由时序控制电路14所选择的时钟频率所确定的常量。
在图1的结构中，可以除去开关SW2，并且仅仅在其位置处保留整流二极管4。但是，在硅二极管中，当大于几微安的电流在正向方向上流动时，一般产生大约0.6V的电势降。这种电势降造成能量损耗。因此，当主要考虑能量效率时，使用产生较小电压降的具有产生比二极管更小的导通电阻的半导体开关SW2。但是，如果仅仅使用半导体开关SW2，则当有一些能量保留在电感器L1中时，开关SW2可能被开路。当出现这种情况时，电感器L1产生可能破坏该电路的高电势。因此，如图1中所示，最好提供与半导体开关SW2相并联的二极管4，以避免产生这种高电势。
按照相同的方式对输出OUT2执行上述操作。
在图1的结构中，用于输出OUT1的电路和用于OUT2的电路被分别提供，从而对两个输出提供重复的电路元件。在具有多个直流输出的现有开关稳压器中，需要提供与输出数目相同的电路元件，例如电感器、二极管、半导体开关和电容器。这导致成本增加并且还增加电路尺寸。电感器是不能够容易地减小尺寸的电路元件，这妨碍减小成本和尺寸的努力。
相应地，需要一种减小成本和尺寸的开关稳压器电路。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种开关稳压电路，其基本上避免现有技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的特点和优点将在下文的描述中给出，并且从该描述和附图中变得更加清楚，或者可以根据在该描述中给出的教导通过实施本发明而习得。通过在说明书中用完整、清楚、简明和确切的术语具体指出的开关稳压电路，使得本领域的普通技术人员能够实施本发明，可以实现和获得本发明的目的和其他特点及优点。
为了获得这些和其他优点并且根据在此体现和广义描述的本发明的目的，本发明提供一种开关稳压电路，其中包括一个电感器；第一电容器，其提供存储于其中的电势作为该开关稳压电路的第一输出；第二电容器，其提供存储于其中的电势作为该开关稳压电路的第二输出；以及一个开关组，其中包括多个开关，所述开关组建立第一路径、第二路径和第三路径，该第一路径把来自一个直流电源的能量提供到该电感器，用于在其内部累积能量，该第二路径把在该电感器中累积的能量提供到该第一电容器，并且该第三路径把在该电感器中累积的能量提供到该第二电容器。
在上述开关稳压电路中，单个电感器由多个输出所共用。在多个电路部件中，电感器特别难以减小尺寸。通过共用减少电感器的数目将导致成本的减小和大大地减小尺寸。该输出的数目不一定为两个，并且即使当该输出的数目增加到三个或更多时，本发明也可以很好地工作。
根据本发明另一个方面，一种开关稳压电路包括电感器；电容器；以及包括多个开关的开关组，该开关组建立第一路径、第二路径和第三路径以及第四路径，该第一路径把来自直流电源的能量提供到该电感器，用于在其内部累积能量，该第二路径把在该电感器中累积的能量提供到该电容器，该第三路径把在该电容器中累积的能量返回到该电感器，以及该第四路径为把从该电容器通过第三路径返回到该电感器的能量返回到该直流电源的路径。
在上述开关稳压电路中，通常在输出电源停止时将转换为大量的热量的能量被返回到提供于该开关稳压器的输入端的直流电源。通过该方法，如果该直流电源是一种可充电型的二次电池，可以通过充电而减小过度消耗。
从下文参照附图的详细描述中，本发明的其他目的和特点将变得更加清楚。
图1为示出可以产生比输入电源电势更高的两个输出电压的同步整流型的现有开关稳压器的电路图；图2为用于说明图1中所示的开关稳压器的操作的时序图；图3为示出根据本发明的开关稳压电路的第一实施例的电路图；图4为用于说明图3中所示的开关稳压器的操作的时序图；图5为示出根据本发明的开关稳压电路的第二实施例的电路图；图6为示出根据本发明的开关稳压电路的第三实施例的电路图；图7为示出根据本发明的开关稳压电路的第三实施例的电路图；图8为示出一个齐纳二极管和一个二极管的组合的电路图；图9为示出根据本发明的开关稳压电路的第四实施例的电路图；图10为示出根据本发明的开关稳压电路的第五实施例的电路图；图11为示出根据本发明的开关稳压电路的操作的时序图；图12为示出根据本发明的开关稳压电路的第六实施例的电路图；
图13为示出图12的开关稳压器的操作的时序图；图14为示出根据本发明的开关稳压电路的第七实施例的电路图；图15为示出图14的开关稳压器的操作的时序图；图16为示出根据本发明的开关稳压电路的第八实施例的电路图；图17为示出图16的开关稳压器的操作的时序图；图18为示出根据本发明的开关稳压器LSI的结构的电路图；图19为示出开关的时序控制的一个例子的时序图；图20为示出图18中所示的时序控制电路及其外围电路的结构的电路图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。
图3为示出根据本发明的开关稳压电路的第一实施例。
图3的开关稳压器连接到直流电源1，并且包括由OUT1和OUT2所共用的电感器L1、用于把电流提供到电感器L1的半导体开关SW1、用于OUT1的整流二极管4、用于OUT1的半导体开关SW2、用于OUT1的图4为用于说明图3中所示的开关稳压器的操作的时序图。
在图4中，开关SW1、SW2和SW4在各个时序控制信号的高电平周期中被闭合(即，处于导通状态)，并且在各个时序控制信号的低电平周期中被开路(即，处于不导通状态)。在下文中，将对于输出OUT1描述图3中所示的电路的操作。
当开关SW1在时间t1闭合并且开关SW2和SW4开路时，电流被从直流电源1提供到电感器L1，导致在电感器L1中累积与时间t1的平方成正比的能量。能量的累积可以被观察为通过如图2(c)中所示的电感器的电流。
然后，开关SW1被开路，接着在时间t2闭合开关SW2。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW2(以及二极管4)释放，转移到电容器6。结果，随着端电压OUT1的增加，电容器6中存储作为电荷的能量。
在时间t2结束之后，开关SW1和SW2保持开路，从而电流从电容器6到达负载7。直到开关SW1和SW2再次操作(对应于时间t3)，电容器6的能量继续释放，从而端电压OUT(图2(d))随着时间而减小。在此，图2(d)中所示的电压波形示出小电压变化的放大示图。
上述操作被重复执行。当获得特定操作状态时，其中在存储于电容器6中的能量与所释放能量相一致，则从电容器6释放的电荷被随后电荷的累积而连续地补充。结果，获得直流电势作为输出OUT1。时序控制电路16把输出OUT1的直流电势与预定电势相比较。时序控制电路16控制开关SW1的开关时序，如果输出OUT1的直流电势较高，则缩短时间t1，并且如果输出OUT1的直流电势较低，则延长时间t1。在具有变量t1的PWM(脉宽调制)方法的情况中，时间t1、时间t2和时间t3的总和为由时序控制电路16所选择的时钟频率所确定的常量。
然后，为了控制输出OUT2，在从时间周期t2结束开始经过时间t4(≥0)之后，开关SW1在时间t5被闭合。电流从直流电源1流到电感器L1，导致电感器L1与时间t5的平方成比例地累积能量。能量的累积可以被观察为通过如图4(d)中所示的电感器的电流。
然后，开关SW1被开路，接着在时间t6闭合开关SW4。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW4释放，转移到电容器12。结果，随着端电压OUT2的增加，电容器12中存储作为电荷的能量。
在时间t6结束之后，开关SW4保持开路，从而电流从电容器12到达负载13。直到开关SW1和SW4再次操作(对应于时间t7)，电容器12的能量继续释放，从而端电压OUT(图4(f))随着时间而减小。在此，图4(f)中所示的电压波形示出小电压变化的放大示图。
上述操作被重复执行。当获得特定的操作状态时，其中存储在电容器16中的能量与所释放的能量相一致，则从电容器6释放的电荷被随后电荷的累积而连续地补充。结果，获得直流电势作为输出OUT2。时序控制电路16把输出OUT2的直流电势与预定电势相比较。时序控制电路16控制开关SW1的开关时序，如果输出OUT2的直流电势较高，则缩短时间t5，并且如果输出OUT2的直流电势较低，则延长时间t5。
在根据本发明的开关稳压器中，单个电感器由多个输出所共用。在各种电路元件中，电感器是特别难以减小尺寸的。通过共用减少电感器的数目将实现成本的减少和大大地减小尺寸。尽管在上述实施例中仅仅提供两个输出，但是即使当输出的数目增加到三个或更多时，也可以采用与上文所述相同的工作原理。
在图3的结构中，如果不提供二极管4，连接到开关的电感器的一端在所有开关开路的时刻产生高电势，这可能导致不可经受的电势施加到电路元件上。提供与开关SW2并联的二极管4可以抑制在连接到该开关的电感器的端部出现的电势，从而该电势不会超过输出电势加上该二极管的正向偏压。在开关SW4的断开时产生的高电势还可以通过二极管4来释放。仅仅单个二极管足以避免产生高电势。如果提供与开关SW4相并联的另一个二极管，则电感器L1通过该附加的二极管连接到OUT2以及通过二极管4连接到OUT1，导致OUT1和OUT2处于相同的电势。
一个开关(即，在图3的例子中为开关SW2或SW4)可以被除去，以仅仅在除去位置使用一个二极管，如果该位置对应于在所有输出端中产生一个最高电势的输出端即可。如果该输出电势较高，则在二极管处的损耗不会导致效率大大减小。仅仅使用一个二极管用于具有最高电势的输出，从而实现成本的减小和尺寸的减小，而不对效率造成太大的影响。
同理，最好在对应于产生最高电势的输出端的位置处提供一个开关和一个二极管的并联连接。
图5为示出根据本发明的开关稳压电路的第二实施例的电路图。在图5中，与图3相同的元件由相同的标号所表示，并且将省略对它们的描述。第二实施例的开关稳压器除了图3中所示的第一实施例的开关稳压器的结构之外还包括一个二极管21和开关SW5。
在图3中所示的第一实施例的开关稳压器中，如果连接到二极管4的OUT1与该负载断开，则在开关SW4开路之后保留在电感器L1中的剩余能量可能大大地升高输出OUT1的输出电势。为了解决该问题，提供如图5中所示的二极管21和开关SW5，从而在开关SW4开路之后剩余能量被通过二极管21和开关SW5输出到OUT2。开关SW5的开关时序被时序控制电路16A所控制。
图6为示出图5的开关稳压器的操作的时序图。
如图6中所示，开关SW5可以与开关SW4同时闭合，或者可以在开关SW4开路时闭合。另外，开关SW5可以与关于OUT2的产生的开关SW1的开路同时闭合。开关SW4的开路时序可以被设置在OUT2的振荡周期结束时，或者可以设置在OUT1的导通周期开始之前。
利用上述第二实施例的结构，开关SW5在适当的时序被闭合，从而即使当没有负载连接到输出OUT1时，在开关SW4开路时保留在电感器L1中的剩余能量被防止泄漏到输出OUT1。
图7为示出根据本发明的开关稳压电路的第三实施例的电路图。在图7中，与图3中相同的元件由相同的标号所表示，并且将省略对它的描述。第三实施例的开关稳压器包括代替图3中所示的第一实施例的开关稳压器的二极管4的二极管串联22。二极管串联被提供为与电感器L1相并联。
在图7中所示的结构中，由多个串联的二极管所构成的二极管串联22被设置为与电感器L1相并联，用于防止在开关SW2或SW4开路时出现高电电势。二极管串联22作为限制电感器的相对端之间的电势的一个限幅器。限制电势由二极管的数目所确定。这防止在连接到开关的电感器L1的端部产生高电势，从而防止在输出OUT1产生高电势。图8中所示的齐纳二极管23和二极管24的组合可以用于取代该二极管串联22，从而设置适当的限制电势。
图9为示出根据本发明的开关稳压电路的第四实施例的电路图。
图9所示的第四实施例具有互不相同的能量充电周期t1和t5，其中t1和t5分别对应于OUT1和OUT2。当电流消耗和输出电势在多个输出OUT1和OUT2之间变化时，周期t1和t5被根据需要而独立地控制。因此在电感器L1中累积的最大能量相应地变化，从而产生与所需标准相一致的输出电势。
通常，用于开关稳压器的时序控制电路产生用于控制时序的三角波。该三角波在图2和图4中示出作为时序参考。三角波的电势被与预定时序电势相比较，从而控制每个开关的切换。在图9的第四实施例中，三角波的正跃变时间和负跃变时间被控制，从而可以容易地控制开关的切换时序，以获得所需时序。
图10为示出根据本发明的开关稳压电路的第五实施例的电路图。在图10中，与图3中相同的元件由相同的标号所表示，并且将省略对它们的描述。第五实施例的开关稳压器包括除了图1中所示的第一实施例的开关稳压器的结构之外新提供的直流电源31和开关SW6。按照这种方式，第五实施例被构造为通过提供与电感器L1相连接的两个不同的直流电源1和31以及开关SW6而切换该电源，每个开关的切换时序由时序控制电路16B所控制。
图11为示出图10中所示的开关稳压器的操作的时序图。
当开关SW6响应图11(c)中所示的时序控制信号而把一个路径提供到直流电源1时，通过开关SW1和SW2的操作，把在电感器L1中累积的能量提供到OUT1。当开关SW6提供到达直流电源31的路径时，通过开关SW1和SW4的操作，把在电感器L1中累积的能量提供到OUT2。这些操作被重复执行，从而直流电源1被用作为OUT1的专用电源，并且直流电源31被用作为OUT2的专用电源。尽管在本例中提供两个直流电源和两个输出，但是即使当直流电源和输出的数目增加到3个或更多个时，也可以执行相同的操作。另外，直流电源的数目和输出的数目可以互不相同。
图12为示出根据本发明的开关稳压电路的第6实施例的电路图。在图12中，与图3相同的元件由相同的参考标号所表示，并且将省略对它们的描述。与图3的第一实施例的开关稳压器相比，第六实施例的开关稳压器另外包括一个二极管32和开关SW6和SW7。并且，第一实施例的开关SW1在第六实施例中被除去。每个开关的切换时序由时序控制电路16C所控制。
图3的第一实施例针对于升压型电源(即，直流电源1的直流电势比OUT1和OUT2的电势更小)。另一方面，图12的结构针对于降压型电源，其产生具有比直流电源1的电势更低的电势的OUT1和OUT2。
图13为示出图12的开关稳压器的操作的时序图。
如图13中所示，开关SW2和SW6被同时闭合，以在电感器L1和整流平滑电容器6中累积能量。开关SW6然后被开路，同时开关SW7闭合。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW2提供到输出OUT1，并且在整流平滑电容器6中存储的能量被作为电流提供到负载7。然后，当电感器L1中累积的能量变为0时，开关SW2与通过电感器L1的电流的停止相同步地开路。然后，存储在整流平滑电容器6中的能量继续释放到负载7，直到开关SW2被再次操作时为止。
对OUT2执行相同的操作。开关SW4和SW6被同时闭合，以在电感器L1和电容器12中累积能量。开关SW6然后被开路，同时开关SW7闭合。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW4提供到输出OUT2，并且在整流平滑电容器12中存储的能量被作为电流提供到负载7。然后，当电感器L1中累积的能量变为0时，开关SW4与通过电感器L1的电流的停止相同步地开路。然后，存储在整流平滑电容器12中的能量继续释放到负载13，直到开关SW4被再次操作时为止。
在图2的电路中，开关SW2被同时闭合，以在对于OUT1的电感器L1和整流平滑电容器6中累积能量。当进行该操作时，出现在整流平滑电容器6的相对端之间的输出电势OUT1总是低于直流电源1所提供的电势。因此，输出OUT1是低于由直流电源1所提供的电势的一个降压电势。这同样适用于OUT2的情况。
图14为示出根据本发明的开关稳压器电路的第七实施例的电路图。在图14中，与图12相同的元件由相同的参考标号所表示，并且将省略对它们的描述。与图12的第六实施例的开关稳压器相比，第七实施例的开关稳压器另外包括一个开关SW1。该开关SW1与第一实施例所用的开关SW1相同。每个开关的切换时序由时序控制电路16D所控制。
图12中所示的第六实施例针对于降压型电源，其中OUT1和OUT2的电势比由直流电源1所提供的电势比更小。另一方面，图14的结构针对于升压/降压型电源，其产生具有比直流电源1的电势更高或更低的电势的OUT1和OUT2。
图15为示出图14的开关稳压器的操作的时序图。
如图13中所示，开关SW1和SW6被同时闭合，以在电感器L1中累积能量，并且开关SW2和SW7被开路。然后，开关SW1和SW6被开路，同时开关SW2和SW7闭合。在电感器L1中累积的能量被通过开关SW2提供到输出OUT1，并且在电容器6中存储的能量被作为电流提供到负载7。然后，当电感器L1中累积的能量变为0时，开关SW2与通过电感器L1的电流的停止相同步地开路。然后，存储在电容器6中的能量继续释放到负载7，直到开关SW2被再次操作时为止。还对OUT2执行相同的操作。
在图3中所示的第一实施例中，当开关SW1和SW2分别开路和闭合时施加到输出OUT1的电势为由直流电源1所提供电势与从电感器L1释放的能量所产生的电势的总和。结果，OUT1在图3的结构中为升压电势(同样适用于OUT2的情况)。在图12中所示的第六实施例中，当通过同时闭合开关SW2和SW6而在电感器L1中累积能量时，出现在整流平滑电容器6的相对端之间的输出电势OUT1总是低于由直流电源1所提供的电势。结果，在图12的结构中，OUT1为降压电势(这同样适用于OUT2的情况)。
在图14的第七实施例中，另一方面，当开关SW1和SW6开路时，开关SW2和SW7闭合，从而把电感器L1的能量提供到整流平滑电容器6。输出OUT1的电势由从电感器L1提供的能量与负载7消耗的能量的比值所确定。时序控制电路16D控制在电感器L1中累积能量过程中开关SW1和SW6的闭合周期，从而控制从电感器L1提供到整流平滑电容器6的能量。通过该控制，时序控制电路16D可以产生所需电势(升压电势或降压电势)。
在图14的结构中，所有开关在图15中所示的时间t4和时间t8过程中可以开路。但是，为了避免在电感器L1的端部出现不稳定的电势，开关SW1或开关SW7最好被闭合，以把电感器L1的一端连接到地电势。
另外，开关SW1和SW7可以在开关SW2或SW4开路时闭合。这避免在电感器L1的端部的电势升高(导致不稳定的电势)，从而消除提供与开关SW2相并联的二极管4的必要性。当在LSI中提供开关SW2和SW4时，特别是可以获得高速开关，从而容易执行上述切换。
图16为示出根据本发明的开关稳压电路的第8实施例的电路图。在图16中，与图3相同的元件由相同的参考标号所表示，并且将省略对它们的描述。与图3的第一实施例的开关稳压器相比，第八实施例的开关稳压器另外包括开关SW8至SW11。每个开关的切换时序由时序控制电路16E所控制。尽管在图16中仅仅示出单个输出OUT1，但是可以按照与第一实施例相同的方式提供多个输出。
第八实施例的开关稳压器针对于当执行电源输出的频繁开/关切换时减小能量浪费。通常，在电源的输出端提供一个平滑电容器，用于稳定输出电势。当需要快速地把输出电势减小为0时，通常消耗电容器中的能量的方法是通过使用电阻器等等来把该能量转换为热量。在图16的电路中，通常转换为过量的热量的能量被返回到提供于开关稳压器的输入端处的直流电源。通过该方法，如果直流电源1是可充电型的二次电池的话，可以把过量的消耗通过能量充电而减小。
图17为示出图16的开关稳压器的操作的时序图。在把电能提供给负载7的情况中，开关SW1和SW9被闭合，以通过图16和图17中所示的路径A在电感器L1中累积能量。然后开关SW1被开路，并且开关SW2闭合，把能量从电感器L1通过路径B转移到整流平滑电容器6。然后，当整流平滑电容器6放电时，能量被提供到负载7。当要停止提供给负载7的电能时，开关SW1和SW8被闭合以建立如图16和图17中所示的路径C。在整流平滑电容器6中保留的电荷被释放用于在电感器L1中存储能量。然后开关SW1和SW8被开路，并且开关SW10和SW11被闭合以建立路径D，通过该路径，存储在电感器L1中的能量被返回到直流电源1。按照这种方式，通常被浪费的能量可以返回到直流电源。
图18为示出根据本发明的开关稳压器LSI的结构的电路图。图18的开关稳压器LSI100对应于图14中所示的第七实施例的开关稳压器。在图18中，与图14相同的元件由相同的标号所表示，并且将省略对它们的描述。
开关SW1、SW2、SW4、SW5、SW6和SW7由小的导通电阻的MOS-FET所构成。FET的栅极节点被通过时序控制电路16D的逻辑控制而驱动。电平位移器电路105至107沿着从时序控制电路16D到开关的一些路径而插入。这些电平位移器电路转换由时序控制电路16D的逻辑电路所使用的电源电势，以产生与用于导通MOS-FET的栅极电势的开关工作点相一致的电势。例如，逻辑电路的输出可以在从0V至4V的范围内，其被转换为从0V至5V范围内的栅极电势。
CP1至CP3为用于比较电势的比较器。CP1和CP2需要具有较高的灵敏度并且以高速工作。CP1和CP2分别比较开关SW2和SW4的相对端之间的电势，即连接到电感器L1的节点和连接到输出端的节点之间的电势。根据该比较，检测电流变为0的时序。即，CP1和CP2检测作为能量从电感器L1释放到输出端的结果在连接到电感器L1的节点处的电势低于在连接到输出端的节点处的电势的情况。由CP1和CP2的检测被提供到时序控制电路16D。相应地，时序控制电路16D使开关SW2和SW4的MOS-FET截止。
提供到运算放大器OP1和OP2的Vref是分别与OUT1和OUT2的所需电压相等的参考电势。每个OP1和OP2把实际输出电势与参考电势相比较，以放大该差别，并且把放大的差别电势提供到CP3。CP3把OP1或OP2的输出与三角波的电势相比较，从而控制从时序控制电路16D输出的PWM脉冲的宽度。
开关SW8在OP1的输出与OP2的输出之间切换，以与时序控制电路16D在OUT1和OUT2之间时分地执行的操作相一致。该开关时序与三角波发生器102的操作相同步。根据三角波发生器102的三角波和从CP3输出的PWM脉冲宽度，时序控制电路16D控制MOSFET的栅极节点。图19为示出该开关的时序控制的一个例子的时序图。
如图18中所示，直流电源、电感器和电容器被作为开关稳压器LSI100外部的部件而提供。按照相同的方式，对于第一至第六以及第八实施例通过提供作为外部部件的直流电源、电感器和电容器，可以实现开关稳压器LSI。在第一至第八实施例中，电容器可以被另外提供作为开关稳压器LSI的内置部件。
图20为示出图18的时序控制电路16D的结构以及外围电路。在图20中，与图18相同的元件由相同的参考标号所表示，并且将省略对它们的描述。在图20中，图18的三角波发生器102对应于电流源212至215、开关216至219以及振荡电容器224。电流源212或电流源213把一个电流提供到振荡电容器224，从而产生以预定的斜率增加的三角波的正跃变。电流从振荡电容器224释放到电流源214或电流源215，从而产生以预定斜率下降的三角波的负跃变。根据双稳态触发器207是否使其输出保持在Q(状态1)或XQ(状态2)，在单电流源驱动和双电流源驱动之间切换模式，这决定三角波的斜率。这对应于图9(g)的情况。
比较器208把三角波的电势与VH或VL相比较，从而产生用于控制开关SW2等等的驱动器的向下信号。该向下信号被反相器223所反相，以产生一个向上信号，其被提供到驱动器205和206，用于驱动开关SW1和SW6。向下信号在三角波的负跃变过程中为高电平，并且向上信号在三角波的正跃变过程中为高电平。双稳态触发器207由向上信号所切换，从而在状态1和状态2之间改变。状态1对应于OUT1操作模式，并且状态2对应于OUT2操作模式。
用于驱动开关SW2的驱动器201接收状态1信号、向下信号和CP1的输出。驱动器201在OUT1操作模式中在三角波的负跃变过程中产生高电平脉冲，直到CP1的输出变为高电平为止。用于驱动开关SW4的驱动器202接收状态2信号、向下信号和CP2的输出。驱动器201在OUT2操作模式中在三角波的负跃变过程中产生高电平脉冲，直到CP2的输出变为高电平为止。用于驱动开关SW5的驱动器203接收状态2信号和向下信号，并且在OUT2操作模式中在三角波的负跃变过程中产生持续的高电平脉冲。用于驱动开关SW7的驱动器204接收向下信号，并且在OUT1和OUT2操作模式中在三角波的负跃变过程中产生持续的高电平脉冲。用于驱动开关SW1的驱动器205接收向上信号，并且在OUT1和OUT2操作模式中在三角波的正跃变过程中产生持续的高电平脉冲。用于驱动开关SW6的驱动器206接收向上信号和表示PWM输出脉冲的宽度的CP3输出，并且在OUT1和OUT2操作模式中在三角波的正跃变过程中产生对应于PWM输出脉冲的宽度的高电平脉冲。通过这些脉冲信号，实现如图19中所示的开关的时序控制。
在上述结构中，开关SW1的闭合周期是常量，而开关SW6的闭合周期根据输出OUT1和OUT2的电势而调节。通过该调节，在电感器L1中累积的能量被控制，从而对输出OUT1和输出OUT2获得所需的电势。
另外，本发明不限于这些实施例，而是可以有各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种开关稳压电路，其中包括一个电感器；第一电容器，其提供存储于其中的电势作为所述开关稳压电路的第一输出；第二电容器，其提供存储于其中的电势作为所述开关稳压电路的第二输出；以及一个开关组，其中包括多个开关，所述开关组建立第一路径、第二路径和第三路径，所述第一路径把来自一个直流电源的能量提供到所述电感器，用于在其内部累积能量，所述第二路径把在所述电感器中累积的能量提供到所述第一电容器，并且所述第三路径把在所述电感器中累积的能量提供到所述第二电容器。
2.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中进一步包括一个时序控制电路，其控制所述开关组，使得所述第一路径被首先建立，随后建立所述第二路径，并且此后再次建立所述第一路径，随后建立所述第三路径。
3.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中进一步包括与所述电感器和第一和第二电容器之一之间的一个开关相并联的二极管，所述第一和第二电容器之一对应于在第一输出和第二输出之间的最高电势输出，其中来自所述电感器的电流通过所述二极管。
4.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中进一步包括被提供在所述电感器和第一和第二电容器之一之间的二极管，所述第一和第二电容器之一对应于在第一输出和第二输出之间的最高电势输出，其中来自所述电感器的电流通过所述二极管。
5.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中进一步包括一个二极管和一个开关的串联连接，所述串联连接被设置为与所述电感器和该第一和第二电容器之一之间的所述开关组的一个开关相并联，所述第一和第二电容器之一对应于在第一输出和第二输出之间的最高电势输出。
6.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中进一步包括被设置为与所述电感器相并联的串联二极管。
7.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中所述开关组建立第四路径，通过该路径把能量从另一个直流电源提供到所述电感器。
8.根据权利要求1所述的开关稳压电路，其中所述开关组建立第四路径，在所述第二路径和所述第三路径之一被开路之后，所述电感器的一端通过该第四路径连接到一个固定电势。
9.一种开关稳压电路包括电感器；电容器；以及包括多个开关的开关组，该开关组建立第一路径、第二路径和第三路径以及第四路径，该第一路径把来自直流电源的能量提供到所述电感器，用于在其内部累积能量，所述第二路径把在所述电感器中累积的能量提供到所述电容器，所述第三路径把在所述电容器中累积的能量返回到所述电感器，以及所述第四路径为把从所述电容器通过所述第三路径返回到所述电感器的能量返回到所述直流电源的路径。
10.一种开关稳压电路，其中包括连接到一个外部直流电源的端子；连接到一个外部电感器的端子；连接到第一外部电容器的端子；连接到第二外部电容器的端子；以及一个开关组包括多个开关，所述开关组建立第一路径、第二路径和第三路径，所述第一路径把来自外部直流电源的能量提供到该外部电感器，用于在其内部累积能量，所述第二路径把在该外部电感器中累积的能量提供到该第一外部电容器，并且所述第三路径把在该外部电感器中累积的能量提供到第二外部电容器。
全文摘要
一种开关稳压电路，其中包括一个电感器；第一电容器，其提供存储于其中的电势作为所述开关稳压电路的第一输出；第二电容器，其提供存储于其中的电势作为所述开关稳压电路的第二输出；以及一个开关组，其中包括多个开关，所述开关组建立第一路径、第二路径和第三路径，所述第一路径把来自一个直流电源的能量提供到所述电感器，用于在其内部累积能量，所述第二路径把在所述电感器中累积的能量提供到所述第一电容器，并且所述第三路径把在所述电感器中累积的能量提供到所述第二电容器。
文档编号H02M3/155GK1449097SQ0310835
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月28日 优先权日2002年3月28日
发明者西森英二, 关泽纪行 申请人:富士通株式会社