开关调节器控制电路以及开关调节器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输出恒定电压的开关调节器，更详细而言，涉及用于抑制输出电压的过冲的电路。
【背景技术】
[0002]开关调节器被用作各种电子设备的电路的电压供给源。开关调节器的功能是与输入端子的电压变动无关地向输出端子输出恒定的电压，但是，希望在输入端子的电压降低而无法维持输出端子的设定电压的区域中，也尽可能地输出接近设定电压的电压。而且即使在输入端子的电压从该状态恢复而能够向输出端子提供设定电压值的情况下，让输出端子的电压以不会发生过冲的方式转变到设定电压也是很重要的。因此，以往对误差放大器的输出电压进行钳位。
[0003]图7示出具有钳位电路的开关调节器的框图。
[0004]以往的开关调节器具有三角波产生电路3、误差放大器31、PWM比较器27、缓冲器6、运算放大器5、17、电阻9、13、15、25、电容11、二极管7、19、基准电压电路23、功率晶体管40、二极管42、线圈41以及电容43。
[0005]基准电压电路23输出基准电压Vref。三角波产生电路3输出以上限电平电压VH与下限电平电压VL之间的电压振荡的三角波Vramp。误差放大器31对开关调节器的输出电压Vout的反馈电压Vfb和基准电压电路23的基准电压Vref进行比较，并放大它们的电压差。PWM比较器27对误差放大器31输出的电压Verr’和三角波Vramp进行比较，并输出信号Vpwm0
[0006]运算放大器5构成电压跟随电路，进行缓冲而输出三角波Vramp。由于电容11经由二极管7和电阻9而与运算放大器5的输出端子连接，因此，电容11保持三角波Vramp的上限电平电压VH0电阻13和15构成分压电路，对保持在电容11上的电压VH进行分压并输出电压Vclamp。运算放大器17构成电压跟随电路，进行缓冲而输出电压Vclamp。二极管19的阴极与运算放大器17的输出端子连接，阳极经由电阻25与误差放大器31的输出端子连接。以上所说明的电路构成钳位电路。
[0007]因此，当误差放大器31输出的电压Verr达到电压Vclamp时，运算放大器17抽取电流，将电压Verr控制为不超过电压Vclamp。即，不会出现PWM比较器27的反相输入端子的电压Verr’超过作为PWM比较器27另一方的输入电压的三角波Vramp的上限电平的电压的情况。
[0008]像以上所说明的那样，关于以往的开关调节器，电压Verr越朝向三角波Vramp的高电位侧，开关Duty(占空比)越高，因此，即使是在电源电压低或负载电流过大的状态等要求高的Duty的情况下，电压Verr也收敛在三角波Vramp的振幅范围内。由此，即使是在从低电源电压恢复时或负载电流过大的状态消除等时，电压Verr能够快速地转移到下一个工作点，能够降低输出电压Vout产生的过冲的大小。
[0009]由此，对于以往的开关调节器电路的钳位电路而言，即使在产生了以冷启动为代表的、输入端子的电压的极端变动时，也能够防止输出电压Vout产生过大的过冲。
[0010]现有专利文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开平6 - 233525号公报
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014]然而，现有技术的具有钳位电路的开关调节器存在如下缺点:在输入端子的电压降低时也始终进行开关操作，无法产生降压型开关调节器所要求的、将输入端子和输出端子DC连接的状态(以下，称为100% Duty状态)。
[0015]假设通过钳位电路将降压型开关调节器的最大Duty限制为α %时，最大输出电压Vout (max)是对输入端子的电压VIN乘以α而得到的。即，Vout (max) = a VIN0
[0016]现在，当假设输出电压Vout的设定值Vouts为5V、输入端子的电压VIN为4V、α为90%时，Vout = 4VX90%= 3.6V。在该条件下，输入端子的电压VIN低于输出电压Vout的设定值，因此，原本期望100% Duty，S卩α = 100%，如果那样的话Vout输出4V，但是因α的限制，会产生大约0.4V的下降。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]为了解决以往的课题，本发明的开关调节器控制电路采用如下的结构。
[0019]—种开关调节器控制电路，其具有:三角波产生电路，其产生三角波；误差放大器，其对基于输出电压的电压与基准电压进行比较；比较器，其对基于三角波的信号与误差放大器的输出信号进行比较；峰值保持电路，其保持在基于三角波的信号的上限电压上加上偏移电压而得到的电压；以及钳位电路，其根据峰值保持电路输出的电压，对误差放大器的输出端子进行钳位。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明的具有钳位电路的降压型开关调节器，在要求最大Duty的条件中，通过误差放大器的输出钳位电路，误差放大器的输出端子被钳位在比三角波信号高出一定电平的电压。因此，开关输出成为100% Duty状态，输出电压Vout成为与输入端子的电压VIN大致相等的值。并且，在之后由于输入端子的电压的上升等而导致从100% Duty状态恢复到通常状态时，误差放大器输出从与三角波信号的峰值比较近的电平起转变，因此能够缩短恢复时间，开关输出能够从稳定地持续输出H电平的状态快速地脱离。这样具有如下效果:还能够降低在从100% Duty状态恢复时容易产生的、过大的过冲的产生。
【附图说明】
[0022]图1是第I实施方式的开关调节器的框图。
[0023]图2是示出第I实施方式的开关调节器的动作的时序图。
[0024]图3是第2实施方式的开关调节器的框图。
[0025]图4是示出在100% Duty状态下，负载电流较多时的电压信号Vsum的图。
[0026]图5是示出在100% Duty状态下，负载电流较少时的电压信号Vsum的图。
[0027]图6是示出峰值保持电路的一例的电路图。
[0028]图7是以往的具有钳位电路的开关调节器的框图。
[0029]标号说明
[0030]2:矩形波振荡电路；3:三角波产生电路；6:缓冲器；5、17、51、61:运算放大器；20:分压电路；23:基准电压电路；27:PWM比较器；31:误差放大器；44:触发器；45:电流加法电路；50:峰值保持电路；60:钳位电路；80:恒流源。
【具体实施方式】
[0031]图1是本实施方式的开关调节器的框图。图1所示的框图是电压模式型开关调节器的一例。
[0032]本实施方式的开关调节器具有开关调节器控制电路1、功率晶体管40、线圈41、二极管42以及电容43。
[0033]开关调节器控制电路I具有三角波产生电路3、基准电压电路23、误差放大器31、PWM比较器27、缓冲器6、分压电路20、峰值保持电路50以及钳位电路60。
[0034]峰值保持电路50具有运算放大器51、电容52以及偏移电路53。钳位电路60具有运算放大器61以及Nch (N沟道)晶体管62。
[0035]分压电路20连接在被输入了输出电压Vout的输入端子与接地端子之间。误差放大器31的同相输入端子连接有基准电压电路23，反相输入端子连接有分压电路20的输出端子。关于输出以上限电平电压VH与下限电平电压VL之间的电压振荡的三角波Vramp的三角波产生电路3，其输出端子与PWM比较器27的同相输入端子和峰值保持电路50的输入端子连接。峰值保持电路50的输出端子与钳位电路60的输入端子连接。PWM比较器27的反相输入端子连接有误差放大器31的输出端子与钳位电路60的输出端子，PWM比较器27经由缓冲器6与输出端子连接。
[0036]运算放大器51的同相输入端子经由偏移电路53与峰值保持电路50的输入端子连接，反相输入端子与输出端子连接，输出端子经由峰值保持电路50的输出端子和电容52而与接地端子连接。
[0037]运算放大器61的反相输入端子与钳位电路60的输入端子连接，输出端子与Nch晶体管62的栅极连接