反馈电路、dc/dc转换器、控制器、电源适配器及电子设备的制造方法_2

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r>[0038]本发明的另一方案涉及一种电子设备。电子设备包括:负载;对商用交流电压进行滤波的滤波器;对滤波器的输出电压进行全波整流的二极管整流电路;使二极管整流电路的输出电压平滑化,生成直流输入电压的平滑电容器;使直流输入电压降压提供给负载的上述DC/DC转换器。
[0039]本发明的另一方案涉及AC适配器。AC适配器包括:对商用交流电压进行滤波的滤波器;对滤波器的输出电压进行全波整流的二极管整流电路;使二极管整流电路的输出电压平滑化,生成直流输入电压的平滑电容器;使直流输入电压降压,生成直流输出电压的上述DC/DC转换器。
[0040]需要说明的是,将以上构成要素的任意组合或本发明的构成要素及表现形式在方法、装置、系统等之间相互置换后的方案,作为本发明的方案也是有效的。
[0041]〔发明效果〕
[0042]通过本发明的一个方案,能在绝缘同步整流型DC/DC转换器中检测次级侧的异常,并在异常发生时保护电路。
【附图说明】
[0043]图1是表示本发明人研究的AC/DC转换器的基本构成的功能块图。
[0044]图2是第1实施方式的AC/DC转换器的电路图。
[0045]图3的(a)是PFM模式下的图2的DC/DC转换器的工作波形图;图3的(b)是图1的DC/DC转换器的工作波形图。
[0046]图4是图2的反馈1C的具体电路图。
[0047]图5是第2实施方式的AC/DC转换器的电路图。
[0048]图6是第3实施方式的AC/DC转换器的电路图。
[0049]图7是表示图6的同步整流控制器的具体构成例的电路图。
[0050]图8是第3实施方式的具有同步整流控制器的DC/DC转换器的功能块图。
[0051]图9的(a)、(b)是表示图8的异常检测电路的构成例的电路图。
[0052]图10是表示图8的同步整流控制器的具体构成例的电路图。
[0053]图11是表示具有AC/DC转换器的AC适配器的图。
[0054]图12的(a)、(b)是表不具有AC/DC转换器的电子设备的图。
【具体实施方式】
[0055]以下基于优选实施方式,参照【附图说明】本发明。对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理标注相同的标号,并适当省略重复的说明。另外,实施方式只是例示,并非限定发明,并非实施方式所记载的所有特征及其组合都是发明的本质部分。
[0056]在本说明书中,所谓“部件A与部件B连接的状态”,包括部件A与部件B物理地直接连接的情形,和部件A与部件B介由不对电连接状态产生影响的其它部件间接连接的情形。
[0057]同样地,所谓“部件C被设在部件A与部件B之间的状态”,除部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情形外,也包括介由不对电连接状态产生影响的其它部件间接连接的情形。
[0058](第1实施方式)
[0059]图2是第1实施方式的AC/DC转换器100的电路图。AC/DC转换器100包括滤波器102、整流电路104、绝缘型的DC/DC转换器200。
[0060]绝缘型的DC/DC转换器200包括初级侧控制器202、光电耦合器204、输出电路210、同步整流控制器300、反馈1C(集成电路)400。输出电路210具有反驰式同步整流型的拓扑结构,具备变压器T1、开关晶体管M1、同步整流晶体管M2、输出电容器C1。在本实施方式中,同步整流晶体管M2被插入到比变压器T1的次级绕组W2电位高的一侧(输出端子P2 侧)。
[0061]变压器T1的辅助绕组W4、二极管D4、电容器C4以同步整流晶体管M2的源极为基准生成外部电源电压Vc?。同步整流控制器300被配置在DC/DC转换器200的次级侧,使同步整流晶体管M2开关。外部电源电压Vra被供给到同步整流控制器300的电源(VCC)端子。同步整流控制器300的接地(GND)端子与同步整流晶体管M2的源极连接。同步整流控制器300的VD端子被输入同步整流晶体管M2的漏极电压VD。OUT端子上连接同步整流晶体管M2的栅极。需要说明的是,同步整流晶体管M2也可以被内置于同步整流控制器300。
[0062]同步整流控制器300对同步整流晶体管M2的控制方式不被特别限定,例如同步整流控制器300可以至少基于同步整流晶体管M2的两端间电压、即漏极源极间电压VDS生成脉冲信号,并基于脉冲信号使同步整流晶体管M2开关。
[0063]具体来说,同步整流控制器300包含驱动电路及脉冲发生器(图2中未图示,图5的脉冲发生器304、驱动器306)。脉冲发生器能够基于漏极源极间电压VDS和两个负的阈值电压VTH1、VTH2生成脉冲信号。两个阈值被设定为V TH1< V TH2< 0。例如V TH1= -50mV、V TH2=-10mV。脉冲发生器在漏极源极电压VDS变得低于负的第1阈值VTH1时,使脉冲信号成为指示同步整流晶体管M2的导通的电平(导通电平、例如高电平),之后,当漏极源极间电压VDS变得高于VTHJt,使其成为指示同步整流晶体管M2的截止的电平(截止电平、例如低电平)。驱动电路基于脉冲发生器生成的脉冲信号驱动同步整流晶体管M2。
[0064]反馈IC400被配置在DC/DC转换器200的次级侧,生成与输出电压V.相应的反馈信号,并介由光电耦合器204提供给控制器202。反馈IC400具有误差放大器410和异常检测电路420,被封装在一个模块中。
[0065]反馈IC400的V0端子被输入与输出电压V.相应的电压检测信号V s。GND端子与变压器T1的次级侧的接地线连接。光电耦合器连接端子(PC)端子上连接光电耦合器204的输入侧的发光元件(发光二极管)的阴极。
[0066]误差放大器410将与DC/DC转换器200的输出电压VQUT相应的电压检测信号V 5同其目标电压VREF的误差放大,并介由PC端子从光电親合器204吸引(灌)与误差相应的电流IERR。误差放大器410具有开集电极或者开漏极形式的输出级,输出级的晶体管412的集电极(或者漏极)与PC端子连接。差动放大器414根据电压检测信号Vs与基准电压V REF的误差控制晶体管412的基极电流或者栅极电压。在本实施方式中,晶体管412的集电极与PC端子间的二极管D2是以电路保护或者电压的电平移位(level shift)为目的而插入的,在其它实施方式中也可以省略。
[0067]异常检测电路420检测DC/DC转换器200的次级侧的异常。关于异常,例示了过电流状态、过电压状态、温度异常状态等,但不特别限定于此。另外,检测各异常的方法也不限定。例如过电流异常可以通过将同步整流晶体管M2两端间的电压与阈值电压进行比较来检测,或者,与同步整流晶体管M2串联地插入检测电阻,通过将检测电阻的电压降与阈值电压比较来进行检测。过电压状态可以通过监测DC/DC转换器200的输出线或任意节点的电位,与阈值电压比较来进行检测。温度异常状态可以利用热敏电阻等进行检测。异常检测电路420在检测到某种异常时,将其输出(异常检测信号S4)置于有效(例如高电平)。
[0068]保护电路430接受来自异常检测电路420的异常检测信号S4。保护电路430在异常检测信号S4被置于有效时、即检测到某种异常时,使误差放大器410的输出无效。
[0069]例如在检测到异常时,保护电路430使PC端子的电位置于与实际的输出电压V.无关的电压电平。该电压电平被设定使得控制器202生成的用于控制开关晶体管Ml的开关脉冲的占空比成为零或变得非常小。从另一角度来说,在检测到异常时,保护电路430使介由PC端子从光电耦合器204的发光二极管吸引的电流IERR增大到与输出电压V.无关的电流量。设定该电流量使得控制器202生成的用于控制开关晶体管Ml的开关脉冲的占空比变成零或变得非常小。
[0070]保护电路430包含与误差放大器410的输出晶体管412并联设置的保护晶体管432。异常检测信号S4被置于有效(高电平)时,保护晶体管432全导通。由此,误差放大器410的输出被箝位在接地附近,介由误差放大器410的反馈被完全无效化。从另一角度来说,流入晶体管432的电流比流入输出晶体管412的电流更加成为支配性的电流,介由误差放大器410的反馈被无效化。在没有发生任何异常、异常检测信号S4被置于无效(低电平)期间,保护晶体管432是截止的,不对反馈产生影响。
[0071]以上是DC/DC转换器200的基本构成。接下来说明其工作。
[0072]当电压检测信号Vs变得高于基准电压VREF时,输出晶体管412吸引的电流I ERR增大,光电耦合器204的输出侧的受光元件(光电晶体管)的电流IFB&增大。此时反馈电压VFB下降,因此开关晶体管Ml的占空比(导通时间)下降,向电压检测信号Vs趋近于基准电压VREF的方向(下降)施加反馈。相反地,当电压检测信号vs变得低于基准电压VREF时,输出晶体管412吸引的电流IERR减少,受光元件的电流IFB也减少。此时反馈电压V ^增大,因而开关晶体管Ml的占空比增大,向电压检测信号%趋近于基准电压VREF的方向(上升)施加反馈。这样,DC/DC转换器200的输出电压V.就被稳定在其目标电平。
[0073]通过DC/DC转换器200,能得到以下效果。
[0074]根据该DC/DC转换器200,在具有误差放大器410的反馈IC400中一并集成了异常检测电路420,从而能检测DC/DC转换器200的次级侧的异常状态。
[0075]在此,同步整流晶体管M2在其背栅极和漏极间具有寄生二极管(体二极管)。因此,在异常发生时仅使同步整流晶体管M2截止的话,DC/DC转换器200将以二极管整流方式继续工作,无法进行电路保护。因此,当检测到异常时,利用保护电路430使误差放大器410所进行的电压反馈无效化,使开关晶体管Ml的占空比下降,由此能使提供给次级侧的功率下降,能保护电路。
[0076]除此之外,在DC/DC转换器200中,将误差放大器410和异常检测电路420集成在了同一模块中,由此,与图1的由分立式元件构成的并联稳压器206相比,能大幅降低误差放大器410的消耗电流。
[0077]具体来说,在图1的DC/DC转换器200r中,若采用市场上销售的并联稳压器206,则其消耗电流为700 μΑ左右,其中150 μΑ为流入光电耦合器204的输入侧的发光元件的电流,其余550 μ Α为并联稳压器206的工作电流IDD。工作电流^是介由发光元件及与其并联的电阻被供给的,成为损耗。
[0078]与此不同,图2的误差放大器410虽然其输出电流IERR为150 μ A,与并联稳压器206是相同的,但能将此时的工作电流IDD降低到50 μ A左右,故能改善DC/DC转换器200的特别是轻负载状态下的效率。
[0079]在此,同步整流控制器300的电源(VCC)端子例如与DC/DC转换器200的输出线相连接,同步整流控制器300以输出电压V
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