专利名称：增压器型开关调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种增压器型开关调节器(以下称为增压器型SW调节器)，其中当为增压器型SW调节器施加电源时，可以抑制通过一个线圈从电源向输出电容充电的浪涌电流。
背景技术：
传统的增压器型SW调节器由图6所示的电路构成。
图6中，输入电源20连接到线圈21和增压器型SW调节器控制电路30的电源端子1，线圈21的另一端连接到SW元件22的漏极和联通二极管23的阳极，联通二极管23的阴极连接到增压器型SW调节器控制电路30的输出电压端子2，电容24和负载25也连接到该输出电压端子2。当用Vout表示输出电压端子2的电压时，增压器型SW调节器控制电路30控制SW元件22的ON/OFF，使得Vout保持恒定。SW元件22的栅极连接到该SW元件的驱动电路31的端子3，并由端子3的电压Vext驱动SW元件22在ON/OFF间切换。图6中，SW元件是n沟道MOS管，为了使SW元件切换为ON，驱动电路31的输出端子3的电压Vext变为正电压“H”，为了使SW元件切换为OFF，输出GND(接地)电平的电压作为电压Vext。SW元件的源极和衬底都连接到GND电平。
开关电路(以下称SW电路)10用来连接电源20和上述增压器型SW调节器电路，当增压器型SW调节器电路处于OFF状态时，SW电路10打开(下面称SW电路10打开的状态为SW电路10处于OFF状态)。当增压器型SW调节器电路处于ON状态时，SW电路10闭合(下面称SW电路10闭合的状态为SW电路10处于ON状态)。
通常采用机械电路作为SW电路10。
当SW电路10切换为ON时，输出电容24通过SW电路10、线圈21、和二极管23的阳极从电源20被充电至电源20的电压，并且通过该路径会有一个很大的浪涌电流。如图7A和7B所示。
在图7A和7B中，水平轴表示时间，图7A示出电源20的电流Ip，图7B示出输出电容24的电压Vout。在时间T1，SW电路10被切换为ON，在时间T2输出电容24被充电至电源20的电压，且电源20的电流变小。此后，逐步由软启动电路执行增压操作。
但是，在传统的增压器型SW调节器中，存在一个问题，即当电源从OFF状态切换到ON时(当SW电路10从OFF状态切换到ON时)，会发生很大的浪涌电流。
发明概述本发明是为了解决上述问题而做的，因此，本发明的一个目的是当增压器型SW调节器的电源切换为ON时，抑制浪涌电流。
为解决上述问题，根据本发明，在增压器型SW调节器的线圈与电源之间提供一个MOS管，当电源切换为ON时，该MOS管的电阻值从高阻态变为低阻态，从而当增压器型SW调节器的电源切换为ON时，抑制了浪涌电流。
附图简述附图中
图1是根据本发明第一实施例的增压器型SW调节器的示意图；图2是根据本发明第一实施例的MOS管和控制电路的示意图；图3A和3B是本发明的增压器型SW调节器各部分的电压和电流的示意图；图4是根据本发明第二实施例的增压器型SW调节器的示意图；图5是根据本发明第二实施例的MOS管和控制电路的示意图；图6是传统的增压器型SW调节器控制电路的示意图；以及图7A和7B是传统的增压器型SW调节器各部分的电压和电流的示意图。
发明详述实施例1下面参考附图详细描述本发明。图1示出本发明第一实施例的增压器型SW调节器。SW电路10、增压器型SW调节器控制电路30、电容24、以及负载25与背景技术中所述的相同。图1中，连接有MOF管40及其控制电路41。
控制电路41控制MOS管40的栅极电压，使得当SW电路10切换为ON时，MOS管40的导通电阻从大阻值变为小阻值。
图2示出MOS管40和控制电路41的实例。在图2所示情况下，MOS管40是p沟道MOS管。控制电路41由电阻411和412以及电容413组成。图2中的点“A”连接到SW电路10一侧，而点“B”连接到线圈21一侧。图2中的电阻412是用来当SW电路切换为OFF时，释放电容413中的电荷。用R411和R412分别表示电阻411和412的阻值时，一般将其设定为满足关系式R412＞R411。为了在SW电路10切换为ON状态时抑制电流消耗，最好R411和R412的值较大。当电源20的电压用V20表示时，在SW电路10处于ON的稳定状态，MOS管40的栅-源电压Vgs＝V20×R412/(R411+R412)。为了使MOS管40切换为ON，该MOS管的阈值电压小于Vgs。当Vgs较大时，MOS管40的导通电阻减小，有可能抑制增压器型SW调节器电路效率的降低。
图3A示出当SW电路10在时间T1从OFF状态切换到ON状态时，电阻411和412之间的连接点的电压波形Vx。图3A中，电阻412和411的阻值设定为R412＞＞R411。在SW电路10切换至ON的瞬间，Vx上升至约等于电源20的电压V20。此后，以图2中电阻411和电容413的时间常数衰减到GND电平。
图3A中，在如图2所示用p沟道MOS管作为MOS管的情况下，电源20的电压V20与电压Vx之间的电压差成为MOS管的栅-源电压Vgs。即当SW电路10切换为ON之后Vx立即闭合到电源20的电压V20时，MOS管不能充分切换到ON，导通电阻高。此后，随着Vx降低，MOS管的栅-源电压Vgs变高，MOS管的导通电阻降低。
图3B示出当SW电路10在时间T1从OFF状态切换为ON状态时，电源20的电流Ip。与现有技术相比，用MOS管的导通电阻可以抑制浪涌电流。
在图2所示的情况下，MOS管的导通电阻由电容413和电阻411的时间常数控制。当该时间常数设定得较长时，SW电路10从OFF状态切换为ON状态时抑制浪涌电流的效果会较好。但是，增压器型SW调节器的上升时间也被拉长。
通常，控制MOS管导通电阻的时间设定为10μs-100ms。
在图2所示实施例中，虽然控制MOS管导通电阻的时间由电容413和电阻411确定，但是电阻411可以由恒定电流的电路构成，或者可以通过使用n沟道MOS管，并且逐渐增加其栅极电压来控制MOS管的导通电阻。
实施例2图4示出根据本发明第二实施例的增压器型SW调节器。该调节器与图1所示调节器的不同之处在于加入了ON/OFF控制端子50。增压器型SW调节器130接收ON/OFF控制端子50的信号，并执行ON/OFF操作。例如，当ON/OFF控制端子50的电压电平为高时，增压器型SW调节器130工作，而当其为低时，电路停止。在停止状态，增压器型SW调节器控制电路130执行控制，使得SW元件22被切换为OFF。
MOS管40的控制电路141接收ON/OFF控制端子50的信号，并执行一种控制，使得当增压器型SW调节器从OFF状态切换为ON状态时，MOS管的导通电阻从大阻值变为小阻值。
图5示出MOS管40和控制电路141的实例。其与图2所示的不同之处在于控制电路141的点“C”连接到ON/OFF端子，并且在电阻411与GND之间插入开关电路414。开关电路414由ON/OFF信号控制，当增压器型SW调节器切换为ON时，开关电路414切换为ON，当增压器型SW调节器切换为OFF时，开关电路414切换为OFF。
当增压器型SW调节器由ON/OFF信号从OFF状态切换至ON状态时，电阻411与412之间的连接点的电压从点“A”的电压组件降低到GND电平。
也就是说，当OFF状态切换为ON状态之后，电阻411与412之间连接点的电压变成等于图3A和3B中过了T1之后的状态，从而获得如实施例1中抑制增压器型SW调节器浪涌电流的效果。
这一功能还可以用来作为增压器型SW调节器的软启动。
此外，当增压器型SW调节器处于OFF状态时，电源20和增压器型SW调节器的输出可以通过将MOS管40切换至OFF来隔离，而且还可以在OFF状态时减少负载25中的电功率消耗。
在实施例1和2中，虽然采用CR电路来改变MOS管的导通电阻，但是MOS管的导通电阻还可以用另外的方式控制，使得电源电流被检测且电源电流具有恒定的值。此外，即使当增压器型SW调节器的导通电阻在上电一段相当长时间之后，固定为某一高值时，也可以获得类似的效果。
在本发明的增压器型SW调节器中，在电源与线圈之间提供MOS管，当电源切换为ON时，该MOS管的电阻值从高阻态变为低阻态，从而获得当电源切换为ON时能够抑制浪涌电流的效果。
权利要求
1.一种增压器型SW调节器，包括一个线圈；一个输出电容；一个开关元件；一个用来使所述开关元件在ON/OFF间切换的驱动电路；其中在电源与所述线圈之间提供一个MOS管。
2.根据权利要求1的增压器型SW调节器，其中所述MOS管的栅极电压被控制，使得当施加所述电源时，所述MOS管的导通电阻从大的状态变为小的状态。
3.根据权利要求2的增压器型SW调节器，其中所述MOS管的导通电阻被控制在10μs-100ms的范围内从大的状态变为小的状态。
全文摘要
提供了一种增压器型SW调节器，其中抑制了当施加电源时发生的浪涌电流。在电源与所述增压器型SW调节器的线圈之间插入了一个MOS管，在施加电源的时候使得该MOS管的导通电阻较大。
文档编号H02M3/04GK1409185SQ0214449
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月30日 优先权日2001年10月3日
发明者须藤稔 申请人:精工电子有限公司