专利名称：开关控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关电源装置及LED驱动装置用的开关控制电路。
背景技术：
以往，作为对家用、工业用的各种电子设备供电用的电源装置，广泛利用采用开关控制电路的开关电源装置。另外，以往，作为LED驱动装置，提出了采用开关控制电路的LED驱动装置。以下，说明开关电源装置及LED驱动装置用的以往的开关控制电路。
图10A及图10B所示为以往的开关控制电路的简要方框图。在图10A、B中，1为电感性负载，2为开关元件，3为控制电路，4为电源，5为电流检测电路，6为通/断电路，8为漏极电流检测电路，9为导通时的消隐(blanking)脉冲发生电路，10为与门电路。
图10A所示的开关控制电路由开关元件2、控制开关元件2的断续地通/断动作的控制电路3、以及控制电路3的电源4构成，电感性负载1与开关元件2的高电位端连接，电路基准电位与开关元件2的低电位端连接。控制电路3由对流过开关元件2的漏极电流IDS进行检测用的电流检测电路5、以及通/断电路6构成。电流检测电路5由漏极电流检测电路8、导通时的消隐脉冲发生电路9、以及与门电路10构成。
通/断电路6生成固定振荡频率的栅极信号，将该栅极信号加在开关元件2的控制端上，控制开关元件2的断续地通/断动作。具体来说，通/断电路6根据决定开关元件2的关断的信号、即电流检测电路5的输出信号OC，进行峰值电流控制方式的PWM控制。另外，通/断电路6生成控制信号PULSE，该控制信号PULSE在栅极信号的上升的时刻上升，将开关元件2的最大导通期间Tonmax作为脉冲宽度。
与开关元件2的高电位端连接的漏极电流检测电路8根据能够任意设定或调整的检测基准，检测漏极电流IDS，生成使开关元件2关断用的元件电流检测信号OC_D。具体来说，若漏极电流IDS的电流值大于等于漏极电流检测电路8的内部所规定的检测基准、或超过，则漏极电流检测电路8使元件电流检测信号OC_D的信号电平为高电平。另外，这里对于若漏极电流IDS的电流值大于等于检测基准、则漏极电流检测电路8使元件电流检测信号OC_D的信号电平为高电平的情况进行说明。
导通时的消隐脉冲发生电路9根据通/断电路6的栅极信号，生成在开关元件2从关断状态向导通状态转移后的一定期间(消隐期间Tblk)使元件电流检测信号OC_D为无效用的消隐脉冲信号BLK。
与门电路10取得来自漏极电流检测电路8的元件电流检测信号OC_D与来自导通时的消隐脉冲发生电路9的消隐脉冲信号BLK的逻辑与，在两信号的信号电平为高电平时，使输出信号OC的信号电平为高电平。
如上所述，电流检测电路5在开关元件2成为导通状态、并经过消隐期间Tblk之后，使输出信号OC的信号电平为高电平。因而，电流检测电路5对于开关元件2从关断状态向导通状态转移时产生的电容性尖峰噪声不进行检测。这样，该以往的开关控制电路能够防止因检测出电容性尖峰噪声而引起的开关元件2的关断(误动作)。
关于图10B所示的开关控制电路，除了漏极电流检测电路8的检测端的连接处不同以外，采用与图10A所示的开关控制电路相同的构成，其动作也与图10A所示的开关控制电路相同。以下，根据图10A所示的开关控制电路进行说明。
如上所述，以往的开关控制电路进行峰值电流控制方式的PWM控制(固定振荡频率)(例如，参照特开平5-276761号公报、特开2004-208382号公报、特开2004-336860号公报)。
但是，在以往的开关控制电路中，有以下的问题。
用图11A、B、C所示的以往的开关控制电路动作波形图，说明以往的开关控制电路的问题。以往的开关控制电路中的开关元件2的PWM控制的状态有图11A、B、C所示的三种状态。
在图11A、B、C中，Tblk是消隐期间，Toc是检测滞后期间。检测滞后期间是漏极电流检测电路8检测出漏极电流IDS大于等于检测基准之后、到实际上开关元件2成为关断状态的期间。这样，开关元件2在根据通/断电路6生成的栅极信号关断时，要滞后规定期间关断。
另外，在图11A、B、C中，PULSE表示通/断电路6内部生成的控制信号。OC_D表示利用漏极电流检测电路8生成的元件电流检测信号。OC表示利用与门电路10生成的电流检测电路5的输出信号。BLK表示利用导通时的消隐脉冲发生电路9生成的消隐脉冲信号。GATE表示开关元件2的栅极电压。IDS表示流过开关元件2的漏极电流。IDSmax表示根据漏极电流检测电路8内部的检测基准所规定的漏极电流IDS的最大值。IDSmin表示根据漏极电流检测电路8内部的检测基准所规定的漏极电流IDS的最小值。
图11A表示正常状态下对开关元件进行PWM控制的状态。在这种情况下，漏极电流IDS根据漏极电流检测电路8内部的检测基准成为最大值IDSmax。
图11B表示开关元件2的导通期间等于消隐期间Tblk与检测滞后期间Toc之和(以下，将该消隐期间Tblk与检测滞后期间Toc之和称为最小脉冲期间)。在这种情况下，漏极电流IDS根据漏极电流检测电路8内部的检测基准成为最小值IDSmin。
图11C表示开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间、而且在该导通期间内流过大大超过最大值IDSmax的漏极电流IDS的状态。之所以流过大大超过最大值IDSmax的漏极电流IDS，是由于若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则不能利用电流检测电路5进行漏极电流IDS的检测，不能利用通/断电路6进行开关元件2的PWM控制。
这样，在以往的开关控制电路中，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则在该导通期间内有可能流过大大超过最大值IDSmax的漏极电流IDS。这样过大的电流流过开关元件2，有可能导致开关元件2恶化(有的情况会损坏)。
接着，说明例如图12所示的开关电源装置中使用以往的开关控制电路时引起的问题。在图12中，11为缓冲器电路，12为变压器，13为二极管，14为电容器。
这种以往的开关电源装置是这样构成，即缓冲器电路11及变压器12的一次侧与以往的开关控制电路连接，而且由二极管13及电容器14构成的整流滤波电路与变压器12的二次侧连接。另外，输出端OUTPUT、RETURN与电容器14连接。
另外，虽未图示，但以往的开关电源装置具有与输出端OUTPUT连接的输出电压检测电路。该输出电压检测电路检测输出端OUTPUT的电压，生成根据该检测的电压值来调整漏极电流检测电路8的检测基准用的检测信号。利用该输出电压检测电路的检测信号，进行开关元件2的PWM控制。
在这种以往的开关电源装置中，利用开关元件2的开关动作(断续地通/断动作)，将变压器12的二次侧发生的能量(电功率)供给二极管13及电容器14。二极管13及电容器14将来自变压器12的电压进行整流，而且滤波，生成输出电压OUT，将该输出电压OUT从输出端输出。
图13所示为例如电源刚接通后等情况下输入端INPUT的端电压VIN慢慢增加时的以往的开关电源装置的动作波形。在图13中，VIN表示输入至输入端INPUT的输入电压。另外，OUT表示从输出端输出的输出电压。另外，ID表示流过二极管13的二次侧电流。
如图13所示，在输入端INPUT的端电压(输入电压)VIN慢慢增加时，利用控制信号PULSE对开关元件2进行控制。另外，流过开关元件2的漏极电流IDS的斜率(电容性尖峰电流流过后的斜率)与输入电压VIN成正比增大。因此，在使用以往的开关控制电路的开关电源装置中，如图13所示，在输入电压VIN慢慢增加时，开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，不可能进行开关元件2的PWM控制，每次开关元件2的断续地通/断动作，漏极电流IDS的峰值就增大。之所以漏极电流IDS的峰值增大，是由于在开关元件2的关断状态下，变压器12中积蓄的全部能量没有供给二极管13及电容器14而保留下来，开关元件2每次进行断续地通/断动作时，变压器12的能量增大。这样漏极电流IDS的峰值增大，有可能导致开关元件2恶化(有的情况会损坏)，有可能对于开关电源的可靠性及寿命产生恶劣影响。
接着，说明例如图14所示的LED驱动装置中使用以往的开关控制电路时引起的问题。在图14中，15为LED元件，16为二极管。LED元件15内装有提高抗浪涌性用的保护元件。该LED驱动装置是将LED元件15及二极管16与以往的开关控制电路连接而构成。另外，该以往的LED驱动装置是这样构成，它具有FB端，通过该FB端，能够从外部改变流过开关元件2的漏极电流IDS的检测基准。
图15所示为通过慢慢减少流过开关元件2的漏极电流IDS的峰值来调整LED发光亮度时的以往的LED驱动装置动作波形。在图15中，VIN表示输入至输入端INPUT的输入电压。另外，VFB表示FB端的端电压。另外，IL表示流过电感性负载1的电流。
使用以往的开关控制电路的LED驱动装置，为了使流过开关元件2的漏极电流IDS的峰值如图15中的标号17所示那样慢慢减少，就如图15所示，使端电压VFB慢慢减少，使检测基准慢慢减少。这时，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则在以往的LED驱动装置中，不能使导通期间比以上更短。因此，在以往的LED驱动装置中存在的问题是，不能使LED发光亮度低于某一值，可调光范围减小，或调光不良。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供在开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间时、能够延长开关元件的关断期间的开关控制电路。
为了达到该目的，本发明的开关控制电路，具有生成根据开关元件的导通期间来调整开关元件的关断期间用的调整信号的关断期间调整电路；以及根据漏极电流检测电路(元件电流检测电路)生成的元件电流检测信号OC_D和导通时的消隐脉冲发生电路(消隐信号生成电路)生成的消隐脉冲信号BLK(消隐信号)和前述调整信号，生成控制开关元件的断续地通/断动作用的栅极信号(开关控制信号)的通/断电路。
即，本发明的开关控制电路，包含具有高电位端及低电位端及控制端、电感性负载与前述高电位端连接而电路基准电位与前述低电位端连接，并按照前述控制端上所施加的开关控制信号进行通/断动作的开关元件；根据检测基准来检测流过前述开关元件的元件电流，并生成使前述开关元件关断用的元件电流检测信号的元件电流检测电路；
生成在前述开关元件从关断状态切换为导通状态后的一定期间使前述元件电流检测信号无效用的消隐信号的消隐信号生成电路；根据前述元件电流检测信号及前述消隐信号，生成根据前述开关元件的导通期间来调整前述开关元件的关断期间用的调整信号的关断期间调整电路；以及根据前述元件电流检测信号及前述消隐信号及前述调整信号，生成控制前述开关元件的断续地通/断动作用的开关控制信号的通/断电路。
另外，本发明的开关控制电路，其中，前述通/断电路具有将前述开关元件的关断期间切换为预先设定的关断期间用的切换部件，若在利用前述消隐信号使前述元件电流检测信号为无效的一定期间内利用前述元件电流检测电路在大于等于规定期间检测出元件电流，则前述关断期间调整电路利用前述调整信号来控制前述切换部件，将前述开关元件的关断期间切换为前述预先设定的关断期间。
另外，本发明的开关控制电路，其中，前述关断期间调整电路生成调整信号，该调整信号使前述开关元件的关断期间、与在利用前述消隐信号使前述元件电流检测信号为无效的一定期间内利用前述元件电流检测电路检测出元件电流的期间成正比。
本发明有关的开关控制电路在开关元件的关断期间等于最小脉冲期间时，能够延长开关元件的关断期间。
这样，在开关电源装置中使用本发明有关的开关控制电路时，每次开关元件的断续地通/断动作而增大的元件电流峰值的增大值与以往的电路相比，要大幅度降低(参照图7及13)。因而，本发明有关的开关控制电路能够减轻或防止开关电源的开关元件的恶化(有的情况会损坏)，能够提高作为开关电源的可靠性，延长寿命。
另外，在LED驱动装置中使用本发明有关的开关控制电路时，跟踪FB端的端电压VFB、每次开关元件的断续地通/断动作而发生的元件电流峰值更下降(参照图9及15)。因而本发明有关的开关控制电路能够更降低LED驱动装置的LED发光亮度，能够扩大LED驱动装置的可调光范围，防止调光不良。
这样，本发明有关的开关控制电路能够提高使用开关控制电路的设备的可靠性，延长寿命，还能够提高功能。
图1A、B所示为本发明实施形态的开关控制电路的简要方框图。
图2所示为使用本发明实施形态的开关控制电路的开关电源装置的简要方框图。
图3所示为使用本发明实施形态的开关控制电路的开关电源装置的动作波形图。
图4所示为使用本发明实施形态的开关控制电路的LED驱动装置的简要方框图。
图5所示为使用本发明实施形态的开关控制电路的LED驱动装置的动作波形图。
图6所示为本发明实施形态的开关控制电路具有的通/断电路及关断期间调整电路的一个具体例子的电路图。
图7所示为本发明实施形态的开关控制电路的动作波形图。
图8所示为本发明实施形态的开关控制电路具有的通/断电路及关断期间调整电路的一个具体例子的电路图。
图9所示为本发明实施形态的开关控制电路的动作波形图。
图10A、B所示为以往的开关控制电路的简要方框图。
图11A、B、C所示为以往的开关控制电路的动作波形图。
图12所示为使用以往的开关控制电路的开关电源装置的简要方框图。
图13所示为以往的开关电源装置的动作波形图。
图14所示为使用以往的开关控制电路的LED驱动装置的简要方框图。
图15所示为以往的LED驱动装置的动作波形图。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施形态。图1A、B所示为本实施形态的开关控制电路的简要方框图。在图1A、B中，1为电感性负载，2为开关元件，3为控制电路，4为电源，5为电流检测电路，6为通/断电路，7为关断期间调整电路，8为漏极电流检测电路(元件电流检测电路)，9为导通时的消隐脉冲发生电路(消隐信号生成电路)，10为与门电路。
图1A所示的开关控制电路由开关元件2、控制开关元件2的断续地通/断动作的控制电路3、以及控制电路3的电源4构成，电感性负载1与开关元件2的高电位端连接，电路基准电位与开关元件2的低电位端连接。另外，在本实施形态中，作为对控制电路3的供电方法的一个例子，说明的是从外部供电的情况，但供电方法不限于此。
控制电路3由对流过开关元件2的漏极电流(元件电流)IDS进行检测用的电流检测电路5、通/断电路6、以及关断期间调整电路7构成。电流检测电路5由漏极电流检测电路8、导通时的消隐脉冲发生电路9、以及与门电路10构成。
电流检测电路5具有根据内部规定的检测基准来检测漏极电流IDS的功能、以及在开关元件2从关断状态向导通状态切换后的一定期间(消隐期间Tblk)不进行漏极电流IDS检测的功能。电流检测电路5在消隐期间Tblk后进行漏极电流IDS检测。
通/断电路6生成可变振荡频率的栅极信号(开关控制信号)，将该栅极信号加在开关元件2的控制端上，从而控制开关元件2的断续地通/断动作。具体来说，通/断电路6在正常状态下，根据决定开关元件2的关断的信号即电流检测电路5的输出信号OC，进行峰值电流控制方式的PWM控制(固定振荡频率)。另外，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则通/断电路6根据电流检测电路5的输出信号OC，使开关元件2关断，同时根据关断期间调整电路7生成的调整信号OFF_C，改变栅极信号的频率，延长开关元件2的关断期间。
另外，通/断电路6生成控制信号PULSE，该控制信号PULSE在栅极信号的上升的时刻上升，将开关元件2的最大导通期间Tonmax作为脉冲宽度。另外，通/断电路6生成在栅极信号的上升的时刻上升的信号R_PULSE。
关断期间调整电路7根据漏极电流检测电路8生成的元件电流检测信号OC_D、导通时的消隐脉冲发生电路9生成的消隐脉冲信号(消隐信号)BLK、以及通/断电路6生成的信号R_PULSE，生成根据开关元件2的导通期间、来调整开关元件2的关断期间用的调整信号OFF_C。
与开关元件2的低电位端连接的漏极电流检测电路8，根据能够任意设定或调整的检测基准，检测漏极电流(元件电流)IDS，生成使开关元件2关断用的元件电流检测信号OC_D。具体来说，若漏极电流IDS的电流值大于等于漏极电流检测电路8的内部所规定的检测基准、或超过，则漏极电流检测电路8使元件电流检测信号OC_D的信号电平为高电平。另外，这里对于若漏极电流IDS的电流值大于等于检测基准、则漏极电流检测电路8使元件电流检测信号OC_D的信号电平为高电平的情况进行说明。
导通时的消隐脉冲发生电路9根据通/断电路6的栅极信号，生成在开关元件2从关断状态向导通状态切换后的一定期间(消隐期间Tblk)使元件电流检测信号OC_D为无效用的消隐脉冲信号BLK。
生成电流检测电路5的输出信号OC的与门电路10取得元件电流检测信号OC_D与消隐脉冲信号BLK的逻辑与，在两信号的信号电平为高电平时，使输出信号OC的信号电平为高电平。
如上所述，电流检测电路5在开关元件2成为导通状态、并经过消隐期间Tblk之后，使输出信号OC的信号电平为高电平。因而，电流检测电路5对于开关元件2从关断状态向导通状态转移时产生的电容性尖峰噪声不进行检测。这样，该开关控制电路能够防止因检测出电容性尖峰噪声而引起的开关元件2的关断(误动作)。
关于图1B所示的开关控制电路，除了漏极电流检测电路8的检测端的连接处不同以外，采用与图1A所示的开关控制电路相同的构成，其动作也与图1A所示的开关控制电路相同。具体来说，在图1A所示的开关控制电路中，漏极电流检测电路8的检测端与开关元件2的低电位端连接，而在图1B所示的开关控制电路中，漏极电流检测电路8的检测端与开关元件2的高电位端连接。以下，根据图1A所示的开关控制电路进行说明。
接着，对于本实施形态的开关控制电路的动作，以开关电源装置中使用该开关控制电路的情况为例进行说明。图2中所示为该开关电源装置的简要方框图。在图2中，11为缓冲器电路，12为变压器，13为二极管，14为电容器。
这种开关电源装置是这样构成，即缓冲器电路11及变压器12的一次侧与本实施形态的开关控制电路连接，而且由二极管13及电容器14构成的整流滤波电路与变压器12的二次侧连接。另外，输出端OUTPUT、RETURN与电容器14连接。
另外，虽未图示，但本实施形态的开关电源装置具有与输出端OUTPUT连接的输出电压检测电路。该输出电压检测电路检测输出端OUTPUT的电压，生成根据该电压值来调整漏极电流检测电路8的检测基准用的检测信号。利用该输出电压检测电路的检测信号，进行开关元件2的PWM控制。
在这种开关电源装置中，利用开关元件2的开关动作(断续地通/断动作)，将变压器12的二次侧发生的能量(电功率)供给二极管13及电容器14。二极管13及电容器14将来自变压器12的电压进行整流，而且滤波，生成输出电压OUT，将该输出电压OUT从输出端输出。
图3所示为例如电源刚接通后等情况下输入端INPUT的端电压VIN慢慢增加时的本实施形态的开关电源装置的动作波形。在图3中，Tblk是消隐期间，Toc是检测滞后期间。检测滞后期间是电流检测电路5检测出漏极电流IDS大于等于检测基准之后、到实际上开关元件2成为关断状态的期间。这样，开关元件2在根据通/断电路6生成的栅极信号关断时，要滞后规定期间关断。
另外，VIN表示输入至输入端INPUT的输入电压。PULSE表示通/断电路6内部生成的控制信号。OC_D表示利用漏极电流检测电路8生成的元件电流检测信号。OC表示利用与门电路10生成的电流检测电路5的输出信号。BLK表示利用导通时的消隐脉冲发生电路9生成的消隐脉冲信号。GATE表示开关元件2的栅极电压。OUT表示从输出端输出的输出电压。IDS表示流过开关元件2的漏极电流。ID表示流过二极管13的二次侧电流。IDSmax表示根据漏极电流检测电路8内部的检测基准所规定的漏极电流IDS的最大值。
如图3所示，在使用本实施形态的开关控制电路的开关电源装置中，在输入端INPUT的端电压(输入电压)VIN慢慢增加时，开关元件2的导通期间缩短下去，若导通期间等于最小脉冲期间，则利用关断期间调整电路7生成的调整信号OFF_C，开关元件2的关断期间延长。因而，由于在开关元件2的关断状态下残留在变压器12中的能量减少，因此，每次开关元件2的断续地通/断动作而增大的漏极电流IDS的峰值的增大幅度与以往的电路相比，要大幅度降低(参照图13)。这样，本实施形态的开关控制电路能够减轻或防止开关电源的开关元件2的恶化(有的情况会损坏)，能够提高作为开关电源的可靠性，延长寿命。
接着，对于本实施形态的开关控制电路的动作，以LED驱动装置中使用该开关控制电路的情况为例进行说明。图4中所示为该LED驱动装置的简要方框图。在图4中，15为LED元件，16为二极管。LED元件15内装有提高抗浪涌性用的保护元件。该LED驱动装置是将LED元件15及二极管16与本实施形态的开关控制电路连接而构成。另外，该LED驱动装置是这样构成，它具有FB端，通过该FB端，能够从外部改变流过开关元件2的漏极电流IDS的检测基准。
图5所示为通过慢慢减少流过开关元件2的漏极电流IDS的峰值来调整LED发光亮度时的本实施形态的LED驱动装置动作波形。在图5中，VFB表示FB端的端电压。另外，IL表示流过电感性负载1的电流。
使用本实施形态的开关控制电路的LED驱动装置，为了使流过开关元件2的漏极电流IDS的峰值如图5中的标号17所示那样慢慢减少，如图5所示，就使FB端的端电压VFB慢慢减少，使检测基准慢慢减少。这时，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则利用关断期间调整电路7生成的调整信号OFF_C，开关元件2的关断期间延长。因而，由于积蓄在电感性负载1中的能量在由电感性负载1和LED15和二极管16构成的闭合电路中消耗的时间增加，因此跟踪FB端的端电压VFB、每次开关元件2的断续地通/断动作而发生的漏极电流IDS的峰值更下降(参照图15)。这样，本实施形态的开关控制电路能够更降低LED驱动装置的LED发光亮度，能够扩大可调光范围，防止调光不良。
接着，说明通/断电路6及关断期间调整电路7的具体例子。图6中所示为本实施形态的开关控制电路中的控制电路3内部的通/断电路6及关断期间调整电路7的具体电路。
在该具体例子中，通/断电路6具有将开关元件2的关断期间切换为预先设定的关断期间用的切换部件。另外，若在利用消隐脉冲信号BLK使元件电流检测信号OC_D为无效的一定期间(消隐期间Tblk)内利用漏极电流检测电路8在大于等于规定期间检测出漏极电流IDS，则关断期间调整电路7利用调整信号OFF_C来控制上述切换部件，将开关元件2的关断期间切换为上述预先设定的关断期间。另外，上述预先设定的关断期间设定为比正常状态下开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间时的关断期间要长。
在图6中，18为控制单元，19为生成三角波SAWTOOTH的振荡器。另外，20为恒流源，21、31为反相器，22、23、30为PMOSFET，24、25、26、27、33、35为NMOSFET，28、34为电容器，29为电阻，32为与门电路。
振荡器19由恒流源20、反相器21、PMOSFET22及23、NMOSFET24～27、以及电容器28构成。另外，关断期间调整电路7由电阻29、PMOSFET30、反相器31、与门电路32、NMOSFET33及35、以及电容器34构成。
振荡器19通过对电容器28进行充放电，生成三角波SAWTOOTH。本实施形态的开关控制电路通过调整该三角波SAWTOOTH的下降期间(电容器28的放电期间)，来调整开关元件2的关断期间。这里，振荡器19具有NMOSFET27，作为切换关断期间用的切换部件。若该NMOSFET27进行‘关断’，则开关元件2的关断期间切换为预先设定的关断期间。
关断期间调整电路7通过对电容器34进行充放电，生成调整信号OFF_C。该调整信号OFF_C加在振荡器19内部的NMOSFET27的控制端上。利用该调整信号OFF_C，控制NMOSFET27的通/断。
控制单元18生成控制信号PULSE，该控制信号PULSE在三角波SAWTOOTH的上升的时刻上升，将开关元件2的最大导通期间Tonmax作为脉冲宽度。另外，控制单元18生成栅极信号，该栅极信号在三角波SAWTOOTH的上升的时刻上升，在电流检测电路5的输出信号OC的上升的时刻下降，或者在控制信号PULSE的下降的时刻下降。另外，即使栅极信号下降，在开关元件2的控制端的栅极电压GATE达到阈值之前，漏极电流IDS继续流动。从该栅极信号的下降的时刻起，到栅极电压GATE达到阈值、开关元件2关断为止，这一期间成为检测滞后期间。另外，控制单元18生成在三角波SAWTOOTH的上升的时刻上升的信号R_PULSE。另外，控制单元1_8生成在三角波SAWTOOTH的上升的时刻下降、而在一定期间后上升的信号L_on。
振荡器19在控制单元18的输出信号L_on的信号电平为低电平期间，将电容器28充电，在控制单元18的输出信号L_on的信号电平为高电平期间，将电容器28放电，通过这样，生成三角波SAWTOOTH。另外，利用关断期间调整电路7的调整信号OFF_C，控制NMOSFET27的通/断，通过这样，改变电容器28的放电期间。具体来说，在以正常状态对开关元件2进行PWM控制的状态下，NMOSFET27为‘导通’。另外，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则NMOSFET27进行‘关断’，电容器28的放电期间延长。
关断期间调整电路7的电容器34在以正常状态对开关元件2进行PWM控制的状态下，生成信号电平为高电平的调整信号OFF_C。另外，若在消隐期间Tblk内漏极电流IDS大于等于检测基准，则利用导通时的消隐脉冲发生电路9的消隐脉冲信号BLK及漏极电流检测电路8的元件电流检测信号OC_D，NMOSFET33为‘导通’，电容器34进行放电。若该放电期间持续大于等于规定期间，则调整信号OFF_C的信号电平成为低电平。另外，若控制单元18的输出信号R_PULSE的信号电平为高电平，则NMOSFET30及35为‘导通’，电容器34被充电，调整信号OFF_C的信号电平成为高电平。
下面，说明在图2所示的开关电源装置中使用以上那样构成的开关控制电路时的动作。图7中所示为在输入端INPUT的端电压VIN慢慢增加时的开关电源装置的动作波形。
如图7所示，在以正常状态对开关元件2进行PWM控制的状态下，三角波SAWTOOTH的振荡频率为一定，进行通常的PWM控制。另外，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则关断期间调整电路7的调整信号OFF_C的信号电平为低电平，三角波SAWTOOTH的下降期间延长，开关元件2的关断期间延长。
接着，说明通/断电路6及关断期间调整电路7的其它具体例子。图8中所示为本实施形态的开关控制电路中的控制电路3内部的通/断电路6及关断期间调整电路7的其它具体电路。
在该具体例子中的特征为关断期间调整电路7生成使开关元件2的关断期间的长度、与在利用消隐脉冲信号BLK使元件电流检测信号OC_D为无效的一定期间(消隐期间Tblk)内利用漏极电流检测电路8检测出漏极电流IDS的期间的长度成正比的调整信号OFF_C。
在图8中，36、43、45为恒流源，37、46为反相器，38、39、48、49、50为PMOSFET，40、41、51、52、53、55、56为NMOSFET，42、54为电容器，44为电阻，47为与非门电路。
振荡器19由恒流源36、反相器37、PMOSFET38及39、NMOSFET40及41、以及电容器42构成。另外，关断期间调整电路7由恒流源43及45、电阻44、反相器46、与非门电路47、PMOSFET48～50、NMOSFET51～53、55、56、以及电容器54构成。
振荡器19通过对电容器42进行充放电，生成三角波SAWTOOTH。本实施形态的开关控制电路通过调整该三角波SAWTOOTH的下降期间(电容器42的放电期间)，来调整开关元件2的关断期间。
关断期间调整电路7通过对电容器54进行充放电，生成调整信号OFF_C。利用该调整信号OFF_C的电位，调整振荡器19内部的电容器42的放电期间。具体来说，在以正常状态对开关元件2进行PWM控制的状态下，关断期间调整电路7的电容器54为规定电位。另外，在消隐期间Tblk内，若漏极电流IDS为大于等于检测基准，则在消隐期间Tblk内、流过漏极电流IDS的期间，PMOSFET48为‘导通’，电容器54的电位下降，由下该下降的部分。振荡器19内的电容器42的放电期间延长。另外，若控制单元18的输出信号R_PULSE的信号电平为高电平，则NMOSFET51及PMOSFET49为‘导通’，电容器54被充电，达到规定电位。
下面，说明在图2所示的开关电源装置中使用以上那样构成的开关控制电路时的动作。图9中所示为在输入端INPUT的端电压VIN慢慢增加时的开关电源装置的动作波形。
如图9所示，在以正常状态对开关元件2进行PWM控制的状态下，三角波SAWTOOTH的振荡频率为一定，进行通常的PWM控制。另外，若开关元件2的导通期间等于最小脉冲期间，则在消隐期间Tblk内与流过漏极电流IDS的期间的长度成正比，调整信号OFF_C的信号电平下降，三角波SAWTOOTH的下降期间延长。结果，在消隐期间Tblk内与流过漏极电流IDS的期间的长度成正比，开关元件2的关断期间线性延长。
如上所述，本发明有关的开关控制电路，在开关元件的导通期间等于最小脉冲期间时，能够延长开关元件的关断期间。这样，本发明有关的开关控制电路，适用于所有使用开关控制电路的装置和设备，特别是开关电源装置及LED驱动装置。
权利要求
1.一种开关控制电路，其特征在于，包含具有高电位端及低电位端及控制端，电感性负载与所述高电位端连接而电路基准电位与所述低电位端连接，并按照所述控制端上所施加的开关控制信号进行通/断动作的开关元件；根据检测基准来检测流过所述开关元件的元件电流，并生成使所述开关元件关断用的元件电流检测信号的元件电流检测电路；生成在所述开关元件从关断状态切换为导通状态后的一定期间使所述元件电流检测信号无效用的消隐信号的消隐信号生成电路；根据所述元件电流检测信号及所述消隐信号，生成根据所述开关元件的导通期间来调整所述开关元件的关断期间用的调整信号的关断期间调整电路；以及根据所述元件电流检测信号及所述消隐信号及所述调整信号，生成控制所述开关元件的断续地通/断动作用的开关控制信号的通/断电路。
2.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述通/断电路具有将所述开关元件的关断期间切换为预先设定的关断期间用的切换部件，若在利用所述消隐信号使所述元件电流检测信号为无效的一定期间内利用所述元件电流检测电路在大于等于规定期间检测出元件电流，则所述关断期间调整电路利用所述调整信号来控制所述切换部件，将所述开关元件的关断期间切换为所述预先设定的关断期间。
3.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述关断期间调整电路生成调整信号，该调整信号使所述开关元件的关断期间、与在利用所述消隐信号使所述元件电流检测信号为无效的一定期间内利用所述元件电流检测电路检测出元件电流的期间成正比。
全文摘要
本发明提供一种在开关元件的导通期间等于最小脉冲期间(消隐期间(开关元件关断后不进行漏极电流检测的一定期间)与检测滞后期间(漏极电流大于等于检测基准之后到实际上开关元件关断为止的期间)之和)，不能进行PWM控制时能够延长开关元件的关断期间的开关控制电路。若开关元件的导通期间等于最小脉冲期间，则关断期间调整电路生成使开关元件的关断期间延长用的调整信号OFF_C，供给控制开关元件的断续地通/断动作的通/断电路。
文档编号H02M3/155GK101009467SQ200610139518
公开日2007年8月1日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年1月27日
发明者八谷佳明, 荒川龙太郎, 国松崇, 福井穰 申请人:松下电器产业株式会社