开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器的制造方法

开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器等，其能够实现使对电感元件进行驱动的晶体管断开时的高速化。控制电路（100）包括：信号生成电路（10），其生成开关调节器的控制信号（SG）；输出电路（20），其接收该控制信号（SG），并向对电感元件（40）进行驱动的N型晶体管（30）的栅极输出驱动信号（GD）。输出电路（20）输出低于N型晶体管（30）的源极电压的电压电平，以作为使N型晶体管（30）断开的驱动信号（GD）的断开电压电平。
【专利说明】开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器及电子设备坐寸O

【背景技术】
[0002]在使用电感元件的类型的开关调节器中，通过对驱动电感元件的晶体管的导通或断开进行控制，从而对开关调节器的输出电压进行控制。在该晶体管的导通或断开控制中，已知例如通过过驱动等而使开关高速化的方法。
[0003]例如，专利文献I中公开了一种如下的方法，即，通过由双极型晶体管构成电感元件驱动用的晶体管及其控制电路，并在控制电路中设置过驱动用的电流源，从而控制电路高速地对电感元件驱动用的晶体管进行开关。
[0004]另外，由于在使用MOS (Metal Oxid Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管以作为电感元件驱动用的晶体管的情况下，通过电压而对晶体管的导通或断开进行控制，因此无法应用专利文献I的方法。一般而言，电感元件驱动用的晶体管的源极电压与控制电路的输出部的源极电压为相同电位，在使电感元件驱动用的晶体管断开时，其栅极电压被设定为与源极电压相同的电位。但是，在该方法中存在难以实现使晶体管断开时的高速化的问题。
[0005]专利文献1:日本特开平7-115353号公报


【发明内容】

[0006]根据本发明的若干方式，能够提供一种如下的开关调节器的控制电路、集成电路装置、开关调节器及电子设备等，其能够实现使对电感元件进行驱动的晶体管断开时的高速化。
[0007]本发明的一个方式涉及一种如下的开关调节器的控制电路，其包括:信号生成电路，其生成开关调节器的控制信号；输出电路，其接收所述控制信号，并向对电感元件进行驱动的N型晶体管的栅极输出驱动信号，所述输出电路输出低于所述N型晶体管的源极电压的电压电平，以作为使所述N型晶体管断开的所述驱动信号的断开电压电平。
[0008]根据本发明这一方式，在使对电感元件进行驱动的N型晶体管断开时，向N型晶体管的栅极输出低于N型晶体管的源极电压的电压电平的驱动信号。据此，能够实现在使对电感元件进行驱动的晶体管断开的高速化。
[0009]另外，在本发明的一个方式中，优选为，所述输出电路输出负电位的电压电平，以作为使所述N型晶体管断开的所述断开电压电平。
[0010]如果采用这种方式，则能够以对电感元件进行驱动的N型晶体管的源极电压为基准电位，并将相对于该基准电位为负电位的电压电平作为使N型晶体管断开的断开电压电平而输出。由此，能够以低于N型晶体管的源极电压的电压电平而使N型晶体管断开。
[0011]另外，在本发明的一个方式中，优选为，还包括升压电路，所述升压电路生成低于所述源极电压的电压电平，所述输出电路根据所述升压电路的输出，而输出使所述N型晶体管断开的所述断开电压电平。
[0012]如果采用这种方式，则能够通过被内置于开关调节器的控制电路中的升压电路，而向输出电路供给低于源极电压的电压电平，并能够根据该电压电平而输出断开电压电平。
[0013]另外，在本发明的一个方式中，优选为，所述升压电路为，通过开关电容器电路而实施电压转换的电荷泵式的升压电路。
[0014]如果采用这种方式，则由于电荷泵式的升压电路容易进行集成化，因此在将控制电路构成为集成电路的情况下，能够将升压电路内置于集成电路装置中。
[0015]另外，在本发明的一个方式中，优选为，还包括端子，所述端子供给低于所述源极电压的电压电平，所述输出电路根据来自所述端子的电压电平，而输出使所述N型晶体管断开的断开电压电平。
[0016]如果采用这种方式，则能够从开关调节器的控制电路的外部，向输出电路供给低于源极电压的电压电平，并能够根据该电压电平而输出断开电压电平。
[0017]另外，在本发明的一种方式中，优选为，所述输出电路可以具有电平转换器，该电平转换器将具有高电位侧电源电压的电压电平和低电位侧电源电压的电压电平的所述控制信号，转换为具有所述高电位侧电源电压的电压电平和低于所述源极电压的电压电平的信号。
[0018]另外，在本发明的一个方式中，优选为，所述输出电路具有预缓冲器，所述预缓冲器根据来自所述电平转换器的所述信号而输出所述驱动信号。
[0019]根据上述本发明的一个方式，能够将以高电位侧电源电压的电压电平及低电位侧电源电压的电压电平而被输出的控制信号，电平位移为低于高电位侧电源电压的电压电平及源极电压的电压电平的信号。而且，能够对该信号进行缓冲并作为驱动信号而向N型晶体管输出。
[0020]另外，本发明的其他方式涉及一种开关调节器的控制电路，其包括:信号生成电路，其生成开关调节器的控制信号；输出电路，其接收所述控制信号，并向对电感元件进行驱动的P型晶体管的栅极输出驱动信号，所述输出电路输出高于所述P型晶体管的源极电压的电压电平，以作为使所述P型晶体管断开的所述驱动信号的断开电压电平。
[0021]根据本发明的其他方式，在使对电感元件进行驱动的P型晶体管断开时，向P型晶体管的栅极输出高于P型晶体管的源极电压的电压电平。由此，能够实现在使对电感元件进行驱动的晶体管断开时的高速化。
[0022]另外，本发明的另一其他方式涉及一种集成电路装置，其包括上述任一项所述的开关调节器的控制电路。
[0023]另外，本发明的另一其他方式涉及一种开关调节器，其包括:上述任一项所述的开关调节器的控制电路；所述电感元件；所述N型晶体管。
[0024]另外，本发明的另一其他方式涉及一种电子设备，其包括上文所述的开关调节器。

【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1为本实施方式的开关调节器的比较例。
[0026]图2为比较例的动作说明图。
[0027]图3为本实施方式的开关调节器的控制电路的结构例。
[0028]图4为本实施方式的开关调节器的控制电路的详细结构例。
[0029]图5为详细结构例的动作说明图。
[0030]图6为详细结构例的动作说明图。
[0031]图7为输出电路的详细结构例。
[0032]图8为本实施方式的开关调节器的控制电路的改变例。
[0033]图9为本实施方式的开关调节器的第一改变例。
[0034]图10为本实施方式的开关调节器的第二改变例。
[0035]图11为电子设备的结构例。
[0036]图12为电子设备的电源系统的结构例。

【具体实施方式】
[0037]下面，对本发明的优选实施方式进行说明。此外，以下所说明的本实施方式并非对专利权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当限定的方式，并且在本实施方式中所说明的全部结构未必都是作为本发明的解决方案所必需的。
[0038]1、比较例
[0039]在图1中图示了本实施方式的开关调节器的比较例。比较例的开关调节器包括N型晶体管30、电感元件40、二极管50、电容器60、以及控制电路100。
[0040]电感元件40被设置于电源电压VDD (高电位侧电源电压)的节点与节点Nd之间。N型晶体管30被设置于节点Nd与接地电压VSS (低电位侧电源电压)的节点之间，且来自控制电路100的驱动信号⑶被供给至该N型晶体管30的栅极。二极管50被设置于节点Nd与开关调节器的输出电压VOUT的节点NVQ之间。电容器60被设置于节点NVQ与接地电压VSS的节点之间。
[0041]控制电路100根据开关调节器的输出电压VOUT而输出驱动信号GD，并实施N型晶体管30的导通或断开控制。具体而言，控制电路100包括分压电路11、误差放大电路12(误差放大器)、基准电压生成电路13、振荡电路14 (三角波生成电路)、比较电路15 (比较器)、以及预缓冲器23。
[0042]图1的开关调节器为升压型的DC-DC电压转换器，控制电路100通过PWM (PulseWidth Modulat1n:脉冲宽度调制)而对输出电压VOUT进行控制。S卩，分压电路11通过电阻元件RA、RB对经由端子TVQ而输入的输出电压VOUT进行分压。误差放大电路12对该分担电压VX (= V0UTXRB/ (RA + RB))与来自基准电压生成电路13的基准电压Vref之差进行放大。而且，比较电路15对误差放大电路12的输出电压VE与来自振荡电路14的三角波VTW进行比较，并输出矩形波的控制信号SG。预缓冲器23对该控制信号SG进行缓冲，并作为驱动信号GD经由端子TGD而向N型晶体管30的栅极输出。
[0043]该驱动信号GD的脉冲宽度被控制为，将开关调节器的输出电压VOUT保持固定。例如，由于在开关调节器的输出电压VOUT下降了的情况下，误差放大电路12的输出电压VE下降，因此三角波VTW高于电压VE的期间变长，从而驱动信号GD的高电平的宽度将变大。如此，由于N型晶体管30对电感元件40进行电流驱动的期间变长，而向电容器60供给了更多的电荷，因此输出电压VOUT将上升。另一方面，在输出电压VOUT上升了的情况下，成为与上述情况相反的动作，输出电压VOUT将下降。
[0044]在图2中，图示了上述比较例中N型晶体管30从导通变为断开时的驱动信号⑶以及N型晶体管30的漏极电压Vd的电压变化。
[0045]在上述的比较例中，预缓冲器23在电源电压VDD和接地电压VSS下工作，驱动信号⑶的低电平为接地电压VSS。一般而言，该接地电压VSS从控制电路100的外部被供给，且与对电感元件40进行驱动的N型晶体管30的源极电压为相同的电压。即，在使N型晶体管30断开时的栅极电压与源极电压相同。
[0046]在栅极电压与源极电压相同的情况下，栅极电压仅稍低于N型晶体管30的阈值电压(例如0.7V左右)。由于N型晶体管30为了对电感元件40进行驱动而具有足够大的大小(例如栅极电容为数百PF)，因此当以这种接近阈值电压的电压进行驱动时，N型晶体管30变为断开为止的时间将变长。即，如图2所示，作为栅极电压的驱动信号GD的波形较为平缓，从高电平(VDD)到达阈值电压的时间较长。如此，当驱动波形较为平缓时，存在开关调节器的功率利用系数(开关调节器的输出功率相对于输入功率的比率)将会降低的问题。
[0047]另外，由于当N型晶体管30置于断开时，电流从电感元件40流向电容器60，因此漏极电压Vd从接地电压VSS附近急剧上升至输出电压VOUT附近。如此，如图2所示，由于N型晶体管30的栅极-漏极间电容而使栅极电压向高电压侧提升，因此变为断开为止的时间将进一步增长。另外，漏极电压Vd的上升发生在栅极电压(驱动信号GD)变为阈值电压附近时，因此暂时断开的N型晶体管30有可能因栅极电压被提升而再次导通。当再次导通时，由于PWM波形将出现混乱，因此开关调节器的输出电压VOUT有可能变得不稳定。
[0048]2、开关调节器的控制电路
[0049]在图3中，图示了能够解决上述这种问题的本实施方式的开关调节器的控制电路的结构例。图3的控制电路100包括:信号生成电路10，其生成开关调节器的控制信号SG ；输出电路20，其接收该控制信号SG，并向对电感元件40进行驱动的N型晶体管30的栅极输出驱动信号⑶。
[0050]输出电路20输出低于N型晶体管30的源极电压的电压电平，以作为使N型晶体管30断开的驱动信号GD的断开电压电平(S卩，驱动信号GD的低电平)。具体而言，N型晶体管30的源极与接地电压VSS的节点相连接。另一方面，低于接地电压VSS的电压VOUTM被供给至输出电路20，输出电路20输出低于N型晶体管30的源极电压的电压V0UTM，以作为驱动信号GD的低电平。
[0051]如果采用这种方式，则能够使将N型晶体管30断开时的驱动信号GD的波形变得陡峭，从而能够缩短N型晶体管30从导通变为断开时的时间。由此，能够提高开关调节器的效率，并抑制N型晶体管30的再次导通的情况。
[0052]此外，虽然在图3中将N型晶体管30的源极电压设为接地电压VSS，但在本实施方式中，只要电压VOUTM为低于N型晶体管30的源极电压的电压即可，N型晶体管30的源极电压并不限定于接地电压VSS。另外，虽然在图3中电源电压VDD被供给至输出电路20，来自不同电源的电源电压VCC被供给至电感器40的一端，但本实施方式中并不限定于此，也可以将来自共同的电源的电源电压VDD供给至输出电路20和电感元件40的一端。
[0053]3、详细结构
[0054]在图4中，图示了本实施方式的开关调节器的控制电路的详细结构例。图4的控制电路100包括信号生成电路10和输出电路20。信号生成电路10包括分压电路11、误差放大电路12 (误差放大器)、基准电压生成电路13、振荡电路14 (三角波生成电路)、以及比较电路15 (比较器)。另外，输出电路20包括电平转换器21和预缓冲器22。此外，对与在图1中所说明的结构要素相同的结构要素标注相同的符号，并适当省略说明。
[0055]比较电路15输出高电平为电源电压VDD (高电位侧电源电压，例如3.3V)，低电平为接地电压VSS (低电位侧电源电压)的控制信号SG。而且，从端子TVM向电平转换器21输入负电位的电压VOUTM (例如一 3.3V)，电平转换器21使控制信号SG的电压电平发生位移，并输出高电平为电源电压VDD而低电平为电压VOUTM的信号LQ。例如，电平转换器21为，对于高电平的控制信号SG而输出高电平的信号LQ的正向输出。此外，电平转换器21也可以为，对于高电平的控制信号SG而输出低电平的信号LQ的反向输出。
[0056]负电位的电压VOUTM从端子TVM被输入至预缓冲器22。而且，预缓冲器22对信号LQ进行缓冲，并向N型晶体管30的栅极输出高电平为电源电压VDD而低电平为电压VOUTM的驱动信号⑶。
[0057]此外，控制电路100的各个结构要素也可以被集成为集成电路装置，也可以由分立的电路要素构成。在控制电路100由集成电路装置构成的情况下，电压VOUTM可以如图4所示那样从外部经由端子TVM而被供给，也可以如在图8中后文所述那样在内部生成。
[0058]在图5中，图示了应用了上述的控制电路100的图4的开关调节器的模拟波形。如图5所示，在期间Tl内输出电路20输出高电平(VDD)的驱动信号GD，N型晶体管30变为导通，电流经由电感元件40和N型晶体管30从电源电压VDD的节点流向接地电压VSS的节点。流过电感元件40的电流随着时间的经过而增大。在期间Tl内，N型晶体管30的漏极电压Vd为接地电压VSS附近。
[0059]在继期间Tl之后的期间T2、T3内，输出电路20输出低电平(VOUTM)的驱动信号GD，N型晶体管30变为断开。首先，在期间T2内，电流经由电感元件40和二极管50从电源电压VDD的节点流向电容器60。此时，由于流过电感元件40的电流随着时间的经过而减小，因此漏极电压Vd变得高于电源电压VDD，从而能够获得高于电源电压VDD (例如3.3V)的输出电压VOUT (例如6V)。输出电压VOUT通过电容器60而被平滑化，从而在跨及期间Tl?T3而输出大致固定的输出电压V0UT。
[0060]在开关调节器的负载(电流负载)较小的情况下，从电感元件40流向电容器60的电流在N型晶体管30断开的期间的中途将变为零。将该工作模式称为电流间歇模式。期间T3为，电流间歇模式下从电感元件40流向电容器60的电流变为零的期间。在该期间T3内，漏极电压Vd产生振铃，并逐渐接近电源电压VDD。之后，虽然重复期间Tl?T3，但信号生成电路10对期间Tl的长度进行PWM控制，期间Tl的长度被控制为，如上述那样输出电压VOUT成为固定。
[0061]在图6中，图示了图4的开关调节器中的N型晶体管30从导通变为断开时的、驱动信号GD及N型晶体管30的漏极电压Vd的电压变化。此外，图6的横轴的一个刻度表不与图2的横轴的一个刻度相同的时间长度。
[0062]如图6所示，通过将驱动信号⑶的低电平设为负电位的电压V0UTM，从而N型晶体管30的栅极电压从高电平变为低电平时的波形，与图2所示的比较例的情况相比而变得更为陡峭。即，能够缩短栅极电压从电源电压VDD达到阈值电压(例如0.7V左右)为止的时间，从而能够提高开关调节器的功率利用系数。另外，与图2所示的比较例相比，漏极电压Vd从接地电压VSS附近急剧变为输出电压VOUT (例如6V)时对栅极电压的影响也将变小。即，能够减小N型晶体管30再次导通的可能性，从而能够将输出电压VOUT保持为更稳定的固定电压。
[0063]在以上的实施方式中，输出电路20输出负电位的电压电平(电压V0UTM)，以作为使N型晶体管30断开的断开电压电平。
[0064]驱动电感元件40的N型晶体管30的源极一般被设定为成为电位基准的电压(0V，例如接地电压VSS)。在这种情况下，通过将相对于该成为基准的电压(OV)而为负电位的电压VOUTM施加于N型晶体管30的栅极，从而能够以低于N型晶体管30的源极电压的电压电平而使N型晶体管30断开。由此，能够实现上述这种功率利用系数的提高及输出电压VOUT的稳定化。
[0065]另外，在本实施方式中，控制电路100包括被供给低于N型晶体管30的源极电压的电压电平(电压V0UTM)的端子TVM。而且，输出电路20根据来自该端子TVM的电压电平(电压V0UTM)，而输出使N型晶体管30断开的断开电压电平(电压V0UTM)。
[0066]如果采用这种方式，则例如能够将在包括本实施方式的开关调节器的系统等中所使用的负电位的电压，经由端子TVM而供给至控制电路100，由此，能够使用系统等所具备的负电位的电压来输出负电位的电压电平，以作为驱动信号GD的低电平。
[0067]4、输出电路的详细结构
[0068]在图7中，图示了输出电路20的详细结构例。输出电路20包括电平转换器21和预缓冲器22。电平转换器21包括:逆变器INA、INB ；P型晶体管TPA、TPB ；以及N型晶体管TNA?TND。另外，预缓冲器22包括逆变器INC、IND。
[0069]电平转换器21的逆变器INA、INB在电源电压VDD和接地电压VSS下工作。另外，由晶体管TPA、TPB、TNA?TND构成的交叉耦合部在电源电压VDD和负电位的电压VOUTM下工作。
[0070]并且，由于在高电平(VDD)的控制信号SG被输入至逆变器INA的情况下，接地电压VSS被输入至晶体管TPB、TNB的栅极，因此晶体管TNC的栅极电压朝向电源电压VDD而上升。由于电源电压VDD被输入至晶体管TPA、TNA的栅极，因此晶体管TND的栅极变为电压V0UTM，信号LQ确定为高电平(VDD)。
[0071]另一方面，由于在低电平(VSS)的控制信号SG被输入至逆变器INA的情况下，接地电压VSS被输入至晶体管TPA、TNA的栅极，因此晶体管TND的栅极电压朝向电源电压VDD而上升。由于电源电压VDD被输入至晶体管TPB、TNB的栅极，因此晶体管TNC的栅极成为电压V0UTM，信号LQ将确定为低电平(VOUTM)。
[0072]预缓冲器22的逆变器INC、IND输出信号LQ的电压电平以作为驱动信号⑶的电压电平。例如，只要与逆变器INC相比，将逆变器IND的驱动能力设定得较高，并使其具有足以驱动N型晶体管30的栅极的能力即可。
[0073]5、控制电路的改变例
[0074]在图8中，图示了控制电路100的改变例。图8的控制电路100包括信号生成电路10、输出电路20、升压电路80、以及调节器90 (放大电路)。此外，对与图1、图3、图4中所说明的结构要素相同的结构要素标注相同的符号，并适当省略说明。
[0075]升压电路80生成低于N型晶体管30的源极电压的电压电平。即，生成低于接地电压VSS的负电位的电压V0UTM，并将该电压VOUTM向输出电路20的电平转换器21和预缓冲器22供给。升压电路80由通过开关电容器电路而实施电压转换的电荷泵式的升压电路构成，并将从端子TVD供给的电源电压VDD转换为电压V0UTM。此处，电荷泵式的升压电路是指，由多个电容器和与其连接的多个开关元件构成的电路。而且，通过开关元件的导通或断开来变更电容器的连接关系，并通过反复实施电容器的充电和电容器之间的电荷重新分配从而实施电压转换。
[0076]输出电路20在从升压电路80供给的负电位的电压VOUTM下工作，并将来自比较电路15的控制信号SG的电压电平转换为驱动信号GD的电压电平，并且通过该驱动信号GD而对N型晶体管30进行驱动。
[0077]调节器90根据来自端子TVD的电源电压VDD和来自升压电路80的负电位的电压V0UTM,而向端子TC输出预定的电压。预定的电压为，从电源电压VDD到电压VOUTM的范围内的电压。例如，如图11等中后文所述的那样，在将开关调节器应用于光电面板的驱动器电源的情况下，调节器90可以根据电源电压VDD和电压VOUTM而生成共通电压VC0M。共通电压VCOM为，被供给至构成像素的光电元件的一个电极的电压。
[0078]在以上的实施方式中，开关调节器的控制电路100包括生成低于N型晶体管30的源极电压的电压电平的升压电路80。而且，输出电路20根据升压电路80的输出，而输出使N型晶体管30断开的断开电压电平(电压V0UTM)。
[0079]如果采用这种方式，则例如在包括控制电路100在内的集成电路装置中内置有产生负电位的电源的情况下，能够利用该负电位而产生N型晶体管30的断开电压电平。例如，在光电面板的驱动器等中，为了对光电面板进行驱动，需要产生各种电压(例如图12)，其中也包含了负电位。
[0080]6、开关调节器的改变例
[0081]虽然在以上的实施方式中，以开关调节器为正极性的升压电路的情况为例而进行了说明，但本实施方式并不限定于此。
[0082]在图9中，图示了开关调节器的第一改变例。图9的开关调节器包括控制电路100、P型晶体管70、电感元件40、二极管50、以及电容器60。控制电路100包括信号生成电路10和输出电路20。
[0083]该开关调节器为反极性的升压电路。即，在P型晶体管70置于导通时，电流经由P型晶体管70向电感元件40流通。而且，由于在P型晶体管70置于断开时，电流经由二极管50从电容器60向电感元件40流通，因此输出电压VOUT成为低于接地电压VSS的电压(例如VCC = 3.3V, VOUT = 一 6V)。输出电压VOUT通过信号生成电路10所实施的PWM控制而被保持为固定。
[0084]在图10中，图示了开关调节器的第二改变例。图10的开关调节器包括控制电路100、P型晶体管70、电感元件40、二极管50、以及电容器60。控制电路100包括信号生成电路10和输出电路20。
[0085]该开关调节器为降压电路。即，在P型晶体管70置于导通时，电流经由P型晶体管70从电感元件40向电容器60流通。此时，电感元件40两端的电位差不超过VCC。而且，在P型晶体管70置于断开时，电流经由二极管50从电感元件40向电容器60流通。此时，虽然电感元件40两端的电位差发生反转，但由于大小不超过VCC，因此输出电压VOUT成为低于电源电压VCC的电压(例如VCC = 3.3V, VOUT = 2.0V)。输出电压VOUT通过信号生成电路10所实施的PWM控制而被保持为固定。
[0086]在第一改变例和第二改变例中，控制电路100包括:信号生成电路10，其生成开关调节器的控制信号SG ;输出电路20，其接收控制信号SG，并向对电感元件40进行驱动的P型晶体管70的栅极输出驱动信号GD。而且，输出电路20输出高于P型晶体管70的源极电压(电源电压VCC)的电压电平(电压V0UTP)，以作为使P型晶体管70断开的驱动信号GD的断开电压电平。
[0087]如此，通过以高于P型晶体管70的源极电压的电压VOUTP进行断开，从而与N型晶体管30的情况相同，能够缩短从导通变为断开的时间，从而实现开关调节器的效率提高坐寸ο
[0088]此外，在使P型晶体管70导通时，只要输出例如接地电压VSS的驱动信号⑶即可。另外，电压VOUTP既可以从控制电路100的外部经由端子而被输入，也可以由内置于控制电路100中的电源电路生成。另外，电源电压VCC既可以从与控制电路100的电源电压VDD共同的电源供给，也可以从其他的电源供给。
[0089]7、电子设备
[0090]在图11中，图示了应用了本实施方式的开关调节器电子设备的结构例。此外，虽然在下文中以将开关调节器应用于对光点面板进行驱动的驱动器中的情况为例而进行了说明，但本实施方式并不限定于此，能而够应用于通过开关调节器来实施电源供给的各种电子设备中。
[0091]图11的电子设备包括:实施图像显示的光电面板230、对光电面板230进行驱动的驱动器210、以及实施驱动器210的控制的主控制器200。作为这种电子设备，例如可以设想移动电话终端或智能手机等便携式终端，作为主控制器200，例如可以设想经由天线而实施与基站之间的通信的基带引擎。
[0092]光电面板230为，在基板(玻璃基板)上以矩阵状配置有由液晶和晶体管(例如TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管))构成的像素的有源矩阵型的液晶面板。此外,光电面板230也可以为无源矩阵型的液晶面板,或者EL (Electro-Luminescence:电致发光)面板等的液晶面板以外的显示面板。
[0093]驱动器210包括:电源电路300，其具有开关调节器301 ;数据驱动器310 (源极驱动器)，其对光电面板230的数据线(源极线)进行驱动；扫描驱动器320 (栅极驱动器)，其选择光电面板230的扫描线(栅极线)。该驱动器210例如被构成为集成电路装置。虽然省略了图示，但在开关调节器301中所使用的电感元件等作为外置部件而被设置在集成电路装置的外部。
[0094]在图12中，图示了电源电路300所生成的电源的系统结构例。电源电路300包括开关调节器301 (SW-REG)，还包括电荷泵式的升压电路D⑶C2?D⑶C4和调节器RGl?RG6。
[0095]升压电路IX:DC2对电子设备的系统的电源电压VDD = 3.3V进行反转升压而生成电压VOUTM = — 3.3V。调节器RGl根据该电压VOUTM和电压VDD而生成共通电压VCOM = 一0.5V。共通电压VCOM为，被供给至矩阵配置的像素的共通电极的电压。
[0096]升压电路D⑶C3根据电压V0UTM、电压VDD、以及后文叙述的电压VGHREG而生成电压VEE= — 14.9V。调节器RG2根据该电压VEE和电压VDD而生成电压VGL = — 6V。栅极用电压VGL为，向选择像素的晶体管的栅极供给的低电平的电压。另外，调节器RG3根据电压VEE和电压VDD而生成数据线驱动用电压AVDDN =— 5V。数据线驱动用电压AVDDN为，以负极性对数据线进行驱动的放大器的电源电压。
[0097]开关调节器301 (SW-REG)对电压VDD进行升压从而生成电压VOUT = 6V。调节器RG4根据该电压VOUT和电压VEE而生成数据线驱动用电压AVDDP = 5V。数据线驱动用电压AVDDP为，以正极性对数据线进行驱动的放大器的电源电压。另外，调节器RG5根据电压VOUT和电压VEE而生成电压VGHREG = 5V。
[0098]升压电路D⑶C4对该电压VGHREG进行升压，从而生成电压V0UT4 = 1V0调节器RG6根据该电压V0UT4和电压VEE而生成栅极用电压VGH = 8V。栅极用电压VGH为，向选择像素的晶体管的栅极供给的高电平的电压。
[0099]数据驱动器310根据电源电路300所生成的数据线驱动用电压AVDDP、AVDDN而对光电面板230的数据线进行驱动。例如，数据驱动器310实施以使极性正负交互地反转的方式对相邻的数据线进行驱动的点反转驱动方法。点反转驱动为，例如在存在RGB的数据线的情况下，以正极性(AVDDP?VCOM的范围)对R、B的数据线进行驱动，而以负极性(AVDDN?VCOM的范围)对G的数据线进行驱动的方法。
[0100]更具体而言，水平同步信号、点时钟、以及与点时钟同步的图像数据从主控制器200而被输入至数据驱动器310。数据驱动器310根据水平同步信号和点时钟对于每条扫描线而对图像数据进行锁存。另外，数据驱动器310使用电压AVDDP、AVDDN来生成灰度电压。而且，通过D/A转换器针对每条数据线而选择与锁存了的图像数据相对应的灰度电压，并通过数据线驱动放大器而将该灰度电压放大并向数据线输出。在数据线驱动放大器上，设置有以电压AVDDP为电源的正极性用放大器、和以电压AVDDN为电源的负极性用放大器，根据点反转驱动而选择某个放大器。
[0101]扫描驱动器320根据电源电路300所生成的栅极用电压VGH、VGL而选择光电面板230的扫描线。具体而言，垂直同步信号和水平同步信号从主控制器200被输入至扫描驱动器320。扫描驱动器320将根据该垂直同步信号和水平同步信号而选择的扫描线激活(例如使其为栅极用电压VGH)。在光电面板230中，与该所选择的扫描线相连接的像素的晶体管变为导通，从而数据电压经由数据线而被写入至该像素。
[0102]如以上所说明的那样，在驱动器210的电源电路300中，为了对光电面板230进行驱动而包含有各种升压电路和调节器，其中，包含生成负电位的电压VOUTM的升压电路D⑶C2。通过使用在这种电路内原本就具备的升压电路ECDC2的输出，从而能够以低于源极电压的电压VOUTM使驱动开关调节器的电感元件40的N型晶体管30断开。
[0103]此外，如上所述，虽然对实施方式进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说能够很容易地理解出未实质地脱离本发明的创新部分和效果的多种改变。因此，这种改变例全都包含于本发明的范围内。例如，在说明书或者附图中，至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语，在说明书或附图的任意位置处均能够被替换为该不同用语。另外，本实施方式以及改变例的全部组合也包含在本发明的范围内。另外，控制电路、开关调节器、电源电路、驱动器、电子设备的结构和动作、及开关调节器的控制方法等都不限定于本实施方式中所说明的内容，而能够进行各种改变来实施。
[0104]符号说明
[0105]10信号生成电路；
[0106]11分压电路；
[0107]12误差放大电路；
[0108]13基准电压生成电路；
[0109]14振荡电路；
[0110]15比较电路；
[0111]20输出电路；
[0112]21电平转换器；
[0113]22预缓冲器；
[0114]23预缓冲器；
[0115]30N型晶体管；
[0116]40电感元件；
[0117]50 二极管；
[0118]60电容器；
[0119]70P型晶体管；
[0120]80升压电路；
[0121]90调节器；
[0122]100控制电路；
[0123]200主控制器；
[0124]210 驱动器；
[0125]230光电面板；
[0126]300电源电路；
[0127]301开关调节器；
[0128]310数据驱动器；
[0129]320扫描驱动器；
[0130]AVDDN、AVDDP数据线驱动用电压；
[0131 ]DCDC2 ?DCDC4 升压电路；
[0132]⑶驱动信号；
[0133]INA ?IND 逆变器；
[0134]LQ 信号；
[0135]RA、RB电阻元件；
[0136]RGl ?RG6 调节器；
[0137]SG控制信号；
[0138]Tl ?T3 期间;
[0139]TC、TCD、TVD, TVM、TVQ 端子；
[0140]TNA?TND N型晶体管；
[0141]TPA、TPB P 型晶体管；
[0142]VCC电源电压；
[0143]VCOM共通电压；
[0144]Vd漏极电压；
[0145]VDD电源电压；
[0146]VE、VEE、VGHREG、V0UT4 电压；
[0147]VGH、VGL栅极用电压；
[0148]VOUT输出电压；
[0149]VOUTM、VOUTP 电压；
[0150]Vref基准电压；
[0151]VSS接地电压；
[0152]VTW 三角波；
[0153]VX 分压。
【权利要求】
1.一种开关调节器的控制电路，其特征在于， 包括:信号生成电路，其生成开关调节器的控制信号； 输出电路，其接收所述控制信号，并向对电感元件进行驱动的N型晶体管的栅极输出驱动信号， 所述输出电路输出低于所述N型晶体管的源极电压的电压电平，以作为使所述N型晶体管断开的所述驱动信号的断开电压电平。
2.如权利要求1所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 所述输出电路输出负电位的电压电平，以作为使所述N型晶体管断开的所述断开电压电平。
3.如权利要求1或2所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 还包括升压电路，所述升压电路生成低于所述源极电压的电压电平， 所述输出电路根据所述升压电路的输出，而输出使所述N型晶体管断开的所述断开电压电平。
4.如权利要求3所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 所述升压电路为，通过开关电容器电路而实施电压转换的电荷泵式的升压电路。
5.如权利要求1或2所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 还包括端子，所述端子供给低于所述源极电压的电压电平， 所述输出电路根据来自所述端子的电压电平，而输出使所述N型晶体管断开的所述断开电压电平。
6.如权利要求1至5中任一项所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 所述输出电路具有电平转换器，所述电平转换器将具有高电位侧电源电压的电压电平和低电位侧电源电压的电压电平的所述控制信号，转换为具有所述高电位侧电源电压的电压电平和低于所述源极电压的电压电平的信号。
7.如权利要求6所述的开关调节器的控制电路，其特征在于， 所述输出电路具有预缓冲器，所述预缓冲器根据来自所述电平转换器的所述信号而输出所述驱动信号。
8.一种开关调节器的控制电路，其特征在于， 包括: 信号生成电路，其生成开关调节器的控制信号； 输出电路，其接收所述控制信号，并向对电感元件进行驱动的P型晶体管的栅极输出驱动信号， 所述输出电路输出高于所述P型晶体管的源极电压的电压电平，以作为使所述P型晶体管断开的所述驱动信号的断开电压电平。
9.一种集成电路装置，其特征在于， 包括权利要求1至8中任一项所述的开关调节器的控制电路。
10.一种开关调节器，其特征在于， 包括: 权利要求1至8中任一项所述的开关调节器的控制电路； 所述电感元件；所述N型晶体管或所述P型晶体管。
11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要 求10所述的开关调节器。
【文档编号】H02M3/07GK104079149SQ201410115018
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】西村元章, 上條治雄 申请人:精工爱普生株式会社