專利名稱：增壓器型開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增壓器型開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(以下稱為增壓器型SW調(diào)節(jié)器)，其中當(dāng)為增壓器型SW調(diào)節(jié)器施加電源時(shí)，可以抑制通過(guò)一個(gè)線圈從電源向輸出電容充電的浪涌電流。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的增壓器型SW調(diào)節(jié)器由圖6所示的電路構(gòu)成。
圖6中，輸入電源20連接到線圈21和增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路30的電源端子1，線圈21的另一端連接到SW元件22的漏極和聯(lián)通二極管23的陽(yáng)極，聯(lián)通二極管23的陰極連接到增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路30的輸出電壓端子2，電容24和負(fù)載25也連接到該輸出電壓端子2。當(dāng)用Vout表示輸出電壓端子2的電壓時(shí)，增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路30控制SW元件22的ON/OFF，使得Vout保持恒定。SW元件22的柵極連接到該SW元件的驅(qū)動(dòng)電路31的端子3，并由端子3的電壓Vext驅(qū)動(dòng)SW元件22在ON/OFF間切換。圖6中，SW元件是n溝道MOS管，為了使SW元件切換為ON，驅(qū)動(dòng)電路31的輸出端子3的電壓Vext變?yōu)檎妷骸癏”，為了使SW元件切換為OFF，輸出GND(接地)電平的電壓作為電壓Vext。SW元件的源極和襯底都連接到GND電平。
開(kāi)關(guān)電路(以下稱SW電路)10用來(lái)連接電源20和上述增壓器型SW調(diào)節(jié)器電路，當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器電路處于OFF狀態(tài)時(shí)，SW電路10打開(kāi)(下面稱SW電路10打開(kāi)的狀態(tài)為SW電路10處于OFF狀態(tài))。當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器電路處于ON狀態(tài)時(shí)，SW電路10閉合(下面稱SW電路10閉合的狀態(tài)為SW電路10處于ON狀態(tài))。
通常采用機(jī)械電路作為SW電路10。
當(dāng)SW電路10切換為ON時(shí)，輸出電容24通過(guò)SW電路10、線圈21、和二極管23的陽(yáng)極從電源20被充電至電源20的電壓，并且通過(guò)該路徑會(huì)有一個(gè)很大的浪涌電流。如圖7A和7B所示。
在圖7A和7B中，水平軸表示時(shí)間，圖7A示出電源20的電流Ip，圖7B示出輸出電容24的電壓Vout。在時(shí)間T1，SW電路10被切換為ON，在時(shí)間T2輸出電容24被充電至電源20的電壓，且電源20的電流變小。此后，逐步由軟啟動(dòng)電路執(zhí)行增壓操作。
但是，在傳統(tǒng)的增壓器型SW調(diào)節(jié)器中，存在一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)電源從OFF狀態(tài)切換到ON時(shí)(當(dāng)SW電路10從OFF狀態(tài)切換到ON時(shí))，會(huì)發(fā)生很大的浪涌電流。
發(fā)明概述本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而做的，因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器的電源切換為ON時(shí)，抑制浪涌電流。
為解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，在增壓器型SW調(diào)節(jié)器的線圈與電源之間提供一個(gè)MOS管，當(dāng)電源切換為ON時(shí)，該MOS管的電阻值從高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，從而當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器的電源切換為ON時(shí)，抑制了浪涌電流。
附圖簡(jiǎn)述附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的增壓器型SW調(diào)節(jié)器的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS管和控制電路的示意圖；圖3A和3B是本發(fā)明的增壓器型SW調(diào)節(jié)器各部分的電壓和電流的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的增壓器型SW調(diào)節(jié)器的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的MOS管和控制電路的示意圖；圖6是傳統(tǒng)的增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路的示意圖；以及圖7A和7B是傳統(tǒng)的增壓器型SW調(diào)節(jié)器各部分的電壓和電流的示意圖。
發(fā)明詳述實(shí)施例1下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例的增壓器型SW調(diào)節(jié)器。SW電路10、增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路30、電容24、以及負(fù)載25與背景技術(shù)中所述的相同。圖1中，連接有MOF管40及其控制電路41。
控制電路41控制MOS管40的柵極電壓，使得當(dāng)SW電路10切換為ON時(shí)，MOS管40的導(dǎo)通電阻從大阻值變?yōu)樾∽柚怠?br> 圖2示出MOS管40和控制電路41的實(shí)例。在圖2所示情況下，MOS管40是p溝道MOS管?？刂齐娐?1由電阻411和412以及電容413組成。圖2中的點(diǎn)“A”連接到SW電路10一側(cè)，而點(diǎn)“B”連接到線圈21一側(cè)。圖2中的電阻412是用來(lái)當(dāng)SW電路切換為OFF時(shí)，釋放電容413中的電荷。用R411和R412分別表示電阻411和412的阻值時(shí)，一般將其設(shè)定為滿足關(guān)系式R412＞R411。為了在SW電路10切換為ON狀態(tài)時(shí)抑制電流消耗，最好R411和R412的值較大。當(dāng)電源20的電壓用V20表示時(shí)，在SW電路10處于ON的穩(wěn)定狀態(tài)，MOS管40的柵-源電壓Vgs＝V20×R412/(R411+R412)。為了使MOS管40切換為ON，該MOS管的閾值電壓小于Vgs。當(dāng)Vgs較大時(shí)，MOS管40的導(dǎo)通電阻減小，有可能抑制增壓器型SW調(diào)節(jié)器電路效率的降低。
圖3A示出當(dāng)SW電路10在時(shí)間T1從OFF狀態(tài)切換到ON狀態(tài)時(shí)，電阻411和412之間的連接點(diǎn)的電壓波形Vx。圖3A中，電阻412和411的阻值設(shè)定為R412＞＞R411。在SW電路10切換至ON的瞬間，Vx上升至約等于電源20的電壓V20。此后，以圖2中電阻411和電容413的時(shí)間常數(shù)衰減到GND電平。
圖3A中，在如圖2所示用p溝道MOS管作為MOS管的情況下，電源20的電壓V20與電壓Vx之間的電壓差成為MOS管的柵-源電壓Vgs。即當(dāng)SW電路10切換為ON之后Vx立即閉合到電源20的電壓V20時(shí)，MOS管不能充分切換到ON，導(dǎo)通電阻高。此后，隨著Vx降低，MOS管的柵-源電壓Vgs變高，MOS管的導(dǎo)通電阻降低。
圖3B示出當(dāng)SW電路10在時(shí)間T1從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，電源20的電流Ip。與現(xiàn)有技術(shù)相比，用MOS管的導(dǎo)通電阻可以抑制浪涌電流。
在圖2所示的情況下，MOS管的導(dǎo)通電阻由電容413和電阻411的時(shí)間常數(shù)控制。當(dāng)該時(shí)間常數(shù)設(shè)定得較長(zhǎng)時(shí)，SW電路10從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)抑制浪涌電流的效果會(huì)較好。但是，增壓器型SW調(diào)節(jié)器的上升時(shí)間也被拉長(zhǎng)。
通常，控制MOS管導(dǎo)通電阻的時(shí)間設(shè)定為10μs-100ms。
在圖2所示實(shí)施例中，雖然控制MOS管導(dǎo)通電阻的時(shí)間由電容413和電阻411確定，但是電阻411可以由恒定電流的電路構(gòu)成，或者可以通過(guò)使用n溝道MOS管，并且逐漸增加其柵極電壓來(lái)控制MOS管的導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例2圖4示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的增壓器型SW調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)器與圖1所示調(diào)節(jié)器的不同之處在于加入了ON/OFF控制端子50。增壓器型SW調(diào)節(jié)器130接收ON/OFF控制端子50的信號(hào)，并執(zhí)行ON/OFF操作。例如，當(dāng)ON/OFF控制端子50的電壓電平為高時(shí)，增壓器型SW調(diào)節(jié)器130工作，而當(dāng)其為低時(shí)，電路停止。在停止?fàn)顟B(tài)，增壓器型SW調(diào)節(jié)器控制電路130執(zhí)行控制，使得SW元件22被切換為OFF。
MOS管40的控制電路141接收ON/OFF控制端子50的信號(hào)，并執(zhí)行一種控制，使得當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，MOS管的導(dǎo)通電阻從大阻值變?yōu)樾∽柚怠?br> 圖5示出MOS管40和控制電路141的實(shí)例。其與圖2所示的不同之處在于控制電路141的點(diǎn)“C”連接到ON/OFF端子，并且在電阻411與GND之間插入開(kāi)關(guān)電路414。開(kāi)關(guān)電路414由ON/OFF信號(hào)控制，當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器切換為ON時(shí)，開(kāi)關(guān)電路414切換為ON，當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器切換為OFF時(shí)，開(kāi)關(guān)電路414切換為OFF。
當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器由ON/OFF信號(hào)從OFF狀態(tài)切換至ON狀態(tài)時(shí)，電阻411與412之間的連接點(diǎn)的電壓從點(diǎn)“A”的電壓組件降低到GND電平。
也就是說(shuō)，當(dāng)OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)之后，電阻411與412之間連接點(diǎn)的電壓變成等于圖3A和3B中過(guò)了T1之后的狀態(tài)，從而獲得如實(shí)施例1中抑制增壓器型SW調(diào)節(jié)器浪涌電流的效果。
這一功能還可以用來(lái)作為增壓器型SW調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)。
此外，當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器處于OFF狀態(tài)時(shí)，電源20和增壓器型SW調(diào)節(jié)器的輸出可以通過(guò)將MOS管40切換至OFF來(lái)隔離，而且還可以在OFF狀態(tài)時(shí)減少負(fù)載25中的電功率消耗。
在實(shí)施例1和2中，雖然采用CR電路來(lái)改變MOS管的導(dǎo)通電阻，但是MOS管的導(dǎo)通電阻還可以用另外的方式控制，使得電源電流被檢測(cè)且電源電流具有恒定的值。此外，即使當(dāng)增壓器型SW調(diào)節(jié)器的導(dǎo)通電阻在上電一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間之后，固定為某一高值時(shí)，也可以獲得類似的效果。
在本發(fā)明的增壓器型SW調(diào)節(jié)器中，在電源與線圈之間提供MOS管，當(dāng)電源切換為ON時(shí)，該MOS管的電阻值從高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，從而獲得當(dāng)電源切換為ON時(shí)能夠抑制浪涌電流的效果。
權(quán)利要求
1.一種增壓器型SW調(diào)節(jié)器，包括一個(gè)線圈；一個(gè)輸出電容；一個(gè)開(kāi)關(guān)元件；一個(gè)用來(lái)使所述開(kāi)關(guān)元件在ON/OFF間切換的驅(qū)動(dòng)電路；其中在電源與所述線圈之間提供一個(gè)MOS管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的增壓器型SW調(diào)節(jié)器，其中所述MOS管的柵極電壓被控制，使得當(dāng)施加所述電源時(shí)，所述MOS管的導(dǎo)通電阻從大的狀態(tài)變?yōu)樾〉臓顟B(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的增壓器型SW調(diào)節(jié)器，其中所述MOS管的導(dǎo)通電阻被控制在10μs-100ms的范圍內(nèi)從大的狀態(tài)變?yōu)樾〉臓顟B(tài)。
全文摘要
提供了一種增壓器型SW調(diào)節(jié)器，其中抑制了當(dāng)施加電源時(shí)發(fā)生的浪涌電流。在電源與所述增壓器型SW調(diào)節(jié)器的線圈之間插入了一個(gè)MOS管，在施加電源的時(shí)候使得該MOS管的導(dǎo)通電阻較大。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1409185SQ0214449
公開(kāi)日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月3日
發(fā)明者須藤稔 申請(qǐng)人:精工電子有限公司