專利名稱：電源裝置及其電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從輸入電壓產(chǎn)生所希望的輸出電壓的電源裝置，還涉及設(shè) 置有該電源裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
按常規(guī)，作為在大輸入輸出差狀況下以相當高效率工作的低熱損耗穩(wěn) 定電源的開關(guān)穩(wěn)壓器已經(jīng)被廣泛使用，該開關(guān)穩(wěn)壓器通過使輸出晶體管導(dǎo) 通和截止(控制輸出晶體管的占空比)來驅(qū)動能量存儲裝置(電容器、電 感器等)來從輸入電壓產(chǎn)生所希望的輸出電壓。傳統(tǒng)的公用開關(guān)穩(wěn)壓器包括誤差放大器，誤差放大器放大依據(jù)輸出電壓而改變的反饋電壓Vfb與預(yù)定參考電壓Vref之間的電壓差，并利用誤 差放大器的輸出信號(誤差電壓Verr)來使輸出晶體管導(dǎo)通和截止。更具 體地講，這種開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生占空比與誤差電壓Veir與預(yù)定斜坡電壓 Vslp (三角坡或斜坡波)之間的比較結(jié)果對應(yīng)的P麗(脈寬調(diào)制)信號， 并利用P麗信號導(dǎo)通和截止輸出晶體管(例如，見下面列出的、也是由本 申請的申請人提交的專利公開文獻1)。上述傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器還包括軟啟動電路，作為在設(shè)備啟動時(輸出 電壓Vout太低時)防止過電流流入負載的裝置。更具體地講，上述軟啟 動電路產(chǎn)生軟啟動電壓Vss (用于軟啟動的比較電壓)，該軟啟動電壓響應(yīng) 上電信號EN的啟動(操作允許信號)而開始逐漸升高，PWM比較器產(chǎn)生其 占空比與誤差電壓Verr和軟啟動電壓Vss中較低的一方與斜坡電壓Vslp 的比較結(jié)果相對應(yīng)的P畫信號(見圖7)。還有其它與本發(fā)明有關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)。下面列出的專利公開2公開并提出了一種開關(guān)電源控制電路，其中用開關(guān)電源控制工C的端子之一作為 過載保護的CL端;在此連接按常規(guī)連接到軟啟動的CS端的過載保護電路，而不是連接CL端，以便實現(xiàn)通過內(nèi)部偏置源的截止(即，經(jīng)由0UT端的輸出停止)而實現(xiàn)的鎖存模式過載保護；另外，將用于實現(xiàn)間歇振蕩模式 的比較器等添加到CL端。在此，當用于軟啟動的CS端，即端部連接到P麗 比較器的引腳為了過載保護而被短路到CL端的引腳時，剛剛提到的、添 加到CL端的電路使CL和CS端的電位周期性地上升和下降，從而使主開 關(guān)裝置重復(fù)地切換，然后停止，從而實現(xiàn)間歇振蕩。下面列出的專利文獻3公開并提出了一種具有保護功能的DC/DC轉(zhuǎn)換 器，該DC/DC變換器包括輸入電源；連接在輸入電源和輸出端之間的、 并且可以在接通和斷開狀態(tài)之間切換的主開關(guān)；電阻分壓器短路；差分放 大器一比較器，所述差分放大器一比較器的一個輸入端接收參考電壓，另 一個輸入端接收由電阻分壓器電路的電壓分壓所產(chǎn)生的電壓；選擇電路， 用于向電阻分壓器電路施加或是來自輸出端的輸出電壓，或是來自輸入電 源的輸入電壓；P麗比較器，其一個輸入端連接到差分放大器一比較器的 輸出端，其另一個輸入端連接到三角波產(chǎn)生電路的輸出端；控制電路，連 接到P簡比較器的輸出端，并向主開關(guān)饋送用于使主開關(guān)接通和斷開的信 號；和當來自輸入電源的電壓等于或小于預(yù)定電壓時使選擇電路向電阻分 壓器電路饋送輸入電壓，和當來自輸入電源的電壓高于預(yù)定電壓時使選擇 電路向電阻分壓器電路饋送來自輸出端的輸出電壓。還發(fā)現(xiàn)了與上述技術(shù)不同的、涉及利用軟啟動的電源設(shè)備的其它現(xiàn)有 技術(shù)，例如，下面列出的專利公開4。按常規(guī)，在需要提供高轉(zhuǎn)換效率，使整流裝置的導(dǎo)通電阻最小的開關(guān) 穩(wěn)壓器中采用同步整流，其中與輸出晶體管互補地導(dǎo)通和截止用作同步整 流裝置的同步整流晶體管。還發(fā)現(xiàn)了涉及這種同步整流開關(guān)穩(wěn)壓器的現(xiàn)有 技術(shù)，例如，下面列出的專利公開5和6。專利公開1 JP-A-H07-336999專利公開2 JP-A-H09-9616專利公開3 JP-A-2004-15881專利公開4 JP-A-2003-324941專利公開5 JP-A-2003-299348專利公開6 JP-A-2003-70238發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題的確，提供軟啟動電路，上述現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)穩(wěn)壓器能夠在設(shè)備啟動 時防止過電流流入負載(見圖7)。然而，對于上述現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)穩(wěn)壓器，由于在設(shè)備被啟動后通過逐漸增加輸出晶體管的導(dǎo)通占空比來使開關(guān)電流Isw保持適中，能夠以輸出電壓V0lit較慢地上升為代價來防止過電流流入負載。另外，在上述常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中，在啟動時的最大電流(剛好在輸出電壓Vout變穩(wěn)定之前的最大電流)與穩(wěn)定電流(輸出電壓Vout開始變穩(wěn)定之后的穩(wěn)定狀態(tài)電流)之間存在較大差異，因此在設(shè)備啟動時浪費了電能。此外，如果在頻繁地啟動和停用上述使能信號的應(yīng)用(例如，裝配在 液晶面板中的背光的P麗亮度調(diào)節(jié)單元)中使用同步整流開關(guān)穩(wěn)壓器，輸出電壓Vout的響應(yīng)速度(在上面的例子中，是LED背光的接通/斷開頻率)可能因上述軟啟動電路的操作而較低?，F(xiàn)在參考圖8更詳細地說明上述問題。圖8示出了由于常規(guī)的軟啟動 而使輸出電壓Vout的響應(yīng)速度降低的示意圖。圖8沿垂直軸示意性地示 出了使能信號EN，輸出電壓Vout，開關(guān)電壓Vsw (在輸出晶體管和同步整 流晶體管之間的節(jié)點出現(xiàn)的電壓)以及開關(guān)電流Isw (流入剛提到的節(jié)點 的電流)相對于表示經(jīng)過的時間t的水平軸描繪的形態(tài)(電壓或電流波形)。如上所述，軟啟動是一種通過使輸出晶體管的導(dǎo)通周期短且截止周期 長來防止在設(shè)備啟動時的過電流的功能。否則，在軟啟動期間，互補地驅(qū) 動輸出晶體管的同步整流晶體管的截止周期變短，而導(dǎo)通周期變長。在此，在初始啟動中，當輸出電壓Vout低于開關(guān)電壓Vsw時，不存 在來自負載的相反電流的危險。然而，在以比開關(guān)電壓Vsw高的輸出電壓 Vout啟動時，可能有來自負載的相反電流，使輸出電壓Vout首先下降到 開關(guān)電壓Vsw附近。結(jié)果是，輸出電壓Vout需要較長的時間升回到所希 望的等級，導(dǎo)致輸出電壓Vout對使能信號EN的響應(yīng)緩慢。本發(fā)明的目的是提供一種能夠在啟動時減小最大電流的電源裝置，和具有這種電源裝置的電子設(shè)備 解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種電源裝置，包括 輸出晶體管，用于通過導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓；誤差放大 器，用于通過放大與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的參考電壓之間 的差值來產(chǎn)生誤差電壓；箝位電路，用于設(shè)置誤差電壓的上限值；軟起動 電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較電壓，當啟動所述電源裝置時，所述比 較電壓開始上升；脈寬調(diào)制比較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比較電壓中較低的電壓與預(yù)定的斜坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈寬調(diào)制信號；和利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管導(dǎo)通和 截止的裝置。在此，在啟動所述電源裝置之后，所述箝位電路增加誤差電 壓梯階的上限值(第一配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第一配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測用 于軟起動的比較電壓，隨著電壓值的升高，所述箝位電路增加誤差電壓梯 階的上限值(第二配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第一配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測自 軟起動開始起已經(jīng)過去的時間長度，當過去的時間長度達到預(yù)定值時，所 述箝位電路開始增加誤差電壓梯階的上限值(第三配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第一至第三配置中的任何一項的電源裝置進一 步包括電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入端的節(jié)點相連，所述電感器的第二端與所述輸出晶體管的第一端相連；二極管，所述二極管的陽極與所述輸出晶體管的第一端相連，所述二極管的陰極與被提取輸出電壓的節(jié)點相連；和電容器，所述電容器的第一端與從其施加輸出電壓的 節(jié)點相連，所述電容器的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連，所述電 源裝置通過升高輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓(第四配置)。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面， 一種電源裝置，包括 輸出晶體管和同步整流晶體管，用于通過彼此互補地導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生希望的輸出電壓；誤差放大器，用于通過放大與所述輸出電壓相 應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的參考電壓之間的差值來產(chǎn)生誤差電壓；軟起動電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較電壓，所述比較電壓響應(yīng)使能信號中的電 平改變而開始上升；脈寬調(diào)制比較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比 較電壓中較低的電壓與預(yù)定的斜坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈寬調(diào)制信號；和利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管和所述同步整流晶體管導(dǎo)通和截止的裝置(第五配置)。優(yōu)選的是，具有上述第五配置的電源裝置，進一步包括參考電壓檢 測電路，用于在每當使能信號改變其電平時，檢測參考電壓是否開始升高；輸出電壓檢測電路，用于在每當所述參考電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)參考電壓開始升高時，檢測輸出電壓是否已經(jīng)達到預(yù)定的閾值；和軟起動中斷電路，用 于在所述輸出電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)達到預(yù)定的閾值時，切斷從 所述軟起動電路向所述脈寬調(diào)制比較器傳輸用于軟起動的比較電壓所經(jīng) 過的傳輸路徑(第六配置)。優(yōu)選的是，具有上述第五或第六配置的電源裝置進一步包括箝位電路，用于設(shè)置誤差電壓的上限值，并在使能信號中的電平改變之后，增加 誤差電壓梯階的上限值(第七配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第七配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測用 于軟起動的比較電壓，隨著用于軟起動的比較電壓值的升高，所述箝位電 路增加誤差電壓梯階的上限值(第八配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第七配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測自 軟起動開始起己經(jīng)過去的時間長度，當過去的時間長度達到預(yù)定值時，所 述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值(第九配置)。優(yōu)選的是，具有上述第五至第九中任何一項的電源裝置進一步包括-電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入電壓的節(jié)點相連，所述電感 器的第二端與所述輸出晶體管和所述同步整流晶體管之間的連接節(jié)點相連；和電容器，所述電容器的第一端與被提取輸出電壓的節(jié)點相連，所述 電容器的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連，所述電源裝置通過升高 輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓(第十配置)。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面， 一種電源裝置，包括 輸出晶體管，用于通過導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生希望的輸出電壓；誤 差放大器，用于通過放大與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的參考電壓之間的差值來產(chǎn)生誤差電壓；軟起動電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較 電壓，所述比較電壓響應(yīng)使能信號中的電平改變而開始上升；脈寬調(diào)制比 較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比較電壓中較低的電壓與預(yù)定的斜 坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈寬調(diào)制信號；和 利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止的裝置(第十一配置)。優(yōu)選的是，具有上述第十一配置的電源裝置進一步包括參考電壓檢 測電路，用于在每當使能信號改變其電平時，檢測參考電壓是否開始升高; 輸出電壓檢測電路，用于在每當所述參考電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)參考電壓開始 升高時，檢測輸出電壓是否已經(jīng)達到預(yù)定的閾值;和軟起動中斷電路，用 于在所述輸出電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)達到預(yù)定的閾值時，切斷從 所述軟起動電路向所述脈寬調(diào)制比較器傳輸用于軟起動的比較電壓所經(jīng) 過的傳輸路徑(第十二配置)。優(yōu)選的是，具有上述第十一或第十二配置的電源裝置進一步包括箝 位電路，用于設(shè)置誤差電壓的上限值，并在使能信號中的電平改變之后， 增加誤差電壓梯階的上限值(第十三配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第十三配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測 用于軟起動的比較電壓，隨著電壓值的升高，所述箝位電路增加誤差電壓 梯階的上限值(第十四配置)。優(yōu)選的是，在具有上述第十三配置的電源裝置中，所述箝位電路監(jiān)測 自軟起動開始起已經(jīng)過去的時間長度，當過去的時間長度達到預(yù)定值時， 所述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值(第十五配置)。優(yōu)選的是，具有第十一至第十五配置中的任何一項的電源裝置，進一 步包括電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入電壓的節(jié)點相連， 所述電感器的第二端與所述輸出晶體管的第一端相連；二極管，所述二極 管的陽極與所述輸出晶體管的第一端相連，所述二極管的陰極與被從其提 取輸出電壓的節(jié)點相連；和電容器，所述電容器的第一端與被提取輸出電壓的節(jié)點相連，所述電容器的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連，所 述電源裝置通過升高輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓(第十六配置)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面， 一種電子設(shè)備，包括電池，作為所述電 子設(shè)備的電源；電源裝置，作為用于轉(zhuǎn)換電池的輸出的裝置；和由所述電源裝置驅(qū)動的負載電路。在此，提供具有第一至第十六配置中的任何一項 的電源裝置作為所述電源裝置(第十七配置)。本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明，能夠縮短輸出電壓的上升時間，并且能夠降低啟動時的 最大電流。


圖1是顯示體現(xiàn)本發(fā)明的移動電話單元的電路圖。圖2是顯示DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置的第一實例的電路圖。圖3示出了啟動電流減小控制的示意圖。圖4是顯示DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置的第二實例的電路圖。圖5示出了軟起動中斷控制。圖6A示出了箝位電路214的變形實例的示意圖。圖6B示出了箝位電路214的變形實例的形態(tài)的示意圖。圖7示出了現(xiàn)有軟起動的示意圖。圖8示出了輸出電壓Vout的響應(yīng)如何降低的示意圖。參考標號表10:電池20: DC/DC轉(zhuǎn)換器(開關(guān)穩(wěn)壓器)30: TFT液晶面板21， 21':開關(guān)電源IC211， 211，幵關(guān)驅(qū)動電路212:輸出反饋電路213:相位補償電路214:箝位電路215:軟起動電路216:參考電壓檢測電路217:輸出電壓檢測電路218:軟起動中斷電路 N1至N6: N溝道場效應(yīng)晶體管 Pl: P溝道場效應(yīng)晶體管 Ql- p叩型雙極晶體管 R1至R11:電阻器 C1至C3:電容器 AMP:放大器 0SC:振蕩器 ADD:加法器 PCMP: P麗比較器FF， FF1: RS觸發(fā)器 FF2: D型觸發(fā)器 ERR:誤差放大器El: DC電壓源 II:恒定電流源BUF1， BUF2:緩沖器INV， INV1至INV3:反相器SW:開關(guān)Tl， Tla， Tlb， T2:外部端子 Lex:電感器(外部) Dex: 二極管(外部) Cex:電容器(外部) Rex:電阻器(外部)具體實施方式
下面的描述討論如何為了轉(zhuǎn)換電池的輸出電壓而將本發(fā)明應(yīng)用于裝 配在移動電話單元中的DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便產(chǎn)生用于驅(qū)動諸如移動電話單 元的TFT (薄膜晶體管)液晶面板之類的不同部分的驅(qū)動電壓。圖1是顯示體現(xiàn)本發(fā)明的移動電話單元的方框圖(特別是，TFT液晶 面板的電源系統(tǒng))。如圖所示，該實施例的移動電話單元設(shè)置有作為設(shè)備單元的電池，用于轉(zhuǎn)換電池10的輸出的DC/DC轉(zhuǎn)換器20，使移動電話實 現(xiàn)顯示的TFT液晶面板30。無需指出，雖然圖中未示出，除了已經(jīng)提到的 部件外，本實施例的移動電話單元還設(shè)置有發(fā)射機一接收機電路部分，揚 聲器部分，話筒部分，顯示器部分，操作部分，存儲器部分等，作為用于 實現(xiàn)其基本功能(通信和其它功能)的裝置。DC/DC轉(zhuǎn)換器20根據(jù)從電池10施加的輸入電壓Vin來產(chǎn)生恒定輸出 電壓Voiit，然后將輸出電壓Vout提供給TFT液晶面板30 (特別是，提供 給其背光)。首先，參考圖2對DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置的第一實例進行描述。 圖2是顯示DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置的第一實例電路圖(部分表示為方 框圖)。如該圖所示，該配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20是包括開關(guān)電源IC 21的升 壓開關(guān)穩(wěn)壓器(斬波穩(wěn)壓器)，升壓開關(guān)穩(wěn)壓器還包括作為外部安裝部件 的電感器Lex， 二極管Dex (肖特基勢壘二極管)，電容器Cex，和電阻器 Rex。DC/DC轉(zhuǎn)換器20作為向TFT液晶面板30的背光中設(shè)置的發(fā)光二極管 陣列(下文稱之為LED (發(fā)光二極管))提供輸出電壓Vout，作為驅(qū)動電壓。就電路模塊而言，開關(guān)電源IC 21設(shè)置有開關(guān)驅(qū)動電路211，輸出反 饋電路212，相位補償電路213，箝位電路214，和軟起動電路215，并且 還設(shè)置有外部端子Tl和T2，作為用于外部連接的裝置。在開關(guān)電源IC 21 中，除了上面提到的電路模塊之外，如果需要，可以附加安裝任何其它保 護模塊(例如，低輸入故障防止電路，熱保護電路等等)。開關(guān)驅(qū)動電路211包括N溝道場效應(yīng)晶體管N1，電阻器R1，放大器 細P，振蕩器0SC，加法器ADD， P麗比較器PCMP，復(fù)位支配RS觸發(fā)器FF， 和緩沖器BUF1。輸出反饋電路212包括誤差放大器ERR以及諸如帶隙電源電路之類不 受環(huán)境溫度影響的DC電壓源El。相位補償電路213包括電容器Cl和電阻器R2.箝位電路214包括N溝道場效應(yīng)晶體管N2和N3，電阻器R3至R6， 以及緩沖器BUF2。軟起動電路215包括N溝道場效應(yīng)晶體管N4，恒流源Il，電容器C2，和反相器INV。接下來，對上面提到的電路部件間的互連做出描述。在開關(guān)驅(qū)動電路211中，晶體管N1的漏極與外部端子T1互連，晶體 管Nl的源極通過電阻器Rl (數(shù)十mQ )接地，并且還連接到放大器AMP 輸入端。加法器ADD的第一輸入端連接到放大器AMP的輸出端，加法器ADD 的第二輸入端連接到振蕩器OSC的第一輸出端(三角波電壓輸出端)。P麗 比較器PCMP的非反相輸入端(+ )連接到加法器ADD的輸出端。RS觸發(fā)器 FF的設(shè)置輸入端(S)連接到振蕩器OSC的第二輸出端(時鐘輸出端)。RS 觸發(fā)器FF的復(fù)位輸入端(R)連接到PWM比較器PCMP的輸出端。RS觸發(fā) 器FF的輸出端(Q)連接經(jīng)過緩沖器BUF1連接到晶體管N1的柵極。在輸出反饋電路212中，誤差放大器ERR的反相輸入端(-)連接到 外部端子T2。誤差放大器ERR的反相輸入端(+ )連接到DC電壓源El的 正端子，DC電壓源El的負端子接地。誤差放大器ERR的輸出端連接到P麗 比較器PCMP的第一反相輸入端。在相位補償電路213中，電容器Cl的第一端連接到誤差放大器ERR 的輸出端。電容器C1的第二端通過電阻器R2接地。在箝位電路214中，電阻器R3的第一端連接到電源線。電阻器R3的 第二端通過緩沖器BUF2連接到誤差放大器ERR的輸出端，并且還連接到 電阻器R4和R5的第一端。電阻器R4的第二端接地。電阻器R5的第二端 連接到晶體管N2的漏極。晶體管N2的源極接地。晶體管N2的柵極通過 電阻器R6連接到電源線，并且還連接到晶體管N3的漏極。晶體管N3的 源極接地。在軟起動電路215中，恒定電流源II的第一端連接到電源線。恒定 電流源II的第二端連接到PWM比較器PCMP的第二反相輸入端(-)，并且 還連接到電容器C2的第一端，以及晶體管N3的柵極，晶體管N4的漏極。 電容器C2的第二端和晶體管N4的源極二者接地。晶體管N4的柵極通過 反相器INV連接到被施加了上電信號EN的節(jié)點。在開關(guān)電源IC 21外側(cè)，外部端子Tl通過電感器Lex (數(shù)十uH)連 接到電池10的輸出端(給出輸入電壓Vin),并且還連接到二極管Dex的 陽極。二極管Dex的陰極經(jīng)過電容器Cex (數(shù)pF)接地，并且還連接到設(shè)置在TFT液晶面板30的背光中的LED陣列的陽極，作為從其提取輸出電 壓Vout的節(jié)點。LED陣列的陰極經(jīng)過電阻器Rex接地，并且還連接到開關(guān) 電源工C 21的外部端子T2。現(xiàn)在詳細描述如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的基本操作(DC/DC 轉(zhuǎn)換操作)。在開關(guān)驅(qū)動電路211中，晶體管Nl作為根據(jù)RS觸發(fā)器FF的輸出信 號(柵極信號Sg)被導(dǎo)通和截止的輸出晶體管。當晶體管Nl導(dǎo)通時，流過電感器Lex的開關(guān)電流Isw通過晶體管Nl 流向地節(jié)點，開關(guān)電流Isw的電能存儲在電感器Lex中。在此，在晶體管 Nl導(dǎo)通期間，如果電荷已經(jīng)存儲在電容器Cex中，來自電容器Cex的電流 流過作為負載的LED陣列。與此同時，外部端子T1的電位降低到近似地 電位的等級，結(jié)果是，二極管Dex進入反相偏置狀態(tài)。這樣防止了來自電 容器Cex的電流流入晶體管Nl。另一方面，當晶體管N1截止時，反電動勢電壓出現(xiàn)在電感器Lex中， 以對其中已經(jīng)存儲的電能放電。與此同時，二極管Dex進入正向偏置狀態(tài)， 于是，流經(jīng)二極管Dex的電流流入作為負載的LED陣列，并且還經(jīng)由電容 器Cex流入地節(jié)點，對電容器Cex充電。通過重復(fù)上述操作，把由電容器 Cex升壓且平滑的DC輸出提供給作為負載的LED陣列。這樣，該實施例的開關(guān)電源IC 21起到使晶體管Nl導(dǎo)通和截止的功 能，以驅(qū)動作為能量存儲裝置的電感器Lex，作為通過使輸入電壓Vin升 壓而產(chǎn)生輸出電壓Vout的斬波型升壓電路的部件。順便指出，為了實現(xiàn)LED陣列的P麗亮度控制的目的，以根據(jù)是否啟 動或禁止上電信號EN (升壓操作允許信號)來確定是否執(zhí)行升壓操作的方 式來配置該實施例的開關(guān)電源IC 21。接下來，詳細描述如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的輸出反饋控制。在輸出反饋電路212中，誤差放大器ERR通過放大從電阻器Rex的第 一端提取的反饋電壓Vfb (對應(yīng)于輸出電壓Voiit的實際電平)和由DC電 壓源El產(chǎn)生的參考電壓Vref (對應(yīng)于輸出電壓Vout的目標電平)之間的 差來產(chǎn)生誤差電壓Vrr。因此，輸出電壓Vout低于其目標值越遠，誤差電 壓Verr的電壓等級越高。另一方面，在開關(guān)驅(qū)動電路211中，P麗比較器PCMP將施加到PCMP的第一反相輸入端(-)的誤差電壓Verr和施加到PCMP的第二反相輸入 端(-)的軟起動電壓Vss中較低的一個與施加到PCMP的非反相輸入端(+ ) 的斜坡電壓Vslp (加法器的輸出電壓是通過將標準矩形波電壓(矩形波或 斜波)與放大器AMP的輸出電壓相加而產(chǎn)生的)，以便產(chǎn)生占空比與比較 結(jié)果相對應(yīng)的P麗信號。因此，當誤差電壓Verr和軟起動電壓Vss中較 低的一個高于斜坡電壓Vslp時，P麗信號的邏輯電平為低電平，而當誤差 電壓Verr和軟起動電壓Vss中較低的一個低于斜坡電壓Vslp時，P麗信 號的邏輯電平為高電平。P麗信號的導(dǎo)通占空比(每單位周期晶體管N1的導(dǎo)通周期之比)根據(jù) 誤差電壓Verr和軟起動電壓Vss中相對于斜坡電壓Vslp的等級較低的電 平連續(xù)改變。當P麗信號的邏輯電平(到RS觸發(fā)器FF的復(fù)位信號)保持低電平時， 晶體管Nl的柵極信號Sg的邏輯電平以施加到RS觸發(fā)器FF的設(shè)置端(S) 的時鐘信號CLK (數(shù)百kHz至MKz)的上升沿幵始保持高電平；因此，晶 體管N1保持導(dǎo)通。另一方面，當PWM信號的邏輯電平保持高電平時，柵 極信號Sg的邏輯電平保持低電平，而與時鐘信號CLK無關(guān)；因此，晶體 管N1保持截止。如上所述，在采用峰值電流模式控制的DC/DC轉(zhuǎn)換器20中，不僅根 據(jù)輸出電壓Vout的監(jiān)測結(jié)果，而且根據(jù)流入晶體管Nl的開關(guān)電流Isw的 監(jiān)測結(jié)果來控制晶體管Nl的操作。因此，利用本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器 20，即使在誤差電壓Verr不能跟隨突然的負載變化時，也能夠根據(jù)流入 晶體管N1的開關(guān)電流工sw的監(jiān)測結(jié)果直接控制晶體管N1的操作，因此， 能夠有效地減小輸出電壓Vout的改變。結(jié)果是，利用本實施例中的DC/DC 轉(zhuǎn)換器20，不需要增加電容器Cex的容量，因此不需要增加成本，并且能 夠避免電容器Cex的大小。下面詳細描述如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的軟起動控制。 緊接在DC/DC轉(zhuǎn)換器20被啟動之后，由于輸出電壓為零，誤差電壓 Verr極高。因此，如果根據(jù)誤差電壓Verr和斜坡電壓Vslp之間的比較結(jié) 果來產(chǎn)生P麗信號，P麵信號的占空比變大，以致過電流流入負載或電感器Lex。為了避免這種情況，在本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20中，如上所述， 除了誤差電壓Verr之外，還向P觀比較器PCMP輸入軟起動電壓Vss，當 軟起動電壓Vss比誤差電壓Verr低時，根據(jù)較低的軟起動電壓Vss與斜 坡電壓Vslp之間的比較結(jié)果來確定P麗信號的占空比，而與誤差電壓Verr 無關(guān)。在該實施例中，響應(yīng)啟動(轉(zhuǎn)到高電平)的上電信號EN，軟起動電路 215使晶體管N4截止，用于使電容器C2放電，使得預(yù)定的恒定電流流入 電容器C2;從而軟起動電路215以在設(shè)備啟動后逐漸幵始上升的方式產(chǎn)生 軟起動電壓Vss。利用這種包括如上所述的軟起動電路215的配置，在設(shè)備啟動時，能 夠防止過電流流入負載或流入電感器Lex。接下來，除了已經(jīng)參考的圖2外，參考圖3詳細描述軟起動周期期間 的起動電流減小控制(誤差信號Verr的多級箝位控制)，作為本發(fā)明的區(qū) 別特征。圖3是圖示啟動電流減小控制的示意圖。圖3沿垂直軸示意性地示出 了上電信號EN，誤差電壓Verr，斜坡電壓Vslp，軟起動電壓Vss，柵極 信號Sg，輸出電壓Vout，以及開關(guān)電流Isw，針對表示經(jīng)過的時間t在水 平軸描繪的形態(tài)(電壓和電流波形)。此外，在圖3中，實線表示應(yīng)用本 發(fā)明時觀察到的形態(tài)，而點劃線為用于比較而示出的常規(guī)觀察到的形態(tài) (即，如圖7所示，在進行非多級箝位控制時觀察到的形態(tài))。在時間tl，當啟動上電信號EN時(接通高電平)，在軟起動電路215 中，晶體管N4截止，軟起動電壓Vss開始上升。與此同時，在箝位電路 214中，晶體管N3保持截止，晶體管N2因此而保持導(dǎo)通，直到軟起動電 壓Vss達到晶體管N3的導(dǎo)通狀態(tài)電壓的等級(晶體管N3從截止到導(dǎo)通所 需的閾值電壓)。因此，由電阻器R3、電阻器R4和R5構(gòu)成的電阻分壓器電路將誤差電 壓Verr的上限值Vlmt設(shè)置為第二上限值Vlmt2，第二上限值Vlmt2低于 穩(wěn)態(tài)操作中使用的第一上限值Vlmtl，并且誤差電壓Verr保持在第二上限 值Vlmt2，直到軟起動電壓Vss達到晶體管N3的導(dǎo)通狀態(tài)電壓的等級。順便指出，在從啟動上電信號EN時的時間tl起直到軟起動電壓Vss達到誤差電壓Verr保持在第二上限值Vlmt2的等級時的時間t2為止的時 段期間，P觀比較器PCMP根據(jù)較低的軟起動電壓Vss與斜坡電壓Vlsp之 間的比較結(jié)果來確定P麗信號的占空比，而與誤差電壓Verr無關(guān)。在時間t2，軟起動電壓Vss達到保持在第二上限值Vlmt2的誤差電壓 Verr的電平；此后，直到誤差電壓Verr在時間t3再次超過軟起動電壓 Vss為止，P麗比較器PCMP根據(jù)保持在較低的第二上限值Vlmt2的誤差電 壓Verr與斜坡電壓Vlsp之間的比較結(jié)果來確定P麗信號的占空比，而與 軟起動電壓Vss無關(guān)。因此，在時間t2和t3之間的時段期間的PWM信號的占空比比不執(zhí)行 多級箝位控制情況下的占空比小。這樣，減小了開關(guān)電流Isw。另一方面，在軟起動電壓Vss在時間U開始升高之后，當軟起動電 壓Vss達到晶體管N3的導(dǎo)通狀態(tài)電壓的電平時，在箝位電路214中，晶 體管N3導(dǎo)通，晶體管N2因此而截止。因此，在該時間，釋放了在第二上 限值Vlmt2的箝位，由專由電阻器R3和R4構(gòu)成的電阻分壓器電路將誤差 電壓Verr的上限值Vlmt設(shè)置在第一上限值Vlmtl。因此，誤差電壓Verr 再次升高到與反饋電壓Vfb對應(yīng)的電壓等級。然后，在誤差電壓Verr達到軟起動電壓Vss的等級時的時間t3， P麗 比較器PCMP根據(jù)較低的軟起動電壓Vss與斜坡電壓Vlsp之間的比較結(jié)果 來確定P麗信號的占空比，而與誤差電壓Verr無關(guān)。此后，隨著輸出電壓Vout接近其目標值，誤差電壓Verr開始下降； 當在時間t4下降到軟起動電壓Vss之下時，P麗比較器PCMP根據(jù)較低的 誤差電壓Verr與斜坡電壓Vslp之間的比較結(jié)果來確定P麗信號的占空比， 而與軟起動電壓Vss無關(guān)。就是說，在時間t4，軟起動時段結(jié)束。如上所述，在本實施例中，設(shè)備被啟動之后，箝位電路214升高到誤 差電壓Verr梯階的上限值Vlnrt。利用該配置，由于能夠根據(jù)誤差電壓Verr的上限值Vlmt適當?shù)乜刂?開關(guān)電流Isw的過流限制等級，如圖3所示，能夠減小在啟動時的最大電 流(剛好在輸出電壓Vout變穩(wěn)定之前流過的最大電流)與穩(wěn)定電流(在 輸出電壓Vout變穩(wěn)定之后流過的穩(wěn)態(tài)電流)之間的差值。因此，利用該實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20，能夠減小設(shè)備啟動時不必要的電能消耗。此外，利用該實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20，能夠加快軟起 動電壓Vout的升高，從而縮短輸出電壓Vout的上升時間。此外，本實施例的箝位電路214監(jiān)測軟起動電壓Vss，并隨著軟起動 電壓Vss的增加而提高誤差電壓Verr臺階的上限值Vlmt。利用該配置， 能夠以盡可能小的電路規(guī)模增加來實現(xiàn)上述多級箝位電路。接下來，參考圖4描述DC/DC轉(zhuǎn)換器20的配置的第二實例。 圖4是顯示DC/DC轉(zhuǎn)換器20配置的第二實例的電路圖(部分顯示為 方框圖)。如圖4所示，本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的配置是升壓開關(guān)穩(wěn)壓器 (斬波穩(wěn)壓器)，該開關(guān)穩(wěn)壓器包括開關(guān)電源IC21'，并進一步包括作為外 部裝配部件的電感器Lex、電容器Cex、和電阻器Rex。 DC/DC轉(zhuǎn)換器20 作為向TFT液晶面板30的背光中設(shè)置的LED陣列提供輸出電壓Vout，作 為驅(qū)動電壓的裝置。就電路模塊而言，開關(guān)電源1c2r設(shè)置有開關(guān)驅(qū)動電路21r，輸出反饋電路212，相位補償電路213，箝位電路214，軟起動電路215，參考電 壓檢測電路216，輸出電壓檢測電路217，和軟起動中斷電路218，并且還 設(shè)置有外部端子Tla、 Tlb、和T2，作為用于外部電連接的裝置。除了上 面提到的電路模塊外，在開關(guān)電源IC21'中，還可以根據(jù)需要附加地裝配 任何其它保護電路模塊(例如，低輸入故障防止電路，熱保護電路等)。開關(guān)驅(qū)動電路211'包括P溝道場效應(yīng)晶體管Pl， N溝道場效應(yīng)晶體 管N1，電阻器R1，放大器AMP，振蕩器OSC，加法器ADD， PWM比 較器PCMP，復(fù)位支配RS觸發(fā)器FF，反相器INV1，和緩沖器BUF1。輸出反饋電路212，相位補償電路213，箝位電路214，和軟起動電路 215各包括與上述配置的第一實例中其對應(yīng)部分相同的電路部件。參考電壓檢測電路216包括N溝道場效應(yīng)晶體管N5， pnp型雙極晶 體管Q1，電阻器R7和R8，電容器C3，和反相器INV2。輸出電壓檢測電路217包括N型場效應(yīng)晶體管N6，電阻器R9至Rl 1 ， D型觸發(fā)器FF2，和反相器INV3。軟起動中斷電路218包括開關(guān)SW，作為切斷軟起動電壓Vss的裝置。下面對上述電路部件間的互連關(guān)系進行描述。在開關(guān)驅(qū)動電路211'中，晶體管P1的漏極連接到外部端子Tlb。晶體管Pl的源極連接到外部端子Tla。晶體管Nl的漏極連接到外部端子 Tla。晶體管N1的源極經(jīng)電阻器R1 (數(shù)十mQ)接地，并且還連接到放 大器AMP的輸入端。加法器ADD的第一輸入端連接到放大器AMP的輸 出端，加法器ADD的第二輸入端連接到振蕩器OSC的第一輸出端(三角 波電壓輸出端)。PWM比較器PCMP的非反相輸入端(+)連接到加法器 ADD的輸出端。RS觸發(fā)器FF1的設(shè)置輸入端(S)連接到振蕩器OSC的 第二出端(時鐘輸出端)。RS觸發(fā)器FF1的復(fù)位輸入端(R)連接到PWM 比較器PCMP的輸出端。RS觸發(fā)器FF1的反相輸出端(QB)經(jīng)反相器INV1 連接到晶體管P1的柵極。RS觸發(fā)器FF1的輸出端(Q)經(jīng)緩沖器BUF1 連接到晶體管N1的柵極。輸出反饋電路212、相位補償電路213、箝位電路214、和軟起動電路 215間的互連與上述第一實例中的配置相同。在參考電壓檢測電路216中，電阻器R7的第一端連接到電源線。電 阻器R7的第二端連接到晶體管Ql的發(fā)射極。晶體管Ql的集電極接地。 晶體管Q1的基極連接到晶體管N5的漏極，并且還連接到電容器C3的第 一端，以及電阻器R8的第一端。晶體管N5的源極和電容器C3的第二端 都接地。晶體管N5的柵極經(jīng)反相器INV2連接到被施加了使能信號EN的 節(jié)點。電阻器R8的第二端連接到被施加了參考電壓Vref的節(jié)點。在輸出電壓檢測電路217中，電阻器R9的第一端連接到外部端子 Tlb。電阻器R9的第二端經(jīng)電阻器R10接地，并且還連接到晶體管N6的 柵極。晶體管N6的源極節(jié)點接地。晶體管N6的漏極經(jīng)電阻器Rll連接 到電源線，并且經(jīng)反相器INV3還連接到D型觸發(fā)器FF2的數(shù)據(jù)輸入端 (D)。 D型觸發(fā)器FF2的時鐘輸入端連接到構(gòu)成參考電壓檢測電路216 的晶體管Ql的發(fā)射極。D型觸發(fā)器FF2的復(fù)位輸入端連接到被施加了使 能信號EN的節(jié)點。D型觸發(fā)器FF2的輸出端(Q)連接到構(gòu)成軟起動中 斷電路218的開關(guān)SW的輸出端。在軟起動中斷電路218中，開關(guān)SW的第一端連接到構(gòu)成軟起動電路 215的電容器C2的第一端。開關(guān)SW的第二端連接到構(gòu)成開關(guān)驅(qū)動電路2U'的PWM比較器PCMP的第二反相輸入端(-)。在開關(guān)電源IC21'之外，外部端子Tla經(jīng)電感器Lex (數(shù)十uH)連接 到電池10的輸出節(jié)點(在此表現(xiàn)為輸入電壓Vin)。外部端子Tlb經(jīng)電容 器Cex (數(shù)十uF)接地，并且還作為從中提取輸出電壓Vout的節(jié)點連接 到TFT液晶面板30的背光中設(shè)置的LED陣列的陽極。LED陣列的陰極 經(jīng)電阻器Rex接地，并且還連接到開關(guān)電源IC 21，的外部端子T2。下面詳細描述給出如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的基本操作 (DC/DC轉(zhuǎn)換操作)。在開關(guān)驅(qū)動電路211'中，晶體管N1作為根據(jù)緩沖器件BUF1的輸出 信號(輸出信號Q)來導(dǎo)通和截止輸出晶體管，晶體管Pl作為根據(jù)反相 器INV1的輸出信號(反相輸出信號QB的翻轉(zhuǎn))而被導(dǎo)通和截止的同步 整流晶體管。為了通過對輸入電壓Vin升壓而產(chǎn)生輸出電壓Vout， RS觸 發(fā)器FF1彼此互補地控制晶體管N1的切換，以及晶體管P1的切換。更具體地講，當PWM信號(到RS觸發(fā)器FF1的復(fù)位信號)的邏輯 電平保持低電平時，晶體管Nl和Pl的柵極信號的邏輯電平均以施加到 RS觸發(fā)器FF1的設(shè)置端(S)的時鐘信號CLK (數(shù)百kHz至數(shù)MHz)的 上升沿開始保持高電平；因此，晶體管N1導(dǎo)通，而晶體管P1截止。另一 方面，當PWM信號的邏輯電平保持高電平時，晶體管N1和P1的柵極信 號的邏輯電平均保持為低電平，而與時鐘信號CLK無關(guān)；因此，晶體管 Nl截止，而晶體管P1保持導(dǎo)通。就是說，為了從輸入電壓Vin產(chǎn)生輸出 電壓Vout，晶體管N1和P1根據(jù)上面提到的PWM信號，彼此互補地導(dǎo)通 和截止。應(yīng)該理解，在本文中使用的術(shù)語"互補地"不僅包括晶體管N1的導(dǎo) 通和截止與晶體管Pl的導(dǎo)通和截止彼此準確地相對發(fā)生的情況，而且包 括從防止過流的觀點來看，晶體管N1的導(dǎo)通和截止相對于晶體管P1的導(dǎo) 通和截止以預(yù)定的延遲發(fā)生的情況。當晶體管N1導(dǎo)通時，開關(guān)電流Isw流過電感器Lex，經(jīng)晶體管N1流 向地節(jié)點，并由此在電感器Lex中存儲開關(guān)電流Isw的電能。在此，在晶 體管N1的導(dǎo)通時段期間，如果電荷已經(jīng)存儲在電容器Cex中，來自電容 器Cex的電流流入LED陣列。與此同時，作為同步整流器件的晶體管P1與晶體管N1的導(dǎo)通狀態(tài)互補地截止，因此沒有電流從電容器Cex流入晶 體管N1。另一方面，當晶體管N1截止時，在電感器Lex中出現(xiàn)反電動勢，以 釋放其中已經(jīng)存儲的電能。與此同時，由于晶體管P1與晶體管N1的截止 狀態(tài)互補地導(dǎo)通，從外部端子Tla經(jīng)晶體管Pl流入作為負載的LED陣列 的電流也經(jīng)電容器Cex流入地節(jié)點，對電容器Cex充電。通過重復(fù)上述操 作，由電容器Cex平滑的DC輸出被提供給作為負載的LED陣列。因此，本實施例的開關(guān)電源IC21'通過控制晶體管Nl和Pl的導(dǎo)通/ 截止狀態(tài)來驅(qū)動作為能量存儲器件的電感器Lex，從而作為通過使輸入電 壓Vin升壓而產(chǎn)生輸出電壓Vout的斬波型升壓電路的部件。此外，為了實現(xiàn)對LED陣列進行P麗亮度控制的目的，配置本實施例 的開關(guān)電源IC21'，使得能夠根據(jù)是啟動該使能信號還是禁止該使能信號 (升壓操作允許信號)來確定是否進行升壓操作。順便指出，由于由如上所述配置的DC/DC轉(zhuǎn)換器20進行的輸出反饋 控制、軟起動控制、和啟動電流減小控制(誤差電壓Verr的多級箝位控 制)與已經(jīng)在第一實例的配置中討論的DC/DC轉(zhuǎn)換器20進行的那些控制 相同，在此省略重復(fù)的描述，下面的描述將參考圖5以及已經(jīng)參考的圖4 詳細討論軟起動中斷控制，作為本發(fā)明的另一個區(qū)別性特征。圖5是顯示軟起動中斷控制的示意圖。圖5沿垂直軸示意性地示出了 使能信號N、輸出電壓Vout、開關(guān)電壓Vsw (在輸出晶體管N1與同步整流 晶體管P1之間的連接節(jié)點出現(xiàn)的電壓)、第一監(jiān)測信號M1、第二監(jiān)測信號 M2、開關(guān)SW控制信號、晶體管N1和P1的柵極信號、和開關(guān)電流Isw針 對水平軸描繪的、經(jīng)過時間t的形態(tài)。圖5中沿水平軸指示的時間tl至 t4與圖3中沿水平軸指示的時間tl至t4相同。此外，在圖5中，實線表 示應(yīng)用本發(fā)明時觀察到的形態(tài)，而點劃線表示為了比較而按常規(guī)觀察到的 形態(tài)(即，在不執(zhí)行軟起動中斷控制時觀察到的形態(tài)，如圖8所示)。在該設(shè)備初始啟動時，如果在時間tl前啟動使能信號EN，在參考電 壓檢測電路216中，晶體管N5從導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。因此，在參考電壓Vref 升高到足夠的電平后，開始對電容器C3充電；當電容器C3中的充電電壓 達到晶體管Q1的截止電壓的等級時，晶體管Q1從截止變?yōu)閷?dǎo)通。與此同時，第一監(jiān)測信號M1 (晶體管Q的發(fā)射極電壓)的邏輯電平從低電平升 高到高電平。另一方面，在輸出電壓檢測電路217中，晶體管N6保持截止，直到 其柵極電壓(輸出電壓Vout的分壓電壓)達到晶體管N6的導(dǎo)通電壓的電 平時導(dǎo)通。因此，作為通過把從晶體管N6的漏極提取的電壓信號的邏輯 電平反相而獲得的第二監(jiān)測信號M2是二進制邏輯信號，其邏輯電平保持 為低電平，直到輸出電壓VoLit達到預(yù)定閾值電壓Vth，并且然后被充電為 高電平為止。在輸出電壓檢測電路217中，以使用第一監(jiān)測信號M1作為時鐘信號， 其上升沿作為觸發(fā)來鎖存和輸出作為數(shù)據(jù)信號的第二監(jiān)測信號M2的方式 來配置D型觸發(fā)器FF2。在此，在時間tl，雖然啟動使能信號EN并且第一監(jiān)測信號M1的邏輯 電平已經(jīng)上升到高電平，由于輸出電壓Vout還沒有達到閾值電壓Vth，第 二監(jiān)測信號M2的邏輯電平保持為低電平。因此，將低邏輯電平信號施加到由軟起動中斷電路218構(gòu)成的開關(guān)SW 的控制端，開關(guān)SW根據(jù)控制信號使軟起動電路215引導(dǎo)P麗比較器PCMP， 以便在軟起動電路215和P麗比較器PCMP (導(dǎo)通狀態(tài))之間形成軟起動電 壓Vss的傳輸路徑。因此，在設(shè)備初始啟動時，執(zhí)行上述軟起動操作。順 便指出，在設(shè)備初始啟動時，由于輸出電壓Vout比開關(guān)電壓Vsw低，不 存在來自LED陣列的反向電流的危險。然后，在經(jīng)過時間t2、 t3、和t4后在時間t5禁止使能信號EN時， 在參考電壓檢測電路216中，晶體管N5從截止狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通。因此，對 電容器C3中的充電電壓進行放電，晶體管Q1從截止變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。與此 同時，第一監(jiān)測信號M1的邏輯電平從高電平下降為低電平。另外，在禁止使能信號EN時，在軟起動電路215中，晶體管N4從截 止變?yōu)閷?dǎo)通。因此，對電容器C2中的充電電壓進行放電，軟起動電壓Vss 減小到零電平。這使得晶體管N1和P1停止工作，并且輸出電壓Vout開 始逐漸下降。然而，只要輸出電壓Vout等于或高于上面提到的閾值電壓 Vth，輸出電壓檢測電路217中的晶體管N6保持導(dǎo)通，第二監(jiān)測信號M2 的邏輯電平保持為高電平。此后，當在時間t6再次允許使能信號EN時，參考電壓檢測電路216 中的晶體管N5從導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，第一監(jiān)測信號M1的邏輯電平以與如上所 述類似的方式從低電平升高到高電平。如圖5所示，如果此時輸出電壓不低于閾值電壓Vth，鎖存其邏輯電 平保持為高電平的第二監(jiān)測信號M2，并在輸出電壓檢測電路217中輸出。 因此，高電平控制信號被施加到開關(guān)SW的控制端，開關(guān)SW根據(jù)該控制信 號切斷從軟起動電路215到P麗比較器PCMP (截止狀態(tài))的傳輸路徑。這樣，在諸如第二次或以后啟動之類的啟動過程中，當輸出電壓Vout 仍沒有減小到足夠低時，中斷上述軟起動操作，在開關(guān)驅(qū)動電路211'的 P麗比較器PCMP中，根據(jù)誤差電壓Verr和斜坡電壓Vslp之間的比較結(jié)果 來確定P寵信號的占空比，而與軟起動電壓Vss無關(guān)。如上所述，本實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器20包括參考電壓檢測電路216， 每當啟動使能信號EN時，用于檢測參考電壓Vref是否開始升高；輸出電 壓檢測電路217，每當參考電壓檢測電路216發(fā)現(xiàn)參考電壓開始升高時， 用于檢測輸出電壓Vout是否已經(jīng)達到預(yù)定閾值電壓Vth;和軟起動中斷電 路218，用于在輸出電壓檢測電路217發(fā)現(xiàn)輸出電壓Vout已經(jīng)達到預(yù)定閾 值電壓Vth時，切斷從軟起動電路215到P麗比較器PCMP的軟起動電壓 Vss傳輸路徑。利用該配置，在第二次或以后啟動時，當輸出電壓Vout比開關(guān)電壓 Vsw高時，能夠中斷軟起動操作，從而減少同步整流晶體管Pl的導(dǎo)通時段。 就是說，利用該配置，能夠減小開關(guān)電流Isw的反向流動，從而防止輸出 電壓Vout突然下降；因此，能夠縮短電壓Vout上升回到所希望電平所需 的時間，并由此實現(xiàn)輸出電壓Vout對使能信號EN的響應(yīng)速度的改善(在 該實施例中，改善LED陣列的導(dǎo)通/截止頻率)。軟起動的中斷可能引起在第二次或以后啟動時流動的啟動電流量增 大的危險。然而，通過已經(jīng)描述的啟動電流減小控制(多級箝位控制)能 夠防止該危險。利用上面討論的實施例的配置，即用作為參考電壓檢測信號的第一監(jiān) 測信號M1作為確定是否執(zhí)行軟起動操作的觸發(fā)，與采用使能信號EN本身 作為觸發(fā)的配置相比，能夠改善初始啟動時操作的穩(wěn)定性。在上述配置的第二實例中，假設(shè)本發(fā)明應(yīng)用于同步整流型電源裝置。 然而，這并不意味著本發(fā)明的應(yīng)用只限于該實施例，應(yīng)該理解，本發(fā)明能 夠應(yīng)用于使用二極管，而不是同步整流晶體管的電源裝置，像上面描述的 第一實例的配置中那樣。這種情況下，優(yōu)選的是，二極管的陽極連接到輸 出晶體管Nl的漏極，二極管的陰極連接到從其提取輸出電壓Vout的節(jié)點。在上述實施例中，假設(shè)本發(fā)明應(yīng)用于裝配在移動電話單元中的DC/DC 轉(zhuǎn)換器，并且通過轉(zhuǎn)換來自電池的輸出電壓來產(chǎn)生用于該單元不同部分的 驅(qū)動電壓。然而，這并不意味著以任何方式來限制本發(fā)明的應(yīng)用，應(yīng)該理 解，本發(fā)明通常應(yīng)用于從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出電壓的電源裝置中，以及 設(shè)置有該設(shè)備的電子設(shè)備?？梢杂贸缟厦婢唧w描述的實施例之外的任何配置執(zhí)行本發(fā)明，并允 許在其精神內(nèi)進行任何改變和改進。在上述實施例中，例如，以兩級可變地控制誤差電壓Verr的上限值 Vlmt來進行配置。然而，這并不意味著以任何方式來限制本發(fā)明的應(yīng)用， 應(yīng)該理解，可以采用以三級或更多級(多級箝位控制)可變地控制誤差電 壓Verr的上限值Vlmt的配置。圖6A和6B分別示出了箝位電路214的改進實例及其狀況。如圖6A所示，在箝位電路214的該改進實例中，多個電阻器R5a和 R5b與電阻器R4并聯(lián)，晶體管N2a和N2b分別串聯(lián)到電阻器R5a和R5b; 如圖6B所示，根據(jù)晶體管N2a和N2b的導(dǎo)通/截止狀態(tài)來執(zhí)行多級箝位控 制(在該圖中為三級箝位控制)。利用該配置，能夠使在箝位操作取消時在每級流動的開關(guān)電流Isw保 持適中，并進一步減少設(shè)備啟動時浪費的電能量。順便指出，優(yōu)選的是，為了使晶體管N2a和N2b導(dǎo)通和截止，通過適 當?shù)卣{(diào)整用于確定其柵極電位的其設(shè)備常數(shù)，給出在晶體管N2a和N2b的 導(dǎo)通電壓之間的差值。取代調(diào)整晶體管N2a和N2b的設(shè)備常數(shù)，通過在晶 體管N3a和N3b的源極和地線之間連接二極管等，可以在晶體管N3a和N3b的源極之間給出差值。取代晶體管N3a和N3b，可以設(shè)置比較器，比較器的輸出邏輯根據(jù)軟 起動電壓Vss的改變而改變，并且預(yù)定閾值較高，以便根據(jù)比較器的比較結(jié)果來導(dǎo)通和截止晶體管N3a和N3b。在上述實施例中，以監(jiān)測軟起動電壓Vss的方式進行配置，隨著其電 壓值升高，誤差電壓Verr的上限值Vlmt逐步增加。然而，這并不意味著 以任何方式來限制本發(fā)明的配置，可以采用附加設(shè)置諸如計時器電路之類 的時間計數(shù)裝置的配置，并根據(jù)計數(shù)的時間，逐步增加誤差電壓Verr的 上限值Vlmt。優(yōu)選的是，利用諸如計時器電路之類的時間計數(shù)裝置，特別 是在如圖6A和6B所示的箝位電路214中進行多級箝位控制的情況下，進 行高度準確的控制。工業(yè)實用性本發(fā)明提供了用于增強裝配有電源裝置的電子設(shè)備的響應(yīng)的技術(shù)，并 且適合于在通常裝配有電源裝置的電子設(shè)備，例如電池操作的電子設(shè)備中 使用。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，包括輸出晶體管，用于通過導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生輸出電壓；誤差放大器，用于通過放大與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的參考電壓之間的差值來產(chǎn)生誤差電壓；箝位電路，用于設(shè)置誤差電壓的上限值；軟起動電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較電壓，當啟動所述電源裝置時，所述比較電壓開始上升；脈寬調(diào)制比較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比較電壓中較低的電壓與預(yù)定的斜坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈寬調(diào)制信號；和利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止的裝置，其中在啟動所述電源裝置之后，所述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置， 射所述箝位電路監(jiān)測用于軟起動的比較電壓，隨著電壓值的升高，所述 箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置， 其中所述箝位電路監(jiān)測自軟起動開始起己經(jīng)過去的時間長度，當過去的時 間長度達到預(yù)定值時，所述箝位電路開始增加誤差電壓梯階的上限值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，進一步包括電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入電壓的節(jié)點相連，所述電感器的第二端與所述輸出晶體管的第一端相連；二極管，所述二極管的陽極與所述輸出晶體管的第一端相連，所述二 極管的陰極與被提取輸出電壓的節(jié)點相連；和電容器，所述電容器的第一端與輸出電壓的提取端相連，所述電容器 的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連， 其中所述電源裝置通過升高輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓。
5. —種電源裝置，包括輸出晶體管和同步整流晶體管，用于通過彼此互補地導(dǎo)通和截止，從 輸入電壓產(chǎn)生希望的輸出電壓；誤差放大器，用于通過放大與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的 參考電壓之間的差值來產(chǎn)生誤差電壓；軟起動電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較電壓，所述比較電壓響應(yīng)使能信號中的電平改變而開始上升；脈寬調(diào)制比較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比較電壓中較低的 電壓與預(yù)定的斜坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈 寬調(diào)制信號；和利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管和所述同步整流晶體管導(dǎo)通和 截止的裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，進一步包括參考電壓檢測電路，用于在每當使能信號改變其電平時，檢測參考電 壓是否開始升高；輸出電壓檢測電路，用于在每當所述參考電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)參考電壓 開始升高時，檢測輸出電壓是否已經(jīng)達到預(yù)定的閾值；和軟起動中斷電路，用于在所述輸出電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)達 到預(yù)定的閾值時，切斷從所述軟起動電路向所述脈寬調(diào)制比較器傳輸用于 軟起動的比較電壓所經(jīng)過的傳輸路徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，進一步包括箝位電路，用于設(shè)置誤 差電壓的上限值，并在使能信號中的電平改變之后，增加誤差電壓梯階的 上限值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置， 射所述箝位電路監(jiān)測用于軟起動的比較電壓，隨著用于軟起動的比較電壓值的升高，所述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置， 其中所述箝位電路監(jiān)測自軟起動開始起己經(jīng)過去的時間長度，當過去的時 間長度達到預(yù)定值時，所述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，進一步包括電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入電壓的節(jié)點相連，所述 電感器的第二端與所述輸出晶體管和所述同步整流晶體管之間的連接節(jié) 點相連；禾口電容器，所述電容器的第一端與被提取輸出電壓的節(jié)點相連，所述電 容器的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連，射所述電源裝置通過升高輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓。
11. 一種電源裝置，包括輸出晶體管，用于通過導(dǎo)通和截止，從輸入電壓產(chǎn)生希望的輸出電壓；誤差放大器，用于通過放大與所述輸出電壓相應(yīng)的反饋電壓與預(yù)定的參考電壓之間的差值來產(chǎn)生誤差電壓；軟起動電路，用于產(chǎn)生用于軟起動的比較電壓，所述比較電壓響應(yīng)使 能信號中的電平改變而開始上升；脈寬調(diào)制比較器，用于將誤差電壓和用于軟起動的比較電壓中較低的 電壓與預(yù)定的斜坡電壓比較，以產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的占空比的脈 寬調(diào)制信號；和利用脈寬調(diào)制信號使所述輸出晶體管導(dǎo)通和截止的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源裝置，進一步包括 參考電壓檢測電路，用于在每當使能信號改變其電平時，檢測參考電壓是否開始升高；輸出電壓檢測電路，用于在每當所述參考電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)參考電壓 開始升高時，檢測輸出電壓是否已經(jīng)達到預(yù)定的閾值；和軟起動中斷電路，用于在所述輸出電壓檢測電路發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)達 到預(yù)定的閾值時，切斷從所述軟起動電路向所述脈寬調(diào)制比較器傳輸用于軟起動的比較電壓所經(jīng)過的傳輸路徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源裝置，進一步包括箝位電路，用于設(shè)置 誤差電壓的上限值，并在使能信號中的電平改變之后，增加誤差電壓梯階 的上限值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源裝置，射所述箝位電路監(jiān)測用于軟起動的比較電壓，隨著電壓值的升高，所述 箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源裝置， 射所述箝位電路監(jiān)測自軟起動開始起已經(jīng)過去的時間長度，當過去的時 間長度達到預(yù)定值時，所述箝位電路增加誤差電壓梯階的上限值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源裝置，進一步包括電感器，所述電感器的第一端與被施加了輸入電壓的節(jié)點相連，所述 電感器的第二端與所述輸出晶體管的第一端相連；二極管，所述二極管的陽極與所述輸出晶體管的第一端相連，所述二 極管的陰極與被提取輸出電壓的節(jié)點相連；和電容器，所述電容器的第一端與被提取輸出電壓的節(jié)點相連，所述電 容器的第二端與被施加了標準電壓的節(jié)點相連，財所述電源裝置通過升高輸入電壓來產(chǎn)生輸出電壓。
17. —種電子設(shè)備，包括電池，作為所述電子設(shè)備的電源；電源裝置，作為用于轉(zhuǎn)換電池的輸出的裝置；和由所述電源裝置驅(qū)動的負載電路，射提供根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任何一項所述的電源裝置作為所述電源 裝置。
全文摘要
在本發(fā)明的電源設(shè)備中，在設(shè)備啟動之后，箝位電路提高誤差電壓梯階的上限值。這使得其能夠縮短輸出電壓的上升時間，并減小啟動時的最大電流。
文檔編號H02M3/155GK101283502SQ20068003702
公開日2008年10月8日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
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