專利名稱：用于dc－dc轉(zhuǎn)換器的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法和電路，更具體地說，涉及用于控制產(chǎn)生用于便攜式電子設(shè)備的操作功率和用于這樣電子設(shè)備的電池的充電功率的DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法和電路。
便攜式電子設(shè)備，例如筆記本計算機包括一個DC-DC轉(zhuǎn)換器，它由一個外部AC適配器所提供的DC電源產(chǎn)生系統(tǒng)功率和電池充電功率。DC-DC轉(zhuǎn)換器這樣設(shè)置，以便系統(tǒng)消耗電流和電池充電電流的和小于AC適配器的電流供給容量。這是因為當(dāng)電流和的值變得大于AC適配器的電流供給容量時，AC適配器的過電流限制器禁止電流輸出。因此，有利的是DC-DC轉(zhuǎn)換器能充分利用整個電流供給容量。


圖1是表示DC-DC轉(zhuǎn)換器100的第一現(xiàn)有技術(shù)例子的示意圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器100包括一個控制電路2和多個外部元件?？刂齐娐?和外部元件以相同半導(dǎo)體集成電路形成?？刂齐娐?向輸出晶體管3的柵極輸出一個信號SG1，輸出晶體管3優(yōu)選地是一個增強型PMOS晶體管。AC適配器4通過電阻器R1向輸出晶體管3的源極提供一個DC電源電壓Vin。DC電源電壓Vin還通過電阻器R1和二極管D1提供給輸出端EX1。輸出電壓Vout1從輸出端EX1提供給一個電子裝置。輸出晶體管3的漏極通過一個輸出線圈5和一個電阻器R2與充電輸出端EX2連接。充電輸出端EX2通過一個二極管D2與輸出端EX1連接。輸出電壓Vout2從充電輸出端EX2提供給電池BT。
輸出晶體管3的漏級還與續(xù)流二極管6的陰極連接，續(xù)流二極管6可以是一個肖特基二極管。續(xù)流二極管6的陽極與地GND連接。輸出線圈5與電阻器R2之間的節(jié)點通過一個平滑電容器7與地GND連接。平滑電容器7和輸出線圈5形成一個平滑電路，它平滑輸出電壓Vout2。
控制電路2包括第一電流探測放大電路11，第二電流探測放大電路12，第一、第二和第三誤差放大電路13、14和15，PWM比較電路16，三角波振蕩電路17，以及輸出電路18。
第一電流探測放大電路11具有一個與電阻器R1的低電位端連接的反相輸入端，以及一個與電阻器R1的高電位端連接的非反相輸入端。放大電路11探測由AC適配器4供給的電流I0的值，并且把與該電流值相對應(yīng)的第一電壓信號SG2提供給第一誤差放大電路13。供電電流I0的增加使第一電壓信號SG2的電位增加。供電電流I0的減小使第一電壓信號SG2的電位減小。供電電流I0等于輸出端EX1的輸出電流I1與充電輸出端EX2提供給電池BT的充電電流I2(流過電阻器R2)的和。
第一誤差放大電路13具有一個反相輸入端，對它提供第一電壓信號SG2，以及一個非反相輸入端，對它提供第一參考電壓Vref1。第一誤差放大電路13把第一電壓信號SG2與第一參考電壓Vref1比較，并且放大電壓差，以產(chǎn)生第一誤差輸出信號SG3，把它提供給PWM比較電路16。第一電壓信號SG2的電位增加使第一誤差輸出信號SG3的電位減小，而第一電壓信號SG2的電位減小使第一誤差輸出信號SG3的電位增加。
第二電流探測放大電路12具有一個與電阻器R2的低電位端連接的反相輸入端，以及一個與電阻器R2的高電位端連接的非反相輸入端。放大電路2探測供給電池BT的充電電流I2的值，并且對第二誤差放大電路14提供與探測值相對應(yīng)的第二電壓信號SG4。充電電流I2的增加使第二電壓信號SG4的電位增加。充電電流I2的減小使第二電壓信號SG4的電位減小。
第二誤差放大電路14具有一個反相輸入端，對它提供第二電壓信號SG4，以及一個非反相輸入端，對它提供第二參考電壓Vref2。第二誤差放大電路14把第二電壓信號SG4與第二參考電壓Vref2比較，并且放大電壓差，以產(chǎn)生第二誤差輸出信號SG5，把它提供給PWM比較電路16。第二電壓信號SG4的電位增加使第二誤差輸出信號SG5的電位減小，而第二電壓信號SG4的電位減小使第二誤差輸出信號SG5的電位增加。
第三誤差放大電路15具有一個反相輸入端，對它提供輸出電壓Vout2，以及一個非反相輸入端，對它提供第三參考電壓Vref3。第三誤差放大電路15把輸出電壓Vout2與第三參考電壓Vref3比較，并且放大電壓差，以產(chǎn)生一個第三誤差輸出信號SG6，把它提供給PWM比較電路16。電壓Vout2的增加使第三誤差輸出信號SG6的電位減小，而輸出電壓Vout2的減小使第三誤差輸出信號SG6的電位增加。
PWM比較電路16具有一個接收第一誤差輸出信號SG3的第一非反相輸入端，一個接收第二誤差輸出信號SG5的第二非反相輸入端，一個接收第三誤差輸出信號SG6的第三非反相輸入端，以及一個從三角波振蕩電路17接收三角波信號SG7的反相輸入端。
在第一、第二和第三誤差輸出信號SG3、SG5和SG6中，PWM比較電路17選擇具有最低電平的信號，并且把選擇信號與三角波信號SG7比較。當(dāng)三角波信號SG7大于選擇信號時，PWM比較電路16對輸出電路18提供一個具有低電平的負載控制信號SG8。當(dāng)三角波信號SG7小于選擇信號時，PWM比較電路16對輸出電路18提供一個具有高電平的負載控制信號SG8。輸出電路18使負載控制信號SG8反相，并且對輸出晶體管3的柵極提供輸出信號(反相控制信號)SG1。輸出晶體管3響應(yīng)輸出信號SG1起動和禁止，并且因此，使供電電流I0、充電電流I2和輸出電壓Vout2保持在預(yù)定值。
更具體地說，例如，如果AC適配器4的供電電流I0增加，則第一電壓信號SG2的電位增加，并且第一誤差信號SG3的電位減小。如果第一誤差輸出信號SG3的電位變得比第二和第三誤差輸出信號SG5和SG6的電位小，則比較電路16比較第一誤差輸出信號SG3和三角波信號SG7，并且產(chǎn)生負載控制信號SG8，以便負載控制信號SG8在短時限內(nèi)保持高(即具有低負載比)。也就是，第一誤差輸出信號SG3的電位減小延長了三角波信號SG7的電位超過誤差輸出信號SG3的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的減小使輸出信號SG1的負載比增加，并且使輸出晶體管3的起動時間縮短。這樣減小了充電電流I2和供電電流I0。供電電流I0的減小使第一電壓信號SG2的電位減小，并且使第一誤差輸出信號SG3的電位增加。這樣使負載控制信號SG8在長時限內(nèi)保持高(即具有高負載比)。也就是，第一誤差輸出信號SG3的電位增加縮短了三角波信號SG7的電位超過誤差輸出信號SG3的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的增加使輸出信號SG1的負載比降低，并且使輸出晶體管3的起動時限延長。這樣增加了充電電流I2和供電電流I0。這個操作重復(fù)進行，直到AC適配器4的供電電流I0會聚到一個預(yù)定值為止。也就是，直到第一電壓信號SG2會聚到第一參考電壓Vref1為止。
例如，如果送到電池BT的充電電流I2增加，則第二電壓信號SG4的電位增加，并且第二誤差輸出信號SG5的電位減小。當(dāng)?shù)诙`差輸出信號SG5的電位變得小于第一和第三誤差輸出信號SG3和SG6的電位時，比較電路把第二誤差輸出信號SG5與三角波信號SG7比較，并且產(chǎn)生一個在短時限內(nèi)保持高的負載控制信號SG8(即具有低負載比)。換句話說，第二誤差輸出信號SG5的電位減小延長了三角波信號SG3的電位超過誤差輸出信號SG5的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的減小使輸出信號SG1的負載比增加，并且使輸出晶體管3的起動時間縮短。這樣使充電電流I2和第二電壓信號SG4的電位減小，并且使第二誤差輸出信號SG5的電位增加。此外，這樣使負載控制信號SG8在長時限內(nèi)保持高(即具有高負載比)。也就是，第二誤差輸出信號SG5的電位增加縮短了三角波信號SG7超過誤差輸出信號SG3的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的增加使輸出信號SG1的負載比減小，并且使輸出晶體管3的起動時間延長。這樣增加了充電電流I2。這樣的操作重復(fù)進行，直到送到電池BT的充電電流I2會聚到一個預(yù)定值為止。也就是，直到第二電壓信號SG4會聚到第二參考電壓Vref2為止。
如果電池BT的輸出電壓Vout2增加，第三誤差輸出信號SG6的電位就減小。當(dāng)?shù)谌`差輸出信號SG6的電位變得小于第一和第二誤差輸出信號SG3和SG5的電位時，比較電路16把第三誤差輸出信號SG6與三角波信號SG7比較，并且產(chǎn)生一個在短時限內(nèi)保持高的負載控制信號SG8(即具有低負載比)。換句話說，第三誤差輸出信號SG6的電位增加延長了三角波信號SG3的電位超過誤差輸出信號SG6的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的減小使輸出信號SG1的負載比增加，并且使輸出晶體管3的起動時間縮短。這樣使充電電流I2和輸出電壓Vout2減小，并且使第三誤差輸出信號SG6的電位增加。此外，這樣使負載控制信號SG8在長時限內(nèi)保持高(即具有高負載比)。也就是，第三誤差輸出信號SG6的電位的增加縮短了三角波信號SG7的電位超過誤差輸出信號SG6的電位的時限。
負載控制信號SG8的負載比的增加使輸出信號SG1的負載比減小，并且使輸出晶體管3的起動時間延長。這樣使充電電流I2和輸出電壓Vout2增加。這樣的操作重復(fù)進行，直到電池BT的輸出電壓Vout2會聚到一個預(yù)定值為止。也就是，直到輸出電壓Vout2會聚第三參考電壓Vref2為止。
圖2是表示AC適配器4的電流與電壓之間的關(guān)系的曲線圖。在供電電流I0增加時，AC適配器4使DC電源電壓Vin保持恒定。當(dāng)供電電流I0達到過電流值IlimL(點P1)時，過電流限制器起動。這樣使AC適配器4減小DC電源電壓Vin。當(dāng)供電電流I0達到一個最大限值IlimH(點P2)時，AC適配器4轉(zhuǎn)到關(guān)閉狀態(tài)。結(jié)果，DC電源電壓Vin繼續(xù)減小，并且供電電流I0開始減小。
DC-DC轉(zhuǎn)換器100使用AC適配器4，它使低于DC電源電壓Vin的輸出電壓Vout2在充電電流I2增加時保持恒定。當(dāng)充電電流I2達到一個預(yù)定值(點P3)時，DC-DC轉(zhuǎn)換器100在使輸出電壓Vout2減小的同時，使充電電流I2保持恒定。
設(shè)置第一至第三參考值Vref1-Vref3，以便能充分地利用AC適配器4的電流供給容量。
然而，使用一個電流供給容量不同于AC適配器4的電流供給容量的AC適配器可能帶來下述缺陷(1)如果使用一個電流供給容量比AC適配器4的電流供給容量小的AC適配器，由于按照AC適配器4設(shè)置的供電電流I0容易超過該AC適配器的電流供給容量，所以該AC適配器易于進入過電流狀態(tài)。也就是，只要供電電流I0超過最大限值IlimH，該AC適配器就進入關(guān)閉狀態(tài)。因此，在使用DC-DC轉(zhuǎn)換器100的電子設(shè)備中使用這樣的AC適配器不是優(yōu)選的。
(2)如果使用一個電流供給容量比AC適配器4的電流供給容量大的的AC適配器，即使供電電流I0達到最大值，也不能充分地使用該AC適配器的電流供給容量。因此，不能充分使用AC適配器的電流供給容量。
因此，已經(jīng)提出了如圖2所示的第二現(xiàn)有技術(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器120。該DC-DC轉(zhuǎn)換器120具有一個開關(guān)SW，它按照AC適配器的電流供給容量，從多個參考電壓中選擇一個第一參考電壓Vref1。通過改變參考電壓，能最優(yōu)地調(diào)節(jié)AC適配器的供電電流I0。這樣，用AC適配器的控制信號移轉(zhuǎn)開關(guān)SW。因此，AC適配器要求有一個專門裝置。這樣增加了AC適配器的費用。開關(guān)SW也增加了DC-DC適配器的費用。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法和電路，這種DC-DC轉(zhuǎn)換器能充分地利用AC適配器的容量而不增加費用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，這種DC-DC轉(zhuǎn)換器從一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流，產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流。該方法包括步驟把DC電源電壓與一個參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號，把該差電壓探測信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與該比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號，以及控制流過一個輸出晶體管的供電電流，以按照負載控制信號通過起動和禁止該輸出晶體管，調(diào)節(jié)電池充電電流。
在本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，該DC-DC轉(zhuǎn)換器從一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流，產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流。該DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個其中流過供電電流的輸出晶體管?？刂齐娐钒ㄒ粋€電壓探測電路，以把DC電源電壓與一個第一參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號。一個PWM比較電路與電壓探測電路連接，以把差電壓信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號。PWM比較電路對輸出晶體管提供負載控制信號，以起動和禁止輸出晶體管，從而控制流過輸出晶體管的供電電流，并且調(diào)節(jié)電池充電電流。
在本發(fā)明的又一個方面，提供一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，以由一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流，產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流。該DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個具有一個輸出線圈和一個電容器的平滑電路，一個與平滑電路連接的輸出晶體管，以及一個與輸出晶體管連接的控制電路，以控制流過輸出晶體管的供電電流。控制電路包括一個電壓探測電路，以把DC電源電壓與一個第一參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號。一個PWM比較電路與電壓探測電路連接。該PWM比較電路把差電壓信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號。此外，PWM比較電路對輸出晶體管提供負載控制信號，以起動和禁止輸出晶體管，從而控制流過輸出晶體管的的供電電流，并且調(diào)節(jié)電池充電電流。
在本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路。該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個AC適配器所提供的供電電流，產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流。該DC-DC轉(zhuǎn)換器具有一個提供電池充電電流的輸出端，一個與供給電池充電電流的輸出端連接的輸出晶體管，以及一個串聯(lián)連接在輸出晶體管與輸出端之間的線圈和電容器?？刂齐娐钒ㄒ粋€電壓探測放大電路，它具有一個接收AC適配器的DC電源電壓的非反相輸入端，以及一個接收第一參考電壓的反相輸入端。電壓探測放大電路把DC電源電壓與第一參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生一個第一探測信號。一個電流探測放大電路具有一個與電阻器的第一端連接的非反相輸入端，以及一個與電阻器的第二相對端連接的反相輸入端。電流探測放大電路探測電池充電電流的值，并且產(chǎn)生與其相對應(yīng)的第二探測信號。一個第一誤差放大電路具有一個與接收第二探測信號的電流探測放大電路的輸出連接的反相輸入端，以及一個接收第二參考電壓的非反相輸入端。第一誤差放大電路把第二探測信號與第二參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生一個第三探測信號。一個第二誤差放大電路具有一個與電阻器的低電位端連接的反相輸入端，以及一個接收第三參考電壓的非反相輸入端。第二誤差放大電路把電阻器的低電位側(cè)的電位與第三參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生一個第四探測信號。一個PWM比較電路具有一個與電壓探測放大電路連接，并且接收第一探測信號的第一非反相輸入端，一個與第一誤差放大電路連接，并且接收第三探測信號的第二非反相輸入端，一個與第二誤差放大電路連接，并且接收第四探測信號的第三非反相輸入端，以及一個接收三角波信號的反相輸入端。PWM比較電路把第一、第三和第四探測信號中的一個與三角波信號比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生一個負載控制信號。一個輸出電路連接在輸出晶體管與PWM比較電路之間，以按照負載控制信號起動和禁止晶體管，以便調(diào)節(jié)電池充電電流。
本發(fā)明被認為是新的特征在所附權(quán)利要求書中特別地陳述。連同附圖參考以下目前優(yōu)選實施例的詳細敘述，本發(fā)明連同其目的和優(yōu)點可以最好地得到理解。
圖1是表示DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一現(xiàn)有技術(shù)例子的電路圖；圖2是表示圖1的DC-DC轉(zhuǎn)換器的AC適配器中的電流與電壓之間關(guān)系的曲線圖；圖3是表示DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二現(xiàn)有技術(shù)例子的電路圖；圖4是表示按照本發(fā)明的第一實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖5是表示按照本發(fā)明的第二實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；以及圖6是表示按照本發(fā)明的第三實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。
在圖中，相同標(biāo)號全部用于相同元件。
圖4是表示按照本發(fā)明的第一實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器20的電路圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器20有一個控制電路21，它包括一個電流探測放大電路12，一個電壓探測放大電路22，一個第一誤差放大電路14，一個第二誤差放大電路15，一個PWM比較電路16，一個三角波振蕩電路17，以及一個輸出電路18。
電壓探測放大電路22有一個非反相輸入端，它從AC適配器接收DC電源電壓Vin，以及一個反相輸入端，它接收第一參考電壓Vref1。電壓探測放大電路22把DC電源電壓Vin與第一參考電壓Vref1比較，并且放大電壓差，以產(chǎn)生一個探測信號SG9，把它提供給PWM比較電路16的第一非反相輸入端。在這種情況下，DC電源電壓Vin的減小使探測信號SG9的電位減小，而DC電源電壓Vin的增加使探測信號SG9的電位增加。
在探測信號SG9、第一誤差輸出信號SG5和第二誤差輸出信號SG6中，PWM比較電路16選擇具有最低電平的信號，并且把選擇信號與一個提供給反相輸入端的三角波信號SG7比較。當(dāng)三角波信號SG7比探測信號或誤差輸出信號大時，PWM比較電路16輸出具有低電平的脈沖信號，而當(dāng)三角波信號SG7比探測信號或誤差輸出信號小時，輸出具有高電平的脈沖信號。脈沖信號或負載控制信號SG8由輸出電路18接收。輸出電路18使控制信號SG8反相，并且對輸出晶體管3的柵極發(fā)送一個輸出信號SG1。
現(xiàn)在將敘述DC-DC轉(zhuǎn)換器20的操作。
當(dāng)供給電池BT的充電電流I2與一個預(yù)定值不同時，電流探測放大電路12的輸出信號SG4發(fā)生變化。這樣改變由第二誤差放大電路14輸出的第一誤差信號SG5。如果第一誤差輸出信號SG5比探測信號SG9和第二誤差輸出信號SG6小時，PWM比較電路16把第一誤差輸出信號SG5與三角波信號SG7比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號SG8。負載控制信號SG8由輸出電路18反相，并且以輸出信號SG1施加到輸出晶體管3。輸出晶體管3響應(yīng)輸出信號SG1起動和禁止，以使電池BT的充電電流I2會聚到預(yù)定值。
當(dāng)電池BT的輸出電壓Vout2與預(yù)定值不同時，第二誤差放大電路15的第二誤差輸出信號SG6發(fā)生變化。如果第二誤差輸出信號SG6比探測信號SG9和第一誤差輸出信號SG5小，PWM比較電路16把第二誤差輸出信號SG6與三角波信號SG7比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號SG8。負載控制信號SG8由輸出電路18反相，并且以輸出信號SG1施加到輸出晶體管3。輸出晶體管3響應(yīng)輸出信號SG1起動和禁止，以使電池BT的輸出電壓Vout2會聚在預(yù)定值。
當(dāng)由輸出端EX1供給系統(tǒng)的輸出電流I1增加，并且輸出電流I1與充電電流I2的和(即供電電流I0)超過AC適配器4的電流供給容量時，AC適配器4的DC電源電壓Vin減小。如果探測信號SG9小于第一和第二誤差輸出信號SG5和SG6，PWM比較電路16把探測信號SG9與三角波信號SG7比較。探測信號SG9的電位減小延長了三角波信號SG7的電位超過探測信號SG9的電位的時限。因此，PWM比較電路16輸出的負載控制信號SG8在短時限內(nèi)保持高(即具有低負載比)。輸出電路18使負載控制信號SG8反相，并且對輸出晶體管3提供一個具有增加負載比的輸出信號SG1。這樣使輸出晶體管3起動的時限縮短，并且使充電電流I2減小。結(jié)果，DC電源電壓Vin增加，并且電池BT的輸出電壓Vout2減小。
DC電源電壓Vin的增加使電壓探測放大電路22輸出的探測信號SG9的電位增加。探測信號SG9的電位增加使三角波信號SG3的電位超過探測信號SG9的電位的時限縮短。因此，三角波信號SG3等于或小于探測信號SG9的時限延長。換句話說，PWM比較電路16輸出的負載控制信號SG8在長時限內(nèi)保持高(即具有高負載比)。輸出電路18使負載控制信號SG8反相，并且對輸出晶體管3提供一個具有減小負載比的輸出信號SG1。這樣使輸出晶體管3的起動時間延長，并且使充電電流I2增加。結(jié)果，DC電源電壓Vin減小，并且電池BT的輸出電壓Vout2增加。這樣的操作重復(fù)進行，直到DC電源電壓Vout2會聚到預(yù)定值為止。
第一實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器20具有下述優(yōu)點(1)當(dāng)AC適配器4的供電電流I0增加，并且DC電源電壓Vin減小時，電池BT的充電電流I2和電池BT的輸出電壓Vout2減小。當(dāng)AC適配器4的供電電流I0減小，并且DC電源電壓Vin增加時，電池BT的充電電流I2和電池BT的輸出電壓Vout2增加。換句話說，供給電池BT的電功率(Vout2·I2)被調(diào)節(jié)，以便電功率(Vin·I0)成為恒定。電功率(Vin·I0)是電功率(Vin·I1)與電功率(Vout2·I2)的和。因此，與連接到電子裝置的AC適配器4的電流供給容量無關(guān)，通過按照AC適配器4的電流供給容量來調(diào)節(jié)供給電池BT的功率，使DC-DC轉(zhuǎn)換器20保持DC電源電壓Vin。因此，能充分地利用AC適配器4的電流供給容量，而不要求任何專門裝置。這樣防止了費用增加。
(2)供給電池BT的充電電流I2由電流探測放大電路12探測。PWM比較電路16按照探測電流控制充電流I2，以保持充電電流I2恒定。因此，防止電池BT被過電流損壞。
(3)電池BT的輸出電壓Vout2由第二誤差放大電路15探測。PWM比較電路16按照探測電壓控制電池BT的輸出電壓Vout2，以保持輸出電壓Vout2。因此，防止電池BT被過電壓充電損壞。
(4)第一實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器20不使用用于圖1現(xiàn)有技術(shù)例子的第一電流探測放大電路11和電阻器R1。用于現(xiàn)有技術(shù)的電阻器R1具有相對小的電阻，以減小功率損耗，以及相對大的電流容量，以適應(yīng)相對大的供電電流I0。這樣的電阻器R1相對昂貴。由于在第一實施例中不要求電阻器R1，所以降低了DC-DC轉(zhuǎn)換器20的費用。
圖5是表示按照本發(fā)明的第二實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路30的電路圖。在第二實施例中，設(shè)置第二參考電壓Vref2，以便它比第一和第三參考電壓Vref1和Vref3低。把第二參考電壓Vref2提供給電壓探測放大電路22的反相輸入端及第一和第二誤差放大電路14和15的非反相輸入端。控制電路30包括一個與電壓探測放大電路22的非反相輸入端連接的電阻分壓電路23a，以及一個與第二誤差放大電路15的反相輸入端連接的電阻分壓電路23b。電阻分壓電路23a布置為按照第二參考電壓Vref2減小DC電源電壓Vin。電阻分壓電路23b布置為按照第二參考電壓Vref2減小輸出電壓Vout2。換句話說，電阻分壓電路23a和23b分別分壓DC電源電壓Vin和輸出電壓Vout2。在第二實施例中，單電源足夠產(chǎn)生單參考電壓Vref2。
通過對電壓探測放大電路22和第一及第二誤差放大電路14及15提供第一參考電壓Vref1，可以修改第二實施例。在這種情況下，用一個對電壓信號SG4的電壓分壓的電阻器分壓電路替換電阻器分壓電路23a。這個電阻器分壓電路連接在電流探測放大電路12與第一誤差放大電路14之間。
圖6是表示按照本發(fā)明的第三實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路40的電路圖。在第三實施例中，設(shè)置第一參考電壓Vref1，以便它比第二和第三參考電壓Vref2和Vref3高。把第一參考電壓Vref1提供給電壓探測放大電路22的反相輸入端。控制電路40包括一個電阻分壓電路24a，它連接在第一參考電壓Vref1與第一誤差放大電路14的非反相輸入端之間，以及一個電阻分壓電路24b，它連接在第一參考電壓Vref1與第二誤差放大電路15的非反相輸入端之間。電阻分壓電路24a減小第一參考電壓Vref1，并且產(chǎn)生第二參考電壓Vref2，把它提供給第一誤差放大電路14。電阻分壓電路24b減小第一參考電壓Vref1，并且產(chǎn)生第三參考電壓Vref3，把它提供給第二誤差放大電路15。換句話說，電阻分壓電路24a、24b對第一參考電壓Vref分壓，以產(chǎn)生第二和第三參考電壓Vref。在第三實施例中，僅要求單電源來產(chǎn)生單參考電壓Vref1。
通過對第一誤差放大電路14直接提供第二參考電壓Vref2，可以修改第三實施例。在這種情況，提供一個對第二參考電壓Vref2分壓并產(chǎn)生第一參考電壓Vref1的電阻分壓電路，以及一個對第二參考電壓Vref2分壓并產(chǎn)生第三參考電壓Vref3的電阻分壓電路。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，在不違反本發(fā)明的精神和范圍下，本發(fā)明可以用許多其它具體形式實施。特別是，應(yīng)該理解，本發(fā)明可以用下列形式實施。
可以用一個n溝道MOS晶體管作為輸出晶體管3。在這種情況下，優(yōu)選地輸出電路18包括一個緩沖電路或偶數(shù)個倒相器，它們相互串聯(lián)連接。
三角波振蕩電路17可以在一個與其上形成控制電路21的半導(dǎo)體集成電路片不同的半導(dǎo)體集成電路片上形成?？刂齐娐?1可以和輸出晶體管3及包括輸出線圈4和電容器7的平滑電路在相同的集成電路片上形成。也就是，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以在單半導(dǎo)體襯底上形成。
所示例子和實施例被認為是說明性的，而不是限制性的，本發(fā)明不限于這里給定的細節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)及等效范圍內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，該方法包括步驟把DC電源電壓與一個參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號；把差電壓探測信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號；以及控制流過輸出晶體管的供電電流，以按照負載控制信號，通過起動和禁止輸出晶體管，調(diào)節(jié)電池充電電流。
2.按照權(quán)利要求1的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制方法，還包括步驟探測電池充電電流；以及控制電池充電電流，以便用探測的電池充電電流使它保持充分恒定。
3.按照權(quán)利要求1的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制方法，還包括步驟根據(jù)電池充電電流探測電池充電電壓；以及控制電池充電電壓，以便用探測的電池充電電壓使它保持充分恒定。
4.一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個其中流過供電電流的輸出晶體管，其中控制電路包括一個電壓探測電路，以把DC電源電壓與一個第一參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號；以及一個與電壓探測電路連接的PWM比較電路，以把差電壓探測信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號，該PWM比較電路把負載控制信號提供給輸出晶體管，以起動和禁止輸出晶體管，從而控制流過輸出晶體管的供電電流，并且調(diào)節(jié)電池充電電流。
5.按照權(quán)利要求4的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個充電電流探測電路，用于探測電池充電電流，并且產(chǎn)生一個充電電流探測信號，其中PWM比較電路把充電電流探測信號與三角波信號比較，并且產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號，PWM比較電路把負載控制信號提供給輸出晶體管，以起動和禁止輸出晶體管，從而控制流過輸出晶體管的供電電流，并且保持電池充電電流恒定。
6.按照權(quán)利要求5的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中充電電流探測電路包括一個電流探測電路，以把電池充電電流轉(zhuǎn)換成電壓信號；以及一個與電流探測電路連接的誤差放大電路，以把電壓信號與一個第二參考電壓比較，并且產(chǎn)生充電電流探測信號。
7.按照權(quán)利要求6的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中電壓探測電路接收第二參考電壓作為第一參考電壓，并且控制電路還包括一個與電壓探測電路連接的電阻分壓電路，以按照第二參考電壓對DC電源電壓分壓，并且把分壓提供給電壓探測電路。
8.按照權(quán)利要求6的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個與誤差放大電路連接的電阻分壓電路，以對第一參考電壓分壓，產(chǎn)生第二參考電壓，并且把第二參考電壓提供給誤差放大電路。
9.按照權(quán)利要求6的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中誤差放大電路接收第一參考電壓作為第二參考電壓，并且其中控制電路還包括一個電阻分壓電路，以按照第一參考電壓對電流探測電路輸出的電壓信號的電壓分壓，并且把分壓提供給誤差放大電路。
10.按照權(quán)利要求6的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個與電壓探測電路連接的電阻分壓電路，以對第二參考電壓分壓，產(chǎn)生第一參考電壓，并且把第一參考電壓提供給電壓探測電路。
11.按照權(quán)利要求4的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個充電電壓探測電路，以根據(jù)電池充電電流探測電池充電電壓，并且產(chǎn)生一個充電電壓探測信號，其中PWM比較電路把充電電壓探測信號與三角波信號比較，并且產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號，PWM比較電路把負載控制信號提供給輸出晶體管，以起動和禁止輸出晶體管，以控制流過輸出晶體管的供電電流，并且使電池充電電流保持恒定。
12.按照權(quán)利要求11的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中充電電壓探測電路包括一個誤差放大電路，以把電池充電電壓與一個第二參考電壓比較，以產(chǎn)生一個充電電壓探測信號。
13.按照權(quán)利要求12的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中誤差放大電路接收第一參考電壓作為第二參考電壓，控制電路還包括一個電阻分壓電路，以按照第一參考電壓對電池充電電壓分壓，并且把分壓提供給誤差放大電路。
14.按照權(quán)利要求12的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個與誤差放大電路連接的電阻分壓電路，以對第一參考電壓分壓，產(chǎn)生第二參考電壓，并把第二參考電壓提供給誤差放大電路。
15.按照權(quán)利要求12的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，其中電壓探測電路接收第二參考電壓作為第一參考電壓，控制電路還包括一個與電壓探測電路連接的電阻分壓電路，以按照第二參考電壓對DC電源電壓分壓，并且把分壓提供給電壓探測電路。
16.按照權(quán)利要求12的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括一個與電壓探測電路連接的電阻分壓電路，以對第二參考電壓分壓，產(chǎn)生第一參考電壓，并把第一參考電壓提供給電壓探測電路。
17.一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于從一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，該DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個平滑電路，包括一個輸出線圈和一個電容器；一個與平滑電路連接的輸出晶體管；以及一個與輸出晶體管連接的控制電路，以控制流過輸出晶體管的供電電流，其中控制電路包括一個電壓探測電路，以把DC電源電壓與一個第一參考電壓比較，并且由比較結(jié)果產(chǎn)生一個差電壓探測信號；以及一個與電壓探測電路連接的PWM比較電路，其中PWM比較電路把差電壓信號與一個三角波信號比較，并且產(chǎn)生一個具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號，PWM比較電路把負載控制信號提供給輸出晶體管，以起動和禁止輸出晶體管，從而控制流過輸出晶體管的供電電流，并且調(diào)節(jié)電池充電電流。
18.一種用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路，該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個AC適配器所提供的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器具有一個提供電池充電電流的輸出端，一個與供給電池充電電流的輸出端連接的輸出晶體管，以及一個串聯(lián)連接在輸出晶體管與輸出端之間的線圈和電容器，該控制電路包括一個電壓探測放大電路，具有一個從AC適配器接收DC電源電壓的非反相輸入端，以及一個接收第一參考電壓的反相輸入端，該電壓探測放大電路把DC電源電壓與第一參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生第一探測信號；一個電流探測放大電路，具有一個與電阻器的第一端連接的非反相輸入端，以及一個與電阻器的第二相對端連接的反相輸入端，該電流探測放大電路探測電池充電電流的值，并且產(chǎn)生與其相對應(yīng)的第二探測信號；一個第一誤差放大電路，具有一個與接收第二探測信號的電流探測放大電路的輸出端連接的反相輸入端，以及一個接收第二參考電壓的非反相輸入端，第一誤差放大電路把第二探測信號與第二參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生第三探測信號；一個第二誤差放大電路，具有一個與電阻器的低電位端連接的反相輸入端，以及一個接收第三參考電壓的非反相輸入端，第二誤差放大電路把電阻器的低電位側(cè)的電位與第三參考電壓比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生第四探測信號；一個PWM比較電路，具有一個與電壓探測放大電路連接并接收第一探測信號的第一非反相輸入端，一個與第一誤差放大電路連接并接收第三探測信號的第二非反相輸入端，一個與第二誤差放大電路連接并接收第四探測信號的第三非反相輸入端，以及一個接收三角波信號的反相輸入端，該PWM比較電路把第一、第三和第四探測信號中的一個與三角波信號比較，并且放大其電壓差，以產(chǎn)生一個負載控制信號；以及一個連接在輸出晶體管與PWM比較電路之間的輸出電路，以按照負載控制信號起動和禁止晶體管，以便調(diào)節(jié)電池充電電流。
19.一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，該方法包括步驟探測DC電源電壓；按照所探測的DC電源電壓調(diào)節(jié)電池充電電流。
20.一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，該DC-DC轉(zhuǎn)換器由一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個其中流過供電電流的輸出開關(guān)，以輸出充電電流，其中控制電路包括一個電壓探測電路，用以探測DC電源電壓；和一個調(diào)節(jié)電路，與電壓探測電路相連，用于按照所探測的DC電源電壓調(diào)節(jié)電池充電電流。
21.一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于從一個DC電源電壓所產(chǎn)生的供電電流產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流，該DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個平滑電路，包括一個輸出線圈和一個電容器；一個與平滑電路連接的輸出開關(guān)；以及一個與輸出開關(guān)連接的控制電路，以控制流過輸出開關(guān)的供電電流，其中控制電路包括一個電壓探測電路，用于探測DC電源電壓；以及一個調(diào)節(jié)電路，與電壓探測電路相連，用于按照所探測的DC電源電壓調(diào)節(jié)電池充電電流。
全文摘要
一種DC－DC轉(zhuǎn)換器,產(chǎn)生系統(tǒng)輸出電流和電池充電電流。它具有輸出晶體管,連接在提供供電電流的AC適配器與提供電池充電電流的端之間?？刂齐娐樊a(chǎn)生負載控制信號,調(diào)節(jié)電池充電電流。該控制電路包括電壓探測電路,它把AC適配器的DC電源電壓與第一參考電壓比較,由比較結(jié)果產(chǎn)生差電壓信號。PWM比較電路與電壓探測電路連接,并把差電壓信號與三角波信號比較,產(chǎn)生具有與比較結(jié)果相對應(yīng)的負載比的負載控制信號。
文檔編號H02M3/156GK1250898SQ9912088
公開日2000年4月19日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月8日
發(fā)明者瀧本久市, 松山俊幸, 小澤秀清, 喜多川圣也 申請人:富士通株式會社