本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，尤其涉及在輕負(fù)載時(shí)減少消耗電流的技術(shù)。

背景技術(shù)：

電子設(shè)備要求低耗電。尤其是智能手機(jī)、便攜設(shè)備、可佩帶設(shè)備等由于是電池驅(qū)動(dòng)而更強(qiáng)烈地要求低耗電。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器被用作各種電子設(shè)備的電壓供給源。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器具有以下這樣的要求：即使從輸出端子向負(fù)載供給的電流從低電流到大電流大幅度地變化，也要維持較高的效率。

圖6是以往的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的電路圖。以往的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器600由反饋電阻7、8、基準(zhǔn)電壓電路6、比較器60、r-s觸發(fā)電路62、導(dǎo)通時(shí)間控制電路61、輸出控制電路63、驅(qū)動(dòng)電路64、功率fet2、電感器3、肖特基二極管4以及電容器5構(gòu)成(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

在從輸出端子out連續(xù)地流過(guò)負(fù)載電流的重負(fù)載模式下，功率fet2和肖特基二極管4交替地反復(fù)導(dǎo)通和截止以符合輸出電壓vout與電源電壓vin之比。在該重負(fù)載模式下，功率fet2和肖特基二極管4成為開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器600中主要消耗電力的部分。

因此，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器600通過(guò)減小功率fet2的導(dǎo)通電阻，并減小肖特基二極管4的前饋電壓vf，能夠?qū)崿F(xiàn)低消耗電力和高效率。

【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】：美國(guó)專(zhuān)利第8476887號(hào)說(shuō)明書(shū)

然而，在從輸出端子out不連續(xù)地流過(guò)負(fù)載電流的輕負(fù)載模式下，比較器60的電力消耗成為主要的電力損失。

一般而言，比較器60通常消耗幾u(yù)a量級(jí)～幾十ua量級(jí)的電流。因此，在從輸出端子out流過(guò)的負(fù)載電流為1ua以下或幾u(yù)a的輕負(fù)載模式下，很難維持較高的效率。

另外，在減小比較器60的消耗電流的情況下，由于延遲增大，因此存在輸出電壓vout的脈動(dòng)電壓增大的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以往的課題，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器是以下這樣的結(jié)構(gòu)。

一種開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于，該開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器具有：

比較器，其對(duì)基準(zhǔn)電壓和反饋電壓進(jìn)行比較；

導(dǎo)通時(shí)間控制電路，其控制功率fet的導(dǎo)通時(shí)間；

r-s觸發(fā)電路，其根據(jù)所述比較器的信號(hào)和所述導(dǎo)通時(shí)間控制電路的信號(hào)來(lái)輸出控制所述功率fet的信號(hào)；以及

計(jì)時(shí)電路，其接收控制所述功率fet的信號(hào)，對(duì)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，

所述計(jì)時(shí)電路在所述功率fet導(dǎo)通時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，在經(jīng)過(guò)所述規(guī)定的時(shí)間后輸出計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，

所述比較器在接收到所述計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)后將動(dòng)作電流切換到低消耗電流模式。

根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，具有計(jì)時(shí)電路，在輕負(fù)載模式的情況下通過(guò)計(jì)時(shí)電路減少比較器的動(dòng)作電流，因此，能夠減少消耗電流而不犧牲效率。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。

圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的另一例的電路圖。

圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。

圖4是表示本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輕負(fù)載模式時(shí)的節(jié)點(diǎn)sw的電壓和計(jì)時(shí)電路的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。

圖5是表示本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的重負(fù)載模式時(shí)的節(jié)點(diǎn)sw的電壓和計(jì)時(shí)電路的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。

圖6是以往的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的電路圖的一例。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

10、20、21：比較器；11：導(dǎo)通時(shí)間控制電路；12：r-s觸發(fā)電路；13、33：輸出控制電路；15：計(jì)時(shí)電路；30：反向電流檢測(cè)電路。

具體實(shí)施方式

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。

本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100具有功率fet2、電感器3、肖特基二極管4、電容器5、基準(zhǔn)電壓電路6、反饋電阻7、8、比較器10、導(dǎo)通時(shí)間控制電路11、r-s觸發(fā)電路12、輸出控制電路13、驅(qū)動(dòng)電路14以及計(jì)時(shí)電路15。

反饋電阻7、8連接在輸出端子out與gnd端子之間。比較器10的輸入端子與反饋電阻7、8的輸出端子和基準(zhǔn)電壓電路6連接。r-s觸發(fā)電路12的設(shè)置端子s被輸入比較器10的輸出電壓，重置端子r與導(dǎo)通時(shí)間控制電路11的輸出端子連接，輸出端子q與導(dǎo)通時(shí)間控制電路11的輸入端子和輸出控制電路13的輸入端子連接。驅(qū)動(dòng)電路14的輸入端子與輸出控制電路13的輸出端子連接，輸出端子與功率fet2的柵極連接。功率fet2的源極與輸入端子in連接，漏極與電感器3的一個(gè)端子和肖特基二極管4的陰極連接。輸出端子out與電感器3的另一個(gè)端子和電容器5的一個(gè)端子連接。肖特基二極管4的另一個(gè)端子與gnd端子連接。電容器5的另一個(gè)端子與gnd端子連接。

接著，對(duì)本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

在輸入端子in被輸入電壓后，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100從輸出端子out輸出輸出電壓vout。反饋電阻7、8對(duì)輸出電壓vout進(jìn)行分壓并輸出反饋電壓vfb。基準(zhǔn)電壓電路6輸出基準(zhǔn)電壓vref。比較器10輸出對(duì)反饋電壓vfb和基準(zhǔn)電壓vref的電壓進(jìn)行比較而得到的信號(hào)。導(dǎo)通時(shí)間控制電路11輸出用于根據(jù)r-s觸發(fā)電路12的輸出信號(hào)確定功率fet2導(dǎo)通的時(shí)間的信號(hào)。r-s觸發(fā)電路12和輸出控制電路13根據(jù)比較器10的輸出信號(hào)和導(dǎo)通時(shí)間控制電路11的輸出信號(hào)生成高側(cè)的功率fet2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路14輸出到功率fet2的柵極。

當(dāng)輸出電壓vout下降而使反饋電壓vfb小于基準(zhǔn)電壓vref時(shí)，比較器10向r-s觸發(fā)電路12的設(shè)置端子s輸出設(shè)置信號(hào)。r-s觸發(fā)電路12向輸出端子q輸出高電平的信號(hào)。輸出控制電路13輸出低電平的信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路14控制功率fet2的柵極使其導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí)間控制電路11接收r-s觸發(fā)電路12的輸出端子q的高電平的信號(hào)，在規(guī)定的時(shí)間后向r-s觸發(fā)電路12的重置端子r輸出高電平的重置信號(hào)。r-s觸發(fā)電路12向輸出端子q輸出低電平的信號(hào)。輸出控制電路13輸出高電平的信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路14控制功率fet2的柵極使其截止。

開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，從輸出端子out輸出期望的輸出電壓vout。

計(jì)時(shí)電路15接收功率fet2導(dǎo)通的輸出控制電路13的低電平的信號(hào)而開(kāi)始計(jì)數(shù)。接著，計(jì)時(shí)電路15在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后結(jié)束計(jì)數(shù)時(shí)，向比較器10輸出信號(hào)。比較器10在接收到計(jì)時(shí)電路15的信號(hào)后，轉(zhuǎn)移到低消耗電流動(dòng)作。計(jì)時(shí)電路15在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間前接收到輸出控制電路13的低電平的信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器被重置而再次開(kāi)始計(jì)數(shù)。因此，比較器10繼續(xù)通常電流動(dòng)作而不轉(zhuǎn)移到低消耗電流動(dòng)作。

本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100具有如上所述進(jìn)行動(dòng)作的計(jì)時(shí)電路15，因此，在重負(fù)載等通常的動(dòng)作中，比較器10以高速動(dòng)作狀態(tài)的通常電流進(jìn)行動(dòng)作，在成為輕負(fù)載的動(dòng)作后，比較器10以低消耗電流進(jìn)行動(dòng)作。因此，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100能夠減少消耗電流而不犧牲效率。

另外，計(jì)時(shí)電路15在功率fet2導(dǎo)通的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)數(shù)即可，被輸入的信號(hào)不限于輸出控制電路13的信號(hào)。

圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的另一例的電路圖。

在圖1中，比較器10構(gòu)成為利用計(jì)時(shí)電路15輸出的信號(hào)，對(duì)通常電流和低消耗電流的動(dòng)作進(jìn)行切換。本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器200具有以通常電流進(jìn)行動(dòng)作的比較器20、以低消耗電流進(jìn)行動(dòng)作的比較器21以及開(kāi)關(guān)電路22，以代替比較器10。

當(dāng)計(jì)時(shí)電路15沒(méi)有結(jié)束計(jì)數(shù)并且開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器200進(jìn)行重負(fù)載等通常的動(dòng)作時(shí)，比較器20進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)，比較器21停止動(dòng)作，開(kāi)關(guān)電路22將比較器20的輸出端子與r-s觸發(fā)電路12的設(shè)置端子s連接。

當(dāng)計(jì)時(shí)電路15在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后輸出計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)時(shí)，停止比較器20的動(dòng)作，開(kāi)始比較器21的動(dòng)作，開(kāi)關(guān)電路22將比較器21的輸出端子與r-s觸發(fā)電路12的設(shè)置端子s連接。

這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器200與開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器100相同，能夠減少消耗電流而不犧牲效率。

并且，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器200分別具有以通常電流進(jìn)行動(dòng)作的比較器20和以低消耗電流進(jìn)行動(dòng)作的比較器21，因此具有以下這樣的效果：即使增大通常電流與低消耗電流之差，比較器的設(shè)計(jì)也很容易。

另外，在以上的說(shuō)明中，比較器21是在通常的動(dòng)作下停止動(dòng)作，但也可以是，比較器21始終進(jìn)行動(dòng)作。這樣，不需要用于使比較器21動(dòng)作的時(shí)間，因此，能夠很快地從通常動(dòng)作切換到低消耗電流動(dòng)作。另外，在通常的動(dòng)作中，比較器21的消耗電流非常小，因此，不影響電路整體的消耗電流。

因此，本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器200能夠減少消耗電流而不犧牲效率。

另外，將本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的計(jì)時(shí)電路15適用于同步整流型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器也可實(shí)現(xiàn)相同的效果。

圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。

本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器300為同步整流型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。

開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器300還具有輸出控制電路33、驅(qū)動(dòng)電路34、低側(cè)的功率fet32以及反向電流檢測(cè)電路30。反向電流檢測(cè)電路30監(jiān)視節(jié)點(diǎn)sw的電壓，對(duì)在輕負(fù)載時(shí)流過(guò)電感器3的電流變成與重負(fù)載時(shí)相反朝向的電流進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)信號(hào)輸出到輸出控制電路33。反向電流檢測(cè)電路30還被輸入計(jì)時(shí)電路15的計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)來(lái)控制動(dòng)作電流。

由于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器300的動(dòng)作與通常的同步整流型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相同，因此省略。

在通過(guò)輸出控制電路33輸出的信號(hào)，計(jì)時(shí)電路15開(kāi)始計(jì)數(shù)動(dòng)作時(shí)，反向電流檢測(cè)電路30接收該信號(hào)而使動(dòng)作電流變?yōu)橥ǔ５膭?dòng)作電流，進(jìn)行反向電流檢測(cè)動(dòng)作。接著，在計(jì)時(shí)電路15輸出計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)時(shí)，由于此時(shí)不需要反向電流檢測(cè)動(dòng)作，因此能夠減少動(dòng)作電流或者使其為零。

由于具有這樣構(gòu)成的反向電流檢測(cè)電路30，因此，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器300能夠進(jìn)一步減少消耗電流。

圖4是表示輕負(fù)載模式時(shí)的節(jié)點(diǎn)sw的電壓和計(jì)時(shí)電路的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。

計(jì)時(shí)電路15在功率fet2導(dǎo)通的時(shí)刻t1開(kāi)始計(jì)數(shù)，在規(guī)定的時(shí)間(t2-t1)內(nèi)結(jié)束計(jì)數(shù)，輸出變?yōu)榈碗娖健?/p>

圖5是表示重負(fù)載模式時(shí)的節(jié)點(diǎn)sw的電壓和計(jì)時(shí)電路的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。

計(jì)時(shí)電路15在功率fet2導(dǎo)通的時(shí)刻t1開(kāi)始計(jì)數(shù)，由于在規(guī)定的時(shí)間(t2-t1)內(nèi)結(jié)束計(jì)數(shù)之前被重置，因此，輸出維持高電平而不結(jié)束計(jì)數(shù)。

如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，具有計(jì)時(shí)電路，在輕負(fù)載模式的情況下通過(guò)計(jì)時(shí)電路減少比較器的動(dòng)作電流，因此，能夠減少消耗電流而不犧牲效率。