本发明专利技术提供一种开关电源系统的控制电路和控制方法，在所述开关电源系统中，设置了延迟电路，通过该延迟电路输出控制开关设备导通／截止的脉冲信号，并使信号的下降（在开关设备为导通且脉冲信号的电平为ＨＩＧＨ的情形中）延迟。通过延迟电路的输出，控制开关电源系统中保护电路的工作／待机。因此，将保护电路设置为能够监视必要的系统电路中异常的存在或不存在的电路，且降低了轻负载或无负载时的功耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其涉及通过控制开关设备的ON/OFF操作中的占空比来控制从主单元输出的输出电功率的属性值(诸如电 压值和电流值之类的值)，并在轻负载或无负载时降低内电流消耗的开关电源系统 的控制电路和控制方法，使得开关式电源的输出转换效率提高。
技术介绍
图5是示出当前一般的开关电源系统的构造的框图。开关电源系统当前一般 由设置的主单元(用于图5所示系统的DC-DC转换器92)和控制电路(用于图5所示 的系统的控制块91)构成。主单元实现某些类型的输入电能至所得的输出的转换。 控制电路实现对主单元的控制。主单元一般由诸如反相器和转换器之类的各种器件构成。在图5所示的系统中，提供DC-DC转换器92作为主单元，它是开关式电源的一个例子。控制块92设置有占空比控制电路911、逻辑电路912和保护电路913。除此之外，对于形成控制块91的组件，还包括诸如基准电压电路和偏置电路之类的模拟电路和其它逻辑电路。然而，这些电路与关于本文的开关电源系统的工作的解释没有直接的联系， 因此省略其解释。在图5所示的开关电源系统中，将DC-DC转换器92的输出电压VOUT反馈 到控制块91中的占空比控制电路911。占空比控制电路911输出脉冲信号VCONT， 其占空比根据输出电压VOUT和目标输出电压之间的误差来控制。占空比是输出 脉冲的电平为HIGH(以低电平电压值和高电平电压值的二进制形式的高电平电压 值)或LOW(以低电平电压值和高电平电压值的二进制形式的低电平电压衝的持续 时间与脉冲周期之比。此外，占空比被控制的脉冲信号VCONT实现对设置在 DC-DC转换器92中的开关器件的ON/OFF控制，这些开关器件诸如以双极晶体管 和MOSFET为代表的半导体开关器件或以继电器电路为代表的机械开关器件。通 过ON/OFF控制，来控制输出电压VOUT 。此外，借助于外部的启动/关闭信号， 一般可实现开关电源系统的启动/关闭。 在图5所示的系统中，通过在外部将启动/关闭信号VEl给予控制块91，可实现其启动(以及操作y关闭。为了保护电源系统，对于保护电路913，具有诸如监视输入电压VIN、监视输 入电流、监视电源温度、监视输出电压或监视输出电流之类的电路。当特定的异常 状态的出现被这些种类的监视中的任一种检出时，保护电路913输出电源关闭信号 VE2，使电源关闭。逻辑电路912基于启动/关闭信号VE1和电源关闭信号VE2生成信号VE3以 输出信号VE3。当启动/关闭信号VE1是指示启动的信号，且电源关闭信号VE2 是指示正常状态的信号时，信号VE3被输出为电源启动信号。当启动/关闭信号 VE1是指示关闭的信号或电源关闭信号VE2是指示存在异常状态的信号时，信号 VE3被输出为电源关闭信号，以使电源系统关闭。图6至附图说明图13是示出在图5所示的当前的开关电源系统中DC-DC转换器92的 特定电路结构的例子。在图6至图13中所示的DC-DC转换器92的每一个例子中，在各附图中的开 关S1和图7、 9、 11和13中所示的开关S2由控制块91中的占空比控制电路911 输出的占空比控制脉冲信号VCONT进行ON/OFF控制。设开关Sl的占空比(开关Sl的导通状态的持续时间与其切换周期的比)为Dl ， 而开关S2的占空比(开关S2或二极管D2的导通状态的持续时间与其切换周期的 比)为D2，当电源的内部损耗被忽略时，输出电压VOUT由以下的表达式计算。在图6和图7所示的电路中，都采用了降频转换器，输出电压VOUT由表达 式VOUT = VIN * D1/(D1 + D2)来计算。在图8和图9所示的电路中，都采用了升频转换器，输出电压VOUT由表达 式VOUT = VIN * (Dl + D2)/D2来计算。在图IO至图13所示的电路中，都采用了升降压转换器或逆向转换器，输出 电压VOUT由表达式VOUT = VIN * Dl/D2来计算。通过调节从控制块91中的占空比控制电路911输出的占空比控制脉冲信号 VCONT的占空比，可控制输出电压的功率属性值(这里是电压值)。在当前设置有如图6至图13所示的DC-DC转换器的开关电源系统中，诸如 幵关损耗和由于电源内寄生电阻引起的交流电损耗之类伴随着开关的损耗与总是 因为控制电路的驱动功率出现的损失的比例变大，从而降低输出转换效率。此外，在诸如便携设备之类的设备中，当该设备处于待机状态时，作为开关 式电源的负载的诸如CPU(中央处理单元)和DSP(数字信号处理器)之类的组件有时 被关闭以延长电池的寿命。在这种情况下，使开关电源系统进入无负载状态。然而，即使负载(诸如CPU和DSP)关闭以减小其驱动损耗，伴随着开关电源系统的开关而产生的损耗和由于控制电路的驱动引起的损耗仍存在。因此，为了减小无负载或轻负载时的电流消耗，广泛采用以下的方法。在该方法中，在重负载时实现固定开关周期的PWM(脉冲宽度调制)的控制，而在无负 载或轻负载时，对于某一持续时间进行PFM(脉冲频率调制)或停止开关操作的操作 (即，间歇操作)以使开关的平均周期比重负载时要长。这减小了无负载或轻负载时 的开关损耗。同样在将PFM控制用于从轻负载到重负载的范围的情况下，开关的 平均周期变得比重负载时要长。因此，可减小无负载或轻负载时的开关损耗。然而，以此方法，尽管伴随开关的损耗减小了，但控制电路中的模拟电路以 及与开关操作无关的电路中的驱动损耗没有减小。具体地，在保护电路中，电流消 耗往往是几百微安。电流消耗引起的功耗是控制电路在无负载状态下的主要损耗。 目前，诸如蜂窝电话之类的便携电子设备要求将其开关电源系统中的无负载时的电 流消耗降低到几十微安或更小。例如，在JP-A-2003-284241中，建议当电压调节器和DC-DC转换器各自的负 载电流值是指定值或更小时，使保护电路不在它们中工作。 专利文献JP-A-2003-284241以JP-A-2003-284241中建议的方法，尽管可实现低电流消耗，但存在的问题 是在无负载或轻负载下不能监视异常状态的存在或不存在。鉴于当前的问题进行了本专利技术，目的是提供一种开关电源系统的控制电路以 及开关电源系统的控制方法，该控制电路通过控制开关设备的ON/OFF工作的占 空比来实现对输出的控制，可在通过保护电路保持能够监视异常的存在或不存在的 状态的同时减小无负载或轻负载时的电流消耗以增强输出转换效率。
技术实现思路
为了实现以上的目的，根据本专利技术的开关电源系统的控制电路设置有延迟电 路，该延迟电路基于从控制脉冲供给单元提供的用于控制开关电源系统中的开关设 备的ON/OFF的脉冲信号产生延迟信号。通过从延迟电路输出的延迟信号或用于 控制开关电源系统中的开关设备的ON/OFF的脉冲信号，可控制保护电路的工作/待机。延迟信号是用于控制开关电源系统中的开关设备的ON/OFF的脉冲信号的等效信号，脉冲信号状态的终止延迟特定时间，其中脉冲信号在该状态下使开关设 备导通。此外，根据本专利技术的控制方法供给使开关电源系统中的开关设备导通/截止的 脉冲信号，并使保护电路响应于延迟信号或脉冲信号在其工作/待机状态之间切换。 延迟信号是使脉冲信号状态的终止延迟特定时间的信号，脉冲信号在该状态下使开关设备导通。脉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开关电源系统的控制电路，所述控制电路通过使开关设备转为导通或截止来控制输出电压，所述控制电路包括： 控制脉冲供给装置，供给使所述开关设备转为导通和截止的脉冲信号； 保护电路，所述保护电路产生使所述开关电源系统在异常发生时关闭的信号；以及 延迟电路，所述延迟电路产生使所述脉冲信号状态的终止延迟特定时间的延迟信号，在所述脉冲信号状态中，所述脉冲信号使所述开关设备转为导通， 所述保护电路响应于所述脉冲信号和所述延迟信号之一实现其工作状态和待机状态之间的切换。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菅原聪，山田耕平，
申请(专利权)人：富士电机电子技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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