开关调节器和用于切换其输出电压的方法技术

开关调节器将输入电压转换为预定电压，并通过输出端将该预定电压输出到负载。该开关调节器包括：第一开关元件、第二开关元件、控制切换电路部分以及平滑电路。当将执行ＰＦＭ控制并且来自输出端的电压变为第一电压的第一操作模式变换为执行ＰＷＭ控制并且来自输出端的电压变为比第一电压大的第二电压的第二操作模式时，控制切换电路部分在执行ＰＷＭ控制的同时将来自输出端的电压以步进的方式从第一电压逐渐增大到第二电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及一种可改变在便携式设备中使用的输出电压的开关调节器(switching regulator)，并且特别涉及一种用于在增大输出电压时降低输出电压的过冲(overshoot)的开关调节器、以及用于切换开关调节器的输出电压的方法。
技术介绍
近年来，从环境作用的观点看，节能已成为期望。在诸如蜂窝电话、数字相机等的使用电池的设备中，从增大电池的服务寿命的角度看，减小在设备中消耗的电力变得更加重要。出于这一目的，对于电源电路，广泛地使用了其中使用电感器的、具有高效率和减小的尺寸的非绝缘逐步降低(step-down)型开关调节器(下文中称为开关调节器)。该开关调节器在额定负载下是高效的。然而，由于开关调节器自身的电流消耗比较大，因此当设备处于诸如待机模式、睡眠模式等的轻负载驱动模式下时，设备的效率变得极低。为了即使设备处于轻负载驱动模式下也能提高效率，日本公开专利申请第2002-300774号提供了用于通过在轻负载驱动模式下将PWM控制切换为PFM控制以便降低切换频率来减小在开关调节器中消耗的电力的方法。图5是图解开关调节器的例子的示意电路图。在图5中，开关调节器100包括PWM控制电路101和PFM控制电路102。开关调节器100还包括在PWM控制电路101中驱动的开关元件103、以及在PFM控制电路102中驱动的另一开关元件104。在正常操作模式中，PFM控制电路102停止操作。PWM控制电路101操作，以便控制导通和关断开关元件103。在轻负载驱动模式中，PWM控制电路101停止操作。PFM控制电路102操作，以便控制导通和关断开关元件104。由于在执行PWM控制时使用的开关元件103中流动大量电流，因此增大元件103的尺寸以便降低导通阻抗(resistance)。然而，由于元件103的尺寸变大，因此这使得栅电容增大。在将电流提供给负载(下文中称为负载电流)的情况下开关调节器的损耗主要由归因于开关元件103的导通阻抗的损耗构成。当负载电流较小时，开关调节器的损耗主要由归因于开关元件103的栅电容的充电和放电的损耗构成。因而，减小开关元件104的尺寸，以便即使开关元件104的导通阻抗较大，也将栅电容保持为较小。由此，提高了开关调节器的效率。日本公开专利公布第2002-300774号公开了这样的开关调节器。然而，当允许开关调节器的输出电压从低电压改变为高电压时，具有在输出电压中产生过冲的问题，如图6所示。另外，当具有高导通阻抗的开关元件在改变输出电压的同时改变为具有低导通阻抗的开关元件时，存在过冲变得更大的另一问题。此外，在负载电流较小的轻负载驱动模式中，诸如使用开关调节器100作为用于操作的电源的CPU的负载电路经常停止操作，也就是说，负载电路处于睡眠模式或处于待机模式。在这样的轻负载驱动模式中，负载电路的操作电压可能经常小于正常驱动模式中的操作电压。因而，降低开关调节器的输出电压以便降低负载电流是正常的。然而，在将驱动模式从轻负载驱动模式变换为正常驱动模式的情况下，当将开关调节器的控制模式从PFM控制切换为PWM控制、并且同时将输出电压从低电压改变为高电压时，如上所述，在输出电压中产生过冲电压。因而，存在导致CPU和其它电路中的故障的风险。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，其可以降低在从轻负载驱动模式变换为正常驱动模式中提高输出电压时产生的过冲，并且基本上消除由相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。本专利技术的优选实施例提供了一种开关调节器，其将输入电压转换为预定电压，并且通过输出端将该预定电压输出到负载。该开关调节器包括第一开关元件，其包含第一控制电极，根据输入第一控制电极的控制信号而执行切换，并控制输出输入电压；第二开关元件，其包括具有比第一开关元件的第一控制电极的电容大的电容的第二控制电极、以及比第一开关元件的导通阻抗小的导通阻抗。第二开关元件根据输入第二控制电极的控制信号而执行切换，并控制输出输入电压。该开关调节器还包括控制切换电路部分，其根据操作模式执行针对第一开关元件和第二开关元件两者的PWM控制以及仅针对第二开关元件的PFM控制之一，使得从输出端输出的电压为预定电压；以及平滑电路，其平滑从第一开关元件和第二开关元件的每一个输出的电压，并将平滑后的电压输出到输出端。当将执行PFM控制并且来自输出端的电压变为第一电压的第一操作模式变换为执行PWM控制并且来自输出端的电压变为比第一电压大的第二电压的第二操作模式时，控制切换电路部分在执行PWM控制的同时将来自输出端的电压以步进的方式从第一电压逐渐增大到第二电压。根据本专利技术的至少一个实施例，提供了一种用于切换开关调节器的输出电压的方法。该开关调节器包括输入端；输出端；负载；第一开关元件，其包括第一控制电极，根据输入第一控制电极的控制信号而执行切换，并控制输出输入电压；以及第二开关元件，其包括具有比第一开关元件的第一控制电极的电容大的电容的第二控制电极、以及比第一开关元件的导通阻抗小的导通阻抗。第二开关元件根据输入第二控制电极的控制信号执行切换，并控制输出输入电压。允许该开关调节器改变输出电压，以便将从输入端输入的输入信号转换为预定电压，并通过根据操作模式执行针对第一开关元件和第二开关元件两者的PWM控制以及仅针对第二开关元件的PFM控制之一，而经由输出端将所述预定电压输出到负载，该方法包括以下步骤当将执行PFM控制并且来自输出端的电压变为第一电压的第一操作模式变换为执行PWM控制并且来自输出端的电压变为比第一电压大的第二电压的第二操作模式时，在执行PWM控制的同时将来自输出端的电压以步进的方式从第一电压逐渐增大到第二电压。根据上述开关调节器，当将执行PFM控制并且来自输出端的输出电压变为预定的第一电压的第一操作模式变换为执行PWM控制并且来自输出端的输出电压变为比第一电压大的第二电压的第二操作模式时，执行PWM控制，并且，将来自输出端的输出电压从第一电压逐渐增大到第二电压。因而，减小了在增大输出电压时产生的过冲，使得可在不受过冲影响的情况下切换输出电压。此外，采用适于PWM控制和PFM控制的每一个的开关元件，以便增大PWM控制和PFM控制两者的效率。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的开关调节器的配置例子。图2是图解从轻负载驱动模式变换为正常驱动模式的操作例子的时序图。图3是图解图1示出的控制电路10的操作例子的流程图。图4是根据本专利技术第一实施例的开关调节器的另一配置例子。图5是图解传统的开关调节器的例子的示意电路图。图6是图解图5示出的输出电压的波形例子的图。具体实施例方式接下来，对在本专利技术的附图中示出的优选实施例给出详细描述。(第一实施例)图1是根据本专利技术第一实施例的开关调节器1的配置例子。在图1中，提供输出电压可变开关调节器，用于根据从DC电压BAT输入到作为输入端的Vdd端的输入电压Vdd产生预定电压，并将该预定电压作为输出电压Vo从输出端OUT输出到负载20。开关调节器1包括第一开关元件M1，其包含执行用于控制输出输入电压Vdd的切换操作的PMOS晶体管；组成(comprise)平滑电路的另一开关元件M2、电感器L1和电容器(condenser)C1，所述另一开关元件M2包含NMOS晶体管、用于同步整流；以及输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关调节器，其将输入电压转换为预定电压，并且通过输出端将该预定电压输出到负载，该开关调节器包括：第一开关元件，其包括第一控制电极，所述第一开关元件根据输入第一控制电极的控制信号而执行切换，并控制输出输入电压；第二开关元件，其包括具有比第一开关元件的第一控制电极的电容大的电容的第二控制电极、以及比第一开关元件的导通阻抗小的导通阻抗，所述第二开关元件根据输入第二控制电极的控制信号而执行切换，并控制输出输入电压；控制切换电路部分，其根据操作模式来执行针对第一开关元件和第二开关元件两者的ＰＷＭ控制以及仅针对第二开关元件的ＰＦＭ控制中的一个，使得从输出端输出的电压为预定电压；以及平滑电路，其平滑从第一开关元件和第二开关元件的每一个输出的电压，并将平滑后的电压输出到输出端，其中，当将执行ＰＦＭ控制并且来自输出端的电压变为等于第一电压的第一操作模式变换为执行ＰＷＭ控制并且来自输出端的电压变为等于比第一电压大的第二电压的第二操作模式时，控制切换电路部分在执行ＰＷＭ控制的同时将来自输出端的电压以步进的方式从第一电压逐渐增大到第二电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤智成，松尾正浩，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]