DC-DC变换器制造技术

一种ＤＣ－ＤＣ变换器，电感器６根据主开关元件１０处于接通／断开的状态，在其中积累能量或者释放积累的能量。当电感器６释放能量时，如果子开关１２处于ＯＮ状态，则使电流流过子开关元件１２下游的电路，由此增加输出电压ＶＯ１。子开关元件１２是Ｐ沟道ＭＯＳ晶体管，以及子开关控制电路１８输出用于子开关元件１２的控制信号ＶＣＴ１。电平移位电路１９接收电感器６的输出侧电势ＶＰ，并且如果控制信号ＶＣＴ１处于Ｌ电平，则输出电势ＶＰ作为施加到子开关元件１２之栅极的控制信号ＶＧ１，或者如果控制信号ＶＣＴ１处于Ｈ电平，则输出比电势ＶＰ低的电势（ＶＰ－ＶＭ）作为施加到子开关元件１２之栅极的控制信号ＶＧ１。这样，使得ＤＣ－ＤＣ变换器的输出电压精确地等于目标电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种DC-DC变换器，并且更具体地，涉及一种使用电感器和开关元件的DC-DC变换器，用于将从电源装置提供的DC电压升压到期望电平。
技术介绍
在现有技术中，已经知道一类多输出DC-DC变换器，其中，由多个升压变换器共享单个升压电感器。图11是描述在日本专利公开No.2003-164143中所公开的一种常用多输出DC-DC变换器100的电路图。参考图11，DC-DC变换器100包括输入端子105、电感器106、主开关元件110、控制电路111、子开关元件122、整流器电路113和123、平滑电路114和124、以及输出端子115和125。在DC-DC变换器100操作期间，DC电源60连接到输入端子105，以及负载61和62分别连接到输出端子115和125。参考图11，整流器电路113、平滑电路114和输出端子115一起用作第一输出电路，以及子开关元件122、整流器电路123、平滑电路124以及输出端子125一起用作第二输出电路。DC-DC变换器100利用单个电感器升压从DC电源60提供的DC电压，并且通过输出端子115输出第一输出电压VO1，以及通过输出端子125输出第二输出电压VO2。DC电源60提供DC电源输入电势VIN给DC-DC变换器100。电感器106接收来自DC电源60的电源以在其中积累能量，并且根据积累的能量产生比电源输入电势VIN高的感应电压。主开关元件110是N沟道MOS晶体管。通过施加到主开关元件10之栅极的控制信号VG0，来接通/断开主开关元件110，以便有选择地在电感器106中积累能量，或者产生在电感器106两端之间的感应电压。整流器113例如是一个二极管，并且整流进入的电流。平滑电路114从已经流过整流器113的电流中移走脉动(ripple)。已经流过平滑电路114的电流经由输出端子115流入负载61。整流器电路123、平滑电路124以及输出端子125也以同样的方式操作。负载61和62每个可以是从DC-DC变换器100接收电源的任何电路(例如，LCD)。负载61由来自输出端子115的第一输出电压VO1驱动，以及负载62由来自输出端子125的第二输出电压VO2驱动。子开关元件122是一个N沟道MOS晶体管，设置在整流器电路123和输出端子125之间。通过施加到子开关元件122之栅极的控制信号VO2，接通/断开子开关元件122，用于有选择地使电流流向负载62。控制电路111接收来自DC电源60的电源，以输出施加到主开关元件110之栅极的控制信号VG0，以及输出施加到子开关元件122之栅极的控制信号VG2。控制信号VG0以预定间隔在高电平(此后称作“H电平”)与低电平(此后称作“L电平”)之间切换，而控制信号VG2仅仅在电流流向负载62期间处于H电平，用于增加第二输出电压VO2。图12是显示在DC-DC变换器100中电流、电压和开关元件之转变的示意图。在图12中，IMS1表示流过主开关元件110的电流，以及ILX表示流过电感器106的电流。VP表示电感器106的输出侧电势(例如，在电感器106与主开关元件110之间连接点处的电势)。ISW1表示整流器电路113的输出电流，以及ISW2表示子开关元件122的输出电流。在下面的说明中，假设VIN＜VO1＜VO2(例如，VIN＝3V，VO1＝4V和VO2＝8V)。下面概述DC-DC变换器100的操作。参考图12，以预定间隔在H电平和L电平之间切换的控制信号VG0被施加到主开关元件110的栅极。因此，主开关元件110以预定间隔在接通(ON)状态与断开(OFF)状态之间切换。当主开关元件11处于ON状态时，电感器106从DC电源69接收电源以在其中积累能量。在此，在电感器中积累能量将被称作“充电”，并且电感器被充电的期间将被称作“充电周期”。在充电周期，电势VP保持在0V。在主开关元件110从ON状态转变到OFF状态的瞬间，由在电感器106中积累的能量在电感器106两端之间产生感应电压，由此明显地增加了电势VP。此后，从电感器106释放积累的能量。在此，从电感器释放能量将被称为“放电”，并且电感器被放电的期间将被称为“放电周期”。在放电周期，施加到子开关元件122之栅极的控制信号VG2被控制在L电平或者H电平。在放电周期中控制信号VG2处于L电平的情况下，通过从电感器106释放的能量，使得电流流过第一输出电路，由此增加第一输出电压VO1。在放电周期中控制信号VG2处于H电平的情况下，通过从电感器106释放的能量，使得电流不仅流过第一输出电路而且也流过第二输出电路，由此增加第一和第二输出电压VO1和VO2。流过第一输出电路的电流ISW1由整流器电路113整流，并且由平滑电路114进行平滑，由此在放电周期中，第一输出电压VO1平滑地增加。这对于流过第二输出电压的电流ISW2和第二输出电压VO2也同样是真的。当从电感器106中完全释放了积累的能量时，电势VP减少到电源输入电势VIN。此后，在DC-DC变换器中没有电流或者电压转变发生，直到控制信号VG0再次回到H电平。在此，在该周期的电感器状态将被称为“等待状态(stand-by state)”，以及电感器处于等待状态的期间将被称为“等待周期”。随着电感器106重复地经历充电、放电和等待周期，第一和第二输出电压VO1和VO2逐步地增加。如果在放电周期中控制信号VG2被控制处于L电平，那么仅仅第一输出电压VO1增加，而如果在放电周期中控制信号VG2被控制处于H电平，那么第一和第二输出电压VO1和都增加。在此，充电周期、随后的放电周期以及随后的等待周期一起将被称为“升压周期”。参考图12，升压周期TX1包括充电周期t1、放电周期t2和等待周期t3，以及升压周期TX2包括充电周期t4、放电周期t5和等待周期t6。所期望的是在升压周期TX1，仅仅第一输出电压VO1增加，而在升压周期TX2，第一和第二输出电压VO1和VO2都增加。在充电周期t1中，仅仅在电感器106中的能量积累发生，第一和第二输出电压VO1和VO2都没有增加。随着充电周期t1结束以及放电周期t2开始，由电感器106两端之间的感应电压使电势VP明显地增加。在放电周期t2，控制信号VG2被控制处于L电平。因此，在放电周期t2，由从电感器106释放的能量使电流流过第一输出电路，由此增加第一输出电压VO1。在该周期中，没有电流流过第二输出电路，并且第二输出电压VO2没有增加。随着放电周期t2结束以及等待周期t3开始，电势VP减少到电源输入电势VIN。在等待周期t3，第一和第二输出电压VO1和VO2都没有增加。这样，在升压周期TX1中，仅仅第一输出电压VO1增加。除了以下不同之外，DC-DC变换器100在升压周期TX2的操作与在升压周期TX1的操作是相同的。在升压周期TX2的放电周期t5中，控制信号VG2被控制处于H电平。因此，在放电周期t5中，从电感器106释放的能量使电流不仅流过第一输出电路而且也流过第二输出电路，由此同时增加第一和第二输出电压VO1和VO2。然而，DC-DC变换器100存在以下问题即如下面所讨论的，第二输出电压VO2不能被升压到比电源输入电势VIN高的电平。假设以下情况，即在图12的升压周期TX3中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＣ－ＤＣ变换器，用于对从电源装置提供的电压进行升压，包括：电感器，用于从所述电源装置接收一电源电压以在其中积累能量，产生比提供的电压高的感应电压，以及释放积累的能量；主开关，连接到所述电感器的一端，用于有选择地在所述电 感器中积累能量或者从所述电感器中释放能量；主开关控制电路，用于输出一主开关控制信号，该主开关控制信号用于在ＯＮ状态和ＯＦＦ状态之间切换所述主开关；输出端子，当所述电感器释放能量时，电流流过所述输出端子，以输出一升压的电压；　 　子开关，用于当所述电感器释放能量时，有选择地使电流流过所述输出端子；误差检测电路，用于检测从所述输出端子输出的电压与一目标电压之间的电压差；误差／脉冲转换电路，用于根据所述电压差，输出具有脉冲宽度的ＰＷＭ信号； 子开关控制电路，用于根据所述ＰＷＮ信号，输出用于在ＯＮ状态和ＯＦＦ状态之间切换所述子开关的子开关控制信号；电压控制电路，设置在所述子开关控制电路和所述子开关之间，用于根据所述子开关控制信号，控制施加到所述子开关之控制端的电势。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：长冈一彦，和田聪，川原司，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]