本发明专利技术涉及开关调节器及包含该开关调节器的电子设备。提供了一种开关调节器，包括：连接在输入端子和输出端子之间的第一开关元件；连接在输出端子和地之间的第二开关元件；开关时间控制电路，用于基于第一开关元件的导通时段的长度与第一开关元件和第二开关元件的导通时段的长度和之比，生成指示第一开关元件的导通时段的完成时刻的第一开关时间控制信号；比较器，用于在反馈电压小于参考电压时，生成指示第二开关元件的导通时段的完成时刻的第二开关时间控制信号；以及开关元件控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件的开关，从而基于第一和第二开关时间控制信号，相互交替地导通第一开关元件和第二开关元件。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及用于高准确度地向负载电路(例如，CPU)提供电压的开关调节器以及采用该开关调节器的电子设备。更为具体地，涉及即使在输入电压和输出电流变化时也使得开关频率和输出电压保持恒定的开关调节器。
技术介绍
目前，在移动电话中通常安装各种不同应用。应用自身往往以非常高的速率消耗电池功率，并且结果是，需要外部组件小型化同时能够处理大电流和低输出电压的电源电路。另外，用作移动电话侧上的主要电源的锂离子电池的放电特性上的改进已经扩大了可 用于电源电路的输入的电压范围。此外，现在通常通过根据CPU的操作状态改变电源电路的设置电压，优化与电源电路的输出端子相连的负载电路(例如，CPU)的操作速度和功率消耗。因此，需要即使在输入电压、输出电压或输出电流变化时也使得输出电压保持恒定的电源电路。图11是例示常规开关调节器IP的电路图。开关调节器IP是具有其导通时段长度固定的开关元件的纹波检测型开关调节器的一个示例。图12是例示图11中示出的开关调节器IP中的开关时间控制电路3P的电路图。图13是例示图11中示出的开关调节器IP的操作的时序图。在图11中，开关调节器IP包括开关元件控制电路2、比较器6、开关时间控制电路3P、输入电压VIN所输入到的输入端子Tl、输出端子LX、连接在输入端子Tl和输出端子LX之间的开关元件SW1、连接在输出端子LX和地电压之间的开关元件SW2、包括分压电阻器8和分压电阻器9的分压电路7以及反馈端子TF，该分压电阻器8具有阻抗Rf 1，以及该分压电阻器9具有阻抗Rf 2。此外，开关元件控制电路2包括RS触发电路22和控制信号生成电路23。此外，在图12中，开关时间控制电路3P包括参考电流源51、连接在参考电流源51和地电压之间的电容器52、与电容器52并联的开关元件SW5、用于输出预定参考电压VR的电压源54以及比较器43，该参考电流源51的一个端子与输入端子Tl相连并且输出预定参考电流Ic，该电容器52具有容抗Ce。在图11中，从输出端子LX输出的输出电压经由高频去除和平滑低通滤波器15输出到负载电路10 (例如，CPU)，该高频去除和平滑低通滤波器15由具有感抗L的电感器12和具有容抗Cout的输出电容器14组成。这里，具有阻抗Resr的电阻器13是输出电容器14的串联等效寄生电阻器。低通滤波器15的输出电压VOUT经由反馈端子TF输入到开关调节器1P，并且经由分压电路(dividing circuit) 7进行分压。然后，将分压后的反馈电压VF输出到比较器6的反相输入端子(_)。比较器6将反馈电压VF与从电压源11输入到比较器6的非反相输入端子(+ )的预定参考电压VR进行比较。当反馈电压VF大于参考电压VREF时，比较器6向RS触发电路22的置位端子S输出低电平开关时间控制信号CMP0-P，而在反馈电压VF小于参考电压VREF时，比较器6向RS触发电路22的置位端子S输出高电平开关时间控制信号CMPO-P。这里，用作第二开关时间控制信号的高电平开关时间控制信号CMPO-P指示开关元件SW2的导通时段的完成时亥丨J (timing)。参见图12，开关时间控制电路3P生成供输出给RS触发电路22的复位端子R的开关时间控制信号T0N-P，该开关时间控制信号TON-P指示开关元件SWl的导通时段的完成时刻。另外，将RS触发电路2的输出信号PSET输出给控制信号生成电路23。控制信号生成电路23生成用于控制开关元件SWl的开关的开关元件控制信号TORV以及用于控制开关元件SW2的开关的开关元件控制信号NDRV，从而在输出信号PSET下降时完成开关元件SWl的导通时段，以及在输出信号PSET上升时完成开关元件SW2的导通时段，并且开关元件SWl和SW2相互交替地导通和关断。另外，控制信号生成电路23与开关元件控制信号TORV同步地生成输出信号TCHBl，并且将输出信号TCHBl输出到开关时间控制电路3P。注意，开关元件SWl响应于低电平开关元件控制信号TORV而导通，以及响应于高电平开关元件控制信号I3DRV而关断。另外，开关元件SW2响应于高电平开关元件控制信号NDRV而导通，以及响应于低电平开关元件控制信号NDRV而关断。对开关元件SWl和SW2进行控制，从而使得在 开关元件SWl关断时开关元件SW2导通，以及在开关元件SW2关断时开关元件SWl导通。在图12中，电压源54生成供输出到比较器53的反相输入端子(_)的预定参考电压Vr。将参考电流源51和电容器52之间的联结节点上的电压VC输出到比较器53的非反相输入端子(+ )。将输出信号TCHGBl输出到开关元件SW5的栅极。因此，在开关元件SWl处于导通状态时，响应于输出信号TCHGBl而使开关元件SW5关断。相反，在开关元件SWl处于关断状态时，开关元件SW5导通。另外，比较器53将电压VC与参考电压VR进行比较。当电压VC大于参考电压VR时，比较器53输出高电平开关时间控制信号T0N-P，以及当电压VC小于参考电压VR时，比较器53输出低电平开关时间控制信号T0N-P。在图11中，当反馈电压VF变为小于参考电压VREF时，来自比较器6的开关时间控制信号CMPO-P的电压电平变高。响应于这个操作，RS触发电路22被置位，并且输出信号PSET的电压电平变高。接着，控制信号生成电路23生成开关元件控制信号TORV和NDRV，从而使得开关元件SWl处于导通状态，以及开关元件SW2处于关断状态。响应于这个操作，在开关元件SWl导通时，开关元件SW2关断，并且通过输入电压VIN和输出电压VOUT之间的差值电压，在电感器12中充电。相应地，电感器12中的感应电流增加，以及通过输出电容器14和它的串联等效寄生电阻器13增加输出电压V0UT。随后，在预定时间已经经过开关元件SWl的导通时段时，开关时间控制信号TON-P的电压电平从低变到高。响应于此，RS触发电路22被复位，并且RS触发电路22的输出信号PSET的电压电平变低。控制信号生成电路23生成开关元件控制信号I3DRV和NDRV，从而使得开关元件SWl关断以及开关元件SW2导通。响应于此，在开关元件SWl关断时，开关元件SW2导通，并且通过地电压和输出电压VOUT之间的差值电压，释放电感器12中的电能。相应地，在电感器12中的感应电流降低时，通过电容器14和它的串联等效寄生电阻器13降低输出电压VOUT。这里，开关元件SWl的导通时段“tonl”的长度如下确定。在图12中，在开关元件Sffl响应于低电平开关元件控制信号TORV而处于关断状态时，开关元件SW5响应于与开关元件控制信号I3DRV同步的输出信号THGBl而关断，并且以参考电流Ic对电容器52进行充电。比较器53将被充电的电容器52两端上的电压VC与参考电压VR进行比较。在电压VC大于参考电压VR时，比较器53输出高电平开关时间控制信号TON-P，以及在电压VC小于参考电压VR时，比较器53输出低电平开关时间控制信号TON-P。另外，在开关元件SWl关断且开关元件SW5导通期间的时段中，开关元件SW5响应于来自控制信号生成电路23的高电平输出信号TCHBl而导通,并且将电容器52中的电荷全部放电。这里，开关元件SWl本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将输入电压转换为预定输出电压的开关调节器，所述开关调节器包括：所述输入电压被输入到的输入端子；所述输出电压被输出到的输出端子；连接在所述输入端子和所述输出端子之间的第一开关元件；连接在所述输出端子和地之间的第二开关元件；开关时间控制电路，用于基于所述第一开关元件的导通时段的长度与所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通时段的长度和之比，生成第一开关时间控制信号，所述第一开关时间控制信号指示所述第一开关元件的导通时段的完成时刻；第一比较器，用于将与所述输出电压对应的反馈电压与预定的第一参考电压相比较，并且在所述反馈电压小于所述第一参考电压时，生成第二开关时间控制信号，所述第二开关时间控制信号指示所述第二开关元件的导通时段的完成时刻；以及开关元件控制电路，用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通/关断操作，从而基于所述第一开关时间控制信号和所述第二开关时间控制信号，相互交替地导通所述第一开关元件和所述第二开关元件。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：野田一平，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：
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