輸出電壓檢測電路的製作方法
2023-06-03 04:36:31
專利名稱：輸出電壓檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於DC-DC變換器的輸出電壓檢測電路。
作為傳統的步進型DC-DC變換器，圖3所示的電路是熟知的。也就是，該電路由誤差放大器101、參考電壓源102、削波信號產生電路103、電壓比較器104、用作為開關元件的P-MOS電晶體105、肖特基(Schottky)二極體106、由電阻108與電阻109構成的分壓電路110、和由線圈107與電容111構成的平滑電路110等製成。
由分壓電路110對輸出端OUT處的電壓VOUT進行分壓而得出的端子B處的電壓與作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓之間的差值被誤差放大器101放大。誤差放大器101的輸出電壓與從削波信號產生電路103輸出的削波電壓由電壓比較器104進行互相比較，並且使得起到開關元件作用的P-MOS電晶體105被導通或非導通，以便在輸出端OUT處得到在控制下的恆定電壓VOUT。
在誤差放大器101的放大程度足夠大的情況下，假定電阻108的電阻值是R108，電阻109的電阻值是R109，以及作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓是VREF，輸出端OUT處的電壓VOUT被控制成使得滿足表示式(1)。
VOUT＝(1+R108/R109)×VREF(1)圖3所示的傳統的步進型DC-DC變換器有這樣的缺點當負載快速地改變或紋波電壓異常地增加時，輸出電壓VOUT被升壓成高於給定的電壓。當輸出電壓VOUT大大地超過給定的電壓時，由於超量的電壓被加到負載上，引起這樣的問題作為負載被連接到DC-DC變換器的電子電路被破壞。
本發明用來解決傳統的DC-DC變換器的上述的問題，所以，本發明的一個目的是提供輸出電壓檢測電路，它能夠防止輸出電壓異常地上升。
為了達到以上的目的，按照本發明，提供了輸出電壓檢測電路，它監視DC-DC變換器中輸出端處的電壓VOUT，以及當輸出電壓異常地超過給定的電壓時，立即停止DC-DC變換器的運行，以便阻止它進一步上升。
從結合附圖進行的以下的詳細描述，將更全面地了解本發明的這些和其它目的、特性、以及優點，其中
圖1顯示了按照本發明的第一實施例的步減型DC-DC變換器；圖2顯示了按照本發明的第二實施例的步進型DC-DC變換器；以及圖3給出了顯示傳統的步進型DC-DC變換器的電路。
現在將結合附圖更詳細地描述本發明的優選實施例。
圖1顯示了按照本發明的第一實施例的步減型DC-DC變換器。參照圖1，步減型DC-DC變換器包括誤差放大器101、參考電壓源102、削波信號產生電路103、電壓比較器104、用作為開關元件的PMOS電晶體105、肖特基二極體106、由電阻108，電阻109和電阻114構成的分壓電路110、由線圈107與電容111構成的平滑電路110、以及或門電路115。
在正常狀態時，假定電阻108的電阻值是R108，電阻109的電阻值是R109，電阻114的電阻值是R114，以及作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓是VREF，輸出端OUT處的電壓VOUT由下式(2)表示。
VOUT＝(1+R108/(R109+R114))×VREF (2)因此，作為分壓電路110的一個輸出的端子B處的電壓VB由下式(3)表示。
VB＝((R109+R114)/(R109+R114+R108))×VOUT (3)如果用式(3)代替式(2)，則端子B處的電壓VB由下式(4)表示。
VB＝VREF (4)另一方面，作為分壓電路110的另一個輸出的端子C處的電壓VC由下式(5)表示。
VC＝(R114/(R109+R114+R108))×VOUT (5)如果用式(5)代替式(2)，則端子C處的電壓VC由下式(6)表示。
VC＝(R114/(R109+R114))×VREF (6)在輸出端OUT的輸出電壓VOUT處在正常狀態的情況下，端子C的電壓VC明顯地小於作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓VREF。因此，由於電壓比較器113的輸出變成為低狀態，或門電路115的輸出狀態變成為與電壓比較器104的輸出狀態相同。所以，作為開關元件的P-MOS電晶體105以與它由電壓比較器104的輸出進行控制的同樣的方式被控制，以及它與傳統的步進型DCDC變換器完全同樣的方式運行。
然而，如果輸出端OUT處的電壓VOUT由於負載的快速改變，紋波電壓的異常增大或類似原因而異常地上升，以及作為分壓電路110的一個輸出的在端子C處的電壓VC超過作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓VREF，則電壓比較器113的輸出變成為高狀態。結果，不管電壓比較器104的輸出狀態，或門電路115的輸出狀態變成為總是高電平。因此，由於作為開關元件的PMOS電晶體105變成為處在非導通狀態，輸出端OUT處的電壓VOUT被禁止進一步異常上升，輸出電壓VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
電壓比較器113把作為分壓電路110輸出的在端子B處的電壓VB與作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓VREF進行比較，輸出比較結果。換句話說，如果在端子B處的電壓VB大於作為參考電壓源的輸出的端子A處的電壓VREF，則電壓比較器113判斷輸出電壓VOUT異常地上升。也就是，如果以下的關係滿足於式(5)的應用，則電壓比較器113判斷輸出電壓VOUT異常地上升，使得作為開關元件的PMOS電晶體105變成為非導通，輸出端OUT處的電壓VOUT被禁止進一步異常上升，以及輸出電壓VOUT快速地返回到在控制下的正常值。如果電阻R108、R109、和R114的電阻值被設定為滿足式(7)的適當值，則所檢測的電壓值可被設定為適當的值。
VOUT＞((R109+R114+R108)/R114)×VREF (7)圖2顯示了按照本發明的第二實施例的步進型DC-DC變換器。參照圖2，在步進型DC-DC變換器中，電壓比較器113、與門電路117、和分壓電路110中的電阻114被加到包括誤差放大器101、參考電壓源102、削波信號產生電路103、電壓比較器104、用作為開關元件的NMOS電晶體105、肖特基二極體106、線圈107、由電阻108和電阻109構成的分壓電路110、以及電容111等的傳統的步進型DC-DC變換器中。通過以上的結構，輸出端OUT處的電壓VOUT的異常上升被檢測，輸出電壓VOUT被禁止進一步異常上升，以及輸出電壓VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
在圖2所示的步進型DC-DC變換器中，由電壓比較器113把作為分壓電路110的一個輸出的在端子C處的電壓VC與作為參考電壓源的輸出的在端子A處的電壓VREF進行比較，正如在圖1所示的按照第一實施例的步減型DC-DC變換器中那樣。
在輸出端OUT的輸出電壓VOUT處在正常狀態的情況下，端子C的電壓VC小於作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓VREF。結果，電壓比較器113的輸出變成為高狀態，以及與門電路117的輸出狀態變成為與電壓比較器104的輸出狀態相同。所以，作為開關元件的N-MOS電晶體116以與它由電壓比較器104的輸出進行控制的同樣的方式被控制，以及以與傳統的步進型DC-DC變換器完全同樣的方式運行。
然而，如果輸出端OUT處的電壓VOUT由於負載的快速改變，紋波的異常增大或類似原因而異常地上升，以及作為分壓電路110的一個輸出的在端子C處的電壓VC超過作為參考電壓源102的輸出的端子A處的電壓VREF，則電壓比較器113的輸出變成為低狀態。結果，不管電壓比較器104的輸出狀態，與門電路117的輸出狀態變成為總是低電平。因此，由於作為開關元件的NMOS電晶體116變成為處在非導通狀態，輸出端OUT處的電壓VOUT被禁止進一步異常上升，輸出電壓VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
另外，很明顯，如果電阻R108、R109、和R114的電阻值被設定為適當的值，則異常上升的輸出電壓VOUT的所檢測的值可被設定為適當的值。
如上所述，由於把過量輸出電壓檢測電路加到傳統的步減型DC-DC變換器或步進型DC-DC變換器中，電壓VOUT的異常上升被檢測，輸出端OUT處的電壓VOUT被禁止進一步異常上升，以及輸出電壓VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
以上的對於本發明優選實施例的描述是為了顯示和說明的目的而給出的。不打算無遺漏地闡述本發明和把本發明限制於所揭示的精確的形式，並且，從以上的教導作出修正和變例是可能的，或它們可從本發明的實踐得出。選擇和描述了這些實施例，以便於說明本發明的原理及其實際應用，以使得本領域技術人員能夠在各種實施例中和通過各種修正來利用本發明，以適用於特定的使用。因此，打算由附屬權利要求及其等價物來規定本發明的範圍。
權利要求
1. DC-DC變換器中的輸出電壓檢測電路，包括電壓檢測電路，用於檢測輸出電壓上升到一個大於正常電壓的數值，以便阻止輸出電壓進一步上升，由此，輸出電壓快速地返回到正常值。
全文摘要
DC－DC變換器中的輸出電壓檢測電路,包括電壓檢測電路,用於檢測輸出電壓上升到一個大於正常電壓的數值,以便阻止輸出電壓進一步上升,由此,輸出電壓快速地返回到正常值。
文檔編號H02M3/156GK1271991SQ00107000
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月27日 優先權日1999年4月27日
發明者福井厚夫 申請人:精工電子有限公司