恆壓電路,設有該電路的半導體裝置及恆壓電路控制方法
2023-08-13 05:58:46
專利名稱：恆壓電路,設有該電路的半導體裝置及恆壓電路控制方法
技術領域：
本發明涉及設有開關調節器(switching regulator)及串聯調節器(series regulator)的恆壓電路，設有該恆壓電路的半導體裝置以及恆壓電路的控制方法，更具體地說，涉及具有軟起動(soft start)功能的場合也能夠縮短起動時間的恆壓電路，設有該恆壓電路的半導體裝置以及恆壓電路控制方法。
背景技術：
近年，從環境問題的角度考慮，要求電子設備節電，尤其要求由電池驅動的電子設備節電。一般，作為謀求節電化的手段，主要有以下兩種一是削減電子設備消耗的電力；二是提高電源電路本身的效率以控制不需要的消耗電力。作為削減電子設備所消耗電力的方法之一，通常有以下方法在電子設備沒有動作狀態時，停止電子設備內的電路動作，使其處於待機狀態，由此降低消耗電力。但是，即使電子設備移到待機狀態，若電源電路本身效率差的話，也不能期望足夠的省電效果。
一般，電子設備使用的電源電路有開關調節器和串聯調節器，上述開關調節器在額定負載中效率高，但輸出電壓的脈動及動作時的噪聲大，而且內部的消費電力較大，因此，當輸出電壓小的輕負載場合，其效率明顯下降。進一步說，還有以下缺點電源接通時的輸出電壓上升時間慢，對輸入電壓變化及負載變化的各響應時間稍慢，因此，輸出電壓的穩定性低。
另一方面，當負載電流大場合，串聯調節器在電晶體中消耗的電力大，因此，效率低，但輸出電壓的脈動小，動作時的噪聲也小，而且能降低電源控制電路內部的消耗電力。因此，當負載電流小的場合，串聯調節器與開關調節器相比，能得到高效，而且很容易地縮短電源接通時的輸出電壓上升時間，對輸入電壓變化及負載變化的各響應時間，而且輸出電壓穩定性高。
於是，提出過以下裝置設有上述各調節器，通過根據消耗電流僅用其中之一調節器，提高恆壓電路本身的效率(例如，參照特開2003-216247號公報)。
圖4表示這種恆壓電路的構成例。
在圖4中，恆壓電路101設有將從相同直流電源110輸入的電壓分別變換為不同電壓輸出的開關調節器102和串聯調節器103，控制電路部104控制開關調節器102及串聯調節器103的切換動作，以便根據從外部輸入的切換控制信號Sc，使得開關調節器102及串聯調節器103之一動作，實行該控制時，暫且使開關調節器102和串聯調節器103同時動作，然後，僅使所希望的調節器繼續動作。
另一方面，一般的開關調節器設有軟起動電路，其使得輸出電壓逐漸上升，以便起動時不使過大電流流過開關調節器。作為這種軟起動電路有以下兩種一是利用電容器使基準電壓逐漸增大(例如，參照特開2003-79133號公報)；二是利用D-A變換器使基準電壓逐漸增大(例如，參照特開2003-324939號公報)近年，CPU動作高速化及數據通訊高速化在迅速發展，在電子設備中，尤其是在攜帶電話、PDA(personal digital assistants)等信息設備中，想要在電源接通之後儘可能馬上使其開始動作的要求也越來越高。但是，當恆壓電路起動時，由於開關調節器的軟起動電路動作，因此恆壓電路的輸出電壓上升時間受軟起動電路的限制，不能使得恆壓電路高速起動。
發明內容
本發明就是為解決上述先有技術所存在的問題而提出來的，本發明的目的在於，提供能使具有軟起動功能的恆壓電路的輸出電壓迅速上升的恆壓電路，設有該恆壓電路的半導體裝置以及恆壓電路控制方法。
為了實現上述目的，本發明提出一種恆壓電路，將輸入到輸入端的輸入電壓變換為預定的額定電壓，從輸出端輸出，其特徵在於，包括開關調節器，將上述輸入電壓變換為上述預定額定電壓向上述輸出端輸出，上述開關調節器具有軟起動功能，在動作開始後，使得輸出電壓以預定速度上升到上述額定電壓；串聯調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向輸出端輸出，上述串聯調節器具有限流功能，使得輸出電流成為預定值以下；上述開關調節器及串聯調節器根據從外部輸入的用於使得開關調節器和串聯調節器之一排他地動作的選擇信號開始動作，若上述開關調節器動作，則上述串聯調節器也同時開始動作；若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，若軟起動動作結束，則上述開關調節器輸出預定的動作結束信號；若上述開關調節器輸出該預定的動作結束信號，則上述串聯調節器停止向上述輸出端輸出電流。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，若上述開關調節器輸出預定的動作結束信號，則上述串聯調節器使得向上述輸出端輸出的電壓降低。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，上述串聯調節器包括輸出電晶體，將根據輸入控制信號的電流，從上述輸入端向上述輸出端輸出；基準電壓發生電路部，生成預定的基準電壓輸出；輸出電壓檢測電路部，檢測上述輸出端的電壓，生成與該檢測到的電壓成比例的電壓輸出；誤差擴大電路部，預定的偏置電流供給到該誤差放大電路部，用於控制上述輸出電晶體的動作，使得上述比例電壓成為基準電壓；控制電路部，若上述預定動作結束信號輸出，則對上述輸出電壓檢測電路部使得上述輸出端電壓輸出。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，上述串聯調節器與上述開關調節器相比，動作開始後，使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度快。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，由上述限流值設定上述串聯調節器在動作開始後使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，使得上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述平滑電路部設有同步整流用開關元件，其與上述開關元件串聯連接，上述開關控制電路部對該同步整流用開關元件進行開關控制，上述開關元件、同步整流用開關元件、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，使得上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述開關元件、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
根據本發明的恆壓電路，其特徵還在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，使得上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述平滑電路部設有串聯到上述開關元件上的飛輪二極體，上述開關元件、飛輪二極體、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
為了實現上述目的，本發明提出一種半導體裝置，具有預定功能，設有將輸入到輸入端的電壓變換為預定額定電壓輸出的恆壓電路，其特徵在於，上述恆壓電路包括開關調節器，將上述輸入電壓變換為上述預定額定電壓向上述輸出端輸出，上述開關調節器具有軟起動功能，在動作開始後，使得輸出電壓以預定速度上升到上述額定電壓；串聯調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向輸出端輸出，上述串聯調節器具有限流功能，使得輸出電流成為預定值以下；上述開關調節器及串聯調節器根據用於使開關調節器和串聯調節器之一排他地動作的從外部輸入的選擇信號開始動作，若上述開關調節器開始動作，則上述串聯調節器也同時開始動作；若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
根據本發明的半導體裝置，其特徵還在於，若軟起動動作結束，則上述開關調節器輸出預定的動作結束信號；若上述開關調節器輸出該預定的動作結束信號，則上述串聯調節器停止向上述輸出端輸出電流。
根據本發明的半導體裝置，其特徵還在於，若上述開關調節器輸出預定的動作結束信號，則上述串聯調節器使得向輸出端輸出的電壓降低。
為了實現上述目的，本發明提出一種恆壓電路控制方法，將輸入到輸入端的輸入電壓變換為額定電壓，從輸出端輸出，上述恆壓電路包括開關調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向上述輸出端輸出，上述開關調節器具有軟起動功能，在動作開始後，使得輸出電壓以預定速度上升到上述額定電壓；串聯調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向輸出端輸出，上述串聯調節器具有限流功能，使得輸出電流成為預定值以下；其特徵在於，若上述開關調節器開始動作，則上述串聯調節器也同時開始動作；若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
根據本發明的恆壓電路控制方法，其特徵還在於，上述串聯調節器與上述開關調節器相比，在動作開始後，使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度快。
根據本發明的恆壓電路控制方法，其特徵還在於，由上述限流值設定上述串聯調節器在動作開始後使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度。
下面說明本發明的效果。
如上所述可知，按照本發明的恆壓電路，若開關調節器開始動作，則串聯調節器也同時開始動作；若開關調節器的軟起動動作結束，則串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。因此，即使軟起動動作時間長，也能夠在短時間內將輸出電壓上升到額定電壓。
另外，軟起動功能結束，開關調節器的輸出電壓達到額定電壓之後，自動停止串聯調節器的電流輸出。因此，能降低串聯調節器的消耗電力。
進而，開關調節器實行軟起動動作，以使得輸出電壓上升到額定電壓。因此，不會使過大電流流過開關調節器，能安全地且在短時間內將輸出電壓上升到額定電壓。
圖1表示本發明第一實施例的恆壓電路構成例；圖2表示圖1的各信號波形例的時間圖；圖3表示本發明第一實施例的恆壓電路另一構成例；圖4表示以往的恆壓電路構成例。
具體實施例方式
下面參照附圖，詳細說明本發明。
第一實施例圖1表示本發明第一實施例的恆壓電路構成例。
在圖1中，恆壓電路1將從電池等直流電源輸入到輸入端IN的輸入電壓Vin變換為預定的恆定電壓，作為輸出電壓Vout從輸出端OUT輸出。在輸出端OUT與接地電壓之間，連接負載6，向負載6供給輸出電壓Vout。
恆壓電路1包括開關調節器2及串聯調節器3，上述開關調節器2將輸入電壓Vin變換為預定電壓向輸出端Vout輸出作為輸出電壓Vo1，上述串聯調節器3將輸入電壓Vin變換為預定電壓向輸出端Vout輸出作為輸出電壓Vo2。
開關調節器2設有開關電晶體M1，同步整流用開關電晶體M2，平滑用電感器L1，電容器C1，輸出電壓檢測用電阻R1、R2，NMOS電晶體M3。開關電晶體M1由對輸入到輸入端IN的輸入電壓Vin實行輸出控制的PMOS電晶體構成，同步整流用開關電晶體M2由NMOS電晶體構成，輸出電壓檢測用電阻R1、R2分壓輸出電壓Vout生成第一分壓電壓VFB1輸出，電阻R1、R2構成的串聯電路的一端與輸出端OUT連接，NMOS電晶體M3控制所述串聯電路另一端與接地電壓的連接。
另外，開關調節器2設有第一基準電壓發生電路11，第一誤差放大電路12，三角波發生電路13。第一基準電壓發生電路11根據輸入的信號生成第一基準電壓Vr1輸出，第一誤差放大電路12放大上述第一基準電壓Vr1與第一分壓電壓VFB1之差輸出，三角波發生電路13生成預定三角波信號TW輸出。開關調節器2進一步設有脈寬調製(以下，簡稱為PWM)比較電路14，輸出控制電路15。PWM比較電路14對第一誤差放大電路12的輸出電壓Ver和來自三角波發生電路13的三角波信號TW進行電壓比較，生成用於實行PWM控制的具有與輸出電壓相對應的脈衝寬度的脈衝信號Spw輸出，輸出控制電路15根據來自上述PWM比較電路14的脈衝信號Spw，生成用於實行開關電晶體M1的開關控制的控制信號PD，驅動開關電晶體M1，同時，生成用於實行同步整流用開關電晶體M2的開關控制的控制信號ND，驅動同步整流用開關電晶體M2。
進而，開關調節器2設有第一輸出電流限制電路16，軟起動電路17，「與」電路18。第一輸出電流限制電路16檢測開關電晶體M1接通時的電壓降低，若來自開關電晶體M1的輸出電流超過規定電流值，則對輸出控制電路15分別截止開關電晶體M1及同步整流用開關電晶體M2，軟起動電路17使開關調節器2起動時的第一基準電壓Vr1逐漸增大，控制不使過大電流流過開關電晶體M1。第一基準電壓發生電路11、第一誤差放大電路12、三角波發生電路13、PWM比較電路14、輸出控制電路15、第一輸出電流限制電路16以及軟起動電路17構成開關控制電路部，同步整流用開關電晶體M2、電感器L1以及電容器C1構成平滑電路部。
另一方面，串聯調節器3設有第二基準電壓發生電路21，輸出電壓檢測用電阻R3、R4，NMOS電晶體M5。第二基準電壓發生電路21生成預定的第二基準電壓Vr2輸出，輸出電壓檢測用電阻R3、R4分壓輸出電壓Vout生成第二分壓電壓VFB2輸出，電阻R3、R4構成的串聯電路的一端與輸出端OUT連接，NMOS電晶體M5控制所述串聯電路另一端與接地電壓的連接。串聯調節器進一步設有輸出電晶體M4，第二誤差放大電路22。輸出電晶體M4由根據輸入到柵極的信號控制向輸出端OUT輸出的電流的PMOS電晶體構成，第二誤差放大電路22控制上述輸出電晶體M4動作，以便使得第二分壓電壓VFB2成為第二基準電壓Vr2。進而，串聯調節器3設有第二輸出電流限制電路23，TR控制電路24。若從輸出電晶體M4輸出的電流成為預定值以上，則所述第二輸出電流限制電路23控制輸出電晶體M4動作，限制該輸出電流，所述TR控制電路24控制NMOS電晶體M5動作。電阻R3、R4及NMOS電晶體M5構成輸出電壓檢測電路部，TR控制電路24構成控制電路部。
來自外部的模式信號MODE及晶片起動信號CE對應輸入「與」電路18的各輸入端。
在恆壓電路1中，除了開關調節器2的電感器L1及電容器C1之外，各電路集成在一個IC中，該IC設有輸入端IN、輸出端OUT、Lx端、GND端、MODE端以及CE端。GND端與接地電壓連接，來自外部的模式信號MODE輸入MODE端，來自外部的晶片起動信號CE輸入CE端。在圖1中，負載6連接到IC的外部，但是，負載6由能集成電路構成場合，也可以將該電路集成在圖1的IC中，模式信號MODE構成選擇信號。
在開關調節器2中，輸入端IN與接地電壓之間，串聯連接開關電晶體M1和同步整流用開關電晶體M2，開關電晶體M1和同步整流用開關電晶體M2的連接部與Lx端連接。Lx端與輸出端OUT之間，連接電感器L1，輸出端OUT與接地電壓之間，連接電容器C1。輸出端OUT與GND端之間，串聯連接電阻R1、R2及NMOS電晶體M3，電阻R1和電阻R2的連接部與誤差放大電路12的反相(inverting)輸入端連接，第一基準電壓Vr1輸入誤差放大電路12的非反相(non-inverting)輸入端。
誤差放大電路12的輸出電壓Ver輸入構成PWM比較電路14的比較器的反相輸入端，而來自三角波發生電路13的三角波信號TW輸入該比較器的非反相輸入端。來自PWM比較電路14的脈衝信號Spw分別輸出到輸出控制電路15及第一輸出電流限制電路16。輸出控制電路15將用於控制開關電晶體M1開關的控制信號PD向開關電晶體M1柵極輸出，同時，將用於控制同步整流用開關電晶體M2開關的控制信號ND向同步整流用開關電晶體M2柵極輸出。
來自軟起動電路17的信號SS1輸入第一基準電壓發生電路11，該第一基準電壓發生電路11生成與信號SS1相對應的第一基準電壓Vr1輸出。來自「與」電路18的輸出信號分別向第一基準電壓發生電路11、第一誤差放大電路12、三角波發生電路13、PWM比較電路14、第一輸出電流限制電路16、軟起動電路17以及NMOS電晶體M3的柵極輸出。
接著，在串聯調節器3中，輸入端IN與輸出端OUT之間，連接輸出電晶體M4，輸出端OUT與GND端之間，串聯連接電阻R3、R4及NMOS電晶體M5。第二基準電壓Vr2輸入第二誤差放大電路22的反相輸入端，而第二分壓電壓VFB2輸入第二誤差放大電路22的非反相輸入端。第二誤差放大電路22輸出端與輸出電晶體M4柵極連接。輸入到CE端的晶片起動信號CE分別輸入第二基準電壓發生電路21、第二誤差放大電路22、第二輸出電流限制電路23以及TR控制電路24。
模式信號MODE輸入TR控制電路24，來自軟起動電路17的動作結束信號SSE輸入該TR控制電路24。TR控制電路24與NMOS電晶體M5柵極連接，TR控制電路24根據模式信號MODE、晶片起動信號CE及動作結束信號SSE，控制NMOS電晶體M5動作。輸出電壓Vo1與輸出電壓Vout雖是相同電壓，但是，若標記為輸出電壓Vo1場合，其表示開關調節器2輸出的目標電壓，不一定與輸出電壓Vout一致。另外，串聯調節器3的輸出電壓Vo2也同樣。
在這樣的構成中，當晶片起動信號CE為低電平時，與模式信號MODE無關，「與」電路18的輸出端成為低電平，開關調節器2的第一基準電壓發生電路11、第一誤差放大電路12、三角波發生電路13、PWM比較電路14、第一輸出電流限制電路16以及軟起動電路17分別停止動作，同時，NMOS電晶體M3斷開，處於截止狀態，進而，第一輸出電流限制電路16停止動作，輸出控制電路15也停止動作，停止輸出控制信號PD及ND。
因此，開關電晶體M1及同步整流用開關電晶體M2分別斷開，處於截止狀態，開關調節器2停止動作。由於晶片起動信號CE成為低電平，串聯調節器3的第二基準電壓發生電路21、第二誤差放大電路22、第二輸出電流限制電路23以及TR控制電路24分別停止動作，同時，TR控制電路24停止動作，NMOS電晶體M5斷開，成為截止狀態。因此，輸出電晶體M4斷開，處於截止狀態，串聯調節器3停止動作。
接著，若晶片起動信號CE成為高電平，與模式信號MODE無關，串聯調節器3的第二基準電壓發生電路21、第二誤差放大電路22、第二輸出電流限制電路23以及TR控制電路24分別動作。這時，模式信號MODE是用於選擇開關調節器2和串聯調節器3之一動作的信號，當使得開關調節器2動作時，模式信號成為高電平，當使得串聯調節器3動作時，模式信號成為低電平。即，晶片起動信號CE及模式信號MODE同時為高電平時，「與」電路18的輸出信號成為高電平，開關調節器2中的第一基準電壓發生電路11、第一誤差放大電路12、三角波發生電路13、PWM比較電路14、第一輸出電流限制電路16以及軟起動電路17分別動作，開關調節器2動作。
在開關調節器2中，開關電晶體M1實行開關動作，開關電晶體M1接通時，向電感器L1供給電流。這時，同步整流用開關電晶體M2斷開。若開關電晶體M1斷開，則同步整流用開關電晶體M2接通，通過同步整流用開關電晶體M2發出儲存在電感器L1中的熱量。這時發生的電流在電容器中被平滑，從輸出端OUT輸出到負載6。輸出電壓檢測用電阻R1、R2分壓從輸出端OUT輸出的輸出電壓Vout，所得到的第一分壓電壓VFB1輸入第一誤差放大電路12的反相輸入端。
若輸出電壓Vout變大，則第一誤差放大電路12的輸出電壓Ver下降，來自PWM比較電路14的脈衝信號Spw的佔空因數(duty cycle)變小。結果，開關電晶體M1接通時間變短，控制使得開關調節器2的輸出電壓Vo1降低。若開關調節器2的輸出電壓Vo1變小，則實行與上述動作相反的動作，結果，控制使得開關調節器2的輸出電壓Vo1成為與第一基準電壓Vr1值相對應的電壓。
圖2表示圖1的各信號波形例的時間圖，參照圖2稍詳細說明軟起動電路17動作。在圖2中，以點劃線表示的部分，如上所述，表示與輸出電壓Vout不同的部分。
模式信號MODE為高電平時，若晶片起動信號CE由低電平變為高電平，則「與」電路18的輸出信號成為高電平，如上所述，開關調節器2開始動作。
若開關調節器2開始動作，首先，軟起動電路17動作，軟起動電路17對第一基準發生電路11，根據控制信號SS1使得第一基準電壓Vr1逐漸上升，直到輸出電壓Vo1成為預定的額定電壓。由於使得第一基準電壓Vr1逐漸上升，如圖2點劃線所示，開關調節器2的輸出電壓Vo1逐漸上升直到成為預定的額定電壓。這樣，軟起動電路17控制不使過大電流流過開關電晶體M1。在進行軟起動動作時，軟起動電路17使動作結束信號SSE成為高電平，在其他時間，軟起動電路17使動作結束信號SSE成為低電平。
另一方面，若晶片起動信號CE成為高電平，則串聯調節器3動作，因此，開關調節器2動作時，串聯調節器3也進行動作。這時，來自軟起動電路17的動作結束信號SSE為低電平時，TR控制電路24使NMODS電晶體M5斷開，使其處於截止狀態。另外，若「與」電路18的輸出信號成為低電平，開關調節器2停止動作，即，模式信號MODE成為低電平，則TR控制電路24不管來自軟起動電路17的動作結束信號SSE為高電平還是低電平，都使NMOS電晶體M5接通，使其處於導通狀態。
這裡，稍詳細說明TR控制電路24的動作。
若晶片起動信號CE為高電平，模式信號MODE為低電平時，如上所述，不管來自軟起動電路17的動作結束信號SSE為高電平還是低電平，TR控制電路24都使NMOS電晶體M5接通。若晶片起動信號CE為高電平，模式信號MODE為高電平時，TR控制電路僅在來自軟起動電路17的動作結束信號SSE為高電平時，使NMOS電晶體M5接通。若晶片起動信號CE為低電平時，TR控制電路24不管來自模式信號MODE及軟起動電路17的動作結束信號SSE為高電平還是低電平，都使NMOS電晶體M5斷開。
在串聯調節器3中，在NMOS電晶體M5接通處於導通狀態時，第二誤差放大電路22放大第二基準電壓Vr2與第二分壓電壓VFB2之差，向輸出電晶體M4柵極輸出，控制輸出電晶體M4動作，控制使得輸出電壓Vo2成為預定額定電壓。即，若電阻R3及R4的電阻值分別為r3及r4，則串聯調節器3的輸出電壓Vo2成為如下述(1)式所示。
Vo2＝Vr2×(r3+r4)/r4 (1)另外，在串聯調節器3中，在NMOS電晶體M5斷開處於截止狀態時，輸出電壓Vo2成為比上述預定額定電壓小的第二基準電壓Vr2。
若晶片起動信號CE成為高電平，則串聯調節器3馬上開始動作，輸出電壓Vo2成為如上述(1)所示。因此，串聯調節器3以第二輸出電流限制電路23規定的電流值對與輸出端OUT連接的電容器C1充電，使得輸出電壓Vo2上升，通過設定使得由第二輸出電流限制電路23規定的電流值和電容器C1容量決定的時間常數(t＝C×V/I，其中，C為電容器容量，V為輸出電壓，I為電流)比軟起動動作時間短，如圖2所示，能夠使得輸出電壓Vout上升特性和串聯調節器3的輸出電壓Vo2上升特性一致，因此，能夠縮短恆壓電路1的起動時間。
若軟起動電路的軟起動動作停止，則動作結束信號SSE由高電平變為低電平，因此，TR控制電路24使NMOS電晶體M5斷開。這樣，如圖2點劃線所示，串聯調節器3的輸出電壓Vo2成為第二基準電壓Vr2，但是，由於開關調節器2的輸出電壓Vo1，輸出電壓Vout上升到額定電壓，因此，第二誤差放大電路22的輸出信號成為高電平，使輸出電晶體M4斷開。即，電流不會從串聯調節器3輸出，僅從開關調節器2向負載6供給電力。
另外，也可以使用飛輪二極體D1，以代替圖1的同步整流用開關電晶體M2，這種場合，圖1成為圖3。在圖3中，與圖1相同者以相同符號表示，圖3表示將飛輪二極體D1設置在IC之外場合的例子，但是，當使用適合PN接合型等集成化的二極體作為飛輪二極體D1場合，飛輪二極體D1形成於IC中。飛輪二極體D1、電感器L1及電容器C1構成平滑電路部。
這樣，本發明第一實施例的恆壓電路在起動時，使開關調節器2和串聯調節器3同時動作，儘管軟起動電路17的動作時間長，但是，在串聯調節器3的第二輸出電流限制電路23限制的電流和電容器C1容量決定的時間常數時間內，使得輸出電壓Vout上升，因此，能夠在短時間內將輸出電壓Vout上升到額定電壓。進而，開關調節器2通過軟起動電路17使得輸出電壓Vo1上升，因此不會使過大電流流過開關電晶體M1，能安全地且在短時間內實現輸出電壓上升。
上面參照
了本發明的實施例，但本發明並不局限於上述實施例。在本發明技術思想範圍內可以作種種變更，它們都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種恆壓電路，將輸入到輸入端的輸入電壓變換為額定電壓，從輸出端輸出，其特徵在於，包括開關調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向上述輸出端輸出，具有實行軟起動動作功能，在開始動作時，以預定速度將輸出電壓上升到上述額定電壓；串聯調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向上述輸出端輸出，具有限流功能，使得輸出電流成為預定值以下；上述開關調節器及串聯調節器根據從外部輸入的用於使得開關調節器和串聯調節器之一排他地動作的選擇信號開始動作，若上述開關調節器動作，則上述串聯調節器同時開始動作，若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
2.根據權利要求1中所述的恆壓電路，其特徵在於，若軟起動動作結束，則上述開關調節器輸出預定的動作結束信號，若該預定動作結束信號輸出，則上述串聯調節器停止向上述輸出端輸出電流。
3.根據權利要求2中所述的恆壓電路，其特徵在於，若上述預定動作結束信號輸出，則上述串聯調節器使得向上述輸出端輸出的電壓降低。
4.根據權利要求2或3中所述的恆壓電路，其特徵在於，上述串聯調節器包括輸出電晶體，將根據輸入控制信號的電流，從上述輸入端向上述輸出端輸出；基準電壓發生電路部，生成預定的基準電壓輸出；輸出電壓檢測電路部，檢測上述輸出端的電壓，生成與該檢測到的電壓成比例的電壓輸出；誤差放大電路部，預定的偏置電流供給到該誤差放大電路部，用於實行上述輸出電晶體動作控制，以使得上述比例電壓成為上述基準電壓；控制電路部，若上述預定動作結束信號輸出，則對上述輸出電壓檢測電路部使得上述輸出端電壓輸出。
5.根據權利要求1-4中任一個所述的恆壓電路，其特徵在於，上述串聯調節器與上述開關調節器相比，動作開始後，使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度快。
6.根據權利要求5中所述的恆壓電路，其特徵在於，由上述限流值設定上述串聯調節器在動作開始後使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度。
7.根據權利要求1-6中任一個所述的恆壓電路，其特徵在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，以使得上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從上述開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述平滑電路部設有同步整流用開關元件，其與上述開關元件串聯連接，開關控制電路部對該同步整流用開關元件實行開關控制，上述開關元件、同步整流用開關元件、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
8.根據權利要求1-6中任一個所述的恆壓電路，其特徵在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，以使得從上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從上述開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述開關元件、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
9.根據權利要求1-6中任一個所述的恆壓電路，其特徵在於，上述開關調節器包括開關元件，根據輸入到控制極的控制信號進行開關，實行上述輸入電壓的輸出控制；開關控制電路部，對上述開關元件實行開關控制，以使得上述輸出端輸出的電壓成為預定電壓；平滑電路部，平滑從上述開關元件輸出的電壓，向上述輸出端輸出；上述平滑電路部設有與上述開關元件串聯連接的飛輪二極體，上述開關元件、飛輪二極體、開關控制電路部以及上述串聯調節器集成在一個IC中。
10.一種半導體裝置，具有預定功能，設有將輸入到輸入端的輸入電壓變換為額定電壓，從輸出端輸出的恆壓電路，其特徵在於，上述恆壓電路包括開關調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向上述輸出端輸出，具有實行軟起動動作功能，在動作開始後，以預定速度將輸出電壓上升到上述額定電壓；串聯調節器，將上述輸入電壓變換為上述額定電壓向上述輸出端輸出，具有限流功能，以使得輸出電流成為預定值以下；上述開關調節器及串聯調節器根據用於使開關調節器和串聯調節器之一排他地動作的從外部輸入的選擇信號開始動作，若上述開關調節器動作，則上述串聯調節器也同時開始動作，若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
11.根據權利要求10中所述的半導體裝置，其特徵在於，若軟起動動作結束，則上述開關調節器輸出預定的動作結束信號，若該預定動作結束信號輸出，則上述串聯調節器停止向上述輸出端輸出電流。
12.根據權利要求11中所述的恆壓電路，其特徵在於，若上述預定動作結束信號輸出，則上述串聯調節器使得向輸出端輸出的電壓降低。
13.一種恆壓電路控制方法，將輸入到輸入端的輸入電壓變換為額定電壓，從輸出端輸出，上述恆壓電路包括開關調節器，將輸入電壓變換為額定電壓向輸出端輸出，具有實行軟起動動作功能，在開始動作後，以預定速度將上述輸出電壓上升到上述額定電壓；串聯調節器，將輸入電壓變換為額定電壓向輸出端輸出，具有限流功能，以使得輸出電流成為預定值以下；其特徵在於，若上述開關調節器動作，則上述串聯調節器也同時開始動作，若上述開關調節器的軟起動動作結束，則上述串聯調節器自動停止向輸出端輸出電流。
14.根據權利要求13中所述的恆壓電路控制方法，其特徵在於，上述串聯調節器與上述開關調節器相比，動作開始後，使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度快。
15.根據權利要求14中所述的恆壓電路控制方法，其特徵在於，由上述限流值設定上述串聯調節器在動作開始後使得輸出電壓上升到上述額定電壓的速度。
全文摘要
本發明涉及設有開關調節器及串聯調節器的恆壓電路，設有該恆壓電路的半導體裝置以及恆壓電路的控制方法。在起動時，使得開關調節器2及串聯調節器3同時動作，即使開關調節器2的軟起動電路17動作時間長，也能使得輸出電壓Vout在由串聯調節器3的電流控制電路23控制的電流值和電容器C1容量決定的時間常數內上升。能提供使得具有軟起動功能的恆壓電路的輸出電壓迅速上升的恆壓電路，設有該恆壓電路的半導體裝置以及恆壓電路的控制方法。
文檔編號G05F1/56GK1866711SQ200610075480
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月20日 優先權日2005年4月21日
發明者上裡英樹, 酒井陽一 申請人:株式會社理光