[发明专利]直流－直流变换器和直流－直流变换器的控制

说明书

技术领域

本发明涉及DC-DC变换器、用于DC-DC变换器的控制电路，以及用 于控制DC-DC变换器的方法。

背景技术

诸如笔记本个人计算机或游戏机这样的便携式电子装置包括多个半导 体集成电路(IC)装置。每个半导体IC装置使用电池作为其电源。电池 的输出电压随着电池被放电而减少。为了使工作电源电压保持恒定，便携 式电子装置包括DC-DC变换器。DC-DC变换器包括集成的控制电路和诸 如输出晶体管这样的连接到控制电路的组件。如果冲击被施加于便携式电 子装置，这可能使组件与DC-DC变换器断开并使DC-DC变换器错误地运 行。必须防止DC-DC变换器的这种错误运行。

传统的开关式DC-DC变换器包括控制电路、施加有输入电压的第一 晶体管，以及连接到第一晶体管的第二晶体管。基于具有三角波形的振荡 信号使第一晶体管和第二晶体管交替地接通和关断，所述振荡信号是由设 在控制电路中的振荡器生成的。这两个晶体管之间的节点处的电压经由扼 流线圈而被输出作为输出电压。控制电路对输出电压和振荡信号进行比较 并且生成用于接通和关断晶体管的脉冲信号。这样，DC-DC变换器通过根 据输出电压改变脉冲信号的占空比来稳定其输出电压。

在开关式DC-DC变换器中，第一和第二晶体管与扼流线圈是连接到 集成的控制电路的外部组件。当外部组件以有缺陷的方式被安装或者由外 部组件形成的输出电路被短路时，DC-DC变换器确定其电压升压不足，并 进行操作来增加输出电压。在这种情况下，DC-DC变换器可能输出异常高 的电压或者可能引起过电流。为了防止这种异常状态的发生，现有技术 (例如参见日本专利早期公开No.2005-117784)所提出的电源电路对DC- DC变换器的输出电压进行监视并且当DC-DC变换器中发生故障时停止给 晶体管提供开关信号。这样防止了电源电路使DC-DC变换器中的输出电 压异常地增加。

在上述现有技术的DC-DC变换器中，第一晶体管和第二晶体管被接 通和关断的周期是由振荡信号的频率决定的。此外，第一晶体管和第二晶 体管被接通和关断的周期取决于DC-DC变换器的输出电压或DC-DC变换 器的应用而不同。因此，控制电路被这样形成，使得其可以自由地改变振 荡信号的频率。具体而言，电阻器作为外部组件被连接到集成的控制电 路，并且振荡器根据流经电阻器的电流来使其内部电容器充电或放电。电 容器的充电和放电时间决定了振荡信号的频率。在这种情况下，通过改变 被外部连接到控制电路的电阻器的电阻来改变振荡信号的频率。

发明内容

人们预料到，其上安装有多个半导体IC装置和起电源作用的DC-DC 变换器的便携式电子装置将经常被用户携带。这意味着便携式电子装置在 使用期间很有可能被疏忽地掉落。此外，便携式电子装置可能经常被从寒 冷环境携带到温暖环境。这将经常导致在便携式电子装置上形成冷凝 (condensation)。

在便携式电子装置中，例如当装置由于施加到其上的冲击而掉落时， DC-DC变换器改变振荡频率并且用于改变振荡频率的电阻器可能变为断 开。此外，在装置上形成的冷凝可能使连接到电阻器的端子和电源的端子 短路。当在决定振荡频率的电阻器中发生这种故障时，电容器的充电和振 荡器的振荡可能停止。在这种情况下，对振荡信号与基于输出电压的电压 的比较可能产生不确定的结果，并且DC-DC变换器的操作可能变得不稳 定。此外，DC-DC变换器可能错误地运行，使得输入电压所施加到的第一 晶体管的导通状态持续。

本发明的一个方面是用于变换输入电压并生成输出电压的开关式DC- DC变换器。DC-DC变换器具有调节电阻器、生成控制信号并且包括外部 端子的控制电路，以及连接到所述控制电路并且根据所述控制信号而接通 或关断的开关晶体管，所述调节电阻器从外部连接到所述外部端子。所述 控制电路包括生成振荡信号的振荡器。所述控制电路基于所述振荡信号和 一对应于所述DC-DC变换器的输出电压或输出电流的信号来生成所述控 制信号。所述振荡器对流经所述控制电路的外部端子的第一电流量进行监 视并且以对应于该监视结果的周期来生成所述振荡信号。