[发明专利]用于电源的电子部件和电源装置

说明书

本申请是申请日为2006年1月26日、申请号为200610003028.6、发明名称为“用于电源的电子部件和电源装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年1月26日提交的日本专利申请No.2005-017578的优先权，据此将其内容通过参考引入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于提高同步整流型DC-DC转换器的DC-DC转换效率的技术，和一种用于通过减少同步整流型开关调节器中轻负载期间的功率损耗来提高转换效率的技术，该开关调节器具有反向电流防止功能，其检测反向电流并控制用于同步控制的晶体管。具体地，本发明涉及可有效地应用于例如包括构成开关调节器的开关元件及其驱动电路的供给电压控制装置、其用于电源的电子部件模块(电源驱动器模块)以及电源装置的上述技术。

背景技术

同步整流型开关调节器是一种DC-DC转换器。同步整流型开关调节器具有开关元件，该开关元件位于经由线圈(电感器)从电源流到负载的电流的通路上，并且同步整流型开关调节器通过使开关元件导通或截止，控制流入负载的电流。此外，调节器具有另一个用于同步整流的开关元件，它在连接上述开关元件和线圈的节点与接地(接地点)之间，以通过这个开关元件与主开关元件的互补的导通/截止控制来减少损耗。

这种同步整流型开关调节器具有这样的问题，即，其中随着负载变轻，无用功率损耗比例增加，而当负载相对较重时这个比例较小。这是由于在负载变轻时流经线圈的电流的方向反转，这使得负电流(反向电流)流经用于同步整流的开关元件而接地并导致了损耗，而在重负载期间，正电流总是经过线圈流向负载。为了减少这种反向电流引起的损耗，已经提出了一种发明(例如，专利文献1)，该发明设置为检测至其中有反向电流流动的轻负载状态的跃变(transition)，并且使接地端的用于同步整流的开关元件截止。

[专利文献1]日本未审专利公开No.2002-281743

发明内容

最近，将微处理器作为系统控制器而安装在其中的电子装置的数目越来越多，并且为了提升微处理器的性能，微处理器(此后称作CPU)的工作频率趋向于变得越来越高。而且，为了抑制电流消耗并延长电池寿命，供给到CPU的电压趋向于降低。

具有内置CPU的便携式电子装置等通常采用这样的方法，即其中通过由开关调节器逐步提高或降低电池电压而将工作电流供给到CPU。关键在于电池寿命能延长多久。为了延长电池寿命，当CPU不需要工作时，执行控制以使整个CPU或部分CPU电路去激活(deactiveate)并将CPU置于低电流消耗状态(备用状态)。结果，CPU的电流消耗趋向于在更宽的范围内变化。

同时，对于至CPU的电源，需要下列条件：低电压、大电流输出和高效率；对输出电流变化的良好的瞬态响应特性；轻负载期间的高效率等。在低电压、大电流输出和高效率方面，同步整流型开关调节器适合在电源电路中使用。此外，为了满足在低负载期间的高效率的要求，具有防止反向电流功能的调节器较为适合。

然而，如专利文献1中的图6所公开的那样，调节器配置为使用比较器来检测电流流动方向并激活反向电流防止功能，该调节器具有这样的缺陷，即其中由于比较器具有输入偏差，所以很难正确地检测反向电流。具体地，专利文献1中的图6公开的反向电流防止电路利用监视低端开关MOS(用于同步整流的开关元件)的源漏电压的比较器来检测电流方向，并在检测到反向电流时使开关MOS截止。因此，开关MOS的导通电阻越大，越容易检测出反向电流。

然而，由于大的开关MOS的导通电阻在正常工作期间会导致大的功率损耗，所以通常将开关MOS的导通电阻设计得较小。同时，由于制造差异，比较器的输入偏差常常变化。作为结果，利用具有大输入偏差的比较器，可能会出现要检测的电压在输入偏差之内而无法检测的问题。

例如，由于通常比较器的输入偏差约为±3mV，如果开关MOS的导通电阻设在1.4mΩ且漏极电流为1A，则只会出现1.4mV的小源漏电压，因此造成了这样的问题，即其中如果反向电流出现也无法检测到。同样，常规同步整流型开关调节器还遇到了在轻负载期间低功率效率的问题。

本发明的一个目的是提供一种电源控制装置和一种用于电源的电子部件(电源驱动器模块)，以及一种使用上述部件的电源装置，其中该电源控制装置和用于电源的电子部件用于构成同步整流型开关调节器，该调节器能够在轻负载期间通过使用比较器正确地检测并防止流经线圈(电感元件)的反向电流，并且具有良好的功率效率。