[实用新型]控制电路以及使用该控制电路的开关电源及电子设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源。

背景技术

为了生成比输入电压高的电压或者比输入电压低的电压，而利用开关电源。开关电源包括输出感应器(inductor)、输出电容器、开关晶体管及用以控制开关晶体管的导通断开(ON/OFF)的控制电路。

为了提高开关电源在轻负载时的效率，有时会在轻负载状态下使开关元件的导通、断开切换的频率，也就是开关频率降低。由此，可实现开关元件的导通电阻所引起的损耗、开关元件的栅极电容(gate capacitance)的充放电电流所引起的损耗、整流元件的损耗的降低。

【先前技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开平9-266664号公报

【专利文献2】日本专利特开平6-006969号公报

【专利文献3】日本专利特开平10-108457号公报

【专利文献4】日本专利特开2008-172909号公报

【专利文献5】日本专利特开2005-261009号公报

【专利文献6】日本专利特开平7-222438号公报

实用新型内容

[实用新型要解决的问题]

一般来说，因开关元件的尺寸越大则导通电阻越小，所以重负载状态下的效率提高。

另一方面，如果开关元件的尺寸增大，则栅极电容会增大，因而使开关元件开关所需的电流会增大。因此，在轻负载状态下，开关电源的消耗电流中，栅极电容的充放电电流(栅极驱动电流)所占的比例增大。即，重负载时的效率与轻负载时的效率存在以开关元件的尺寸作为参数的消长(trade off)关系。

根据所述理由，重视重负载时的效率所设计的开关电源在轻负载时的效率会变差。

本实用新型鉴于所述课题而完成，其一态样的例示性目的之一在于提供一种轻负载的效率得以改善的开关电源。

[解决问题的技术手段]

本实用新型的一态样涉及一种包含开关元件的升压型、降压型或者升降压型的开关电源的控制电路。开关元件包括各自的控制端子相独立、且并列设置的第一开关晶体管及比第一开关晶体管小的第二开关晶体管。控制电路构成为在轻负载状态下，重复使开关元件开关的驱动期间与停止开关元件的开关的停止期间。控制电路包括：脉冲信号生成部，其生成驱动脉冲信号，该驱动脉冲信号在驱动期间内至少包含一个脉冲，且负载越轻则驱动期间内的脉冲的个数越少；第一驱动器，其根据驱动脉冲信号所包含的至少一个脉冲中的除特定的K个(K为自然数)外的脉冲来驱动第一开关晶体管；及第二驱动器，其根据驱动脉冲信号所包含的脉冲中的至少K个脉冲来驱动第二开关晶体管。K个脉冲是在脉冲的个数减少至K个为止时驱动脉冲信号所包含的K个脉冲。

根据该态样，在驱动脉冲信号包含多于K个的脉冲的重负载时，因对尺寸大的、也就是导通电阻小的第一开关晶体管进行开关，所以可获得高效率。

如果成为轻负载状态，驱动脉冲信号所包含的脉冲的个数减少至K个，则不再对第一开关晶体管进行开关，而对尺寸小的、也就是栅极电容小的第二开关晶体管进行开关，因而可降低栅极驱动电流，可提高轻负载时的效率。

脉冲信号生成部可包含：第一振荡器，其生成第一频率的第一周期信号；第二振荡器，其生成具有倾斜(slope)部分的比所述第一频率低的第二频率的第二周期信号；误差放大器，其生成误差信号，该误差信号对应于表示开关电源的电气状态的反馈信号与特定的基准电压的误差；第一脉冲调制器，其根据与误差信号相应的信号及第一周期信号，生成具有第一频率且具有与所述误差信号相应的脉冲宽度的第一脉冲信号，并且将第一脉冲信号的脉冲宽度箝位(clamp)在特定的第一最小脉冲宽度；第二脉冲调制器，其通过将与误差信号相应的信号和第二周期信号进行比较，而生成具有与误差信号相应的脉冲宽度的第二脉冲信号；以及合成部，其将第一脉冲信号与第二脉冲信号合成，生成驱动脉冲信号。

在重负载状态下，第一脉冲信号的脉冲宽度被调节，在轻负载状态下，第一脉冲信号的脉冲宽度被固定在第一最小脉冲宽度，并且第二脉冲信号的脉冲宽度根据负载而变化，第一脉冲信号被屏蔽。结果，在轻负载状态下，可减少脉冲数，可提高效率，并且可将开关频率固定为第二频率。

该态样中，第二脉冲信号的脉冲宽度成为驱动期间。也就是，可根据第二脉冲信号的脉冲宽度，使驱动期间内所包含的第一脉冲信号的个数变化。