專利名稱：開關控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及開關電源裝置及LED驅動裝置用的開關控制電路。
背景技術：
以往，作為對家用、工業用的各種電子設備供電用的電源裝置，廣泛利用采用開關控制電路的開關電源裝置。另外，以往，作為LED驅動裝置，提出了采用開關控制電路的LED驅動裝置。以下，說明開關電源裝置及LED驅動裝置用的以往的開關控制電路。
圖10A及圖10B所示為以往的開關控制電路的簡要方框圖。在圖10A、B中，1為電感性負載，2為開關元件，3為控制電路，4為電源，5為電流檢測電路，6為通/斷電路，8為漏極電流檢測電路，9為導通時的消隱(blanking)脈沖發生電路，10為與門電路。
圖10A所示的開關控制電路由開關元件2、控制開關元件2的斷續地通/斷動作的控制電路3、以及控制電路3的電源4構成，電感性負載1與開關元件2的高電位端連接，電路基準電位與開關元件2的低電位端連接。控制電路3由對流過開關元件2的漏極電流IDS進行檢測用的電流檢測電路5、以及通/斷電路6構成。電流檢測電路5由漏極電流檢測電路8、導通時的消隱脈沖發生電路9、以及與門電路10構成。
通/斷電路6生成固定振蕩頻率的柵極信號，將該柵極信號加在開關元件2的控制端上，控制開關元件2的斷續地通/斷動作。具體來說，通/斷電路6根據決定開關元件2的關斷的信號、即電流檢測電路5的輸出信號OC，進行峰值電流控制方式的PWM控制。另外，通/斷電路6生成控制信號PULSE，該控制信號PULSE在柵極信號的上升的時刻上升，將開關元件2的最大導通期間Tonmax作為脈沖寬度。
與開關元件2的高電位端連接的漏極電流檢測電路8根據能夠任意設定或調整的檢測基準，檢測漏極電流IDS，生成使開關元件2關斷用的元件電流檢測信號OC_D。具體來說，若漏極電流IDS的電流值大于等于漏極電流檢測電路8的內部所規定的檢測基準、或超過，則漏極電流檢測電路8使元件電流檢測信號OC_D的信號電平為高電平。另外，這里對于若漏極電流IDS的電流值大于等于檢測基準、則漏極電流檢測電路8使元件電流檢測信號OC_D的信號電平為高電平的情況進行說明。
導通時的消隱脈沖發生電路9根據通/斷電路6的柵極信號，生成在開關元件2從關斷狀態向導通狀態轉移后的一定期間(消隱期間Tblk)使元件電流檢測信號OC_D為無效用的消隱脈沖信號BLK。
與門電路10取得來自漏極電流檢測電路8的元件電流檢測信號OC_D與來自導通時的消隱脈沖發生電路9的消隱脈沖信號BLK的邏輯與，在兩信號的信號電平為高電平時，使輸出信號OC的信號電平為高電平。
如上所述，電流檢測電路5在開關元件2成為導通狀態、并經過消隱期間Tblk之后，使輸出信號OC的信號電平為高電平。因而，電流檢測電路5對于開關元件2從關斷狀態向導通狀態轉移時產生的電容性尖峰噪聲不進行檢測。這樣，該以往的開關控制電路能夠防止因檢測出電容性尖峰噪聲而引起的開關元件2的關斷(誤動作)。
關于圖10B所示的開關控制電路，除了漏極電流檢測電路8的檢測端的連接處不同以外，采用與圖10A所示的開關控制電路相同的構成，其動作也與圖10A所示的開關控制電路相同。以下，根據圖10A所示的開關控制電路進行說明。
如上所述，以往的開關控制電路進行峰值電流控制方式的PWM控制(固定振蕩頻率)(例如，參照特開平5-276761號公報、特開2004-208382號公報、特開2004-336860號公報)。
但是，在以往的開關控制電路中，有以下的問題。
用圖11A、B、C所示的以往的開關控制電路動作波形圖，說明以往的開關控制電路的問題。以往的開關控制電路中的開關元件2的PWM控制的狀態有圖11A、B、C所示的三種狀態。
在圖11A、B、C中，Tblk是消隱期間，Toc是檢測滯后期間。檢測滯后期間是漏極電流檢測電路8檢測出漏極電流IDS大于等于檢測基準之后、到實際上開關元件2成為關斷狀態的期間。這樣，開關元件2在根據通/斷電路6生成的柵極信號關斷時，要滯后規定期間關斷。
另外，在圖11A、B、C中，PULSE表示通/斷電路6內部生成的控制信號。OC_D表示利用漏極電流檢測電路8生成的元件電流檢測信號。OC表示利用與門電路10生成的電流檢測電路5的輸出信號。BLK表示利用導通時的消隱脈沖發生電路9生成的消隱脈沖信號。GATE表示開關元件2的柵極電壓。IDS表示流過開關元件2的漏極電流。IDSmax表示根據漏極電流檢測電路8內部的檢測基準所規定的漏極電流IDS的最大值。IDSmin表示根據漏極電流檢測電路8內部的檢測基準所規定的漏極電流IDS的最小值。
圖11A表示正常狀態下對開關元件進行PWM控制的狀態。在這種情況下，漏極電流IDS根據漏極電流檢測電路8內部的檢測基準成為最大值IDSmax。
圖11B表示開關元件2的導通期間等于消隱期間Tblk與檢測滯后期間Toc之和(以下，將該消隱期間Tblk與檢測滯后期間Toc之和稱為最小脈沖期間)。在這種情況下，漏極電流IDS根據漏極電流檢測電路8內部的檢測基準成為最小值IDSmin。
圖11C表示開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間、而且在該導通期間內流過大大超過最大值IDSmax的漏極電流IDS的狀態。之所以流過大大超過最大值IDSmax的漏極電流IDS，是由于若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則不能利用電流檢測電路5進行漏極電流IDS的檢測，不能利用通/斷電路6進行開關元件2的PWM控制。
這樣，在以往的開關控制電路中，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則在該導通期間內有可能流過大大超過最大值IDSmax的漏極電流IDS。這樣過大的電流流過開關元件2，有可能導致開關元件2惡化(有的情況會損壞)。
接著，說明例如圖12所示的開關電源裝置中使用以往的開關控制電路時引起的問題。在圖12中，11為緩沖器電路，12為變壓器，13為二極管，14為電容器。
這種以往的開關電源裝置是這樣構成，即緩沖器電路11及變壓器12的一次側與以往的開關控制電路連接，而且由二極管13及電容器14構成的整流濾波電路與變壓器12的二次側連接。另外，輸出端OUTPUT、RETURN與電容器14連接。
另外，雖未圖示，但以往的開關電源裝置具有與輸出端OUTPUT連接的輸出電壓檢測電路。該輸出電壓檢測電路檢測輸出端OUTPUT的電壓，生成根據該檢測的電壓值來調整漏極電流檢測電路8的檢測基準用的檢測信號。利用該輸出電壓檢測電路的檢測信號，進行開關元件2的PWM控制。
在這種以往的開關電源裝置中，利用開關元件2的開關動作(斷續地通/斷動作)，將變壓器12的二次側發生的能量(電功率)供給二極管13及電容器14。二極管13及電容器14將來自變壓器12的電壓進行整流，而且濾波，生成輸出電壓OUT，將該輸出電壓OUT從輸出端輸出。
圖13所示為例如電源剛接通后等情況下輸入端INPUT的端電壓VIN慢慢增加時的以往的開關電源裝置的動作波形。在圖13中，VIN表示輸入至輸入端INPUT的輸入電壓。另外，OUT表示從輸出端輸出的輸出電壓。另外，ID表示流過二極管13的二次側電流。
如圖13所示，在輸入端INPUT的端電壓(輸入電壓)VIN慢慢增加時，利用控制信號PULSE對開關元件2進行控制。另外，流過開關元件2的漏極電流IDS的斜率(電容性尖峰電流流過后的斜率)與輸入電壓VIN成正比增大。因此，在使用以往的開關控制電路的開關電源裝置中，如圖13所示，在輸入電壓VIN慢慢增加時，開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，不可能進行開關元件2的PWM控制，每次開關元件2的斷續地通/斷動作，漏極電流IDS的峰值就增大。之所以漏極電流IDS的峰值增大，是由于在開關元件2的關斷狀態下，變壓器12中積蓄的全部能量沒有供給二極管13及電容器14而保留下來，開關元件2每次進行斷續地通/斷動作時，變壓器12的能量增大。這樣漏極電流IDS的峰值增大，有可能導致開關元件2惡化(有的情況會損壞)，有可能對于開關電源的可靠性及壽命產生惡劣影響。
接著，說明例如圖14所示的LED驅動裝置中使用以往的開關控制電路時引起的問題。在圖14中，15為LED元件，16為二極管。LED元件15內裝有提高抗浪涌性用的保護元件。該LED驅動裝置是將LED元件15及二極管16與以往的開關控制電路連接而構成。另外，該以往的LED驅動裝置是這樣構成，它具有FB端，通過該FB端，能夠從外部改變流過開關元件2的漏極電流IDS的檢測基準。
圖15所示為通過慢慢減少流過開關元件2的漏極電流IDS的峰值來調整LED發光亮度時的以往的LED驅動裝置動作波形。在圖15中，VIN表示輸入至輸入端INPUT的輸入電壓。另外，VFB表示FB端的端電壓。另外，IL表示流過電感性負載1的電流。
使用以往的開關控制電路的LED驅動裝置，為了使流過開關元件2的漏極電流IDS的峰值如圖15中的標號17所示那樣慢慢減少，就如圖15所示，使端電壓VFB慢慢減少，使檢測基準慢慢減少。這時，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則在以往的LED驅動裝置中，不能使導通期間比以上更短。因此，在以往的LED驅動裝置中存在的問題是，不能使LED發光亮度低于某一值，可調光范圍減小，或調光不良。
發明內容
本發明鑒于上述問題，其目的在于提供在開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間時、能夠延長開關元件的關斷期間的開關控制電路。
為了達到該目的，本發明的開關控制電路，具有生成根據開關元件的導通期間來調整開關元件的關斷期間用的調整信號的關斷期間調整電路；以及根據漏極電流檢測電路(元件電流檢測電路)生成的元件電流檢測信號OC_D和導通時的消隱脈沖發生電路(消隱信號生成電路)生成的消隱脈沖信號BLK(消隱信號)和前述調整信號，生成控制開關元件的斷續地通/斷動作用的柵極信號(開關控制信號)的通/斷電路。
即，本發明的開關控制電路，包含具有高電位端及低電位端及控制端、電感性負載與前述高電位端連接而電路基準電位與前述低電位端連接，并按照前述控制端上所施加的開關控制信號進行通/斷動作的開關元件；根據檢測基準來檢測流過前述開關元件的元件電流，并生成使前述開關元件關斷用的元件電流檢測信號的元件電流檢測電路；
生成在前述開關元件從關斷狀態切換為導通狀態后的一定期間使前述元件電流檢測信號無效用的消隱信號的消隱信號生成電路；根據前述元件電流檢測信號及前述消隱信號，生成根據前述開關元件的導通期間來調整前述開關元件的關斷期間用的調整信號的關斷期間調整電路；以及根據前述元件電流檢測信號及前述消隱信號及前述調整信號，生成控制前述開關元件的斷續地通/斷動作用的開關控制信號的通/斷電路。
另外，本發明的開關控制電路，其中，前述通/斷電路具有將前述開關元件的關斷期間切換為預先設定的關斷期間用的切換部件，若在利用前述消隱信號使前述元件電流檢測信號為無效的一定期間內利用前述元件電流檢測電路在大于等于規定期間檢測出元件電流，則前述關斷期間調整電路利用前述調整信號來控制前述切換部件，將前述開關元件的關斷期間切換為前述預先設定的關斷期間。
另外，本發明的開關控制電路，其中，前述關斷期間調整電路生成調整信號，該調整信號使前述開關元件的關斷期間、與在利用前述消隱信號使前述元件電流檢測信號為無效的一定期間內利用前述元件電流檢測電路檢測出元件電流的期間成正比。
本發明有關的開關控制電路在開關元件的關斷期間等于最小脈沖期間時，能夠延長開關元件的關斷期間。
這樣，在開關電源裝置中使用本發明有關的開關控制電路時，每次開關元件的斷續地通/斷動作而增大的元件電流峰值的增大值與以往的電路相比，要大幅度降低(參照圖7及13)。因而，本發明有關的開關控制電路能夠減輕或防止開關電源的開關元件的惡化(有的情況會損壞)，能夠提高作為開關電源的可靠性，延長壽命。
另外，在LED驅動裝置中使用本發明有關的開關控制電路時，跟蹤FB端的端電壓VFB、每次開關元件的斷續地通/斷動作而發生的元件電流峰值更下降(參照圖9及15)。因而本發明有關的開關控制電路能夠更降低LED驅動裝置的LED發光亮度，能夠擴大LED驅動裝置的可調光范圍，防止調光不良。
這樣，本發明有關的開關控制電路能夠提高使用開關控制電路的設備的可靠性，延長壽命，還能夠提高功能。
圖1A、B所示為本發明實施形態的開關控制電路的簡要方框圖。
圖2所示為使用本發明實施形態的開關控制電路的開關電源裝置的簡要方框圖。
圖3所示為使用本發明實施形態的開關控制電路的開關電源裝置的動作波形圖。
圖4所示為使用本發明實施形態的開關控制電路的LED驅動裝置的簡要方框圖。
圖5所示為使用本發明實施形態的開關控制電路的LED驅動裝置的動作波形圖。
圖6所示為本發明實施形態的開關控制電路具有的通/斷電路及關斷期間調整電路的一個具體例子的電路圖。
圖7所示為本發明實施形態的開關控制電路的動作波形圖。
圖8所示為本發明實施形態的開關控制電路具有的通/斷電路及關斷期間調整電路的一個具體例子的電路圖。
圖9所示為本發明實施形態的開關控制電路的動作波形圖。
圖10A、B所示為以往的開關控制電路的簡要方框圖。
圖11A、B、C所示為以往的開關控制電路的動作波形圖。
圖12所示為使用以往的開關控制電路的開關電源裝置的簡要方框圖。
圖13所示為以往的開關電源裝置的動作波形圖。
圖14所示為使用以往的開關控制電路的LED驅動裝置的簡要方框圖。
圖15所示為以往的LED驅動裝置的動作波形圖。
具體實施例方式
以下，說明本發明的實施形態。圖1A、B所示為本實施形態的開關控制電路的簡要方框圖。在圖1A、B中，1為電感性負載，2為開關元件，3為控制電路，4為電源，5為電流檢測電路，6為通/斷電路，7為關斷期間調整電路，8為漏極電流檢測電路(元件電流檢測電路)，9為導通時的消隱脈沖發生電路(消隱信號生成電路)，10為與門電路。
圖1A所示的開關控制電路由開關元件2、控制開關元件2的斷續地通/斷動作的控制電路3、以及控制電路3的電源4構成，電感性負載1與開關元件2的高電位端連接，電路基準電位與開關元件2的低電位端連接。另外，在本實施形態中，作為對控制電路3的供電方法的一個例子，說明的是從外部供電的情況，但供電方法不限于此。
控制電路3由對流過開關元件2的漏極電流(元件電流)IDS進行檢測用的電流檢測電路5、通/斷電路6、以及關斷期間調整電路7構成。電流檢測電路5由漏極電流檢測電路8、導通時的消隱脈沖發生電路9、以及與門電路10構成。
電流檢測電路5具有根據內部規定的檢測基準來檢測漏極電流IDS的功能、以及在開關元件2從關斷狀態向導通狀態切換后的一定期間(消隱期間Tblk)不進行漏極電流IDS檢測的功能。電流檢測電路5在消隱期間Tblk后進行漏極電流IDS檢測。
通/斷電路6生成可變振蕩頻率的柵極信號(開關控制信號)，將該柵極信號加在開關元件2的控制端上，從而控制開關元件2的斷續地通/斷動作。具體來說，通/斷電路6在正常狀態下，根據決定開關元件2的關斷的信號即電流檢測電路5的輸出信號OC，進行峰值電流控制方式的PWM控制(固定振蕩頻率)。另外，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則通/斷電路6根據電流檢測電路5的輸出信號OC，使開關元件2關斷，同時根據關斷期間調整電路7生成的調整信號OFF_C，改變柵極信號的頻率，延長開關元件2的關斷期間。
另外，通/斷電路6生成控制信號PULSE，該控制信號PULSE在柵極信號的上升的時刻上升，將開關元件2的最大導通期間Tonmax作為脈沖寬度。另外，通/斷電路6生成在柵極信號的上升的時刻上升的信號R_PULSE。
關斷期間調整電路7根據漏極電流檢測電路8生成的元件電流檢測信號OC_D、導通時的消隱脈沖發生電路9生成的消隱脈沖信號(消隱信號)BLK、以及通/斷電路6生成的信號R_PULSE，生成根據開關元件2的導通期間、來調整開關元件2的關斷期間用的調整信號OFF_C。
與開關元件2的低電位端連接的漏極電流檢測電路8，根據能夠任意設定或調整的檢測基準，檢測漏極電流(元件電流)IDS，生成使開關元件2關斷用的元件電流檢測信號OC_D。具體來說，若漏極電流IDS的電流值大于等于漏極電流檢測電路8的內部所規定的檢測基準、或超過，則漏極電流檢測電路8使元件電流檢測信號OC_D的信號電平為高電平。另外，這里對于若漏極電流IDS的電流值大于等于檢測基準、則漏極電流檢測電路8使元件電流檢測信號OC_D的信號電平為高電平的情況進行說明。
導通時的消隱脈沖發生電路9根據通/斷電路6的柵極信號，生成在開關元件2從關斷狀態向導通狀態切換后的一定期間(消隱期間Tblk)使元件電流檢測信號OC_D為無效用的消隱脈沖信號BLK。
生成電流檢測電路5的輸出信號OC的與門電路10取得元件電流檢測信號OC_D與消隱脈沖信號BLK的邏輯與，在兩信號的信號電平為高電平時，使輸出信號OC的信號電平為高電平。
如上所述，電流檢測電路5在開關元件2成為導通狀態、并經過消隱期間Tblk之后，使輸出信號OC的信號電平為高電平。因而，電流檢測電路5對于開關元件2從關斷狀態向導通狀態轉移時產生的電容性尖峰噪聲不進行檢測。這樣，該開關控制電路能夠防止因檢測出電容性尖峰噪聲而引起的開關元件2的關斷(誤動作)。
關于圖1B所示的開關控制電路，除了漏極電流檢測電路8的檢測端的連接處不同以外，采用與圖1A所示的開關控制電路相同的構成，其動作也與圖1A所示的開關控制電路相同。具體來說，在圖1A所示的開關控制電路中，漏極電流檢測電路8的檢測端與開關元件2的低電位端連接，而在圖1B所示的開關控制電路中，漏極電流檢測電路8的檢測端與開關元件2的高電位端連接。以下，根據圖1A所示的開關控制電路進行說明。
接著，對于本實施形態的開關控制電路的動作，以開關電源裝置中使用該開關控制電路的情況為例進行說明。圖2中所示為該開關電源裝置的簡要方框圖。在圖2中，11為緩沖器電路，12為變壓器，13為二極管，14為電容器。
這種開關電源裝置是這樣構成，即緩沖器電路11及變壓器12的一次側與本實施形態的開關控制電路連接，而且由二極管13及電容器14構成的整流濾波電路與變壓器12的二次側連接。另外，輸出端OUTPUT、RETURN與電容器14連接。
另外，雖未圖示，但本實施形態的開關電源裝置具有與輸出端OUTPUT連接的輸出電壓檢測電路。該輸出電壓檢測電路檢測輸出端OUTPUT的電壓，生成根據該電壓值來調整漏極電流檢測電路8的檢測基準用的檢測信號。利用該輸出電壓檢測電路的檢測信號，進行開關元件2的PWM控制。
在這種開關電源裝置中，利用開關元件2的開關動作(斷續地通/斷動作)，將變壓器12的二次側發生的能量(電功率)供給二極管13及電容器14。二極管13及電容器14將來自變壓器12的電壓進行整流，而且濾波，生成輸出電壓OUT，將該輸出電壓OUT從輸出端輸出。
圖3所示為例如電源剛接通后等情況下輸入端INPUT的端電壓VIN慢慢增加時的本實施形態的開關電源裝置的動作波形。在圖3中，Tblk是消隱期間，Toc是檢測滯后期間。檢測滯后期間是電流檢測電路5檢測出漏極電流IDS大于等于檢測基準之后、到實際上開關元件2成為關斷狀態的期間。這樣，開關元件2在根據通/斷電路6生成的柵極信號關斷時，要滯后規定期間關斷。
另外，VIN表示輸入至輸入端INPUT的輸入電壓。PULSE表示通/斷電路6內部生成的控制信號。OC_D表示利用漏極電流檢測電路8生成的元件電流檢測信號。OC表示利用與門電路10生成的電流檢測電路5的輸出信號。BLK表示利用導通時的消隱脈沖發生電路9生成的消隱脈沖信號。GATE表示開關元件2的柵極電壓。OUT表示從輸出端輸出的輸出電壓。IDS表示流過開關元件2的漏極電流。ID表示流過二極管13的二次側電流。IDSmax表示根據漏極電流檢測電路8內部的檢測基準所規定的漏極電流IDS的最大值。
如圖3所示，在使用本實施形態的開關控制電路的開關電源裝置中，在輸入端INPUT的端電壓(輸入電壓)VIN慢慢增加時，開關元件2的導通期間縮短下去，若導通期間等于最小脈沖期間，則利用關斷期間調整電路7生成的調整信號OFF_C，開關元件2的關斷期間延長。因而，由于在開關元件2的關斷狀態下殘留在變壓器12中的能量減少，因此，每次開關元件2的斷續地通/斷動作而增大的漏極電流IDS的峰值的增大幅度與以往的電路相比，要大幅度降低(參照圖13)。這樣，本實施形態的開關控制電路能夠減輕或防止開關電源的開關元件2的惡化(有的情況會損壞)，能夠提高作為開關電源的可靠性，延長壽命。
接著，對于本實施形態的開關控制電路的動作，以LED驅動裝置中使用該開關控制電路的情況為例進行說明。圖4中所示為該LED驅動裝置的簡要方框圖。在圖4中，15為LED元件，16為二極管。LED元件15內裝有提高抗浪涌性用的保護元件。該LED驅動裝置是將LED元件15及二極管16與本實施形態的開關控制電路連接而構成。另外，該LED驅動裝置是這樣構成，它具有FB端，通過該FB端，能夠從外部改變流過開關元件2的漏極電流IDS的檢測基準。
圖5所示為通過慢慢減少流過開關元件2的漏極電流IDS的峰值來調整LED發光亮度時的本實施形態的LED驅動裝置動作波形。在圖5中，VFB表示FB端的端電壓。另外，IL表示流過電感性負載1的電流。
使用本實施形態的開關控制電路的LED驅動裝置，為了使流過開關元件2的漏極電流IDS的峰值如圖5中的標號17所示那樣慢慢減少，如圖5所示，就使FB端的端電壓VFB慢慢減少，使檢測基準慢慢減少。這時，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則利用關斷期間調整電路7生成的調整信號OFF_C，開關元件2的關斷期間延長。因而，由于積蓄在電感性負載1中的能量在由電感性負載1和LED15和二極管16構成的閉合電路中消耗的時間增加，因此跟蹤FB端的端電壓VFB、每次開關元件2的斷續地通/斷動作而發生的漏極電流IDS的峰值更下降(參照圖15)。這樣，本實施形態的開關控制電路能夠更降低LED驅動裝置的LED發光亮度，能夠擴大可調光范圍，防止調光不良。
接著，說明通/斷電路6及關斷期間調整電路7的具體例子。圖6中所示為本實施形態的開關控制電路中的控制電路3內部的通/斷電路6及關斷期間調整電路7的具體電路。
在該具體例子中，通/斷電路6具有將開關元件2的關斷期間切換為預先設定的關斷期間用的切換部件。另外，若在利用消隱脈沖信號BLK使元件電流檢測信號OC_D為無效的一定期間(消隱期間Tblk)內利用漏極電流檢測電路8在大于等于規定期間檢測出漏極電流IDS，則關斷期間調整電路7利用調整信號OFF_C來控制上述切換部件，將開關元件2的關斷期間切換為上述預先設定的關斷期間。另外，上述預先設定的關斷期間設定為比正常狀態下開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間時的關斷期間要長。
在圖6中，18為控制單元，19為生成三角波SAWTOOTH的振蕩器。另外，20為恒流源，21、31為反相器，22、23、30為PMOSFET，24、25、26、27、33、35為NMOSFET，28、34為電容器，29為電阻，32為與門電路。
振蕩器19由恒流源20、反相器21、PMOSFET22及23、NMOSFET24～27、以及電容器28構成。另外，關斷期間調整電路7由電阻29、PMOSFET30、反相器31、與門電路32、NMOSFET33及35、以及電容器34構成。
振蕩器19通過對電容器28進行充放電，生成三角波SAWTOOTH。本實施形態的開關控制電路通過調整該三角波SAWTOOTH的下降期間(電容器28的放電期間)，來調整開關元件2的關斷期間。這里，振蕩器19具有NMOSFET27，作為切換關斷期間用的切換部件。若該NMOSFET27進行‘關斷’，則開關元件2的關斷期間切換為預先設定的關斷期間。
關斷期間調整電路7通過對電容器34進行充放電，生成調整信號OFF_C。該調整信號OFF_C加在振蕩器19內部的NMOSFET27的控制端上。利用該調整信號OFF_C，控制NMOSFET27的通/斷。
控制單元18生成控制信號PULSE，該控制信號PULSE在三角波SAWTOOTH的上升的時刻上升，將開關元件2的最大導通期間Tonmax作為脈沖寬度。另外，控制單元18生成柵極信號，該柵極信號在三角波SAWTOOTH的上升的時刻上升，在電流檢測電路5的輸出信號OC的上升的時刻下降，或者在控制信號PULSE的下降的時刻下降。另外，即使柵極信號下降，在開關元件2的控制端的柵極電壓GATE達到閾值之前，漏極電流IDS繼續流動。從該柵極信號的下降的時刻起，到柵極電壓GATE達到閾值、開關元件2關斷為止，這一期間成為檢測滯后期間。另外，控制單元18生成在三角波SAWTOOTH的上升的時刻上升的信號R_PULSE。另外，控制單元1_8生成在三角波SAWTOOTH的上升的時刻下降、而在一定期間后上升的信號L_on。
振蕩器19在控制單元18的輸出信號L_on的信號電平為低電平期間，將電容器28充電，在控制單元18的輸出信號L_on的信號電平為高電平期間，將電容器28放電，通過這樣，生成三角波SAWTOOTH。另外，利用關斷期間調整電路7的調整信號OFF_C，控制NMOSFET27的通/斷，通過這樣，改變電容器28的放電期間。具體來說，在以正常狀態對開關元件2進行PWM控制的狀態下，NMOSFET27為‘導通’。另外，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則NMOSFET27進行‘關斷’，電容器28的放電期間延長。
關斷期間調整電路7的電容器34在以正常狀態對開關元件2進行PWM控制的狀態下，生成信號電平為高電平的調整信號OFF_C。另外，若在消隱期間Tblk內漏極電流IDS大于等于檢測基準，則利用導通時的消隱脈沖發生電路9的消隱脈沖信號BLK及漏極電流檢測電路8的元件電流檢測信號OC_D，NMOSFET33為‘導通’，電容器34進行放電。若該放電期間持續大于等于規定期間，則調整信號OFF_C的信號電平成為低電平。另外，若控制單元18的輸出信號R_PULSE的信號電平為高電平，則NMOSFET30及35為‘導通’，電容器34被充電，調整信號OFF_C的信號電平成為高電平。
下面，說明在圖2所示的開關電源裝置中使用以上那樣構成的開關控制電路時的動作。圖7中所示為在輸入端INPUT的端電壓VIN慢慢增加時的開關電源裝置的動作波形。
如圖7所示，在以正常狀態對開關元件2進行PWM控制的狀態下，三角波SAWTOOTH的振蕩頻率為一定，進行通常的PWM控制。另外，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則關斷期間調整電路7的調整信號OFF_C的信號電平為低電平，三角波SAWTOOTH的下降期間延長，開關元件2的關斷期間延長。
接著，說明通/斷電路6及關斷期間調整電路7的其它具體例子。圖8中所示為本實施形態的開關控制電路中的控制電路3內部的通/斷電路6及關斷期間調整電路7的其它具體電路。
在該具體例子中的特征為關斷期間調整電路7生成使開關元件2的關斷期間的長度、與在利用消隱脈沖信號BLK使元件電流檢測信號OC_D為無效的一定期間(消隱期間Tblk)內利用漏極電流檢測電路8檢測出漏極電流IDS的期間的長度成正比的調整信號OFF_C。
在圖8中，36、43、45為恒流源，37、46為反相器，38、39、48、49、50為PMOSFET，40、41、51、52、53、55、56為NMOSFET，42、54為電容器，44為電阻，47為與非門電路。
振蕩器19由恒流源36、反相器37、PMOSFET38及39、NMOSFET40及41、以及電容器42構成。另外，關斷期間調整電路7由恒流源43及45、電阻44、反相器46、與非門電路47、PMOSFET48～50、NMOSFET51～53、55、56、以及電容器54構成。
振蕩器19通過對電容器42進行充放電，生成三角波SAWTOOTH。本實施形態的開關控制電路通過調整該三角波SAWTOOTH的下降期間(電容器42的放電期間)，來調整開關元件2的關斷期間。
關斷期間調整電路7通過對電容器54進行充放電，生成調整信號OFF_C。利用該調整信號OFF_C的電位，調整振蕩器19內部的電容器42的放電期間。具體來說，在以正常狀態對開關元件2進行PWM控制的狀態下，關斷期間調整電路7的電容器54為規定電位。另外，在消隱期間Tblk內，若漏極電流IDS為大于等于檢測基準，則在消隱期間Tblk內、流過漏極電流IDS的期間，PMOSFET48為‘導通’，電容器54的電位下降，由下該下降的部分。振蕩器19內的電容器42的放電期間延長。另外，若控制單元18的輸出信號R_PULSE的信號電平為高電平，則NMOSFET51及PMOSFET49為‘導通’，電容器54被充電，達到規定電位。
下面，說明在圖2所示的開關電源裝置中使用以上那樣構成的開關控制電路時的動作。圖9中所示為在輸入端INPUT的端電壓VIN慢慢增加時的開關電源裝置的動作波形。
如圖9所示，在以正常狀態對開關元件2進行PWM控制的狀態下，三角波SAWTOOTH的振蕩頻率為一定，進行通常的PWM控制。另外，若開關元件2的導通期間等于最小脈沖期間，則在消隱期間Tblk內與流過漏極電流IDS的期間的長度成正比，調整信號OFF_C的信號電平下降，三角波SAWTOOTH的下降期間延長。結果，在消隱期間Tblk內與流過漏極電流IDS的期間的長度成正比，開關元件2的關斷期間線性延長。
如上所述，本發明有關的開關控制電路，在開關元件的導通期間等于最小脈沖期間時，能夠延長開關元件的關斷期間。這樣，本發明有關的開關控制電路，適用于所有使用開關控制電路的裝置和設備，特別是開關電源裝置及LED驅動裝置。
權利要求
1.一種開關控制電路，其特征在于，包含具有高電位端及低電位端及控制端，電感性負載與所述高電位端連接而電路基準電位與所述低電位端連接，并按照所述控制端上所施加的開關控制信號進行通/斷動作的開關元件；根據檢測基準來檢測流過所述開關元件的元件電流，并生成使所述開關元件關斷用的元件電流檢測信號的元件電流檢測電路；生成在所述開關元件從關斷狀態切換為導通狀態后的一定期間使所述元件電流檢測信號無效用的消隱信號的消隱信號生成電路；根據所述元件電流檢測信號及所述消隱信號，生成根據所述開關元件的導通期間來調整所述開關元件的關斷期間用的調整信號的關斷期間調整電路；以及根據所述元件電流檢測信號及所述消隱信號及所述調整信號，生成控制所述開關元件的斷續地通/斷動作用的開關控制信號的通/斷電路。
2.如權利要求1所述的開關控制電路，其特征在于，所述通/斷電路具有將所述開關元件的關斷期間切換為預先設定的關斷期間用的切換部件，若在利用所述消隱信號使所述元件電流檢測信號為無效的一定期間內利用所述元件電流檢測電路在大于等于規定期間檢測出元件電流，則所述關斷期間調整電路利用所述調整信號來控制所述切換部件，將所述開關元件的關斷期間切換為所述預先設定的關斷期間。
3.如權利要求1所述的開關控制電路，其特征在于，所述關斷期間調整電路生成調整信號，該調整信號使所述開關元件的關斷期間、與在利用所述消隱信號使所述元件電流檢測信號為無效的一定期間內利用所述元件電流檢測電路檢測出元件電流的期間成正比。
全文摘要
本發明提供一種在開關元件的導通期間等于最小脈沖期間(消隱期間(開關元件關斷后不進行漏極電流檢測的一定期間)與檢測滯后期間(漏極電流大于等于檢測基準之后到實際上開關元件關斷為止的期間)之和)，不能進行PWM控制時能夠延長開關元件的關斷期間的開關控制電路。若開關元件的導通期間等于最小脈沖期間，則關斷期間調整電路生成使開關元件的關斷期間延長用的調整信號OFF_C，供給控制開關元件的斷續地通/斷動作的通/斷電路。
文檔編號H02M3/155GK101009467SQ200610139518
公開日2007年8月1日 申請日期2006年9月15日 優先權日2006年1月27日
發明者八谷佳明, 荒川龍太郎, 國松崇, 福井穰 申請人:松下電器產業株式會社