專利名稱：開關調節器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠減少啟動時流過的沖擊電流的開關調節器。
背景技術：
一般說來，如圖4電路圖所示，斬波式升壓開關調節器主要由電感403、整流裝置404、平滑電容405、開關裝置407和控制電路406構成。在這樣構成的開關調節器中，即使開關裝置407關斷以停止升壓操作，能量也會不可避免地從輸入電源401通過電感403和整流裝置404提供給設備402。
在上述情況下，如圖3所示，傳統上已知一種開關調節器，其中開關310位于輸入電源301和電感303之間，開關311位于電感303和開關裝置307之間，開關312位于開關裝置307和整流裝置304之間，開關313位于整流裝置304和平滑電容305之間，而開關314位于平滑電容305和設備302之間，其中，在升壓操作停止時關斷這些相應的開關，以便中斷從輸入電源向設備的能量供應。
但是，在傳統的開關調節器中，當開關310、開關311、開關312、開關313或開關314接通以開始升壓操作時，不可避免地有大的沖擊電流從輸入電源301流入平滑電容305和加在設備上的電容309，沖擊電流產生使輸入電源電壓減低或損壞整流裝置、平滑電容等等的有害影響。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的是解決傳統開關調節器的上述問題。
本發明的另一個目的是提供一種能夠抑制沖擊電流的開關調節器，其中中斷從輸入電源向設備供應能量用的開關不是像傳統的開關調節器那樣突然從不導通狀態變為導通狀態，使電流在該開關一接通就無限地流動，而是采用限制電流的開關或限制在給定時間間隔內流動的電流的開關。
為了達到上述目的，按照本發明，提供了一種升壓開關調節器，它包括輸入端和輸出端；連接到輸入端的輸入電源；用于提升電源的輸入電壓的電感器；一個輸入/輸出斷開開關，它位于所述電感器的輸出端和連接到開關調節器的輸出端的設備之間，用以中斷從所述輸入電源向所述設備的能量供應；連接到開關調節器的輸出端的輸出電容；以及一個控制電路，用于在接通輸入/輸出斷開開關來啟動升壓操作時，限制從輸入電源流到輸出電容的沖擊電流。
其中，所述控制電路包括連接到輸入\輸出斷開開關的電流限制電阻器，用以設定可流過電阻器的沖擊電流的上限值。
其中，所述控制電路和所述輸入/輸出斷開開關都包括相同的晶體管，該晶體管連接在輸入端和輸出端之間，作為一個積分放大器來限制在給定時段所流動的沖擊電流。
從以下參考附圖所作的詳細描述，本發明的這些或其他目的、特征和優點將變得更加清楚。


圖1是表示帶有輸入/輸出斷開開關的按照本發明第一實施例的斬波式升壓開關調節器的整個電路的示意圖；圖2是表示按照本發明第一實施例的輸入/輸出斷開開關部分具體電路實例1的示意圖；圖3是表示帶有輸入/輸出斷開開關的傳統的斬波式升壓開關調節器的示意圖；圖4是表示傳統的斬波式升壓開關調節器的整個電路的示意圖；圖5是表示按照本發明第一實施例的輸入/輸出斷開開關部分具體電路實例2的示意圖；圖6是表示帶有輸入/輸出斷開開關的按照本發明第二實施例的斬波式升壓開關調節器具體電路實例1的示意圖；圖7是表示帶有輸入/輸出斷開開關的按照本發明第二實施例的斬波式升壓開關調節器具體電路實例2的示意圖；圖8是表示帶有輸入/輸出斷開開關的按照本發明第三實施例的斬波式升壓開關調節器具體電路實例的示意圖。
具體實施例方式
現將參照附圖更詳細地描述本發明的最佳實施例。
(第一實施例)圖1是表示按照本發明第一實施例的斬波式升壓開關調節器的示意圖。在該電路中，電感103、整流裝置104、平滑電容105、開關裝置107和控制電路106與傳統的開關調節器相同。采用限流開關作為位于輸入電源101和設備102之間的開關110、開關111、開關112、開關113和開關114中的一個。這種結構能夠限制從位于輸入電源101和設備102之間的開關關斷升壓操作停止起直至該開關接通升壓操作開始為止從輸入電源101流到平滑電容105和加在設備102上的電容109的沖擊電流。
圖2示出限流開關的具體實例。該開關由限流電阻204、開關202和開關203構成。開始升壓操作時，接通開關202，輸入電源101通過限流電阻204向平滑電容105和加到設備上的電容109充電，并在充電操作結束之后接通開關203。在這種情況下，假定輸入電源電壓為VIN，而限流電阻為R，則流入電容105和電容109的最大充電電流Icharge用下式表示Icharge＝VIN/R(1)于是，對電流的限制通過把限流電阻R設置為充電電流不出任何問題這樣的限流電阻阻值來實現。
類似地，在圖5所示的開關實例中，限流可以通過使開關503首先接通，充電操作后開關502接通這樣的方法來實現。
顯然，限流電阻可以用其他能夠限制電流的元件代替，若開關由作為電子開關裝置的晶體管形成，則可獲得同樣的效果。另外，顯然，若利用限流開關，則不用限流電阻也能獲得同樣的效果。
(第二實施例)圖6是表示按照本發明第二實施例的斬波式開關調節器的電路圖。第二實施例與第一實施例的差別在于開關可以限制在給定的時間間隔內流過的電流。像第一實施例一樣，圖6所示的這一結構可以限制從位于輸入電源601和設備602之間的開關斷開時停止升壓操作起直至該開關接通時開始升壓操作為止從輸入電源601流到平滑電容605和加到設備602上的電容609的沖擊電流。
圖6示出可以限制給定時間內流過的電流的開關610的具體實例。該開關610由晶體管611、電容612、電阻613和開關614構成。在開關614接通升壓操作開始時，通過把電容612和電阻613加到晶體管611使開關614可以緩慢接通，便獲得與積分放大電路相同的效果。
圖6中所示的電阻615和開關616用作使晶體管611在升壓操作停止時截止的一個實例。
當開關614接通時，充入電容612的電荷通過電阻613對地放電，而當把晶體管611導通時的柵極電壓設置為閾值VTH時，晶體管611的柵極電壓617降到該閾值而使晶體管611導通。當晶體管611導通時，作為斬波式升壓開關調節器的輸出的晶體管611的漏極電壓618上升，電容器612充電，使得晶體管611的柵極電壓617上升，于是抑制晶體管611的導通操作，結果斬波式升壓開關調節器的輸出電壓618緩慢上升。假定電容器612的電容是Cc，而受電阻613限制的放電電流值是ic，輸出電壓618從0V(伏)上升至輸入電源電壓VIN期間的時間周期tc用下式表示tc＝Cc×VIN/ic (2)于是，通過這樣設置輸出電壓上升周期tc，使得流入電容105和電容109的沖擊電流變成不出問題的值即可實現所述限流。
現將描述晶體管611由MOS(金屬-氧化物-半導體)場效應晶體管形成的實例。但若使用雙極晶體管，則所述說明同樣適用，而且電阻613可以由另一個限流元件代替。另外，若開關614用作為電子開關裝置的晶體管代替，顯然可以獲得同樣的效果，而且若將晶體管613的位置和開關614的位置交換，則可獲得同樣的效果。
此外，若把存在于晶體管611的柵極617和源極618之間的寄生電容用作電容612，則顯然獲得同樣的效果。
另外，即使在圖7所示的結構實例中也能獲得同樣的效果。
(第三實施例)圖8是表示按照本發明第三實施例的斬波式升壓開關調節器的電路圖。像在第一實施例中一樣使用限流開關，但這個實施例與第一實施例的差別在于限流方法。更具體地說，該方法使用放置在輸入電源801和設備802之間的電感803，而開關裝置811和二極管813用來控制時間的通/斷周期，來限制從輸入電源801流入平滑電容805和加在設備802上的電容809的沖擊電流。
假定開關811接通之后的時間周期為ton，電感803的電感量為L，輸入電源814的電壓為VIN，而輸出電壓為Vout，在開關811接通后隨著時間增大的從輸入電源801流入電容805和809的電流i用下式表達i＝(VIN-Vout)/L×ton (3)正如從上式(3)看到的，可以用開關811的接通時間來調整電流i。
另外，假定開關811關斷后的時間周期是toff，而二極管813正向電壓降是VF，在開關811關斷后隨著時間t減小的從輸入電源801流入電容805和809的電流i用下式表達-i＝(Vout-VF)/L×toff (4)正如從上式(4)看到的，可以用開關811的關斷時間來調整電流-i。
因而，可以利用電流控制電路812通過調整開關811的通/斷時間來實現限流，使得流入電容805和電容809的沖擊電流變為一個不出問題的數值。
上面描述了晶體管811由MOS場效應晶體管形成的實例。但若晶體管811用另一種開關裝置代替，則顯然所述說明同樣適用，而若二極管813用另一種整流裝置代替，則可獲得同樣效果。
如上所述，按照本發明的開關調節器具有以下優點，即在從升壓操作停止的狀態啟動升壓操作時，流入平滑電容和加在設備上的電容的沖擊電流得到抑制，從而避免輸入電源電壓下降和整流裝置、平滑電容等等被損壞的不利影響。
對本發明最佳實施例的以上描述是為舉例說明和描述的目的提出的。并非打算窮舉或把本發明限制在所公開的精確形式中，考慮到上述傳授可以作出修改和變化，或可以從本發明的實踐中獲得這些修改和變化。實施例是為了解釋本發明的原理而選擇和描述的，其實際應用使本專業的技術人員能夠利用各個實施例中的本發明，并為適應打算實現的具體應用而作出各種修改。本發明的范圍準備由后附的權利要求書或其等價物限定。
權利要求
1.一種升壓開關調節器，它包括輸入和輸出端；連接到輸入端的輸入電源；用于提升電源的輸入電壓的電感器；一個輸入/輸出斷開開關，它位于所述電感器的輸出端和連接到開關調節器的輸出端的設備之間，用以中斷從所述輸入電源向所述設備的能量供應；連接到開關調節器的輸出端的輸出電容；以及一個控制電路，用于在接通輸入/輸出斷開開關來啟動升壓操作時，限制從輸入電源流到輸出電容的沖擊電流。
2.權利要求1所要求的升壓開關調節器，其特征在于，控制電路包括連接到輸入\輸出斷開開關的電流限制電阻器，用以設定可流過電阻器的沖擊電流的上限值。
3.權利要求1所要求的升壓開關調節器，其特征在于，所述控制電路和所述輸入/輸出斷開開關都包括相同的晶體管，該晶體管連接在輸入端和輸出端之間，作為一個積分放大器來限制在給定時段所流動的沖擊電流。
全文摘要
一種升壓開關調節器，它包括輸入端和輸出端；連接到輸入端的輸入電源；用于提升電源的輸入電壓的電感器；一個輸入/輸出斷開開關，它位于所述電感器的輸出端和連接到開關調節器的輸出端的設備之間，用以中斷從所述輸入電源向所述設備的能量供應；連接到開關調節器的輸出端的輸出電容；以及一個控制電路，用于在接通輸入/輸出斷開開關來啟動升壓操作時，限制從輸入電源流到輸出電容的沖擊電流。本發明的開關調節器具有以下優點，在從升壓操作停止的狀態啟動升壓操作時，流入平滑電容和加在設備上的電容的沖擊電流得到抑制，從而避免輸入電源電壓下降和整流裝置、平滑電容等等被損壞的不利影響。
文檔編號H02M3/155GK1523742SQ20041000684
公開日2004年8月25日 申請日期2000年5月10日 優先權日1999年5月10日
發明者益子健 申請人:精工電子有限公司