专利名称：斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以适用于电源装置或发光元件驱动装置等的斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路，特别涉及一种基于时钟信号生成斜坡信号的斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路。
背景技术：
在专利文献I中，公开了在DC/DC转换器等的电源装置中，根据基于数字电路的工作所生成的PWM (脉冲宽度调制)信号，进行对开关元件的PWM控制的例子。PWM信号的频率有时会根据电源装置的工作状态进行变更。例如，在轻负载时，为了减少开关元件的损失，有时会降低PWM信号的频率。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2004-96815号公报
发明内容
发明所要解决的问题在基于斜坡信号生成PWM信号的情况下，PWM信号的频率由斜坡信号的频率决定。另外，若使用与来自于数字电路的时钟信号即工作时钟同步的斜坡信号来生成PWM信号，则会生成与该工作时钟同步的PWM信号。锯齿状的斜坡信号通常通过组装于斜坡生成电路的电容器的充放电而生成。斜坡信号的电压峰值(充电电压的峰值)由依赖于电容器的充放电电流的大小的充电电压的上升斜度和充电时间决定。因此，若充电电压的上升斜度一定，则充电时间越长斜坡信号的 电压峰值(充电电压的峰值)越闻。图10表示了现有的斜坡信号生成电路100的一个例子。在该图中，斜坡信号生成电路100由开关元件Q2、电容器C2，C3、二极管D2、以及电阻R4，R5，R6构成。具体而言，在时钟信号SI的输入端子21连接电容器C2的一端，在电容器C2的另一端连接二极管D2的负极和电阻R4的一端，在电阻的R4的另一端连接电阻R5的一端和由NPN型晶体管构成的开关元件Q2的基极。另外，来自于未图示的内部电极的电源电压Vcc的线连接电阻R6的一端，在电阻R6的另一端连接开关元件Q2的集电极和电容器C3的一端。而且，二极管D2的正极、电阻R5的另一端、开关元件Q2的发射极和电容器C3的另一端共同接地而连接，将电阻R6与电容器C3的连接点，即开关元件Q2的集电极连接于斜坡信号S2的输出端子22，构成斜坡信号生成电路100。在图10所示的斜坡信号生成电路100中，由电阻R6的电阻值与电容器C3的积所得到的时间常数，决定充电电压的上升斜度。在输入端子21的时钟信号SI通过电容器C2而成为进行触发状波形整形后的微分信号S10。在电容器C2的另一端生成的微分信号SlO通过二极管D2以仅在正侧产生触发的方式进行波形成形，被电阻R4，R5分压后，赋给开关元件Q2的基极。微分信号SlO的电压电平上升时，开关元件Q2的发射极 集电极间导通，由此使电容器C3放电,而微分信号SlO的电压电平下降时,开关兀件Q2的发射极 集电极间截止，由此电源电压Vcc通过电阻R6赋给电容器C3，从而对电容器C3进行充电。S卩，电容器C3的放电与时钟信号SI的上升沿同步进行，其后，电容器C3的充电开始，因此斜坡信号S2成为与时钟信号SI同步的信号。另外，通过改变时钟信号SI的频率，能够改变斜坡信号S2的频率。图11分别就时钟信号SI为250kHz的情况、以及时钟信号SI为500kHz的情况，表示微分信号Sio和斜坡信号S2的各波形。如该图所示，在现有的斜坡信号生成电路100中，若时钟信号SI的周期变长，则斜坡信号S2的电压峰值变高，振幅变大；若时钟信号SI的周期变短，则斜坡信号S2的电压峰值变低、振幅变小。然而，作为斜坡信号生成电路100，希望即使斜坡信号S2的周期(充电时间)变长，斜坡信号S2的电压峰值(充电电压的峰值)也是一定的。因此，本发明的目的在于，提供一种即使在使斜坡信号的周期(频率)变化时，也不使斜坡信号的电压峰值变化的斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路。解决问题的手段
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本发明的斜坡信号生成电路具备输入时钟信号的第一输入端子；对应于所述时钟信号的周期而分别输入高电平或低电平的信号的多个第二输入端子；电容器；以及进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出的充放电电路，所述充放电电路具备与所述斜坡信号信号同步地使所述电容器放电的放电电路、以及由分别连接于所述电容器与多个所述第二输入端子之间的多组电阻元件和整流元件构成，经由该电阻元件与所述整流元件而对所述电容器充电的充电电路，所述充电电路被构成为，从多个所述第二输入端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子，由此使对所述电容器充电的电流值变化。本发明的斜坡信号调整电路具备生成对基本时钟进行分频后的时钟信号的时钟信号生成电路；具备多个端子，并对应于所述时钟信号的周期而从各个端子输出高电平或低电平的信号的信号输出电路；电容器；以及进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出的充放电电路，所述充放电电路具备与所述斜坡信号信号同步地使所述电容器放电的放电电路；以及由分别连接于所述电容器与多个所述端子之间的多组电阻元件和整流元件构成，经由该电阻元件与所述整流元件而对所述电容器充电的充电电路，所述充电电路被构成为，从多个所述端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子，由此使对所述电容器充电的电流值变化。本发明的斜坡信号生成电路具备输入时钟信号的第一输入端子；对应于所述时钟信号的周期而分别输入高电平或低电平的信号的多个第二输入端子；电容器；进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出的充放电电路，所述充放电电路具备与所述斜坡信号同步地使所述电容器放电的放电电路；以及由连接于所述电容器与电源电压线之间的多组电阻元件和开关构成，经由该电阻元件与开关元件而对所述电容器充电的充电电路，所述充电电路被构成为，从多个所述第二输入端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子而使各自的所述开关元件导通或关断，由此使对所述电容器充电的电流值变化。本发明的斜坡信号调整电路具备生成对基本时钟进行分频后的时钟信号的时钟信号生成电路；具备多个端子，并对应于所述时钟信号的周期而从各个端子输出高电平或低电平的信号的信号输出电路；电容器；进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出的充放电电路，所述充放电电路具备与所述斜坡信号信号同步地使所述电容器放电的放电电路；以及由连接于所述电容器与电源电压线之间的多组电阻元件和开关元件构成，经由该电阻元件与开关元件而对所述电容器充电的充电电路，所述充电电路被构成为，从多个所述输入端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子而使各自的所述开关元件导通或关断，由此使对所述电容器充电的电流值变化。发明的效果根据本发明的斜坡信号生成电路，与输入至第一输入端子的时钟信号的周期对应，从多个第二端子中选择I个以上的端子，并将高电平的信号输入至该端子。由于放电电路与时钟信号同步地使电容器放电，因此斜坡信号的频率与时钟信号的频率一致。另一方面，充电电路使对电容器充电的电流值变化，以便切换电容器的充电电流流过的电阻元件与整流元件的组，使斜坡信号的电压峰值与时钟信号的周期无关而成为一定的值。由此，能够提供即使通过使斜坡信号的周期变化，也不使斜坡信号的电压峰值变化那样的斜坡信号生成电路。根据本发明的斜坡信号调整电路，与时钟信号生成电路所生成的时钟信号的周期对应，从多个端子中选择I个以上的端子，并将高电平的信号输入至该端子。由于放电电路与时钟信号同步地使电容器放电，因此斜坡信号的频率与时钟信号的频率一致。另一方面，充电电路使对电容器充电的电流值变化，以便切换电容器的充电电流流过的电阻元件与整流元件的组，使斜坡信号的电压峰值与时钟信号的周期无关而成为一定的值。由此，能够提供即使通过使斜坡信号的周期变化，也不使斜坡信号的电压峰值变化那样的斜坡信号调整电路。根据本发明的斜坡信号生成电路，与输入至第一输入端子的时钟信号的周期对应，从多个第二端子中选择I个以上的端子，并将高电平的信号输入至该端子。由于放电电路与时钟信号同步地使电容器放电，因此斜坡信号的频率与时钟信号的频率一致。另一方面，充电电路使对电容器充电的电流值变化，以便切换电容器的充电电流流过的电阻元件与开关元件的组，使斜坡信号的电压峰值与时钟信号的周期无关而成为一定的值。由此，能够提供即使通过使斜坡信号的周期变化，也不使斜坡信号的电压峰值变化那样的斜坡信号生成电路。根据本发明的斜坡信号调整电路，与时钟信号生成电路所生成的时钟信号的周期对应，从多个端子中选择I个以上的端子，并将高电平的信号输入至该端子。由于放电电路与时钟信号同步地使电容器放电，因此斜坡信号的频率与时钟信号的频率一致。另一方面，充电电路使对电容器充电的电流值变化，以便选择性地切换电容器的充电电流流过的电阻元件与开关元件的组，使斜坡信号的电压峰值与时钟信号的周期无关而成为一定的值。由此，能够提供即使通过使斜坡信号的周期变化，也不使斜坡信号的电压峰值变化那样的斜坡信号调整电路。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的电源装置的电路图。
图2同上，是斜坡信号生成电路的电路图。图3同上，是脉冲控制电路的电路图。图4同上，是图1的电源装置的各部的时序图。图5同上，是图2的斜坡信号生成电路的各部的时序图。图6同上，是表示图1的替代例的电源装置的电路图。图7同上，是表示与图6对应的图3的替代例的脉冲控制电路的电路图。图8同上，是图6的电源装置的各部的时序图。图9同上，是表示图2的替代例的斜坡信号生成电路的电路图。图10是现有的斜坡信号生成电路的电路图。图11同上，是斜坡信号生成电路的各部的时序图。符号说明5斜坡信号产生电路15 I/O端口(信号输出电路)17时钟信号生成电路18充电电路(充放电电路)19放电电路(充放电电路)21输入端子(第一输入端子)36，37，38，39输入端子(第二输入端子)C3电容器D3，D4，D5，D6 二极管(整流元件)Q3，Q4，Q5，Q6 开关元件R13, R14, R15, R16 电阻(电阻元件)
具体实施例方式参照附图，说明本发明所涉及的斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路。图1是表示将本发明适用于电源装置的第一实施方式的电路结构图。该实施方式的电源装置具有将输出电压Vout控制成一定的定电压输出电路块I的结构。定电压输出电路块I由成为控制对象的转换器2、形成对转换器2的电压反馈环的电压检测电路3、微处理器4、斜坡信号生成电路5和脉冲控制电路6构成。转换器2将施加在输入端子+V1、-Vi间的直流输入电压Vin转换成直流输出电压Vout而提供给输出端子+Vo、-Vo，其在输出端子+Vo、-Vo间连接有未图示的负载。这里的转换器2为了转换成比输入电压Vin高的输出电压Vout而构成由扼流线圈L1、开关元件Q1、二极管D1、电容器Cl形成的升压斩波电路。更具体而言，在输入端子+V1、-Vi的两端间连接有扼流线圈LI与开关元件Ql的串联电路，在开关元件Ql的两端间连接有二极管Dl与电容器Cl的串联电路，在电容器Cl的两端连接有输出端子+Vo、-Vo0开关元件Ql是N沟道的MOS型FET (场效应晶体管)，但也可以利用双极型晶体管等别的带有控制端子的半导体元件。电压检测电路3检测出来自于转换器2的输出电压Vout，其在输出端子+Vo、-Vo间连接分压用的电阻Rl、R2的串联电路而构成。在电阻R1、R2的连接点，生成对输出电压Vout进行分压后的电压值的模拟检测电压。相当于数字电路的微处理器4通过数字运算算出用于使输出电压Vout稳定化的控制指令值，其内含ADC11、基准电源12、CPU14、I/0端口 15、工作时钟16、以及时钟生成电路17。ADCll相当于将来自于电压检测电路3的电压值(模拟检测电压)转换成数字值的模拟-数字转换电路。另外，基准电源12生成在ADCll将模拟值变换成数字值时所使用的基准信号作为基准电压。CPU (中央运算单元)14相当于接着在基于ADCll所得到的数字信号算出数字的控制指令值的运算之后，进行算出上次算出的控制指令值与这次算出的控制指令值的差分值的运算的运算电路。另外，I/o (输入输出)端口 15相当于基于CPU14所算出的差分值，向至少2个以上的充电端子PH0，PHl和放电端子PLO，PL1、以及至少2个以上的产生控制信号S6, S7, S8, S9的端子分别输出H (高)电平或L (低)电平的信号的信号输出电路。工作时钟16输出用于使CPU14以一定的周期进行工作的基本时钟作为工作时钟信号。时钟生成电路17设为将对来自于工作时钟16的工作时钟信号分频后的时钟信号(同步时钟信号)SI输出至微处理器4的外部的分频器。在本实施方式中，在时钟生成电路17对来自于工作时钟16的例如8MHz的工作时钟进行16分频，将500kHz的时钟信号SI送出至斜坡信号生成电路5。该时钟信号SI决定最后所述的驱动信号S5的频率。这里的时钟生成电路17，按照CPU14的指示，对工作时钟16输出的工作时钟信号进行分频。即，CPU14对时钟生成电路17作出将工作信号进行多少分频的指示。例如，CPU14监视流到负载的电流(负载电流)，负载电流越小使时钟信号SI的频率越低，负载电流越大使时钟信号SI的频率越高的指示提供给时钟生成电路17。由此，能够响应于负载电流的变化而使时钟信号SI的频率可变。另外，根据该可变的分频，CPU14改变来自于I/O端口 15的控制信号S6，S7, S8, S9的各电压电平。微处理器4还内含对来自于工作时钟16的工作时钟信号进行分频,并将比时钟信号SI更低的频率的时钟信号输出至I/O端口 15的其他的时钟生成电路(未图示)。在本实施方式中，将来自于工作时钟16的例如8MHz的工作时钟信号在其他时钟生成电路进行256分频，并将31. 25kHz的时钟信号送出至I/O端口 15。由此，I/O端口 15能够向各放电端子PLO, PLl和充电端子PHO，PH1，将频率为31. 25kHz的各个独立的信号输出至脉冲控制电路
6。因此，CPU14也会在工作时钟信号的每256个时钟决定新的控制指令值。斜坡信号生成电路5基于来自于I/O端口 15的控制信号S6，S7，S8，S9、以及从时钟生成电路17输出的时钟信号SI，生成锯齿状的斜坡信号S2。从斜坡信号生成电路5，将与时钟信号SI相同频率的斜坡信号S2输出至脉冲控制电路6。图2是表示斜坡生成信号电路5的电路图。在该图中，注意到在斜坡信号生成电路5中，替代了图10所示的现有的斜坡信号生成电路100的电阻R6，设置了与时钟信号SI的频率无关而将电容器C3的充电电压的峰值调整成一定的充电电路18。另一方面，前述的开关元件Q2、电容器C2、二极管D2、电阻R4，R5相当于与时钟信号SI的上升沿同步地使电容器C3放电的放电电路19。充电电路18由在控制信号S6的输入端子36连接了二极管D3的正极并在二极管D3的负极与电容器C3的一端之间连接了电阻R13的第I串联电路、在控制信号S7的输入端子37连接了二极管D4的正极并在二极管D4的负极与电容器C3的一端之间连接了电阻R14的第2串联电路、在控制信号S8的输入端子38连接了二极管D5的正极并在二极管D5的负极与电容器C3的一端之间连接了电阻R15的第3串联电路、以及在控制信号S9的输入端子39连接了二极管D6的正极并在二极管D6的负极与电容器C3的一端之间连接了电阻R16的第4串联电路构成。于是，例如在时钟信号SI的周期为Tl时，从二极管D3经由电阻R13对电容器C3进行充电。在时钟信号SI的周期为T2时，从二极管D4经由电阻R14对电容器C3进行充电。在时钟信号SI的周期为T3时，从二极管D5经由电阻R15对电容器C3进行充电。在时钟信号SI的周期为T4时，从二极管D6经由电阻R16对电容器C3进行充电。S卩，如下表I所示那样，在时钟信号SI的周期为Tl时，仅控制信号S6成为高电平。在时钟信号SI的周期为T2时，仅控制信号S7成为高电平。在时钟信号SI的周期为T3时，仅控制信号S8成为高电平。在时钟信号SI的周期为T4时，仅控制信号S9成为高电平。[表 I]
权利要求
1.一种斜坡信号生成电路，其特征在于， 具备 第一输入端子，输入时钟信号； 多个第二输入端子，对应于所述时钟信号的周期，分别输入高电平或低电平的信号； 电容器；以及 充放电电路，进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出，所述充放电电路具备放电电路，与所述时钟信号同步地使所述电容器放电；以及充电电路，由分别连接于所述电容器与多个所述第二输入端子之间的多组电阻元件和整流元件构成，经由该电阻元件与所述整流元件而对所述电容器充电， 所述充电电路被构成为，从多个所述第二输入端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子，由此使对所述电容器充电的电流值变化。
2.一种斜坡信号调整电路，其特征在于， 具备 时钟信号生成电路，生成对基本时钟进行分频后的时钟信号； 信号输出电路，具备多个端子，并对应于所述时钟信号的周期而从各个端子输出高电平或低电平的信号； 电容器；以及 充放电电路，进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出，所述充放电电路具备放电电路，与所述时钟信号同步地使所述电容器放电；以及充电电路，由分别连接于所述电容器与多个所述端子之间的多组电阻元件和整流元件构成，经由该电阻元件与所述整流元件而对所述电容器充电， 所述充电电路被构成为，从多个所述端子中选择I个以上的端子，将高电平的信号输入至该端子，由此使对所述电容器充电的电流值变化。
3.一种斜坡信号生成电路，其特征在于， 具备 第一输入端子，输入时钟信号； 多个第二输入端子，对应于所述时钟信号的周期，分别输入高电平或低电平的信号； 电容器；以及 充放电电路，进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出，所述充放电电路具备放电电路，与所述时钟信号同步地使所述电容器放电；以及充电电路，由连接于所述电容器与电源电压线之间的多组电阻元件和开关元件构成，经由该电阻元件与开关元件而对所述电容器充电， 所述充电电路被构成为，从多个所述第二输入端子中选择I个以上的端子，通过将高电平的信号输入至该端子从而使各自的所述开关元件导通或关断，由此使对所述电容器充电的电流值变化。
4.一种斜坡信号调整电路，其特征在于， 具备 时钟信号生成电路，生成对基本时钟进行分频后的时钟信号； 信号输出电路，具备多个端子，并对应于所述时钟信号的周期而从各个端子输出高电平或低电平的信号； 电容器；以及 充放电电路，进行所述电容器的充放电，将由该电容器生成的电压作为斜坡信号输出，所述充放电电路具备放电电路，与所述时钟信号同步地使所述电容器放电；以及充电电路，由连接于所述电容器与电源电压线之间的多组电阻元件和开关元件构成，经由该电阻元件与开关元件而对所述电容器充电， 所述充 电电路被构成为，从多个所述端子中选择I个以上的端子，通过将高电平的信号输入至该端子从而使各自的所述开关元件导通或关断，由此使对所述电容器充电的电流值变化。
全文摘要
本发明提供一种即使通过使斜坡信号的周期(频率)变化，也不会使斜坡信号的电压峰值变化的斜坡信号生成电路和斜坡信号调整电路。其中，与输入至输入端子(21)的时钟信号(S1)周期对应，从与时钟信号生成电路(17)的多个端子连结的斜坡信号生成电路(5)的各输入端子(36,37,38,39)中选择1个以上的端子，并将H电平信号输入至该端子。由于放电电路(19)与时钟信号(S1)同步地使电容器(C3)放电，因此斜坡信号(S2)的频率与时钟信号(S1)的频率一致。另一方面，充电电路(18)使对电容器(C3)充电的电流值变化，以便选择性地切换电容器(C3)的充电电流流过的电阻元件(R13,R14,R15,R16)与二极管(D3,D4,D5,D6)的组，使斜坡信号(S2)的电压峰值与时钟信号(S1)的周期无关而成为一定的值。
文档编号H02M3/155GK103066954SQ20121040496
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月22日 优先权日2011年10月20日
发明者大嶋一则, 增冈宏信, 辻坂光幸, 宫冈幸治 申请人:Tdk株式会社