电路的制作方法
【专利摘要】提供了一种电路，包括：电容器；电流源，被配置为向电容器提供电流；比较器，被配置为输出电容器中存储的电压与预定电压之间比较的结果；以及开关部，被配置为间歇性地使电流流动和阻断，其中，电流源使电流流向电容器。
【专利说明】 电路
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2013年6月28日提交的日本在先专利申请JP2013-135779的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
【技术领域】
[0003]本技术涉及电路，具体地，涉及通过利用使用电流源向电容器充电/从电容器放电产生时序的电路。
【背景技术】
[0004]已知根据相关技术的各种类型的软启动电路(例如，参见Hirokazu Tsujimotoand Tetsuo Tateishi，“SOFT STARTING REFERENCE VOLTAGE CIRCUIT”，美国专利 6348833，Kabushiki Kaisya Toyoda Jidoshokki Seisakusyo, 2002 (专利文献 1)，Chun-Yu Hsieh,Yung-Chun Chuang, 和 Ke-Horng Chen,“A Novel Precise Step-Shaped Soft-StartTechnique for Integrated DC-DC Converter，，，14th IEEE Internat1nal Conference onElectronics, Circuits and Systems, pp771_774, 2007 (非专利文献 I)，以及 Ke-HorngChen, Chia-Jung Chang 和 Te-Hsien Liu,“Bidirect1nal Current-Mode CapacitorMultipliers for On-Chip Compensat1n”， IEEE Transact1ns on Power Electronics,Vol.23,2008, ppl80-188(非专利文献2))。图15是示出包括软启动电路的示例电源电路的示图，图16是用于解释图15中示出的电源电路的操作的时序图。图15中示出的电源电路I是压控模式的降压型DC-DC转换器，并且包括DC电源电压B，开关元件Ml、M2，电感器L,输出电容器C，反馈控制电路FB，以及软启动电路SS。
[0005]电感器L的一端经由开关元件Ml连接至电源电压B的正端子，并且经由开关元件M2接地。电感器L的另一端经由输出电容器C连接至负载以及地面。
[0006]开关元件Ml是P-沟道场效应晶体管(下文中称为PFET)，并且当开关元件Ml从关切换到开时，磁能量储存在电感器L中，并且被电感器L和电容器C平滑的电流被提供到负载。
[0007]开关元件M2是N-沟道场效应晶体管(下文中称为NFET)，并且当开关元件M2从关切换到开时，电感器L中存储的磁能量作为电流经由开关元件M2流过负载并且放电，电流被电感器L和电容器C平滑。值得注意的是，开关元件M2可以配置有整流二极管。
[0008]开关元件Ml、M2在其控制端接收来自稍后描述的驱动电路Drv的PWM控制信号的输入，PWM控制信号具有彼此反相的开/关状态。即，当开关元件Ml开时，开关元件M2关，并且当开关元件Ml关时，开关元件M2开。这样，根据PWM控制信号的占空比，可以执行恒压控制。
[0009]反馈控制电路FB包括误差放大器EA、比较器Comp、触发器FF、以及驱动电路Drv,并且反馈控制电路被配置为控制开关元件Ml、M2的开/关，使得输出电压VO收敛(converge)至目标电压。
[0010]误差放大器EA检测输出电压和目标电压之间的误差，并且输出误差电压Ve。具体地，误差放大器EA接收电压bVO和基准电压Vref的输入，并且根据电压bVO和基准电压Vref之间的差，输出电压作为误差电压Ve，电压bVO是通过将电源电路I的输出电压VO划分成预定比例而获得的，基准电压Vref指示电压VbO的目标电压。
[0011]比较器Comp生成待输出到驱动电路Drv的开关信号。具体地，比较器Comp接收误差电压Ve和斜波Vramp的输入，其中，斜波Vramp是从三角波发生电路输入的锯齿三角波，并且在误差电压Ve高于斜信号Vramp时输出正逻辑(高电平)信号，或者在误差电压Ve低于或等于斜信号Vramp时输出负逻辑(低电平)信号。即，输出具有根据斜波Vramp的周期的频率的PWM信号Spwm。
[0012]触发器FF分别在复位端子R和置位端子S接收PWM信号Spwm和时钟信号CK的输入，并且仅在输入时钟信号CK时，向驱动电路Drv输出等于PWM信号Spwm的PWM信号。
[0013]当输入正逻辑(高电平)时，驱动电路Drv开启开关元件Ml并且关断开关元件M2，而当输入负逻辑(低电平)时，驱动电路Drv关断开关元件Ml并且开启开关元件M2。
[0014]因此，如下控制开关元件Ml和开关元件M2的开/关比:当输出电压VO低于目标电压时，开关元件Ml的开比例和开关元件M2的关比例增大，而当输出电压VO高于目标电压时，开关元件Ml的关比例和开关元件M2的开比例增大。结果，控制开关元件M1、M2的开/关，使得输出电压VO收敛至目标电压。
[0015]在所需的基准电压Vref直接输入到误差放大器而不设置软启动电路SS的情况下，当电源被激活时，由于输出电压的急剧上升，冲击电流(rush current)流动。在激活电源时发生的冲击电流是由用于向输出电容器提供充电电流的电流引起的。
[0016]具体地，当在激活电源I时向误差放大器输入对应于输出电压VO的电压bVO和基准电压Vref时，误差放大器EA输出的误差电压Ve增大至接近电源电压Vg。
[0017]此时，比较器Comp的输出在低电平状态，因此开关元件Ml打开，并且该状态持续到连接至电源线的所有电容器都充电至设置电压。
[0018]从电源电路和/或上一级中的向电源电路I供电的电池持续提供电流的增加量，这最终引起过电流状态，并且可能发生诸如功率晶体管(诸如晶体管元件M1、M2)和/或电感器L击穿的问题。
[0019]由于开关频率的增大，输入电容器的电容逐年减小，因此大电容的效应减小。然而，许多电源电路仍然需要大电容输出电容器，并且在某些情况下，不仅仅是输出电容器，而且巨大的电容器也安装在电源线中作为应对瞬间电力故障的措施。因此，在激活这种电源电路时，有必要将连接至电源线的所有电容器从OV充电至设置电压。
[0020]为了避免这种问题，优选地，减小对于输出电容器的充电电流。为了应对，包含DC-DC转换器的电源电路I设置了软启动电路SS(例如，参见专利文献I和非专利文献1、2)，其通过延迟输出电压的增大速率将对于电容器的充电电流控制为低于某一水平，从而减小由于在激活电源电路I时的输入而发生的冲击电流和/或过冲。
【发明内容】
[0021]在专利文献I和非专利文献1、2中描述的软启动电路具有略微不同的电路配置，但是具有相同的操作原理，并且通过从电流源向大电容电容器流入恒定电流使得基准电压逐渐增大。软启动时间是基准电压增大至预定基准电压Vref所用的时间。
[0022]为了防止由激活时的冲击电流引起的功率晶体管和/或电感器的击穿，优选地设置长于某一时间间隔的软启动时间。为了增大软启动时间，优选地，减小向电容器提供恒定电流的恒定电流源的电流值或者增大电容器的电容。然而，恒定电流源的电流值具有技术最小值，因此在某些情况下，除了增大电容器的电容没有别的选择，并且电容器通常是外部连接的。
[0023]鉴于上述问题而设计了本技术，理想的是能够减小像上述启动电路一样的电路中的电容器的电容，其中，电容器的电压通过从恒定电流源提供的电流逐渐改变。
[0024]根据本技术实施方式的电路包括电容器、被配置为向电容器提供电流的电流源、被配置为输出电容器中存储的电压和预定电压之间的比较结果的比较器、以及被配置为间歇性地使电流流动以及阻断的开关部，其中，电流源使得电流流向电容器。
[0025]本技术具有各种实施方式，其中，根据本技术实施方式的电路被实施为纳入在另一设备中或者用另一方法来实施。
[0026]借助于本技术，可以减小电路中的电容器的电容，在上述电路中，通过从恒定电流源提供的电流逐渐改变电容器的电压。值得注意的是，在本说明书中描述的效果仅用于说明，而无意限制本技术，其可以具有额外的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示出根据第一实施方式的电路的配置的示图；
[0028]图2是示出比较器的示例内部配置的示图；
[0029]图3是示出根据第二实施方式的电路配置的示图；
[0030]图4是示出根据第三实施方式的电路配置的示图；
[0031]图5是用于说明根据第三实施方式的电路的操作的时序图；
[0032]图6是示出根据第四实施方式的电路的配置的示图；
[0033]图7是用于说明根据第四实施方式的电路的操作的时序图；
[0034]图8是示出根据第五实施方式的电路的配置的示图；
[0035]图9是示出根据第六实施方式的电路的配置的示图；
[0036]图10是示出根据第七实施方式的电路的配置的示图；
[0037]图11是用于说明电路的示例操作的时序图；
[0038]图12是示出根据第八实施方式的电路的配置的示图；
[0039]图13是示出根据第九实施方式的示例电源电路的示图；
[0040]图14是用于说明根据第十实施方式的电源IC的示图；
[0041]图15是示出包括根据相关技术的软启动电路的示例电源电路的示图；以及
[0042]图16是用于说明包括根据相关技术的软启动电路的电源电路的操作的时序图。
【具体实施方式】
[0043]以下，将参照附图描述本技术的各个实施方式。
[0044](I)第一实施方式
[0045]图1是示出根据第一实施方式的电路配置的示图。在图1中示出的电路100中，通过从恒定电流源120提供的电流I逐步对电容器110充电，并且当从电路操作开始经过了预定时间之后电容器110的存储电压Vc超过基准电压Vref时，比较器130的输出被反转。
[0046]电流经由开关部140从恒定电流源120提供到电容器110，并且通过间歇性地开启和关断的开关部140的开比例，可以适当地控制以下预定时间，即，该预定时间是直到电容器110的存储电压Vc超过基准电压Vref进而比较器130的输出被反转所用的时间。以下，将详细描述电路100。
[0047]电容器110和恒定电流源120布置在连接于恒定电压Vin的线和地之间的线上。另外，在该线上，开关部140布置于恒定电流源120和电容器110之间(两者经由开关部140连接)。
[0048]开关部140包括开关晶体管141 (图1中的PM0S)和AND电路142。应当注意的是，AND电路142的一个输入部142a充当反相输入。
[0049]开关晶体管141布置在线上的恒定电流源120和电容器110之间，在该线上，布置了电容器I1和恒定电流源120。即，恒定电流源120和电容器110经由开关晶体管141连接。
[0050]开关晶体管141的控制端子(图1中的栅极端子)连接至AND电路142的输出部142c，从而允许通过由AND电路142输出的控制信号控制开关晶体管141的开/关。
[0051]AND电路142的一个输入部142a接收时钟信号CK，并且AND电路142的另一个输入部142b接收比较器130的输出。时钟信号CK是在高电平(正逻辑)和低电平(负逻辑)之间间歇性反转的信号。通过设置在电路100外部的控制单元的控制，控制时钟信号CK的时钟频率。应当注意的是，“间歇性(intermittently) ”可以指周期性地或非周期性地。
[0052]图2是示出比较器130的示例内部配置的示图。在对于输入部131的输入不超过对于输入部132的输入时，即，直到从电路100的电路操作的开始经过了预定时间，比较器130从输出部133输出正逻辑，而在到输入部131的输入超过了到输入部132的输入之后，即，在从电路100的电路操作开始经过了预定时间之后，比较器130从输出部133输出负逻辑。
[0053]在电路100的电路操作开始并且对于AND电路142的时钟信号CK的输入开始之后，在比较器130的输出是开(正逻辑)时，AND电路142输出类似于时钟信号CK的间歇性地反转的开/关信号，并且在比较器130的输出是关(负逻辑)时，持续输出关(负逻辑)，而不管时钟信号CK的开/关。应当注意的是，在电路100的电路操作开始之前，AND电路142没有输出，这是因为，时钟信号CK没有输入到AND电路142。
[0054]S卩，在电路100的电路操作开始之前，虽然开关晶体管141由于到其控制端子的正逻辑的输入而关断，但是当电路100的电路操作开始时，开关晶体管141根据时钟信号CK的开/关间歇性地开和关。随后，在经过了预定时间之后，由于正逻辑恒定地输入到控制端子，开关晶体管141恒定地导通。因此，即使在经过了预定时间之后，电容器110继续充电，因此，电容器110充电至恒定电压VinOVref)水平，从而在比较器130检测到[存储的电压Vc] > [基准电压Vref]之后，可以防止检测故障。
[0055]当开关晶体管141导通时，电容器110的存储的电容Vc通过恒定电流源120生成的电流逐步增大，并且当开关晶体管141截止时，电容器110的存储的电容Vc不变。由于开关晶体管141间歇性地导通和截止，因此一旦电路100的电路操作开始，就间歇性地从恒定电流源120向电容器110提供恒定电流，直到经过了预定时间。
[0056]因此，与没有设置开关部140的情况或者开关部140持续导通的情况相反，可以减小电荷量的变化率，上述电荷通过恒定电流源120提供的电流存储在电容器110中。
[0057]换句话说，与没有设置开关部140的情况或者开关部140持续导通的情况相反，可以增大电容器110的存储的电压Vc达到目标电压所用的时间。另外，通过适当调节间歇性开/关的开比例，还可以适当地调节电容器110的存储的电压Vc达到目标电压所用的时间。
[0058]比较器130的一个输入部131接收以该方式逐步充电的电容器110的存储的电压Vc的输入，并且比较器130的另一输入部132接收基准电压Vref的输入。
[0059]基准电压Vref是存储的电压Vc的目标电压，并且当存储的电压Vc达到基准电压Vref时(当存储的电压Vc和基准电压Vref之间的幅值关系被颠倒时)，比较器130改变将要从输出部133输出的信号Sout。即，通过监测输出信号Sout，可以检测存储的电压Vc达到基准电压Vref (目标电压)。
[0060]此外，当已知恒定电流源120的电流值、电容器110的电容、以及开关部140的开比例时，电路100可以用作定时器电路，这是因为，自电路100的操作开始，存储的电压Vc达到基准电压Vref消耗固定时间。
[0061 ] 这里，定义TI是电容器110的存储的电压Vc达到基准电压Vref (目标电压)用的时间，Tll是在开关部140持续导通情况下的时间T1，T12是在开关部140间歇性地导通情况下的时间TI，则在恒定电流源120的电流值和电容器110的电容的相同条件下，T11〈Τ12。
[0062]因此，通过间歇性地开启和关断开关部140，可以将时间Τ12增大长于时间Τ11，而不用减小恒定电流源120的电流值。另外，通过适当地调节间歇性开/关的开比例，通过将时间Τ12增大长于时间Τ11，可以将时间Τ12控制到所需的值。
[0063]另外，与没有设置开关部140的情况或者开关部140持续导通的情况相反，可以减小电容器110的电容和/或增大恒定电流源120的电流值。因此，可以减小电路面积并且可以提高设计的灵活性和简便性。
[0064](2)第二实施方式
[0065]图3是示出根据第二实施方式的电路配置的示图。在图3示出的电路200中，通过从恒定电流源220提供的电流I对电容器210逐步放电，并且当电容器210的存储的电压Vc在经过了预定时间之后降至低于基准电压Vref时，比较器230的输出被反转。
[0066]电流经由开关部240从恒定电流源220提供到电容器210，并且通过间歇性地开启和关断的开关部240的开比例，可以适当地控制预定时间，该预定时间是直到电容器210的存储的电压Vc降至低于基准电压Vref进而比较器230的输出被反转所用的时间。
[0067]电路200还包括开关部250，该开关部在电容器210和恒定电压源Vin之间切换连接的开和关，并且通过开启开关部250，可以从恒定电压源Vin适当地对电容器210充电。当开关部250关断时，电路200的电路操作开始。通过来自设置于电路200外部的控制单元的控制信号，控制开关部250的开/关。之后，将详细描述电路200。
[0068]电容器210和恒定电流源220各自布置在并行地设置在点Ρ21和地之间的线的对应的一条上。在其上布置了恒定电流源220的线上，开关部240布置在恒定电流源220和点P21之间。S卩，电容器210经由开关部240连接至恒定电流源220。
[0069]开关部240包括开关晶体管241 (图3中的NM0S)和NAND电路242。应当注意的是，AND电路242的一个输入部242a充当反相输入。
[0070]在其上布置了恒定流源220的线上，开关晶体管241布置在点P21和恒定电流源220之间。即，恒定电流源220和电容器210经由开关晶体管241连接。
[0071]开关晶体管241的控制端子(图3中的栅极端子)连接至NAND电路242的输出部242c，从而允许通过由NAND电路242输出的控制信号控制开关晶体管241的开/关。
[0072]NAND电路242的一个输入部242a接收时钟信号CK，并且NAND电路242的另一输入部242b接收比较器230的输出。时钟信号CK是在高电平(正逻辑)和低电平(负逻辑)之间间歇性地反转的信号。通过设置在电路200外部的控制单元(调节单元)的控制，控制时钟信号CK的时钟频率。应当注意的是，“间歇性地”可以指周期性地或者非周期性地。
[0073]例如，比较器230具有与上述图2基本相同的电路配置。在输入部231的输入不降至低于到输入部232的输入时，即，直到从电路200的电路操作开始经过了预定时间，比较器230从输出部233输出正逻辑，而在到输入部231的输入降至低于到输入部232的输入之后，即，在从电路200的电路操作开始经过了预定时间之后，比较器230从输出部233输出负逻辑。
[0074]在电路200的电路操作开始且到NAND电路242的时钟信号CK的输入开始之后，在比较器230的输出为开(正逻辑)时，NAND电路242输出与时钟信号CK类似地间歇性地反转的开/关信号，当比较器230的输出为关(负逻辑)时，不管时钟信号CK的开/关，持续地输出开(正逻辑)。
[0075]S卩，开关晶体管241根据时钟信号CK的开/关间歇性地导通和截止，直到从电路200的电路操作开始经过了预定时间，随后，在经过了预定时间之后，向控制端子输入负逻辑，并且开关晶体管141截止。因此，即使在经过了预定时间之后，也继续对电容器210放电，结果，电容器210放电降至地电平(〈Vref)，从而在比较器230检测到[存储的电压Vc]〈[基准电压Vref]之后,可以防止检测故障。
[0076]当开关晶体管241导通时，通过恒定电流源220生成的电流逐步减小电容器210的存储的电压Vc，并且当开关晶体管241截止时，电容器210的存储的电压Vc不变。由于开关晶体管241间歇性地导通和截止，因此一旦电路200的电路操作开始，从恒定电流源220向电容器210间歇性地提供恒定电流，直到经过了预定时间。
[0077]因此，与没有设置开关部240的情况或者开关部240持续开启的情况相反，可以减小电荷量的变化率，电荷通过恒定电流源220提供的电流存储在电容器210中。
[0078]换句话说，与没有设置开关部240的情况或者开关部240持续开启的情况相反，可以增大电容器210的电压达到目标电压用的时间。另外，通过间歇性开/关的开比例的适当调节，还可以适当地调节电容器210的电压达到目标电压用的时间。
[0079]比较器230的一个输入部231接收这样逐步放电的电容器210的存储的电压Vc，并且比较器230的另一输入部232接收基准电压Vref的输入。
[0080]基准电压Vref是存储的电压Vc的目标电压，并且当存储的电压Vc达到基准电压Vref时(当存储的电压Vc和基准电压Vref之间的幅值关系被颠倒时)，比较器230将信号Sout从正逻辑变成负逻辑，信号Sout将从输出部233被输出。即，可以通过监测输出信号Sout，检测存储的电压Vc达到基准电压Vref (目标电压)。
[0081]此外，当已知恒定电流源220的电流值、电容器210的电容、以及开关部240的开比例时，可以将电路200用作定时器电路，这是因为，从电路200的操作开始，存储的电压Vc达到基准电压Vref耗费固定时间。
[0082]这里，定义T2是电容器210的存储的电压Vc达到基准电压Vref (目标电压)所用的时间，T21是在开关部240持续开启情况下的时间T2，T22是在开关部240间歇性地开启的情况下的时间Τ2，在恒定电流源220的电流值和电容210的电容的相同条件下，Τ21〈Τ22。
[0083]S卩，通过间歇性地开启和关断开关部240，可以将时间Τ22增大长于时间Τ21，而不减小恒定电流源220的电流值。另外，通过适当调节间歇性开/关的开比例，通过将时间Τ22增大长于时间Τ21，可以将时间Τ22控制到所需的值。
[0084]另外，与没有设置开关部240的情况或者开关部240持续开启的情况相反，可以减小电容器210的电容和/或可以增大恒定电流源220的电流值。因此，可以减小电路面积，并且可以提高设计的灵活性和简便性。
[0085](3)第三实施方式
[0086]图4是示出根据第三实施方式的电路的配置的示图，图5是用于说明根据第三实施方式的电路的操作的时序图。图4中示出的电路300的配置部分地包括根据第一实施方式的电路100的配置，因此，与电路100相同的部件用相同的标号表示，并将省略详细描述。
[0087]在图4示出的电路300中，通过从恒定电流源120提供的电流I对电容器110逐步充电，并且当从电路操作开始已经经过了预定时间时，输出电压达到目标电压。电路300继续输出存储的电压Vc，其逐步增大到目标电压，直到输出电压达到目标电压，在存储的电压Vc达到目标电压之后，电路300输出基准电压Vref作为恒定电压。
[0088]电路300的配置与电路100的不同在于，电路300包括逆变器360和开关元件370、380(图4中的NM0S)作为第一和第二开关元件。
[0089]开关元件370、380串联连接在基准电压Vref的线和点Pll之间。开关元件370、380被配置为在相对的时序导通或截止，并且开关元件370、380之间的连接点处的电压表示电路300的输出电压OUT。
[0090]在图4示出的实例中，开关元件370的控制端子(图4中的栅极端子)经由逆变器360连接至比较器单元130的输出部133，而开关元件380的控制端子(图4中的栅极端子)连接至比较器130的输出部133而未经由逆变器。
[0091]因此，当开关元件380导通并且开关元件370截止时，电路300输出电容器110的电压作为输出电压0UT，当开关元件370导通并且开关元件380截止时，电路300输出基准电压Vref作为输出电压OUT。
[0092]在以这种方式配置的电路300中，与没有设置开关部340的情况或者开关部340持续开启的情况相反，从电路300的电路操作开始，电路300输出的电压达到基准电压Vref用的时间可以增加。
[0093]当电路300的输出达到基准电压Vref时，比较器130的输出变成负逻辑，因此，开关元件380截止，而逆变器360的输出(图5中示出的Vref_on)变成正逻辑，因此，开关元件370导通。
[0094]因此，如图5所示，在经过了预定时间之后，电路300的输出电压OUT从电容器110的存储的电压Vc切换到恒定电压(基准电压Vref)。因此，在经过了预定时间之后，能够以稳定的方式输出基准电压Vref。
[0095](4)第四实施方式
[0096]图6是示出根据第四实施方式的电路的配置的示图。图7是用于说明根据第四实施方式的电路的操作的时序图。图6中示出的电路400的配置部分地包括根据第二实施方式的电路200的配置，因此，与电路200相同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细描述。
[0097]在图6示出的电路400中，当从电路操作开始已经经过了预定时间时，输出电压达到目标电压。电路400继续输出电压，其逐步减小至目标电压，直到输出达到目标电压，并且在输出达到目标电压之后，电路400输出目标电压作为恒定电压。
[0098]电路400的配置与电路200的配置的不同在于，电路400包括逆变器460和开关元件470、480(图6中的NM0S)作为第一和第二开关元件。
[0099]开关元件470、480串联连接在基准电压Vref的线和点P21之间。开关元件470、480被配置为在相对的时序导通或截止，并且在开关元件470、480之间的连接点处的电压表示电路400的输出电压OUT。
[0100]在图6示出的实例中，开关元件470的控制端子(图6中的栅极端子)经由逆变器460连接至比较器单元230的输出部233，而开关元件480的控制端子(图6中的栅极端子)连接至比较器230的输出部233而未经由逆变器460。
[0101]因此，当开关元件480导通且开关元件470截止时，电路400输出电容器210的电压作为输出电压0UT，当开关元件470导通且开关元件480截止时，电路400输出基准电压Vref作为输出电压OUT。
[0102]这样，与没有设置开关部240的情况或者开关部240持续开启的情况相反，从电路400的电路操作开始，电路400输出的电压达到基准电压Vref用的时间可以增加。
[0103]当电路400的输出达到基准电压Vref时，比较器230的输出变成负逻辑，因此，开关元件480截止，而逆变器460的输出(图7中示出的Vref_on)变成正逻辑，因此，开关元件470导通。
[0104]因此，如图7所示，在经过了预定时间之后，电路400的输出电压OUT从电容器210的存储的电压Vc切换到恒定电压(基准电压Vref)。因此，在经过了预定时间之后，能够以稳定的方式输出基准电压Vref。
[0105](5)第五实施方式
[0106]图8是示出根据第五实施方式的电路的配置的示图。图8中示出的电路500包括大部分与根据第三实施方式的电路300相同的部件，因此，与电路300相同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细描述。图8示出的电路500与电路300的不同在于，电路500包括作为第一和第二电容器的电容器511、512,代替电容器110。
[0107]与电容器110类似，电容器511连接在点Pll和地之间。另一方面，电容器512连接在开关元件370、380的连接点P12和地之间。
[0108]在开关元件380导通且开关元件370截止时，连接点P12经由开关元件380连接至点P11，因此，电容器511、512并联连接在点Pll和地之间。S卩，电容器511、512连接在点Pll和地之间作为组合电容。
[0109]另一方面，在开关元件370导通且开关元件380截止时，电容器512连接在连接点P12和地之间作为单个元件。即，只有电容器511连接在点Pll和地之间。在该状态下，电容器511还用作基准电压Vref的线的旁通电容器。
[0110]通过这样划分总电容,可以减小电容器511的电容,并且借助于对于电容器511的额外电容器512,相比于设置电容器511作为单个兀件的情况,可以增大在启动时充电的电容。因此，可以在不改变电容器511的电容的情况下增加启动时间，和/或可以在不改变启动时间的情况下减小电容器511的电容。
[0111](6)第六实施方式
[0112]图9是示出根据第六实施方式的电路的配置的示图。图9中示出的电路600包括大部分与根据第四实施方式的电路400相同的部件，因此，与电路400相同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细的描述。图9示出的电路600与电路400的不同在于，电路600包括作为第一和第二电容器的电容器611、612，代替电容器210。
[0113]与电容器210类似，电容器611连接在点P21和地之间。另一方面，电容器612连接在开关元件470、480的连接点P22和地之间。
[0114]在开关元件480导通且开关元件470截止时，连接点P22经由开关元件480连接至点P21，因此，电容器611、612并联连接在点？21和地之间。S卩，电容器611、612连接在点P21和地之间作为组合电容。
[0115]另一方面，在开关元件470导通且开关元件480截止时，电容器612连接在连接点P22和地之间作为单个元件。即，只有具有其电容的电容器611连接在点P22和地之间。在该状态下，电容器611还用作基准电压Vref的线的旁通电容器。
[0116]通过这样划分总电容,可以减小电容器611的电容,并且借助于对于电容器611的额外电容器612,相比于设置电容器611作为单个兀件的情况,可以增大在启动时由恒定电流源220提供的电流放电的电容。因此，改善了电容器611的电容选择的灵活性和启动时间的调节。例如，可以在不改变电容器611的电容的情况下增加启动时间，和/或可以在不改变启动时间的情况下减小电容器611的电容。
[0117](7)第七实施方式
[0118]图10是示出根据第七实施方式的电路的配置的示图。图10中示出的电路700是示意性的电路，其中，组合了作为第一电路的图8中示出的电路500和作为第二电路的图9中示出的电路600。在图10示出的电路700中，与电路500和电路600相同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细的描述。
[0119]当组合了电路500和电路600时，开关元件370和开关元件470通过开关元件740被共同化，开关元件各自用作控制向每个电路中的输出端子提供基准电压Vref的元件，电容器512和电容器612通过电容器712被共同化，电容器各自都部分地用于启动电压的生成，并且设置了 NOR电路760，代替逆变器360和逆变器460。
[0120]g卩，比较器130的输出部133连接至NOR电路760的一个输入端子761，并且比较器230的输出部233连接至NOR电路760的另一输入端762。NOR电路760的输出端763然后连接至共同化开关元件740的控制端子(图10中的栅极端子)。
[0121]因此，只有当比较器130的输出和比较器单元230的输出都是负逻辑时，NOR电路760输出正逻辑，因此，开关元件740导通。在其他情况下，NOR电路760输出负逻辑，因此开关元件740截止。
[0122]这样，划分的两半电容器中的一个被共同化，因此可以将两种类型的软启动电路组合到单个电路中。此外，电容器和开关元件每个都被共同化，并且两个逆变器电路被NOR电路取代，因此可以减小电路面积。
[0123]图11是用于说明电路700的示例性操作的时序图。在图11中，Through是开关部250的控制信号，VRS是输出电压OUT，Vref_on是输入到NOR电路760的控制端子的电压，Vcomp_A是比较器130的输出信号，并且Vcomp_B是比较器230的输出信号。
[0124]如图11所示，当电路700的电路操作开始并且电路500的电路操作开始时，比较器130输出正逻辑。此时，NOR电路760在各个输入端子接收负逻辑的Vcomp_A以及正逻辑的Vcomp_B输入，因此，NOR电路760输出负逻辑作为Vref_on。
[0125]从而，开关元件740截止，并且开关元件380导通，因此，电压通过从恒定电流源120提供的电流在电容器511和电容器712中逐步充电，并且电压被输出作为输出电压OUT。应当注意的是，由于开关部250关断，因此开关元件480此时关断。
[0126]当电容器511和电容器712中充电的电压超过了基准电压Vref时，作为比较器130的输出的Vcomp_A被反转成负逻辑，因此，NOR电路760输出的Vref_on被反转成正逻辑，然后，开关元件740导通并且开关元件380截止。因此，基准电压Vref被输出作为输出电压OUT。
[0127]随后，当开关部250开启并且电路600的电路操作开始时，作为比较器230的输出的Vcomp_B被反转成正逻辑。此时，NOR电路760在相应的输入端子接收负逻辑的Vcomp_A和正逻辑的Vcomp_B输入，因此，NOR电路760输出负逻辑作为Vref_on。
[0128]从而，开关元件740截止并且开关元件480导通，因此，恒定电压Vin经由开关元件480和开关部250被输出作为输出电压OUT。应当注意的是，此时，开关元件380截止。
[0129]随后，当开关元件250关断时，存储的电压Vc在电容器611和电容器712中充电，即，电压通过从恒定电流源220提供的电流逐步放电，并且该电压被输出作为输出电压OUT。
[0130]当电容器611和电容器712中充电的电压降至低于基准电压Vref时，作为比较器230的输出的Vcomp_B被反转成负逻辑。此时，NOR电路760在相应的输入端子接收负逻辑的Vcomp_A和负逻辑的Vcomp_B的输入，因此，NOR电路760输出正逻辑作为Vref_on。因此，基准电压Vref被输出作为输出电压OUT。
[0131]这样,组合了用于对电容器511、712充电的一个软启动电路和用于从电容器611、712放电的另一软启动电路，并且电路元件被部分地共同化，从而实现了减小的电路面积和如下的软启动电路，即，该软启动电路能够在电压增大和电压减小的情况下都能够在特定时间间隔或更长时间逐步地改变输出电压。
[0132](8)第八实施方式
[0133]图12是示出根据第八实施方式的电路的配置的示图。图12中示出的电路800的配置部分地包括根据第三实施方式的电路300的配置，因此，与电路300相同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细的描述。
[0134]图12中示出的电路800包括根据第三实施方式的具有电路300的可变电容的电容器110，并且特别地，具有如下的配置，其中，多个电容器811、812、813并联连接在点Pll和地之间,代替电容器110。
[0135]电容器812、813经由开关电路812a、813a连接至点P11。通过从电路800外部设置的控制单元(电容改变单元)输入的控制信号，控制每个开关电路812a、813a的开/关。
[0136]S卩，通过控制开关电路812a、813a并且适当地调节设置在点Pll和地之间的电容器的电容，可以调节存储的电压Vc和基准电压Vref之间的幅度关系颠倒所用的时间。
[0137]虽然已经将根据第三实施方式的电路300作为实例进行了描述，但是用于调节电容的配置可以应用于根据电容器被逐步充电的其他实施方式的电路类型，或者根据电容器中存储的电荷被逐步放电的另一实施方式的电路类型。
[0138](9)第九实施方式
[0139]图13是示出具有软启动功能的示例性电源电路的示图。图11是用于说明图13中示出的电源电路的操作的时序图。应当注意到是，在图13中，将作为根据第七实施方式的软启动电路的电路700作为实例并进行了描述。与电路700共同的部件用相同的标号表示，并且将省略详细的描述。
[0140]图13中示出的电源电路900是电压控制模式的降压型DC-DC转换器，并且包括DC电源910、开关元件920、930、电感器940、输出电容器950、反馈控制电路960、以及根据第七实施方式的电路700。
[0141]当开关元件920导通并且开关元件930截止时，电流流过电感器940，被输出电容器950平滑，并且流过负载。另一方面，当开关元件920截止并且开关元件930导通时，电感器940中存储的能量通过开关元件930，被输出电容器950平滑，并且流向负载。
[0142]电感器940的一端经由开关元件920连接至DC电源910的正电极，并且经由开关元件930接地。电感器940的另一端连接至负载并且经由输出电容器950接地，因此，在电感器940的另一端的电压被输出电容器950平滑并且施加到负载。
[0143]开关元件920是PFET，并且当开关元件920从关切换为开时，磁能量存储在电感器940中。电流被电感器940和输出电容器950平滑。
[0144]开关元件930是NFET，当开关元件930从关切换为开时，存储在电感器940中的磁能量作为电经由开关元件930流过负载流，并且放电。应当注意的是，开关元件930可以用整流二极管配置。
[0145]开关元件920、930在其控制端子接收来自随后描述的驱动器电路964的PWM控制信号的输入，PWM控制信号具有相互反转的开/关状态。当开关元件920导通时，开关元件930截止，并且当开关元件920截止时，开关元件930导通。这样，根据PWM控制信号的占空t匕，可以执行恒定电压控制。
[0146]反馈控制电路960包括误差放大器961、比较器962、RS触发器963、驱动器电路964，并且反馈控制电路被配置为控制开关元件920、930的开/关，使得输出电压VO收敛至目标电压。
[0147]误差放大器961检测输出电压和目标电压之间的误差，并且输出误差电压Ve。具体地，误差放大器961接收电压bVO和电路700的输出电压OUT的输入，并且根据电压bVO和输出电压OUT之间的差，输出电压作为误差电压Ve，通过将电源电路900的输出划分成预定比例获得电压bVO，输出电压OUT指示电压VbO的目标电压。
[0148]比较器962生成待输出到驱动器电路964的开关信号。具体地，比较器962接收误差电压Ve和斜波Vramp的输入，其中，斜波是从三角波发生电路输入的锯齿形三角波，并且在误差电压Ve高于斜信号Vramp时输出正逻辑(高电平)的信号，或者在误差电压Ve低于或等于斜信号Vramp时输出负逻辑(低电平)信号。即，输出了具有根据斜波Vramp的周期的频率的PWM信号Spwm。
[0149]RS触发器963分别在复位端子R和置位端子S接收PWM信号Spwm和时钟信号CK的输入，并且仅在输入了时钟信号CK时向驱动器电路964输出PWM信号Spwm。
[0150]当PWM信号Spwm是正逻辑(高电平)时，驱动器电路964开启开关元件920并且关断开关元件930，而当PWM信号Spwm是负逻辑(低电平)时，驱动器电路964关断开关元件920并且打启开关元件930。
[0151]因此，如下控制开关元件920和开关元件930的开/关比:当输出电压VO低于目标电压时，开关元件920的开比例和开关元件930的关比例增大，而当输出电压VO高于目标电压时，开关元件920的关比例和开关元件930的开比例增大。结果，控制开关元件920、930的开/关，使得输出电压VO收敛至目标电压。
[0152]误差放大器961接收来自根据第七实施方式的电路700的输出电压OUT的输入。因此，当电源电路900被激活时，输出电压OUT从OV逐步增大并且达到基准电压Vref，基准电压Vref是经过了预定软启动时间之后的预定目标电压。
[0153]即使在电容器511、712的电容减小时，通过适当调节开关部140的开/关比，相比于开关部140没有开启或关断的情况，可以增大电压增大时的软启动时间。因此，电源电路900的输出电压逐步增大，直至经过了软启动时间，因此，可以防止电源电路900的冲击电流。
[0154]另一方面，在电路700的开关部250开启然后关断之后，输出电压OUT从高于基准电压Vref的电压逐步减小，并且达到基准电压Vref,基准电压Vref是经过了预定软起动时间之后的预定目标电压。
[0155]即使在电容器611、712的电容减小时，通过适当地调节开关部240的开/关比，相比于开关部240没有打启或关断的情况，可以增大电压减小时的软启动时间。因此，电源电路900的输出电压逐步减小，直到经过了软启动时间，并且可以防止电源电路900的过电流。
[0156](10)第十实施方式
[0157]图14是用于说明根据第十实施方式的电源IC的示图。图14中示出的电源IC1000使得上述第一至第九实施方式之一的大约整个电路形成在IC中，并且通过连接布置在IC外部的外部电容器实现确定时序的至少一部分电容器。
[0158]例如，在像第一实施方式中那样通过一个电容器110实现确定时序的电路的情况下，该一个电容器110通过附接外电容器来实现。例如，在像第五实施方式中那样通过两个划分的电容器511、512实现确定时序的电路的情况下，至少一个电容器通过附接外部电容器实现。
[0159]因此，即使在难以在IC中形成电容器时，电容器的一部分可以通过外部电容器实现，以减小电容器的电容，从而减小芯片面积。
[0160](11)结论
[0161 ] 根据上述实施方式，实现了电路100至900，其每个都包括:电容器；向电容器提供电流的电流源；输出在电容器中存储的电压和预定电压之间进行的比较结果的比较器；以及间歇性地使电流流动以及阻断电流的开关部，其中，由电流源使该电流流到电容器。借助于电路100至900，通过开关部执行的间歇性的流动和阻断，可以延迟电容器的充电率和/或电容器的放电率。可以调节电容器的电压达到目标电压用的时间，而不用调节电容器的电容或者恒定电流源的电流值。
[0162]应当注意的是，本技术不限于上述实施方式，并且包括通过对上述实施方式中公开的配置的组合进行改变或者对其部分进行替换而获得的任意配置，以及通过对公知的现有技术和公开的配置的组合进行改变或者对其部分进行替换二获得的任意配置。本技术的技术范围不限于上述实施方式，而是可以延伸至在所附权利要求及其等同物中描述的主题。
[0163]另外，本技术还可以如下配置。
[0164](A).—种电路，包括:
[0165]电容器；
[0166]电流源，被配置为向所述电容器提供电流；
[0167]比较器，被配置为输出所述电容器中存储的电压与预定电压之间比较的结果；以及
[0168]开关部，被配置为间歇性地使电流流动和阻断，其中，所述电流源使所述电流流向所述电容器。
[0169](B).根据㈧所述的电路，进一步包括:
[0170]输出部，被配置为输出电压，
[0171]其中，当作为所述存储的电压随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断而从初始值逐渐变化的结果，所述存储的电压和所述预定电压之间的大小关系颠倒时，所述比较器将输出在正逻辑和负逻辑之间反转，以及
[0172]其中，在所述比较器的所述输出反转之前，所述输出部输出所述电容器的所述存储的电压，并且在所述比较器的所述输出反转之后，所述输出部输出所述预定电压。
[0173](C).根据⑶所述的电路，
[0174]其中，所述输出部包括第一开关元件、第二开关元件、以及逆变器，
[0175]其中，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接在所述预定电压的线路和所述电容器的正端子之间，
[0176]其中，所述输出部被配置为输出所述第一开关元件和所述第二开关元件之间的连接点的电压，
[0177]其中，所述第一开关元件的控制端子经由所述逆变器连接至所述比较器的输出端子，
[0178]其中，所述第二开关元件的控制端子直接连接至所述比较器的所述输出端子，
[0179]其中，所述第二开关元件由所述输出反转之前的所述比较器的输出导通，将所述电容器的所述存储的电压提供到所述连接点，，并且，所述第二开关元件由所述输出反转之后的所述比较器的输出截止，以及
[0180]其中，所述第一开关元件由所述输出反转之后的所述比较器的输出导通，将所述预定电压提供到所述连接点，并且所述第一开关元件由所述输出反转之前的所述比较器的输出截止。
[0181](D).根据(C)所述的电路，
[0182]其中，所述电容器包括第一电容器和第二电容器，其中，所述第一电容器布置在将所述电流源接地的线路上，以及所述第二电容器布置在将所述连接点接地的线路上。
[0183](E).根据㈧至⑶中任一项所述的电路，进一步包括:
[0184]第一电路和第二电路，各自都包括所述电容器、所述电流源、所述比较器、所述开关部、以及所述输出部，
[0185]其中，在所述第一电路中，随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断，所述存储的电压从初始值逐步增大，
[0186]其中，在所述第二电路中，随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断，所述存储的电压从初始值逐渐减小，以及
[0187]其中，共享包含在所述第一电路中的所述第二电容器和包含在所述第二电路中的第二电容器。
[0188](F).根据㈧至(E)中任一项所述的电路，进一步包括:
[0189]电容改变单元，被配置为改变所述电容器的电容。
[0190](G).根据㈧至(F)中任一项所述的电路，进一步包括:
[0191]调节单元，被配置为调节所述开关部执行的所述流动和阻断的比例。
[0192](H) —种电源电路，包括:
[0193]根据⑶至⑶中任一项的电路；以及
[0194]反馈控制电路，被配置为通过使用输出部输出的电压作为目标电压控制输出电压。
【权利要求】
1.一种电路,包括: 电容器； 电流源，被配置为向所述电容器提供电流； 比较器，被配置为输出所述电容器中存储的电压与预定电压之间比较的结果；以及开关部，被配置为间歇性地使电流流动和阻断，其中，所述电流源使所述电流流向所述电容器。
2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括: 输出部，被配置为输出电压， 其中，当作为所述存储的电压随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断而从初始值逐渐变化的结果，所述存储的电压和所述预定电压之间的大小关系颠倒时，所述比较器将输出在正逻辑和负逻辑之间反转，以及 其中，在所述比较器的所述输出反转之前，所述输出部输出所述电容器的所述存储的电压，并且在所述比较器的所述输出反转之后，所述输出部输出所述预定电压。
3.根据权利要求2所述的电路， 其中，所述输出部包括第一开关元件、第二开关元件、以及逆变器， 其中，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接在所述预定电压的线路和所述电容器的正端子之间， 其中，所述输出部被配置为输出所述第一开关元件和所述第二开关元件之间的连接点的电压， 其中，所述第一开关元件的控制端子经由所述逆变器连接至所述比较器的输出端子， 其中，所述第二开关元件的控制端子直接连接至所述比较器的所述输出端子， 其中，所述第二开关元件由所述输出反转之前的所述比较器的输出导通，将所述电容器的所述存储的电压提供到所述连接点，，并且，所述第二开关元件由所述输出反转之后的所述比较器的输出截止，以及其中，所述第一开关元件由所述输出反转之后的所述比较器的输出导通，将所述预定电压提供到所述连接点，并且所述第一开关元件由所述输出反转之前的所述比较器的输出截止。
4.根据权利要求3所述的电路， 其中，所述电容器包括第一电容器和第二电容器，其中，所述第一电容器布置在将所述电流源接地的线路上，以及所述第二电容器布置在将所述连接点接地的线路上。
5.根据权利要求1所述的电路，进一步包括: 第一电路和第二电路，各自都包括所述电容器、所述电流源、所述比较器、所述开关部、以及所述输出部， 其中，在所述第一电路中，随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断，所述存储的电压从初始值逐渐增大， 其中，在所述第二电路中，随着所述开关部执行的间歇性流动和阻断，所述存储的电压从初始值逐渐减小，以及 其中，共享包含在所述第一电路中的所述第二电容器和包含在所述第二电路中的第二电容器。
6.根据权利要求1所述的电路，进一步包括: 电容改变单元，被配置为改变所述电容器的电容。
7.根据权利要求1所述的电路，进一步包括: 调节单元，被配置为调节所述开关部执行的所述流动和阻断的比例。
8.根据权利要求1所述的电路，进一步包括:另一开关部，所述另一开关部在所述电容器和恒定电压源之间切换连接的开和关。
9.一种电源电路,包括: 根据权利要求2所述的电路；以及 反馈控制电路，被配置为通过使用所述输出部输出的电压作为目标电压来控制输出电压。
【文档编号】H02M1/36GK104253531SQ201410280827
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】牧川洁志, 郑文在 申请人:索尼公司