同步整流开关调节器、其控制电路，及控制其操作的方法

摘要

公开了一种同步整流型开关调节器，它包括：第一开关元件；通过所述第一开关元件的开关，被利用输入到所述开关调节器的输入端子的电压充电的电感器；执行开关以便对所述电感器放电的用于同步整流的第二开关元件；控制电路部分，控制所述第一开关元件的开关，以使来自所述开关调节器的输出端子的输出电压是预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关；和反向电流防止电路部分，通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流，从而防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及同步整流型的开关调节器，并特别涉及在轻负载时能够在IC电路中实现高效率的同步整流型开关调节器、其控制电路，以及控制所述开关调节器的操作的方法。

背景技术

图1是示出常规的同步整流型开关调节器的电路图。(例如见No.2004-56982号已公开日本专利申请。)

图1的开关调节器是降压同步整流型，其中，在轻负载时电流从输出端子104通过NMOS晶体管QN1流回到地GND。为了防止产生这种电流倒流或反向电流，图1的开关调节器使用检测器电路131来快速地检测PMOS晶体管QP1和NMOS晶体管QN1的连接K处的电压在下冲过地电压GND之后再次上升经过地电压GND的时间，并立刻关断NMOS晶体管QN1。结果，反向电流的产生被防止，所以减小了功耗。

但是，根据图1的开关调节器，当在检测器电路131中检测到反向电流时，NMOS晶体管QN1被通过输出驱动器132关断。因此，在反向电流的检测和NMOS晶体管QN1的关断之间存在时间上的延迟。这导致反向电流从输出端子104通过线圈L流动较长的时间段，因而导致了效率降低的问题。

发明内容

本发明的实施例可以解决或减少上述问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种能够减少检测到反向电流的产生和中断所述反向电流之间的延迟并提高效率的同步整流型开关调节器、其控制电路、以及控制所述开关调节器的操作的方法。

根据本发明的一个实施例，提供了一种同步整流型开关调节器，将输入到输入端子的输入电压转换为预定的恒定电压，并将所述预定的恒定电压输出到连接到输出端子的负载，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用所述输入电压充电；用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便对所述电感器放电；控制电路部分，被配置成控制所述第一开关元件的开关，以使从所述输出端子输出的输出电压是所述预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关；和，反向电流防止电路部分，被配置成通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流，以防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据本发明的一个实施例，提供了一种同步整流型开关调节器的控制电路，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用输入到所述开关调节器的输入端子的输入电压充电；以及，用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便对所述电感器放电，其中，所述第一开关元件的所述开关受到控制，以使从所述开关调节器的输出端子输出的输出电压是预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关，以使输入到所述输入端子的所述输入电压被转换为所述预定的恒定电压，并且所述预定的恒定电压被输出到连接到所述输出端子的负载，所述控制电路包括：控制电路部分，被配置成控制所述第一开关元件的开关，以使从所述输出端子输出的所述输出电压是所述预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关；和，反向电流防止电路部分，被配置成通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流，以防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据本发明的一个实施方案，提供了一种控制同步整流型开关调节器的操作的方法，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用输入到所述开关调节器的输入端子的输入电压充电；以及，用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便将所述电感器放电，其中，所述第一开关元件的所述开关受到控制，以使从所述开关调节器的输出端子输出的输出电压是预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关，以使输入所述输入端子的所述输入电压被转换为所述预定的恒定电压，并且所述预定的恒定电压被输出到连接到所述输出端子的负载，所述方法包括通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流以便防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据本发明的实施例，根据同步整流型开关调节器、其控制电路，以及控制所述开关调节器的操作的方法，流入用于同步整流的开关元件的电流被通过切断所述用于同步整流的开关元件的连接而中断，从而防止从输出端子沿所述用于同步整流的开关元件的方向流动的反向电流的产生。由于可以使用独立于所述用于同步整流的开关元件的控制电路系统的电路中断流入所述用于同步整流的开关元件的反向电流，因此可以减小检测到所述反向电流的产生和中断所述反向电流之间的时间上的延迟，因而使得可以提高效率。此外，这也有助于设计，因而使得可以有效地进行设计。

附图说明

当结合附图阅读时，从下面的详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得更为清楚，在附图中：

图1是示出常规的同步整流型开关调节器的电路图；

图2是示出根据本发明的第一实施例的同步整流型开关调节器的电路图；

图3是示出根据本发明的第一实施例的同步整流开关调节器的另一种结构的电路图；

图4是示出根据本发明的第一实施例的同步整流开关调节器的又一种结构的电路图；

图5是示出根据本发明的第二实施例的同步整流型开关调节器的电路图；

图6是示出根据本发明的第二实施例的同步整流开关调节器的另一种结构的电路图；

图7是示出根据本发明的第二实施例的同步整流开关调节器的又一种结构的电路图；

图8是示出根据本发明的第三实施例的同步整流型开关调节器的电路图；

图9是示出根据本发明的第四实施例的同步整流型开关调节器的电路图；

图10是示出根据本发明的图2的第二开关器件和第三开关器件的图；和

图11是根据本发明示出图10情况下的版图格局(layout pattern)的图。

具体实施方式

接着将参考附图给出对本发明实施例的描述。

[第一实施例]

图2是示出根据本发明的第一实施例的同步整流型开关调节器1的电路图。

参考图2，同步整流开关调节器1将输入电压Vin转换为预定的恒定电压，并将该恒定电压作为输出电压Vout从输出端子OUT输出到负载10，其中输入电压Vin是作为输入电压输入到输入端子IN的电压。

开关调节器1包括：第一开关器件M1，它执行用于对输入电压Vin进行输出控制的开关；以及，用于同步整流的第二开关器件M2。第一开关器件M1由PMOS晶体管形成，并且第二开关器件M2由NMOS晶体管形成。

开关调节器1还包括：参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2、由NMOS晶体管形成的第三开关器件M3，以及，反向电流检测器电路6。反向电流检测器电路6包括比较器11和缓冲器BF3。在开关调节器1中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2，以及电容器C2和C3可以形成控制电路部分，并且第三开关器件M3和反向电流检测器电路6可以形成反向电流防止电路部分。此外，在开关调节器1中，除了电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个IC中。或者，除了第一到第三开关器件M1到M3、电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个电路中。

参考电压发生器电路2产生并输出预定的参考电压Vref。用于输出电压检测的电阻器R1和R2将输出电压Vout分压，从而产生并输出分压VFB。此外，误差放大器电路3将输入分压VFB和参考电压Vref之间的差(电压差)放大，从而产生并输出输出信号EAo。

振荡器电路4产生并输出预定的三角波信号TW。PWM比较器5从误差放大器电路3的输出信号EAo和三角波信号TW产生用于执行PWM控制的脉冲信号Spw，并输出所产生的脉冲信号Spw。脉冲信号Spw被通过缓冲器BF1输入到第一开关器件M1的栅极，并通过缓冲器BF2输入到第二开关器件M2的栅极。反向电流检测器电路6检测在第二开关器件M2中产生反向电流的标志或指示。当检测到产生反向电流的指示时，反向电流检测器电路6关断第三开关器件M3，以便中断(切断)第二开关器件M2和地之间的连接，从而防止产生反向电流。

第一到第三开关器件M1到M3串联连接在输入端子IN和地之间。电感器L1被连接在输出端子OUT和第一开关器件M1与第二开关器件M2的连接Lx1之间。电阻器R1和R2串联连接，并且电容器C1被连接在输出端子OUT和地之间。分压VFB被从电阻器R1和R2的连接处输出。用于相位补偿的电容器C2和电阻器R1并联连接。分压VFB和参考电压Vref分别被输入误差放大器电路3的反相输入端和非反相输入端。误差放大器电路3的输出被连接到PWM比较器5的反相输入端。

此外，电阻器R3和电容器C3的串联电路被连接在误差放大器电路3的输出端和地之间。所述串联电路形成了相位补偿电路。三角波信号TW被输入PWM比较器5的非反相输入端。从PWM比较器5输出的脉冲信号Spw被通过缓冲器BF1输入到第一开关器件M1的栅极，并被通过缓冲器BF2输入到第二开关器件M2的栅极。比较器11的反相输入端被连接到连接Lx1，并且比较器11的非反相输入端被连接到地。比较器11的输出端被通过缓冲器BF3连接到第三开关器件M3的栅极。

在这种结构中，当连接Lx1处的电压小于地电压并且不存在产生从连接Lx1流向地的反向电流的指示或标志时，比较器11输出高电平信号，以便第三开关器件M3接通导电。当在这种状态中开关调节器1的输出电压Vout升高时，误差放大器电路3的输出信号EAo的电压降低，从而使来自PWM比较器5的脉冲信号Spw的占空比减小。结果，第一开关器件M1导通更短的时间段，并且相应地第二开关器件M2被导通较长的时间段，从而使开关调节器1的输出电压Vout被控制以降低。

在另一方面，当开关调节器1的输出电压Vout降低时，误差放大器电路3的输出信号EAo的电压升高，从而使来自PWM比较器5的脉冲信号Spw的占空比增大。结果，第一开关器件M1的导通期变得较长，并且相应地第二开关器件M2的导通期变得较短，从而使得开关调节器1的输出电压Vout被控制以升高。通过重复这些操作，输出电压Vout被控制为在预定的电压处恒定。

接着，当连接Lx1处的电压变得等于地电压从而检测到产生反向电流的指示时，或者当连接Lx1处的电压超过地电压从而检测到产生反向电流时，比较器11输出低电平信号，以使得第三开关器件M3关断不导电(处于中断或切断状态)。此刻，第二开关器件M2保持导通。

因此，反向电流检测器电路6从连接Lx1处的电压确定是否存在流向第二开关器件M2的反向电流或电流倒流的指示。当检测到所述指示时，反向电流检测器电路6关断串联连接到第二开关器件M2的第三开关器件M3，从而中断第二开关器件M2和地之间的连接。这确保防止产生流入第二开关器件M2的反向电流。此外，使用独立于第二开关器件M2的控制电路系统的电路中断流入第二开关器件M2的反向电流。这使得可以降低检测所述反向电流的产生和中断所述反向电流之间的时间上的延迟，因而使得可以提高效率。此外，这也有助于设计，因而使得可以有效地进行设计。

图2示出了电压模式控制类型的开关调节器的情况，而本发明也可应用于电流模式控制类型的开关调节器。图3示出了针对电流模式控制类型的开关调节器的应用。在图3中，和图2相同的元件或类似的元件用相同的参考数字指示，并省略其描述。下面给出对与图2的结构的一个或更多个差别的描述。

图3的结构与图2的结构的不同之处在于去除了图2的振荡器电路4，同时添加了电流检测器电路15、产生并输出预定的矩形波时钟信号CLK的振荡器电路16、斜率补偿电路17、加法器电路18、以及触发器电路19。

图3的开关调节器1包括：第一开关器件M1、用于同步整流的第二开关器件M2、参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2、第三开关器件M3，以及，反向电流检测器电路6。图3的开关调节器1还包括：电流检测器电路15、产生并输出时钟信号CLK的振荡器电路16、从时钟信号CLK产生预定的锯齿形信号Sstw并输出该锯齿形信号Sstw的斜率补偿电路17、加法器电路18，以及触发器电路19。

电流检测器电路15由电阻器R4和第四开关器件M4的串联电路形成。第四开关器件M4由和第一开关器件M1相同类型的MOS晶体管，即PMOS晶体管形成。在图3中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路16、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2、电容器C2和C3、电流检测器电路15、斜率补偿电路17、加法器电路18，以及触发器电路19可以形成控制电路部分。

从振荡器电路16输出的时钟信号CLK被输入到斜率补偿电路17和触发器电路19的置位输入端S。斜率补偿电路17从输入的时钟信号CLK产生锯齿波信号Sstw，并将所产生的锯齿波信号Sstw输出到加法器电路18。电阻器R4和第四开关器件M4的串联电路与第一开关器件M1并联连接。第四开关器件M4的栅极被连接到第一开关器件M1的栅极，从而使第四开关器件M4与第一开关器件M1同步地接通和关断。和第一开关器件M1的输出电流成比例的电流流过电阻器R4。该电流被电阻器R4转换为电压，并且电阻器R4和第四开关器件M4的连接处的电压被作为信号Scu输出到加法器电路18。

加法器电路18将输入的锯齿波信号Sstw和信号Scu相加，并将对应于输入信号Sstw和Scu之和的信号输出到PWM比较器5的非反相输入端。

PWM比较器5从误差放大器电路3的输出信号EAo和加法器电路18的输出信号产生用于执行PWM控制的脉冲信号Spw，并将所产生的脉冲信号Spw输出到触发器电路19的复位输入端R。触发器电路19的反向输出端QB通过缓冲器BF1连接到第一和第四开关器件M1和M4的栅极，并通过缓冲器BF2连接到第二开关器件M2的栅极。

在这种结构中，时钟信号CLK被输入触发器电路19的置位输入端S。触发器电路19在时钟信号CLK的上升或下降被置位，以使反相输出端QB的电平为低。PWM比较器5的输出端被连接到触发器电路19的复位输入端R。在被置位以后，触发器电路19被从PWM比较器5馈送的脉冲信号Spw复位，从而使反相输出端QB的电平返回到高。从触发器电路19的反相输出端QB输出的信号被通过缓冲器BF1输入到第一和第四开关器件M1和M4的栅极，并通过缓冲器BF2输入到第二开关器件M2的栅极。反向电流检测器电路6的操作和图2的情况中相同，因此省略其描述。所以，利用如图3中所示的电流模式控制型开关调节器1，能够产生和图2情况下相同的效果。

在图2和图3中，第三开关器件M3被连接在第二开关器件M2和地之间。或者，第三开关器件M3可以被连接在连接Lx1和第二开关器件M2之间。图4中示出了这种情况，其中，通过将第三开关器件M3连接在连接Lx1和第二开关器件M2之间对图2的结构进行了修改。图3的结构也可以被以相同的方式修改。

[第二实施例]

在第一实施例中，取降压开关调节器作为例子给出了描述，而本发明也可应用于下面在第二实施例中描述的升压开关调节器。

图5是示出根据本发明的第二实施例的同步整流型开关调节器1a的电路图。在图5中，和图2相同的元件或类似的元件用相同的参考数字指示，并省略其描述。下面给出对与图2的开关调节器1的一个或更多个差别的描述。

参考图5，开关调节器1a包括：第一开关器件M11，它执行用于进行输入电压Vin的输出控制的开关；以及，用于同步整流的第二开关元件M12。第一开关器件M11由NMOS晶体管形成，并且第二开关器件M12由PMOS晶体管形成。

开关调节器1a还包括：参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、由PMOS晶体管形成的第三开关器件M13、以及反向电流检测器电路6a。此外，反向电流检测器电路6a包括比较器11和缓冲器BF3。

在开关调节器1a中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、以及电容器C2和C3可以形成电路控制部分，并且第三开关器件M13和反向电流检测器电路6a可以形成反向电流防止电路部分。此外，在开关调节器1a中，除了电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个IC中。或者，除了第一到第三开关器件M11到M13、电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个电路中。

缓冲器BF1把被通过反相器INV1输入到它的脉冲信号Spw输出到第一和第二开关器件M11和M12中的每一个的栅极。反向电流检测器电路6a通过中断(切断)第二开关器件M12和输出端子OUT之间的连接防止产生反向电流。电感器L1和第一开关器件M11串联连接在输入端子IN和地之间。第二开关器件M12和第三开关器件M13串联连接在输出端子OUT和电感器L1与第一开关器件M11的连接Lx2之间。比较器11的反相输入端和非反相输入端分别连接到连接Lx2和输出端子OUT。比较器11的输出端被通过缓冲器BF3连接到第三开关器件M13的栅极。

在这种结构中，当连接Lx2处的电压大于输出电压Vout，从而不存在产生从输出端子OUT流向连接Lx2的反向电流的指示时，比较器11输出低电平信号，从而使第三开关器件M13接通导电。当在这种状态中开关调节器1a的输出电压Vout升高时，误差放大器电路3的输出信号EAo的电压降低，从而使来自PWM比较器5的脉冲信号Spw的占空比减小。结果，第一开关器件M11的导通期变得较长，并且相应地第二开关器件M12的导通期变得更短，从而开关调节器1a的输出电压Vout被控制以降低。

在另一方面，当开关调节器1a的输出电压Vout降低时，误差放大器电路3的输出信号EAo的电压升高，从而使来自PWM比较器5的脉冲信号Spw的占空比增大。结果，第一开关器件M11的导通期变得较短，并且相应地第二开关器件M2的导通期变得较长，从而开关调节器1a的输出电压Vout被控制以便升高。通过重复这些操作，输出电压Vout被控制为恒定在预定的电压。

接着，当连接Lx2处的电压变得等于输出电压Vout从而检测到产生反向电流的指示时，或者当连接Lx2处的电压小于输出电压Vout从而检测到反向电流的产生时，比较器11输出高电平信号，以使得第三开关器件M13关断不导电(处于中断或切断状态)。此刻，第二开关器件M12保持导通。

因此，反向电流检测器电路6a从连接Lx2处的电压确定是否存在流向第二开关器件M12的反向电流或电流倒流的指示。当检测到所述指示时，反向电流检测器电路6a关断串联连接到第二开关器件M12的第三开关器件M13，从而中断第二开关器件M12和输出端子OUT之间的连接。这确保防止产生流入第二开关器件M12的反向电流。此外，使用独立于第二开关器件M12的控制电路系统的电路中断流入第二开关器件M12的反向电流。这使得可以减小检测到所述反向电流的产生和中断所述反向电流之间的时间上的延迟，因而使得可以提高效率。此外，这也有助于设计，因而使得可以有效地进行设计。

图5示出了电压模式控制类型的开关调节器的情况，而本发明也可应用于电流模式控制类型的开关调节器。图6示出了针对电流模式控制类型的开关调节器的应用。在图6中，和图5相同的元件或类似的元件用相同的参考数字指示，并省略其描述。下面给出对与图5的结构的一个或更多个差别的描述。

图6的结构与图5的结构的不同之处在于去除了图5的振荡器电路4，同时添加了电流检测器电路25、产生并输出预定的矩形波时钟信号CLK的振荡器电路26、斜率补偿电路27、加法器电路28、以及触发器电路29。

图6的开关调节器1a包括：第一开关器件M11、用于同步整流的第二开关器件M12、参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、第三开关器件M13、以及反向电流检测器电路6a。图6的开关调节器1a还包括：电流检测器电路25、产生并输出时钟信号CLK的振荡器电路26、从时钟信号CLK产生预定的锯齿形信号Sstw并输出该锯齿形信号Sstw的斜率补偿电路27、加法器电路28、以及触发器电路29。

电流检测器电路25由电阻器R14和第四开关器件M14的串联电路形成。第四开关器件M14由和第一开关器件M11相同类型的MOS晶体管，即NMOS晶体管形成。在图6中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路26、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、电容器C2和C3、电流检测器电路25、斜率补偿电路27、加法器电路28、以及触发器电路29可以形成控制电路部分。

从振荡器电路26输出的时钟信号CLK被输入斜率补偿电路27和触发器电路29的置位输入端S。斜率补偿电路27从输入的时钟信号CLK产生锯齿波信号Sstw，并将所产生的锯齿波信号Sstw输出到加法器电路28。电阻器R4和第四开关器件M14的串联电路和第一开关器件M11并联连接。第四开关器件M14的栅极被连接到第一开关器件M11的栅极，从而使第四开关器件M14与第一开关器件M11同步地接通和关断。和流过第一开关器件M11的电流成比例的电流流过电阻器R14。该电流被电阻器R14转换为电压，并且电阻器R14和第四开关器件M14的连接处的电压被作为信号Scu输出到加法器电路28。

加法器电路28将输入的锯齿波信号Sstw和信号Scu相加，并将对应于输入信号Sstw和Scu之和的信号输出到PWM比较器5的非反相输入端。

PWM比较器5从误差放大器电路3的输出信号EAo和从加法器电路28输入的信号产生用于执行PWM控制的脉冲信号Spw，并将所产生的脉冲信号Spw通过反相器INV1输出到触发器电路29的复位输入端R。触发器电路29的输出端Q通过缓冲器BF1连接到第一、第二和第四开关器件M11、M12和M14中的每一个的栅极。

在这种结构中，时钟信号CLK被输入到触发器电路29的置位输入端S。触发器电路29在时钟信号CLK的上升或下降被置位，以使输出端Q的电平为高。从PWM比较器5馈送的脉冲信号Spw被通过反相器INV1输入到触发器电路29的复位输入端R。在被置位以后，触发器电路29被从PWM比较器5馈送的脉冲信号Spw复位，以便将输出端Q的电平返回到低。从触发器电路29的输出端Q输出的信号被通过缓冲器BF1输入到第一、第二和第四开关器件M11、M12和M14中的每一个的栅极。反向电流检测器电路6a的操作和图5的情况相同，因此省略其描述。所以，利用如图6中所示的电流模式控制类型的开关调节器1a，能够产生和图5情况下相同的效果。

在图5和图6中，第三开关器件M13被连接在第二开关器件M12和输出端子OUT之间。或者，第三开关器件M13可以被连接在连接Lx2和第二开关器件M12之间。图7中示出了这种情况，其中，通过将第三开关器件M13连接在连接Lx2和第二开关器件M12之间，图5的结构被修改。图6的结构也可以被以相同的方式修改。

[第三实施例]

在上面描述的第一实施例中，为了检测反向电流的产生或者其指示，比较了连接Lx1处的电压和地电压。因此，反向电流检测器电路6的比较器11始终处于操作中。或者，如下面在第三实施例中所示，当检测到电流倒流(反向电流)从而导致和用于同步整流的第二开关器件M2串联连接的第三开关器件M3被关断以处于切断状态时，通过锁存(latch)比较器11的输入被关断的第三开关器件M3的栅极的输出信号，可以停止比较器11的电压比较操作。

图8是示出根据本发明的第三实施例的同步整流型开关调节器1b的电路图。在图8中，和图2相同的元件或类似的元件用相同的参考数字指示，并省略其描述。下面给出对与图2的开关调节器1的一个或更多个差别的描述。

图8的开关调节器1b和图2的开关调节器1的不同之处在于图2的反向电流检测器电路6的比较器11被电压比较器电路41代替。作为这种代替的结果，图2的反向电流检测器电路6被反向电流检测器电路6b代替。

参考图8，同步整流开关调节器1b将输入电压Vin转换为预定的恒定电压，并将该恒定电压作为输出电压Vout从输出端子OUT输出到负载10，其中，输入电压Vin是作为输入电压输入到输入端子IN的电压。

开关调节器1b包括：第一开关器件M1、第二开关器件M2、参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2、第三开关器件M3、以及反向电流检测器电路6b。

反向电流检测器电路6b包括电压比较器41和缓冲器BF3。在开关调节器1b中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1和BF2，以及电容器C2和C3可以形成控制电路部分，并且第三开关器件M3和反向电流检测器电路6b可以形成反向电流防止电路部分。此外，在开关调节器1b中，除了电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个IC中。或者，除了第一到第三开关器件M1到M3、电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个电路中。

反向电流检测器电路6b检测在第二开关器件M2中产生反向电流的指示或标志。当检测到产生反向电流的指示时，反向电流检测器电路6b关断第三开关器件M3以便中断(切断)第二开关器件M2和地之间的连接，从而防止产生反向电流。连接Lx1处的电压和地电压被输入到电压比较器电路41。此外，缓冲器BF2的输出信号被输入到电压比较器电路41。电压比较器电路41的输出被通过缓冲器BF3连接到第三开关器件M3的栅极。

在这种结构中，当连接Lx1处的电压小于地电压并且不存在产生从连接Lx1流向地的反向电流的指示时，电压比较器电路41输出高电平信号，从而第三开关器件M3接通以导电。接着，当连接Lx1处的电压变得等于地电压从而检测到产生反向电流的指示时，或者当连接Lx1处的电压超过地电压从而检测到产生反向电流时，电压比较器电路41锁存并输出低电平信号，并停止电压比较操作以便进入低电流消耗模式。因此，第三开关器件M3关断以不导电(处于中断或切断状态)。此刻，第二开关器件M2保持导通。当从缓冲器BF2输出低电平信号以便导致第二开关器件M2关断以处于切断状态时，电压比较器电路41开始电压比较操作。当连接Lx1处的电压变得低于地电压时，电压比较器电路41释放对低电平信号的锁存，并输出高电平信号。

对具有图2的电路结构的情况给出了上面的描述。同样也适用于具有图3的电路结构的情况。在这种情况中，图3的反向电流检测器电路6可以被图8中所示的反向电流检测器电路6b代替。因此省略其描述。

因此，根据第三实施例的开关调节器1b，反向电流检测器电路6b执行和图2的反向电流检测器电路6相同的操作，并且当检测到产生反向电流的指示时或者当连接Lx1处的电压超过地电压从而检测到产生反向电流时，反向电流检测器电路6b在锁存并输出用于导致第三开关器件M3关断以处于切断状态的信号后，停止电压比较操作以便进入低电流消耗模式。因此，能够产生和第一实施例中相同的效果，并且能够减小电流消耗。

[第四实施例]

在上面描述的第二实施例中，为了检测反向电流的产生或者其指示，比较了连接Lx2处的电压和输出电压Vout。因此，反向电流检测器电路6a的比较器11始终处于操作中。或者，如下面在第四实施例中所示，当检测到电流倒流(反向电流)从而导致和用于同步整流的第二开关器件M12串联连接的第三开关器件M13关断以处于切断状态时，通过锁存比较器11的输入到被关断的第三开关器件M13的栅极的输出信号，可以停止比较器11的电压比较操作。

图9是示出根据本发明的第四实施例的同步整流型开关调节器1c的电路图。在图9中，和图5相同的元件或类似的元件用相同的参考数字指示，并省略其描述。下面给出对与图5的开关调节器1a的一个或更多个差别的描述。

图9的开关调节器1c和图5的开关调节器1a的不同之处在于图5的反向电流检测器电路6a的比较器11被电压比较器电路45代替。作为这种代替的结果，图5的反向电流检测器电路6a被反向电流检测器电路6c代替。

参考图9，开关调节器1c包括：第一开关器件M11、第二开关器件M12、参考电压发生器电路2、用于输出电压检测的电阻器R1和R2、电感器L1、用于平滑的电容器C1、用于相位补偿的电阻器R3和电容器C2与C3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、第三开关器件M13，以及，反向电流检测器电路6c。此外，反向电流检测器电路6c包括电压比较器电路45和缓冲器BF3。

在开关调节器1c中，参考电压发生器电路2、电阻器R1到R3、误差放大器电路3、振荡器电路4、PWM比较器5、缓冲器BF1、反相器INV1、以及电容器C2和C3可以形成控制电路部分，并且第三开关器件M13和反向电流检测器电路6c可以形成反向电流防止电路部分。此外，在开关调节器1c中，除了电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个IC中。或者，除了第一到第三开关器件M11到M13、电感器L1和电容器C1以外的电路可以被集成到单个电路中。

反向电流检测器电路6c检测在第二开关器件M12中产生反向电流的指示或标志。当检测到产生反向电流的指示时，反向电流检测器电路6c关断第三开关器件M13以便中断(切断)第二开关器件M12和输出端子OUT之间的连接，从而防止产生反向电流。连接Lx2处的电压和输出电压Vout被输入到电压比较器电路45。此外，缓冲器BF1的输出信号被输入到电压比较器电路45。电压比较器电路45的输出被通过缓冲器BF3连接到第三开关器件M13的栅极。

在这种结构中，当连接Lx2处的电压大于输出电压Vout并且不存在产生从输出端子OUT流向连接Lx2的反向电流的指示时，电压比较器电路45输出低电平信号，从而第三开关器件M1 3接通以导电。

接着，当连接Lx2处的电压变得等于输出电压Vout从而检测到产生反向电流的指示时，或者当连接Lx2处的电压变得低于输出电压Vout从而检测到产生反向电流时，电压比较器电路45锁存并输出高电平信号，并停止电压比较操作以便进入低电流消耗模式。因此，第三开关器件M13关断以不导电(处于中断或切断状态)。此刻，第二开关器件M12保持导通。当从缓冲器BF1输出高电平信号以便导致第二开关器件M12关断以处于切断状态时，电压比较器电路45开始电压比较操作。当连接Lx2处的电压超过输出电压Vout时，电压比较器电路45释放对高电平信号的锁存，并输出低电平信号。

对具有图5的电路结构的情况给出了上面的描述。同样也适用于具有图6的电路结构的情况。在这种情况中，图4的反向电流检测器电路6a可以被图9中所示的反向电流检测器电路6c代替。因此省略其描述。

因此，根据第四实施例的开关调节器1c，反向电流检测器电路6c执行和图5的反向电流检测器电路6a相同的操作，并且当连接Lx2处的电压变得等于输出电压Vout从而检测到产生反向电流的指示时，或者当连接Lx1处的电压超过地电压从而检测到产生反向电流时，反向电流检测器电路6c在锁存并输出用于导致第三开关器件M13关断以处于切断状态的信号后，停止电压比较操作以便进入低电流消耗模式。因此，能够产生和第二实施例中相同的效果，并且能够减小电流消耗。

在上面描述的第一到第四实施例中，第二和第三开关器件尺寸很大。因此，在对串联连接的第二和第三开关器件布局的情况下，可以通过使得这两个开关器件其中之一的漏极在其连接处也充当这两个开关器件中的另一个的源极来减小芯片面积。例如，图10示出了图2情况中的第二和第三开关器件M2和M3。图11示出了图10的情况中第二和第三开关器件M2和M3的版图格局。在图11中，第二开关器件M2的源极也充当第三开关器件M3的漏极。

根据本发明的一个实施例，提供了一种同步整流型开关调节器，将输入到输入端子的输入电压转换为预定的恒定电压，并将所述预定的恒定电压输出到连接到输出端子的负载，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用所述输入电压充电；用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便对所述电感器放电；控制电路部分，被配置成控制所述第一开关元件的开关，以使从所述输出端子输出的输出电压是所述预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关；和，反向电流防止电路部分，被配置成通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流，以防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据本发明的一个实施例，提供了一种同步整流型开关调节器的控制电路，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用输入到所述开关调节器的输入端子的输入电压充电；以及，用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便对所述电感器放电，其中，所述第一开关元件的所述开关受到控制，以使从所述开关调节器的输出端子输出的输出电压是预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关，以使输入所述输入端子的所述输入电压被转换为所述预定的恒定电压，并且所述预定的恒定电压被输出到连接到所述输出端子的负载，所述控制电路包括：控制电路部分，被配置成控制所述第一开关元件的开关，以使从所述输出端子输出的所述输出电压是所述预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关；和，反向电流防止电路部分，被配置成通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流从而防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据本发明的一个实施例，提供了一种控制同步整流型开关调节器的操作的方法，所述开关调节器包括：第一开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关；电感器，被配置成通过所述第一开关元件的开关被利用输入到所述开关调节器的输入端子的输入电压充电；以及，用于同步整流的第二开关元件，被配置成根据输入到它的控制信号执行开关，以便对所述电感器放电，其中，所述第一开关元件的所述开关受到控制，以使从所述开关调节器的输出端子输出的输出电压是预定的恒定电压，并导致所述第二开关元件与所述第一开关元件相反地执行开关，以使输入所述输入端子的所述输入电压被转换为所述预定的恒定电压，并且所述预定的恒定电压被输出到连接到所述输出端子的负载，所述方法包括通过切断所述第二开关元件的连接中断流入所述第二开关元件的电流，以防止产生从所述输出端子沿所述第二开关元件的方向流动的反向电流。

根据根据本发明的实施例的同步整流型开关调节器、其控制电路，以及控制所述开关调节器的操作的方法，流入用于同步整流的开关元件(第二开关器件)的电流被通过切断所述用于同步整流的开关元件的连接而中断，从而防止了从输出端子沿所述用于同步整流的开关元件的方向流动的反向电流的产生。由于可以使用独立于所述用于同步整流的开关元件的控制电路系统的电路中断流入所述用于同步整流的开关元件的反向电流，因此可以减小检测到所述反向电流的产生和中断所述反向电流之间的时间上的延迟，因而使得可以提高效率。此外，这也有助于设计，因而使得可以有效地进行设计。

本发明不局限于具体公开的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出变化和修改。

本申请基于2005年11月25日递交的No.2005-340626号以及2006年7月19日递交的No.2006-196772号日本优先权专利申请，其整个内容被通过引用包含于此。