專(zhuān)利名稱(chēng)：定頻控制的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是為一電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器(charge pumpDC/DC converter)，尤指一種定頻操作的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器，提供較佳的負(fù)載調(diào)節(jié)能力以避免該直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓因?yàn)樨?fù)載的變動(dòng)或擾動(dòng)而產(chǎn)生任何相對(duì)應(yīng)的變動(dòng)。
背景技術(shù)：
一電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器為一般習(xí)知的電源供應(yīng)電路，從一輸入電壓電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生提供一穩(wěn)定輸出電壓至一負(fù)載。在各種型態(tài)的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器中有一種切換式直流/直流轉(zhuǎn)換器電源供應(yīng)器，使用切換技術(shù)將該輸入電壓轉(zhuǎn)換成為該穩(wěn)定輸出電壓。該開(kāi)關(guān)按照切換順序，先由該輸入電壓對(duì)一電容充電后，再將該電容上的電荷輸出至一輸出端。
然而，傳統(tǒng)式定頻操作的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器最常見(jiàn)的問(wèn)題在于當(dāng)負(fù)載有變動(dòng)或擾動(dòng)時(shí)，該輸出電壓也會(huì)隨著受到變化或波動(dòng)。操作時(shí)，定頻操作的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器無(wú)法提供好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力，以致于當(dāng)負(fù)載有變化或擾動(dòng)時(shí)，該輸出電壓會(huì)隨著起伏變化。也就是說(shuō)該輸出電壓會(huì)隨著該輸出電流或是該負(fù)載電流增加而線性地減少。該電壓上的變化會(huì)顯現(xiàn)在該輸出電壓的改變，而該輸出電壓的改變大小會(huì)依據(jù)該輸出電流或是該負(fù)載電流的變化大小而變動(dòng)。因此因負(fù)載變化或波動(dòng)所造成的該輸出電壓的變化或波動(dòng)一定要減低到最小，防止其它以該電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器的該輸出電壓做為電源供應(yīng)的電路系統(tǒng)效能因而降低。


圖1是為該傳統(tǒng)定頻操作的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流-輸出電壓示意圖。LTC 1522為典型習(xí)知的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器，凌特公司(Linear Technology Corporation)1997年的電子資料手冊(cè)有詳細(xì)說(shuō)明其特性。凌特公司市場(chǎng)化一個(gè)能夠產(chǎn)生穩(wěn)壓5伏特±4％的輸出電壓的微功率電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器LTC 1522。而此LTC 1522的輸出電流-輸出電壓的示意圖完整顯示在凌特公司1997年的LTC 1522微功率穩(wěn)壓5伏特電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器的第三頁(yè)說(shuō)明中。雖然該電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器在其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)聲稱(chēng)此為「穩(wěn)壓電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器」，然而其缺點(diǎn)就是當(dāng)負(fù)載變化或擾動(dòng)時(shí)，在其輸出電壓會(huì)產(chǎn)生大幅變化或擾動(dòng)。
因此本發(fā)明鑒于習(xí)知技術(shù)的缺失，乃思及改良定頻操作的電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器，提供一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的輸出電壓。使該電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器，在負(fù)載變化或擾動(dòng)時(shí)，能提供一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的輸出電壓，具有良好負(fù)載調(diào)節(jié)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一定頻操作的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，擁有良好負(fù)載調(diào)節(jié)能力，不論負(fù)載變化或擾動(dòng)，能防止輸出電壓的變化與擾動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一定頻操作的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，能夠產(chǎn)生相當(dāng)穩(wěn)定的輸出電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一定頻操作的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，在負(fù)載變化或擾動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的輸出電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一定頻操作的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，在輸出電流或負(fù)載電流有所改變或擾動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的輸出電壓。
本發(fā)明的目的在于藉由直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)，減少因?yàn)樵撠?fù)載變化或波動(dòng)所造成的穩(wěn)定輸出電壓的變動(dòng)。因此為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，包含一第一電容；一第一晶體管，耦合于該第一電容與一輸出端；一第二晶體管，耦合至該第一電容，其中一電流從一輸入電壓流入該第一電容，然后從該第一電容流至該輸出端；一反饋回路電路，用來(lái)監(jiān)視該輸出端的一電壓并產(chǎn)生一控制訊號(hào)；以及一第三晶體管，耦合至該輸入電壓與該第二晶體管之間，其中當(dāng)該第三晶體管與該第一晶體管被導(dǎo)通時(shí)，該輸出端的電壓是由該第三晶體管的阻抗來(lái)決定，并藉由一控制訊號(hào)控制該阻抗的大小。
為了使本發(fā)明的目的、功能與優(yōu)點(diǎn)更加清晰和便于了解，下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)其作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流-輸出電壓的特性曲線，圖標(biāo)說(shuō)明本發(fā)明該電壓轉(zhuǎn)換器相較于一傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換器，即使該輸出電流有所變化時(shí)，依舊提供一穩(wěn)定的輸出電壓；圖2是本發(fā)明根據(jù)上述第一較佳實(shí)施例直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；圖3A與圖3B是本發(fā)明根據(jù)上述第一較佳實(shí)施例直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的電流流向示意圖；圖3C是本發(fā)明根據(jù)上述第一較佳實(shí)施例直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的電荷泵電路等效電路示意圖；
圖4是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器示意圖；以及圖5A與圖5B是根據(jù)上述第二較佳實(shí)施例直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的電流流向示意圖。
具體的實(shí)施方式請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3A與圖3B。根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例圖標(biāo)說(shuō)明，一直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中該電壓轉(zhuǎn)換器由一輸入電壓Vin調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一輸出電壓Vout在一輸出端Nout輸出。因此，該電壓轉(zhuǎn)換器包含一電荷泵電路(Charge pumpcircuit)10、一反饋回路電路(feedback loop circuitry)20以及一輸出電容(output capacitor)Cout。
該電荷泵電路10包含一泵電容(pump capacitor)11，該泵電容11耦合至該輸出端Nout。一切換裝置12分別在一第一階段與一第二階段之間切換控制該電荷泵電路10。一調(diào)節(jié)裝置13用來(lái)調(diào)整在該第二階段的該輸出電壓Vout大小，其中在該第一階段，一電流流至該泵電容11對(duì)該泵電容11進(jìn)行充電，而在該第二階段時(shí)該電流從該泵電容11流至該輸出端Nout。
該反饋回路電路20耦合至該電荷泵電路10，產(chǎn)生一個(gè)控制訊號(hào)至該調(diào)節(jié)裝置13，進(jìn)而控制該輸出端Nout的該輸出電壓Vout保持在一定值，即使該電流有變動(dòng)時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所示，該電荷泵電路10由該輸入電壓Vin，供給該輸出端Nout的穩(wěn)定調(diào)節(jié)輸出電壓Vout。該切換裝置12包含一組開(kāi)關(guān)S1、S2、S3與S4。該第一開(kāi)關(guān)S1、該第四開(kāi)關(guān)S4與該第二開(kāi)關(guān)S2、該第三開(kāi)關(guān)S3為互補(bǔ)切換。該第一開(kāi)關(guān)S1、該第四開(kāi)關(guān)S4以時(shí)脈訊號(hào)Φ1作為同步切換訊號(hào)，該第二開(kāi)關(guān)S2與該第三開(kāi)關(guān)S3利用時(shí)脈訊號(hào)Φ2作為同步切換訊號(hào)，而其中Φ1與Φ2為反相互補(bǔ)。
在該第一階段時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)S1與該第四開(kāi)關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)，該第二開(kāi)關(guān)S2與該第三開(kāi)關(guān)S3不導(dǎo)通，如圖3A所示，因此該泵電容11在該第一階段時(shí)被充電至該輸入電壓Vin的大小。在該第二階段時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)S1與該第四開(kāi)關(guān)S4不導(dǎo)通時(shí)，該第二開(kāi)關(guān)S2與該第三開(kāi)關(guān)S3導(dǎo)通，則該電流會(huì)從該泵電容11輸出至該輸出端Nout，如圖3B所示。
根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例，該調(diào)節(jié)裝置13包含一可變電阻131，該可變電阻131以串聯(lián)方式耦合于該輸入電壓Vin與該泵電容11之間，其中在該第二階段時(shí)，該可變電阻131的電阻值依照該控制訊號(hào)來(lái)調(diào)整大小，進(jìn)而達(dá)到控制該輸出電壓Vout的大小。
該反饋回路電路20包含一參考電壓源21、一電阻分壓器22以及一放大器23。該參考電壓源21用來(lái)提供一個(gè)參考電壓訊號(hào)。該電阻分壓器22和該調(diào)節(jié)裝置13耦合用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)電壓反饋訊號(hào)。該放大器23以該參考電壓訊號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)放大該電壓反饋訊號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生該控制訊號(hào)至該切換調(diào)整裝置13。
該分壓器22耦合至該輸出電壓Vout，透過(guò)該放大器23來(lái)調(diào)整該可變電阻131的電阻值，以便維持該輸出電壓Vout在一穩(wěn)定調(diào)節(jié)電壓。也就是該反饋回路電路20用來(lái)控制該可變電阻131的電阻值，并從而控制該輸出電壓Vout在一穩(wěn)定調(diào)節(jié)電壓。該分壓器22包含兩個(gè)電阻221與222，以及一個(gè)電容223。該分壓器22提供一電壓反饋訊號(hào)于該放大器23的反向輸入端，且該電壓反饋訊號(hào)與該輸出電壓Vout成比例。該參考電壓源21提供一固定的參考電壓訊號(hào)于該放大器23的非反相輸入端。該放大器23放大該電壓反饋訊號(hào)與該該參考電壓的差值，并在該放大器23的輸出端提供一放大訊號(hào)來(lái)控制該可變電阻131的電阻值。于是一場(chǎng)效晶體管(field effect transistor)，如P信道金氧半場(chǎng)效晶體管(P-channel MOS)，利用線性區(qū)的操作特性取代該可變電阻131與該第三開(kāi)關(guān)S3。該第一開(kāi)關(guān)S1至第四開(kāi)關(guān)S4(包括所有在本發(fā)明所討論到的開(kāi)關(guān))皆可用場(chǎng)效晶體管，如MOSFET，或是雙載子晶體管(BJT，bipolarjunction transistor)。
參考圖2與圖3C，在該第二階段時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)S1與該第四開(kāi)關(guān)S4不導(dǎo)通，該第二開(kāi)關(guān)S2與該第三開(kāi)關(guān)S3導(dǎo)通，一節(jié)點(diǎn)17的電壓計(jì)算方式如下Vin-Iout*R＝V17(1)其中V17為該節(jié)點(diǎn)17的電壓，R是該可變電阻131的電阻值，以及Iout是一個(gè)輸出電流。在該輸出端Nout的該輸出電壓Vout計(jì)算方式如下Vout＝V11+V17(2)其中V11該泵電容11的兩側(cè)跨壓。
把方程式(1)帶入方程式(2)，可得到下面的方程式Vout＝Vin+(Vin-Iout*R)＝2Vin-Iout*R (3)根據(jù)上述討論，按照先后順序的方式操作該第一開(kāi)關(guān)S1至第四開(kāi)關(guān)S4，先由該輸入電壓Vin對(duì)該泵電容11充電，再把電荷輸出至該輸出端。因此當(dāng)本發(fā)明的該電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載有所變動(dòng)時(shí)，不論是從重載變成輕載或是從輕載變成重載，該輸出電壓會(huì)保持在一固定值，如圖1所示。值得特別說(shuō)明的是，該傳統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載從重載轉(zhuǎn)為輕載的時(shí)候，該輸出電壓會(huì)增加。反之該傳統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載從輕載轉(zhuǎn)為重載的時(shí)候，該輸出電壓會(huì)減少。
除了使用該可變電阻131與該第三開(kāi)關(guān)S3，本發(fā)明的該電壓轉(zhuǎn)換器可以使用一場(chǎng)效晶體管，如P信道金氧半場(chǎng)效晶體管耦合至該輸入電壓，在每個(gè)時(shí)脈的切換周期于兩階段的間時(shí)，該場(chǎng)效晶體管被激活且操作在線性區(qū)時(shí)，利用在該場(chǎng)效晶體管的壓降來(lái)控制該輸出電壓在一穩(wěn)定調(diào)節(jié)電壓值。
如圖4所示，第二較佳實(shí)施例，為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式，是一個(gè)利用晶體管而非開(kāi)關(guān)的直流電轉(zhuǎn)直流電電壓轉(zhuǎn)換器，其中該電壓轉(zhuǎn)換器包含一電荷泵電路10’、一反饋回路電路系統(tǒng)20’與一輸出電容Cout。
根據(jù)本發(fā)明第二較佳實(shí)施例，該電荷泵電路10’包含一個(gè)耦合至該輸出端Nout的泵電容11’，一用來(lái)切換該電荷泵電路10’于一個(gè)第一階段與第二階段之間的切換裝置12’，與一個(gè)用來(lái)調(diào)整在該第二階段的該輸出電壓Vout大小的調(diào)節(jié)裝置13’，其中在該第一階段，一個(gè)電流流至該泵電容11’來(lái)進(jìn)行充電，而在該第二階段時(shí)該電流從該泵電容11’流至該輸出端Nout。
該反饋回路電路20’耦合至該電荷泵電路10’，來(lái)產(chǎn)生一個(gè)控制訊號(hào)至該調(diào)節(jié)裝置13’，進(jìn)而控制位于該輸出端Nout的該輸出電壓Vout保持一定，即使該電流有變動(dòng)時(shí)。
該電荷泵電路10’由該輸入電壓Vin，供給位于該輸出端Nout的該受校準(zhǔn)過(guò)輸出電壓Vout。該切換工具12’包含一組晶體管M1、M2、M3與M4，其中該第一晶體管M1、第二晶體管M2與第三晶體管M3為P信道晶體管，而該第四晶體管M4為N信道晶體管。該第一開(kāi)關(guān)M1與該第三開(kāi)關(guān)M3以定時(shí)器訊號(hào)Φ1作為同步訊號(hào)，該第二開(kāi)關(guān)M2與該第三開(kāi)關(guān)M4利用定時(shí)器訊號(hào)Φ2作為同步訊號(hào)，而其中Φ1與Φ2為互補(bǔ)非同相定時(shí)器。該第一晶體管M1的一個(gè)控制電極連接到定時(shí)器Φ1來(lái)接收該定時(shí)器Φ1的訊號(hào)。該第一晶體管M4的該控制電極連接到定時(shí)器Φ2來(lái)接收該定時(shí)器Φ2的訊號(hào)，其中Φ2與Φ1為互補(bǔ)非同相定時(shí)器。該第一晶體管M2的該控制電極連接到定時(shí)器Φ2來(lái)接收該定時(shí)器Φ2的訊號(hào)。該第一晶體管M3的該控制電極連接到定時(shí)器Φ1來(lái)接收該定時(shí)器Φ1的訊號(hào)。在該第一階段時(shí)，該第一晶體管M1與該第四晶體管M4導(dǎo)通時(shí)，該第二晶體管M2與該第三晶體管M3為不導(dǎo)通，如圖5A所示，該泵電容11’因此在該第一階段對(duì)該輸入電壓Vin充電。在該第二階段時(shí)，該第一晶體管M1與該第四晶體管M4不導(dǎo)通時(shí)，該第二晶體管M2與該第三晶體管M3為導(dǎo)通，則該電流會(huì)從該泵電容11’流至該輸出端Nout，如圖5B所示。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，該調(diào)節(jié)裝置13’包含一個(gè)以串聯(lián)方式耦合于該輸入電壓Vin與該泵電容11’之間的可調(diào)變晶體管131’，其中在該第二階段時(shí)，該可調(diào)變晶體管131’的可變阻抗值依照該控制訊號(hào)來(lái)調(diào)整大小，達(dá)到控制該輸出電壓Vout的目標(biāo)。于是該可調(diào)變晶體管131’就可以成為在該切換工具12’的該第三晶體管M3，因而該可調(diào)變晶體管131’不僅利用該可變阻抗來(lái)控制該輸出電壓Vout，還切換該電荷泵電路10’于該第一與第二階段之間。
該反饋回路電路20’包含一參考電壓源21’，用來(lái)提供一個(gè)參考電壓訊號(hào)的，一分壓器22’耦合至該調(diào)節(jié)裝置13’，用來(lái)產(chǎn)生一電壓反饋訊號(hào)，與一放大器23’是以該參考電壓訊號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)放大該電壓反饋訊號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生該控制訊號(hào)至該調(diào)節(jié)裝置13。
該分壓器22’耦合至該輸出電壓Vout，控制該第三晶體管M3的導(dǎo)通狀態(tài)(也就是說(shuō)該可調(diào)變晶體管131’)，因而維持該輸出電壓Vout在一個(gè)受校準(zhǔn)過(guò)期望電壓。也就是該反饋回路電路系統(tǒng)20’用來(lái)控制該可調(diào)變晶體管M3(131’)的可變阻抗值，并從而控制該輸出電壓Vout在一個(gè)受校準(zhǔn)過(guò)期望電壓。該分壓器22’包含兩個(gè)電阻221’與222’，以及一電容223’。該分壓器22’提供一與該輸出電壓Vout成比例的電壓反饋訊號(hào)于該放大器23’的反向輸入端。因此該電容223’是一前饋電容，并擁有一個(gè)零點(diǎn)，而該電容223’與該電阻221’所形成的時(shí)間常數(shù)改善了該電壓轉(zhuǎn)換器的相位邊限(phasemargin)。換句話說(shuō)，該電壓轉(zhuǎn)換器的相位延遲減少，改善了該電壓轉(zhuǎn)換器的相位邊限。因此，該電壓轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定度獲得提升。
該參考電壓源21’提供一固定的參考電壓訊號(hào)于該放大器23的非反相輸入端。該放大器23’放大該電壓反饋訊號(hào)與該參考電壓的差值，并在該放大器23’的輸出端提供一放大訊號(hào)，透過(guò)一第五晶體管M5與一反相器24’，來(lái)控制該第三晶體管M3的阻抗值。在該第二階段時(shí)，該第一晶體管M1與該第四晶體管M4為不導(dǎo)通的，而第二晶體管M2與第三晶體管M3(131’)為導(dǎo)通，該電流從該泵電容11’流至該輸出端Nout，如圖5B所示。
該第五晶體管M5用來(lái)放大該放大訊號(hào)，在該第二階段時(shí)驅(qū)動(dòng)該第三晶體管M3(131’)。該電壓轉(zhuǎn)換器也擁有一電流源25’與一補(bǔ)償電容26’。該電流源25’在一節(jié)點(diǎn)N2提供一穩(wěn)定電流訊號(hào)。該補(bǔ)償電容26’耦合于該節(jié)點(diǎn)N2與該第五晶體管M5控制電極之間。該補(bǔ)償電容26’的功能在于犧牲一些頻寬來(lái)增加該第五晶體管M5的穩(wěn)定度，達(dá)到所謂的米勒補(bǔ)償。該節(jié)點(diǎn)N2透過(guò)該反相器24’與該第三晶體管M3(131’)的該控制電極連結(jié)在一起，這會(huì)造成在該第二階段時(shí)，該節(jié)點(diǎn)N2的電壓會(huì)傾向與該第三晶體管M3(131’)控制電極的電壓相同，故該第三晶體管3的導(dǎo)通狀態(tài)會(huì)隨著該節(jié)點(diǎn)N2的電壓改變而改變。于是該第三晶體管M3可以視為一個(gè)可變電阻。該第三晶體管M3的導(dǎo)通電阻值大小是根據(jù)該第三晶體管M3的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)決定。該第二晶體管M2的導(dǎo)通電阻可以被忽略因?yàn)樵摰诙w管M2的導(dǎo)通電阻的值相對(duì)地較小。因此該第一晶體管M1與該第四晶體管M4為不導(dǎo)通，而第二晶體管M2與第三晶體管M3(131’)為導(dǎo)通時(shí)，該節(jié)點(diǎn)N3的電壓以下述方程式表示Vin-Iout*R＝VN3(4)
其中VN3為該節(jié)點(diǎn)N3的電壓，R是可調(diào)變晶體管M3(131’)的導(dǎo)通阻抗值，與Iout是一個(gè)輸出電流。在該輸出端Nout的該輸出電壓Vout計(jì)算方式如下Vout＝V11’+VN3(5)其中VN3該泵電容11’的兩側(cè)跨壓。
把方程式(4)帶入方程式(5)，可底得到下面的方程式Vout＝Vin+(Vin-Iout*R)＝2Vin-Iout*R(3)根據(jù)上述討論，以按照先后順序的方式操作該晶體管，先由該輸入電壓Vin對(duì)該泵電容11’充電，再把電荷轉(zhuǎn)移至該輸出。因此該輸出電壓值Vout是被第三晶體管M3的等同阻抗值所決定。也就是說(shuō)該輸出電壓值Vout只被該節(jié)點(diǎn)N2的電壓所控制。
值得特別說(shuō)明的是本發(fā)明中，該泵電容11’因?yàn)樵撦敵鲎杩沟恼{(diào)變而操作在轉(zhuǎn)移階段，以致于電壓轉(zhuǎn)換器能在該輸出電壓Vout因負(fù)載變化或波動(dòng)而有所變化與波動(dòng)時(shí)，提供一個(gè)瞬間電壓供給。因此利用一個(gè)較高增益的運(yùn)算放大器，改善操作在定頻的電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載調(diào)節(jié)能力。此外本發(fā)明的該電壓轉(zhuǎn)換器一定要用電容223’與電容26’來(lái)增加電路穩(wěn)定性。歸納上述所說(shuō)，本發(fā)明提供一個(gè)操作在定頻的電壓轉(zhuǎn)換器，能夠提供一個(gè)好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力，避免該輸出電壓Vout隨著負(fù)載變化或波動(dòng)而有所變化或波動(dòng)。
上述本發(fā)明的具體實(shí)施例與圖標(biāo)是使熟知此技術(shù)的人士所能了解，然而本專(zhuān)利的權(quán)利范圍并不局限在上述實(shí)施例。
綜合上述，本發(fā)明的目的已充分且有效地被揭露。本案件熟知此技術(shù)的人不論怎么做修飾，一樣不會(huì)脫離此專(zhuān)利范圍所要保護(hù)的。
權(quán)利要求
1.一直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器用來(lái)調(diào)節(jié)源自于一輸入電壓的位于一輸出端的一輸出電壓，其特征在于直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器包含一電荷泵電路(Charge pump circuit)包含一泵電容(pump capacitor)，所述的泵電容耦合至所述的輸出端，一切換裝置用來(lái)切換所述的電荷泵電路于一第一階段與一第二階段之間，以及一調(diào)節(jié)裝置用來(lái)調(diào)節(jié)在所述的第二階段的所述的輸出電壓大小，其中在所述的第一階段時(shí)，一電流流至所述的泵電容進(jìn)行充電，在所述的第二階段時(shí)，所述的電流從所述的泵電容流至所述的輸出端；以及一反饋回路電路(feedback loop circuitry)是耦合至所述的電荷泵電路，來(lái)產(chǎn)生一控制訊號(hào)至所述的調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)而控制位于所述的輸出端的所述的輸出電壓保持一定，即使所述的電流有變動(dòng)時(shí)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的調(diào)節(jié)裝置包含一可變電阻是以串聯(lián)方式耦合于所述的輸入電壓與所述的泵電容之間，其中在所述的第二階段時(shí)，所述的可變電阻的電阻值根據(jù)所述的控制訊號(hào)來(lái)調(diào)整其大小，進(jìn)而控制所述的輸出電壓。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的調(diào)節(jié)裝置包含一個(gè)具有可變阻抗值的可調(diào)變晶體管，所述的可調(diào)變晶體管以串聯(lián)方式耦合于所述的輸入電壓與所述的泵電容之間，其中在所述的第二階段時(shí)，所述的可調(diào)變晶體管的阻抗值依照所述的控制訊號(hào)來(lái)調(diào)整大小以控制所述的輸出電壓。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的切換裝置包含一第一晶體管耦合于所述的泵電容與所述的輸出端之間，一第二晶體管耦合于所述的泵電容，與一第四開(kāi)關(guān)耦合于所述的輸入電壓與所述的第一晶體管，其中所述的可調(diào)變晶體管是耦合于所述的輸入電壓與所述的第二晶體管之間，且當(dāng)所述的第二晶體管與所述的第四晶體管導(dǎo)通時(shí)，所述的電流從所述的輸入電壓流入所述的泵電容，而當(dāng)所述的第一晶體管與所述的可調(diào)變晶體管導(dǎo)通時(shí)，所述的電流從所述的泵電容流至所述的輸出端。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的第一晶體管與所述的可調(diào)變晶體管的操作是和所述的第二晶體管與所述的第四晶體管的操作是為互補(bǔ)操作。
6.據(jù)權(quán)利要求5所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的第一晶體管、所述的第四晶體管以及所述的可調(diào)變晶體管是為P信道晶體管，而所述的第二晶體管是為一N信道晶體管晶體管。
7.據(jù)權(quán)利要求6所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，所述的反饋回路電路包含一參考電壓源，用來(lái)提供一參考電壓訊號(hào)，一分壓器是耦合至所述的調(diào)節(jié)工具，用來(lái)產(chǎn)生一電壓反饋訊號(hào)，以及一放大器，以所述的參考電壓訊號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)放大所述的電壓反饋訊號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生所述的控制訊號(hào)至所述的調(diào)節(jié)裝置。
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的反饋回路電路系統(tǒng)更包含一前饋電容，是耦合至所述的分壓器，以增加所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的一相位邊限，提升所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定度。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的反饋回路電路更包含一電流源，是提供一穩(wěn)定電流訊號(hào)，一第五晶體管耦合于所述的電流源與所述的放大器之間，用以接收所述的放大器的一放大訊號(hào)，一反相器耦合至所述的電流源與所述的第五晶體管之間，用以接收來(lái)自所述的第五晶體管的一放大訊號(hào)，以及一補(bǔ)償電容是耦合于所述的第五晶體管的一控制端，對(duì)所述的第五晶體管進(jìn)行米勒補(bǔ)償。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述的直流/直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述的第五晶體管是為一N信道晶體管。
全文摘要
一直流/直流轉(zhuǎn)換器包括一泵電容(pump capacitor)電路是電連接至一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)、一切換裝置用來(lái)切換該電荷泵電路(Charge pump circuit)于一個(gè)第一階段與一個(gè)第二階段之間，與一個(gè)可變電阻用來(lái)調(diào)整在該第二階段的一個(gè)輸出電壓的強(qiáng)度大小，其中在第一階段時(shí)一個(gè)電流對(duì)該泵電容充電，在第二階段該電流從該泵電容流至該輸出端點(diǎn)。一個(gè)反饋回路電路(feedback loop circuitry)系統(tǒng)耦合至該電荷泵電路，來(lái)產(chǎn)生一個(gè)控制訊號(hào)至該可變電阻，以控制位于該輸出端點(diǎn)的該輸出電壓會(huì)與該電流一致地變動(dòng)。因此該電壓轉(zhuǎn)換器能夠提供一個(gè)好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力，避免該輸出電壓因?yàn)樨?fù)載的變化與波動(dòng)而產(chǎn)生任何相對(duì)應(yīng)的變化與波動(dòng)。
文檔編號(hào)H02M3/07GK1719704SQ200510072090
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者馮蔚文, 李建和 申請(qǐng)人:沛亨半導(dǎo)體股份有限公司