專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明相關(guān)于一種直流電壓轉(zhuǎn)換器，其循環(huán)地進(jìn)行操作，并且，其電感儲(chǔ)存組件可藉由一適當(dāng)?shù)目刂齐娐范a(chǎn)生短路，以抑制電壓尖脈沖(voltage spikes)以及在操作期間所發(fā)生的電壓振蕩(voltageoscillations)。
背景技術(shù)：
直流電壓轉(zhuǎn)換器乃會(huì)被使用于可攜式裝置中，且在該等可攜式裝置中，電池乃會(huì)由于所需的微型化以及重量減少而僅提供一低供應(yīng)電壓，所以，為了供應(yīng)該等裝置的電路單元，一直流電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)將該供應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成為一較高的輸出電壓，而如此的一直流電壓轉(zhuǎn)換器(亦稱(chēng)之為一升壓轉(zhuǎn)換器(step-up converter))的設(shè)計(jì)則是在Tietze/Schenk″Halbleiterschal tungstechnik″[Semiconductorcircuit technology]，12th edition，pages 948 to 949中有所敘述。
一直流電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)具有一電感儲(chǔ)存組件，且該電感組件會(huì)被連接在該供應(yīng)電壓的一終端以及參考電位的一終端間，而在如此的方法中，該電感組件則是經(jīng)由一第一開(kāi)關(guān)而加以耦接，再者，用于輸出電壓的一電容緩沖終端乃是經(jīng)由一第二開(kāi)關(guān)而被連接在該電感儲(chǔ)存組件以及該第一開(kāi)關(guān)間。
在理想的循環(huán)操作期間，該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)乃會(huì)同時(shí)的改變，如此的結(jié)果是，該第一開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)且該第二開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，或是該第一開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)且該第二開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)，此時(shí)，若是該第一開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，則能量乃會(huì)被儲(chǔ)存在該電感儲(chǔ)存組件中，而若是該第二開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，則電荷會(huì)被移除，并且，該電容器會(huì)進(jìn)行充電，此外，若是該第一以及該第二開(kāi)關(guān)的切換狀態(tài)維持在未改變時(shí)，則線圈電流乃會(huì)持續(xù)地下降，直到該電感儲(chǔ)存組件已經(jīng)完成放電為止。
若是該第一以及第二開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，則儲(chǔ)存在該電容器中的能量乃會(huì)經(jīng)由該第二以及第一開(kāi)關(guān)而排出，而此則是會(huì)損害該直流電壓轉(zhuǎn)換器的效能。
若是該第一以及第二開(kāi)關(guān)于同時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)、且能量仍然被儲(chǔ)存在該電感儲(chǔ)存組件中時(shí)，則該線圈電流會(huì)被中斷，并且，會(huì)發(fā)生會(huì)損害該電路的電壓尖脈沖，此外，也會(huì)發(fā)生干擾振蕩，而該振蕩則是由于形成自該電感儲(chǔ)存組件以及寄生開(kāi)關(guān)電容(parasitic switchcapacitance)的結(jié)果共振電路所造成。
實(shí)際上，該第一以及第二開(kāi)關(guān)乃會(huì)由于傳播次數(shù)以及其它的影響，而無(wú)法精確地在相同的時(shí)間進(jìn)行改變，因此，在避免該第一以及第二開(kāi)關(guān)于同時(shí)間關(guān)閉上就會(huì)發(fā)生困難，而該第一以及第二開(kāi)關(guān)也同樣地會(huì)在同時(shí)間開(kāi)啟，不過(guò)，通常，此狀態(tài)會(huì)由于效能的大量減少而獲得避免，此外，當(dāng)調(diào)節(jié)該電路時(shí)，其有時(shí)亦會(huì)需要該第一以及第二開(kāi)關(guān)在同時(shí)間關(guān)閉，因此，該輸出電壓會(huì)采用一規(guī)定數(shù)值，再者，為了抑制該等相關(guān)的電壓尖脈沖、或是電壓振蕩，該電感儲(chǔ)存組件會(huì)產(chǎn)生短路，而所具有的結(jié)果是，該線圈電流會(huì)在該短路電路中流動(dòng)，如此的電路亦稱(chēng)之為緩振電路(snubber circuit)，迄今，一緩振電路通常是藉由一包括一二極管以及一串聯(lián)電阻的串聯(lián)電路而加以形成，而其中，該串聯(lián)電路則是會(huì)并聯(lián)地與該電感儲(chǔ)存組件相連接，并且，該串聯(lián)電阻乃會(huì)被用以設(shè)定該電感儲(chǔ)存組件在產(chǎn)生短路時(shí)的一電壓數(shù)值，且其中，該電壓數(shù)值可能不會(huì)少于在集成電路中可能已經(jīng)是一關(guān)鍵數(shù)值該二極管的臨界電壓。
不過(guò)，問(wèn)題卻是，該二極管以及該電阻兩者都必須要盡可能精準(zhǔn)地進(jìn)行尺寸切割(此相關(guān)于在技術(shù)以及成本方面的花費(fèi))，因此，一方面，該電感儲(chǔ)存組件會(huì)在一所需臨界數(shù)值時(shí)產(chǎn)生短路，以及，另一方面，由于橫跨該電阻的該電壓降所造成的損失并不會(huì)太大。
本發(fā)明的一目的即在于提供一種直流電壓轉(zhuǎn)換器，其電感儲(chǔ)存組件在發(fā)生電壓尖脈沖、或是電壓振蕩時(shí)，乃會(huì)藉由一具有一適當(dāng)控制電路的個(gè)別開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生短路，其中，該開(kāi)關(guān)能夠以一簡(jiǎn)單的方式而加以執(zhí)行，且其所產(chǎn)生的損失很少。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，前述目的藉由一種直流電壓轉(zhuǎn)換器而加以達(dá)成，其會(huì)循環(huán)地將一輸入側(cè)供應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成為一輸出電壓，并包括一電感儲(chǔ)存組件，其具有一第一終端以及一第二終端，且該第一終端被連接至一用于該供應(yīng)電壓的終端；一第一開(kāi)關(guān)，其具有一第一終端，以及一第二終端，并且，會(huì)被串聯(lián)連接至該電感儲(chǔ)存組件，其中，該第一開(kāi)關(guān)的該第一終端乃會(huì)被連接至該電感儲(chǔ)存組件的該第二終端，以及該第一開(kāi)關(guān)的該第二終端乃會(huì)被連接至參考電位的一終端；一第二開(kāi)關(guān)，具有一第一終端以及一第二終端，其中，該第一終端會(huì)被連接至該電感儲(chǔ)存組件的該第二終端，以及，該第二終端會(huì)被連接至一用于提供該輸出電壓的終端；一電容儲(chǔ)存組件，其被連接在該用于提供該輸出電壓的輸出終端以及該用于該參考電位的終端間；以及一第三開(kāi)關(guān)，其意欲于對(duì)該電感儲(chǔ)存組件產(chǎn)生短路，并且，系與該電感儲(chǔ)存組件并聯(lián)連接，以及，就其本身而言，乃是藉由利用在該電感儲(chǔ)存組件的該第二終端處所分接的一控制電壓而在該輸入側(cè)上為可控制的一控制電路所控制。
在根據(jù)本發(fā)明的該直流電壓轉(zhuǎn)換器中，該電感儲(chǔ)存組件乃會(huì)在一控制電路若是檢測(cè)到電壓尖脈沖、或電壓振蕩時(shí)，藉由該可活化的第三開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生短路，而此改進(jìn)所具有的優(yōu)點(diǎn)則是，該第三開(kāi)關(guān)僅會(huì)具有低功率損失，以及該第三開(kāi)關(guān)以及該控制電路的構(gòu)件都可以利用價(jià)錢(qián)低廉且簡(jiǎn)單的方式、并利用集成電路的技術(shù)而加以形成。
本發(fā)明另外的具有優(yōu)勢(shì)的改進(jìn)載明于附屬權(quán)利要求中。
該控制電路的一較具優(yōu)勢(shì)的改進(jìn)為，包括一臨界數(shù)值決定單元，且在其輸入側(cè)上被施加以該控制電壓，以及包括一下游儲(chǔ)存組件，其輸出側(cè)信號(hào)會(huì)被耦接至該第三開(kāi)關(guān)的一控制終端，而此改進(jìn)所具有的優(yōu)點(diǎn)則是，其僅包括兩個(gè)可以利用集成電路的技術(shù)、并以價(jià)錢(qián)低廉且簡(jiǎn)單的方式而加以形成的必要標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。
本發(fā)明的一改進(jìn)在于提供一調(diào)節(jié)電路，在其輸入側(cè)上施加以該輸出電壓，以及其會(huì)該輸出側(cè)上提供一第一切換信號(hào)以及一第二切換信號(hào)，因此，該輸出電壓乃會(huì)采用一規(guī)定數(shù)值，此即表示，即使是在負(fù)載改變時(shí)，該規(guī)定輸出電壓也會(huì)加以提供。
其亦較佳地的是，加以提供該第一切換信號(hào)以及該第二切換信號(hào)，因此，該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)會(huì)在推挽模式(push-pullmode)中為開(kāi)啟、或是在推挽模式中為關(guān)閉，而此則是對(duì)應(yīng)于該直流電壓轉(zhuǎn)換器的理想高效能操作。
該第一開(kāi)關(guān)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式以及該第二開(kāi)關(guān)為一p信道場(chǎng)效晶體管的形式，或者，該第一開(kāi)關(guān)為一p信道場(chǎng)效晶體管的形式以及該第二開(kāi)關(guān)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式，并且，該第一以及第二開(kāi)關(guān)為同相(in phase)、或是實(shí)質(zhì)上為同相，而如此的結(jié)果是，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都可以利用相同的信號(hào)而加以驅(qū)動(dòng)。
在該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)皆為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式、或是該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)皆為一p信道場(chǎng)效晶體管形式的直流電壓轉(zhuǎn)換器中，該第一切換信號(hào)以及該第二切換信號(hào)乃會(huì)為反相(inantiphase)、或是實(shí)質(zhì)上為反相，而此所具有的優(yōu)點(diǎn)則是，僅會(huì)使用一種型態(tài)的開(kāi)關(guān)。
在一替代改進(jìn)中，該直流電壓轉(zhuǎn)換器的該第二開(kāi)關(guān)為一二極管的形式，而在此例子中，該調(diào)節(jié)電路則是僅必須提供一第一切換信號(hào)。
在該控制電路中，一臨界數(shù)值決定單元會(huì)將兩種邏輯狀態(tài)的其中之一分配至一輸出側(cè)信號(hào)，其中，若是超過(guò)一大于一規(guī)定輸出電壓的內(nèi)部臨界數(shù)值時(shí)，乃會(huì)采用為一第一邏輯狀態(tài)，否則就采用為一第二邏輯狀態(tài)，此乃是為了檢測(cè)所發(fā)生電壓尖脈沖的權(quán)宜之計(jì)。
在該臨界數(shù)值決定單元的一替代改進(jìn)中，該臨界數(shù)值可以利用對(duì)源自(所發(fā)生之)共振電路的未達(dá)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的方式而加以選擇。
在一較佳發(fā)展中，該臨界數(shù)值決定單元會(huì)具有兩個(gè)內(nèi)部臨界數(shù)值，其中，一用于自該第一改變至該第二狀態(tài)的第一臨界數(shù)值會(huì)藉由切換滯后現(xiàn)象(switching hysteresis)而與一用于自該第二改變至該第一狀態(tài)的第二臨界狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別，而此發(fā)展則亦稱(chēng)為一史密特觸發(fā)(Schmitt trigger)，并且，可以利用一特別的簡(jiǎn)單方式而加以執(zhí)行。
在該控制電路中所使用的該儲(chǔ)存組件會(huì)具有一被耦接至該臨界數(shù)值決定單元該輸出端的設(shè)定輸入端，一重設(shè)輸入端，以及一輸出端，其中，該重設(shè)輸入端被耦接至該第一切換信號(hào)的方式為，該第一開(kāi)關(guān)若是處于開(kāi)啟時(shí)，該等邏輯狀態(tài)的其中之一乃會(huì)于該輸出側(cè)上被施加至該儲(chǔ)存組件，以及該第一開(kāi)關(guān)若是處于關(guān)閉時(shí)，該等邏輯狀態(tài)的其中另一乃會(huì)在一時(shí)鐘緣(clock edge)一出現(xiàn)在該設(shè)定輸入端處時(shí)馬上被施加至該輸出側(cè)上，而一一開(kāi)始超過(guò)目標(biāo)、或未達(dá)目標(biāo)的發(fā)生則是藉由改變?cè)摮跏紶顟B(tài)而加以指示，此起始狀態(tài)會(huì)在該第一開(kāi)關(guān)為關(guān)閉時(shí)維持為未改變，此外，該輸出信號(hào)乃會(huì)較具優(yōu)勢(shì)地被耦接至?xí)a(chǎn)生短路的該第三開(kāi)關(guān)，而如此的結(jié)果則是，該電感儲(chǔ)存組件會(huì)在該等電壓振蕩發(fā)生時(shí)發(fā)生短路。
在一較佳實(shí)施例中，該儲(chǔ)存組件的該輸出端會(huì)經(jīng)由一反相器而被耦接至該第三開(kāi)關(guān)，其中，較具優(yōu)勢(shì)地是，該反相器為一會(huì)關(guān)于該第三開(kāi)關(guān)的閘極電容(其電荷會(huì)被顛倒)而快速切換的驅(qū)動(dòng)器反相器形式。
依照一較佳的發(fā)展，該儲(chǔ)存組件會(huì)為一D型正反器的形式，其整合為已充分已知。
在該控制電路的一改進(jìn)中，一第一反相器會(huì)加以提供，且其乃會(huì)被連接于該儲(chǔ)存組件的該重設(shè)輸入端的上游，而如此的結(jié)果是，若是該第一開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟時(shí)，則該儲(chǔ)存組件就會(huì)進(jìn)行重設(shè)。
該臨界數(shù)值決定單元可以被提供以一供應(yīng)輸入端，再者，該儲(chǔ)存組件可以加以形成為具有一另一輸入端，而，舉例而言，在該D型正反器的例子中，此輸入端乃是被用以將一數(shù)值分配至該等邏輯狀態(tài)的其中之一。
該第三開(kāi)關(guān)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式，或是一p信道場(chǎng)效晶體管的形式，而此則是讓設(shè)計(jì)該電路時(shí)具有自由度。
此外，對(duì)該直流電壓轉(zhuǎn)換器而言，亦較佳地是，利用集成電路技術(shù)而加以設(shè)計(jì)，因此，即可以支持裝置另外的微型化需求。


本發(fā)明以圖式做為參考而于之后進(jìn)行解釋?zhuān)渲袌D1顯示本發(fā)明的一示范性實(shí)施例；以及圖2使用一狀態(tài)圖來(lái)顯示所選擇信號(hào)的時(shí)間曲線。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示本發(fā)明的一示范性實(shí)施例，其適合于將一供應(yīng)電壓Vin(一開(kāi)始所施加者)轉(zhuǎn)換成為一輸出直流電壓Vout，一具有一第一終端11以及一第二終端12的電感儲(chǔ)存組件1乃會(huì)藉由該第一終端11而被耦接至一用于提供該供應(yīng)電壓Vin的終端，并且，乃會(huì)藉由該第二終端12、并經(jīng)由一開(kāi)關(guān)2而被連接至一參考電位Vss，再者，一具有一第一終端31以及一第二終端32的第二開(kāi)關(guān)3會(huì)經(jīng)由該第一終端31而被連接至該電感儲(chǔ)存組件1的該第二終端12，該第二開(kāi)關(guān)3的該第二終端32則是會(huì)被連接至一用于分接該輸出電壓Vout的終端，另外，一電容器4會(huì)被連接在該用于分接該輸出電壓Vout的終端以及該參考電位Vss間，一用于對(duì)該電感儲(chǔ)存組件1產(chǎn)生短路的第三開(kāi)關(guān)5會(huì)并聯(lián)地連接至該參考電位，并且，該第三開(kāi)關(guān)5可以利用一控制電路6而進(jìn)行切換，其中，該控制電路的輸入側(cè)控制電壓V1乃是在該電感儲(chǔ)存組件1的該第二終端12處進(jìn)行分接。
該控制電路6包括一臨界數(shù)值決定單元7，其具有一連接于其下游的儲(chǔ)存組件8，并且，該儲(chǔ)存組件的輸出端會(huì)被耦接至該第三開(kāi)關(guān)5的控制輸入端，正如圖1中所示，一第二反相器11會(huì)為了耦接的目的而加以提供，該反相器是一可以為一快速切換驅(qū)動(dòng)器反相器(fast-switching driver inverter)的形式，而作為一替代，其則是亦有可能，舉例而言，直接、或經(jīng)由一放大器而進(jìn)行耦接，再者，該臨界數(shù)值決定單元7加以形成的方式為，若是該輸入信號(hào)超過(guò)一內(nèi)部臨界值時(shí)，一第一狀態(tài)會(huì)被施加至該臨界數(shù)值決定單元7的該輸出端，否則，該臨界數(shù)值決定單元所輸出的一第二狀態(tài)會(huì)進(jìn)行施加。
該臨界數(shù)值決定單元7的一替代改進(jìn)，亦稱(chēng)之為一史密特觸發(fā)(Schmitt trigger)，會(huì)具有兩個(gè)內(nèi)部臨界數(shù)值，其中，一用于自該第一改變至該第二狀態(tài)的第一臨界數(shù)值乃是藉由切換滯后現(xiàn)象(switching hysteresis)而與一用于自該第二改變至該第一狀態(tài)的第二臨界數(shù)值進(jìn)行區(qū)別。
該儲(chǔ)存組件8具有一設(shè)定輸入端，一重設(shè)輸入端，以及一輸出端，并且，其利用該第一切換信號(hào)S2而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式為，該第一開(kāi)關(guān)2若是處于開(kāi)啟時(shí)，則一邏輯狀態(tài)會(huì)被施加至該輸出側(cè)，以及若是一時(shí)鐘緣(clock edge)出現(xiàn)在該設(shè)定輸入端處且該第一開(kāi)關(guān)2處于關(guān)閉時(shí)，則另一個(gè)邏輯狀態(tài)會(huì)被施加至該輸出側(cè)，在圖1中，一第一反相器10乃會(huì)為了將該重設(shè)輸入端耦接至該第一切換信號(hào)S2的目的而加以提供。
該儲(chǔ)存組件8的一較具優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)為，一D型正反器(D-typeflip-flop)，而該正反器的起始狀態(tài)則是會(huì)在若沒(méi)有電壓被施加到該重設(shè)輸入端上時(shí)進(jìn)行重設(shè)，正如在圖1中所舉例說(shuō)明的一樣，因此，此實(shí)施例使得該電路可以利用一穩(wěn)定的方式而加以起始。
該臨界數(shù)值決定單元亦可以被提供以一供應(yīng)輸入端，該儲(chǔ)存組件可以加以形成為其會(huì)具有一另一輸入端，而此另一輸入端，舉例而言，則是會(huì)在該D型正反器的例子中，被用以將一數(shù)值分配至該等邏輯狀態(tài)，并且，此輸入端乃會(huì)被連接至該輸出電壓Vout，再者，正如在圖1中所顯示的，該臨界數(shù)值決定單元7，舉例而言，加以形成為不具有一供應(yīng)輸入端，以及該儲(chǔ)存組件8加以形成為其具有一另一輸入端。
此外，會(huì)提供一調(diào)整電路9，而其功能則是在于確保該輸出電壓Vout會(huì)采用一規(guī)定數(shù)值，該輸出電壓會(huì)在該輸入側(cè)上被施加至該調(diào)節(jié)電路9，并且，一用于控制該第一開(kāi)關(guān)2的第一切換信號(hào)S2以及一用于控制該第二開(kāi)關(guān)3的第一切換信號(hào)S3會(huì)被提供在該輸出側(cè)上。
理想地是，該第一切換信號(hào)S2以及該第二切換信號(hào)S3以該第一開(kāi)關(guān)2處于開(kāi)啟狀態(tài)以及該第二開(kāi)關(guān)3處于關(guān)閉狀態(tài)，或是，該第一開(kāi)關(guān)2處于關(guān)閉狀態(tài)以及該第二開(kāi)關(guān)3處于開(kāi)啟狀態(tài)的方式而進(jìn)行選擇，而該等開(kāi)關(guān)的合適實(shí)施例則是n信道場(chǎng)效晶體管、或p信道場(chǎng)效晶體管，至于在圖1中，該第一開(kāi)關(guān)2，舉例而言，為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式，以及該第二開(kāi)關(guān)3，舉例而言，為一p信道場(chǎng)效晶體管的形式，因此，在此狀況下，該第一切換信號(hào)S2以及該第二切換信號(hào)S3乃會(huì)為同相(in phase)、或?qū)嵸|(zhì)上為同相，此即表示，舉例而言，該第一切換信號(hào)S2以及該第二切換信號(hào)S3會(huì)同時(shí)地具有一高信號(hào)位準(zhǔn)，以及會(huì)同時(shí)地具有一低信號(hào)位準(zhǔn)，所以，對(duì)于該第一開(kāi)關(guān)2為一p信道場(chǎng)效晶體管形式、或是該第二開(kāi)關(guān)3為一n信道場(chǎng)效晶體管形式的狀況也同樣可以理解。
為了敘述該控制電路6的操作方法，該第一切換信號(hào)S2以及該第二切換信號(hào)S3，舉例而言，進(jìn)行選擇的方式為，三個(gè)相位會(huì)在電路操作期間發(fā)生在相位I中，該第一開(kāi)關(guān)2會(huì)處于開(kāi)啟狀態(tài)，以及該第二開(kāi)關(guān)3會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)；在相位II中，該第一開(kāi)關(guān)2會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)，以及該第二開(kāi)關(guān)3會(huì)處于開(kāi)啟狀態(tài)；以及在相位III中，該第一開(kāi)關(guān)2以及該第二開(kāi)關(guān)3都會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)。
此外，也可能有另一相位IV，而在此相位中，該第一開(kāi)關(guān)2以及該第二開(kāi)關(guān)3則是都處于開(kāi)啟狀態(tài)。在此，該電感儲(chǔ)存組件1會(huì)于其中進(jìn)行充電的相位I，以及該電容器4會(huì)于其中進(jìn)行充電的相位II對(duì)于操作該直流電壓轉(zhuǎn)換器而言乃是必須的，并且，利用該控制電路6而獲得衰減的電壓尖脈沖以及電壓振蕩可以在相位III期間發(fā)生，至于在相位IV期間，該電容器則是會(huì)經(jīng)由該第二開(kāi)關(guān)3以及該第一開(kāi)關(guān)2而進(jìn)行放電，因而會(huì)減少效能、但卻不會(huì)造成可藉由該控制電路6而加以衰減的電壓尖脈沖、或電壓振蕩，因此，此狀況即不再進(jìn)行更詳盡的討論。
圖2使用一狀態(tài)圖來(lái)舉例說(shuō)明于選擇時(shí)間信號(hào)中的暫時(shí)改變(temporal change)，其中，舉例說(shuō)明該第一切換信號(hào)S2，該第二切換信號(hào)S3，該控制電壓V1，該臨界數(shù)值決定單元7的該輸出信號(hào)S7，以及被連結(jié)至該儲(chǔ)存組件8該輸出端的該第三切換信號(hào)S5。
該第一切換信號(hào)S2會(huì)循環(huán)地改變其狀態(tài)，并且，其耦接至該第一開(kāi)關(guān)2的方式為，在一低位準(zhǔn)的例子中，該第一開(kāi)關(guān)2會(huì)為關(guān)閉，以及，在一高位準(zhǔn)的例子中，該第一開(kāi)關(guān)2會(huì)為開(kāi)啟的方式，而該等位準(zhǔn)的相同配置則是決定了該第三開(kāi)關(guān)5的該切換狀態(tài)，至于該第二切換信號(hào)S3耦接至該第二開(kāi)關(guān)3的方式則為，在一低位準(zhǔn)的例子中，該第二開(kāi)關(guān)3會(huì)為開(kāi)啟，以及，在一高位準(zhǔn)的例子中，該第二開(kāi)關(guān)3會(huì)為關(guān)閉的方式。
在相位I中，該電感儲(chǔ)存組件1會(huì)藉由一經(jīng)由該用于該供應(yīng)電壓Vin終端的電流而進(jìn)行充電，至于被施加至該控制電路6該輸入端的該控制電壓V1則是會(huì)處于參考電位Vss，另外，該臨界數(shù)值決定單元7的輸出信號(hào)S7會(huì)加以設(shè)定為該臨界數(shù)值決定單元所輸出的一第一邏輯狀態(tài)，并且，該儲(chǔ)存組件8的該重設(shè)輸入端被耦接至該第一切換信號(hào)S2的方式為，該儲(chǔ)存組件的一第一邏輯狀態(tài)會(huì)進(jìn)行施加的方式，在此，其應(yīng)該要注意地是，該臨界數(shù)值決定單元所輸出的該第一邏輯狀態(tài)并不需要具有與該儲(chǔ)存組件所輸出該第一邏輯狀態(tài)一樣的數(shù)值。
該儲(chǔ)存組件8的該輸出端會(huì)被耦接至該第三開(kāi)關(guān)5，而其耦接的方式則是，該第三開(kāi)關(guān)5會(huì)在該儲(chǔ)存組件所輸出的該第一邏輯狀態(tài)期間處于關(guān)閉狀態(tài)。
在相位II中，該電感儲(chǔ)存組件1的一放電電流會(huì)經(jīng)由該第二開(kāi)關(guān)3而流動(dòng)，以及該電容器4會(huì)進(jìn)行充電，并且，該控制電壓V1乃會(huì)處于大約與該輸出電壓Vout相同的電位。
該臨界數(shù)值決定單元7的該內(nèi)部臨界數(shù)值乃是以會(huì)對(duì)該控制電壓V1的未達(dá)目標(biāo)、或超過(guò)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的方式而加以設(shè)定，其中，若是該臨界數(shù)值加以設(shè)定為對(duì)未達(dá)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，則乃會(huì)施加該臨界數(shù)值決定單元所輸出的該第一狀態(tài)，而若是該臨界數(shù)值加以設(shè)定為對(duì)超過(guò)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，則施加的就會(huì)是該臨界數(shù)值決定單元所輸出的一第二邏輯狀態(tài)，在此示范實(shí)施例中，該臨界數(shù)值決定單元乃是以其輸出端為反相的方式而加以設(shè)計(jì)，以及其內(nèi)部臨界數(shù)值乃是加以設(shè)定為會(huì)檢測(cè)未達(dá)目標(biāo)，因此，在此狀態(tài)下，于相位II中，該輸出信號(hào)S7會(huì)處于該臨界數(shù)值決定單元所輸出該第二狀態(tài)中。
該儲(chǔ)存組件8的該輸出端，如同該第三切換信號(hào)S5，會(huì)維持為未改變，因?yàn)樵摰谝婚_(kāi)關(guān)2處于關(guān)閉狀態(tài)，并且，沒(méi)有時(shí)鐘緣出現(xiàn)在該輸入側(cè)，因此，該第三開(kāi)關(guān)5維持處于關(guān)閉。
若是在相位III中，能量仍然儲(chǔ)存在該電感儲(chǔ)存組件1中時(shí)，則電流的流動(dòng)會(huì)在該第一開(kāi)關(guān)2以及該第二開(kāi)關(guān)3同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)被中斷，再者，當(dāng)發(fā)生一第一超過(guò)目標(biāo)、或是未達(dá)目標(biāo)時(shí)，則該控制電壓V1將會(huì)在其未(依照本發(fā)明而)藉由對(duì)該線圈電流產(chǎn)生短路而進(jìn)行衰減的時(shí)候，具有電壓尖脈沖以及電壓振蕩。
當(dāng)該控制電壓V1發(fā)生一超過(guò)目標(biāo)時(shí)，則該臨界數(shù)值決定單元7的該第二狀態(tài)乃會(huì)在該內(nèi)部臨界數(shù)值已經(jīng)被設(shè)定為會(huì)檢測(cè)超過(guò)目標(biāo)時(shí)，被施加至該臨界數(shù)值決定單元的該輸出端，再者，當(dāng)該控制電壓V1發(fā)生一未達(dá)目標(biāo)時(shí)，則該臨界數(shù)值決定單元7的該第一狀態(tài)乃會(huì)在該內(nèi)部臨界數(shù)值已經(jīng)被設(shè)定為會(huì)檢測(cè)未達(dá)目標(biāo)時(shí)，被施加至該臨界數(shù)值決定單元的該輸出端。
在圖2中，該控制電壓V1，首先，會(huì)增加，然后，會(huì)于相位III中下降，當(dāng)該用于檢測(cè)未達(dá)目標(biāo)的內(nèi)部臨界值未達(dá)目標(biāo)時(shí)，則該臨界數(shù)值決定單元7的該輸出信號(hào)S7乃會(huì)改變至該第一狀態(tài)。
當(dāng)一所檢測(cè)超過(guò)目標(biāo)、或是一所檢測(cè)的未達(dá)目標(biāo)發(fā)生時(shí)，該儲(chǔ)存組件8的該輸出側(cè)狀態(tài)乃會(huì)由于該第一開(kāi)關(guān)2處于關(guān)閉狀態(tài)且一信號(hào)緣發(fā)生在該輸入側(cè)而產(chǎn)生改變，而該儲(chǔ)存組件8的該輸出側(cè)狀態(tài)則是會(huì)維持在此狀態(tài)中，因?yàn)榱硗獾臅r(shí)鐘緣在該第一開(kāi)關(guān)2為關(guān)閉時(shí)并不會(huì)改變?cè)摖顟B(tài)，所以，該第三切換信號(hào)S5乃會(huì)具有一高位準(zhǔn)，以及該第三開(kāi)關(guān)會(huì)處于開(kāi)啟狀態(tài)，如此的結(jié)果是，該電感儲(chǔ)存組件1會(huì)產(chǎn)生短路，以及，具有該控制電壓V1的更進(jìn)一步振蕩會(huì)受到抑制，以及該控制電壓V1會(huì)受迫改變至該供應(yīng)電壓Vin該電位的結(jié)果。
參考符號(hào)列表1 電感儲(chǔ)存組件11電感儲(chǔ)存組件的第一終端12電感儲(chǔ)存組件的第一終端2 第一開(kāi)關(guān)21第一開(kāi)關(guān)的第一終端22第一開(kāi)關(guān)的第二終端3 第二開(kāi)關(guān)31第二開(kāi)關(guān)的第一終端32第二開(kāi)關(guān)的第二終端4 電容儲(chǔ)存組件41電容儲(chǔ)存組件的第一終端42電容儲(chǔ)存組件的第二終端5 第三開(kāi)關(guān)6 控制電路7 臨界數(shù)值決定單元8 儲(chǔ)存組件9 調(diào)節(jié)電路10第一反相器11第二反相器Vin 供應(yīng)電壓Vout 輸出電壓V1控制電壓Vss 參考電位S2第一切換信號(hào)S3第二切換信號(hào)S5第三切換信號(hào)S7臨界數(shù)值決定單元的輸出信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種直流電壓轉(zhuǎn)換器，其會(huì)循環(huán)地將一輸入側(cè)供應(yīng)電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成為一輸出電壓(Vout)，并包括一電感儲(chǔ)存組件(1)，具有一第一終端(11)以及一第二終端(12)，該第一終端(11)連接至該供應(yīng)電壓(Vin)的終端；一第一開(kāi)關(guān)(2)，其具有一第一終端(21)，以及一第二終端(22)，并且串聯(lián)連接至該電感儲(chǔ)存組件(1)，其中，該第一開(kāi)關(guān)(2)的該第一終端(21)乃連接至該電感儲(chǔ)存組件(1)的該第二終端(12)，以及該第一開(kāi)關(guān)(2)的該第二終端(22)乃會(huì)連接至參考電位(Vss)的一終端；一第二開(kāi)關(guān)(3)，具有一第一終端(31)以及一第二終端(32)，該第一終端(31)連接至該電感儲(chǔ)存組件(1)的該第二終端(12)，以及，該第二終端(32)連接至一用于提供該輸出電壓(Vout)的終端；一電容儲(chǔ)存組件(4)，其連接在該用于提供該輸出電壓(Vout)的輸出終端以及該參考電位(Vss)的終端間；以及一第三開(kāi)關(guān)(5)，用以對(duì)該電感儲(chǔ)存組件(1)產(chǎn)生短路，其與該電感儲(chǔ)存組件(1)并聯(lián)連接，并且，就其本身而言，乃是藉由利用在該電感儲(chǔ)存組件(1)的該第二終端(12)處所分接之一控制電壓(V1)而在該輸入側(cè)上為可控制的一控制電路(6)所控制，其中，該控制電路(6)包括一臨界數(shù)值決定單元(7)，該檢測(cè)器電壓(V1)施加至該臨界數(shù)值決定單元(7)的輸入側(cè)，以及亦包括一下游儲(chǔ)存組件(8)，其輸出側(cè)信號(hào)(S8)會(huì)被耦接至第三開(kāi)關(guān)(5)的一控制終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第一開(kāi)關(guān)(2)會(huì)循環(huán)地以取決于一第一切換信號(hào)(S2)的方式而進(jìn)行切換，以及該第二開(kāi)關(guān)(3)系會(huì)循環(huán)地以取決于一第二切換信號(hào)(S3)的方式而進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其具有一調(diào)節(jié)電路(9)，而施加于其輸入側(cè)上的則是該輸出電壓(Vout)，并且，在其輸出側(cè)處所產(chǎn)生的乃是該第一切換信號(hào)(S2)以及該第二切換信號(hào)(S3)，因此，該輸出電壓(Vout)乃會(huì)采用一規(guī)定數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第一切換信號(hào)(S2)以及該第二切換信號(hào)(S3)進(jìn)行選擇、或是實(shí)質(zhì)上進(jìn)行選擇的方式為，該第一開(kāi)關(guān)(2)以及該第二開(kāi)關(guān)(3)會(huì)在推挽模式(push-pull mode)中開(kāi)啟或是在推挽模式中關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第一開(kāi)關(guān)(2)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式以及該第二開(kāi)關(guān)(3)為一p信道場(chǎng)效晶體管的形式，或者，該第一開(kāi)關(guān)(2)為一p信道場(chǎng)效晶體管的形式以及該第二開(kāi)關(guān)(3)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式，并且，該第一切換信號(hào)(S2)以及該第二切換信號(hào)(S3)為同相(in phase)或是實(shí)質(zhì)上為同相。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第一開(kāi)關(guān)(2)以及該第二開(kāi)關(guān)(3)皆為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式、或是一p信道場(chǎng)效晶體管的形式，并且，該第一切換信號(hào)(S2)以及該第二切換信號(hào)(S3)為反相(in antiphase)或是實(shí)質(zhì)上為反相。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該臨界數(shù)值決定單元(7)會(huì)將兩種邏輯狀態(tài)的其一分配至一輸出側(cè)信號(hào)(S7)，其中，若是超過(guò)一用于檢測(cè)超過(guò)目標(biāo)的內(nèi)部臨界數(shù)值時(shí)，采用一第一邏輯狀態(tài)，否則就采用一第二邏輯狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該臨界數(shù)值決定單元(7)將兩種邏輯狀態(tài)的其一分配至一輸出側(cè)信號(hào)(S7)，且若是未達(dá)一用于檢測(cè)未達(dá)目標(biāo)的內(nèi)部臨界數(shù)值時(shí)，則采用該第一邏輯狀態(tài)，否則就采用該第二邏輯狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該臨界數(shù)值決定單元(7)具有兩個(gè)內(nèi)部臨界數(shù)值，其中，一用于自該第一狀態(tài)改變至該第二狀態(tài)的第一臨界數(shù)值會(huì)藉由切換滯后現(xiàn)象而與一用于自該第二狀態(tài)改變至該第一狀態(tài)的第二臨界狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該儲(chǔ)存組件(8)具有一耦接至該臨界數(shù)值決定單元(7)之該輸出端的設(shè)定輸入端，一重設(shè)輸入端，以及一輸出端，其中，該重設(shè)輸入端被耦接至該第一切換信號(hào)(S2)的方式為，若是該第一開(kāi)關(guān)(2)處于開(kāi)啟時(shí)，則該等邏輯狀態(tài)的其一乃會(huì)于該輸出側(cè)上施加至該儲(chǔ)存組件(8)，以及若是該第一開(kāi)關(guān)(2)處于關(guān)閉時(shí)，則該等邏輯狀態(tài)的其中另一乃會(huì)在一時(shí)鐘緣(clock edge)一出現(xiàn)在該設(shè)定輸入端處時(shí)馬上被施加至該輸出側(cè)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該儲(chǔ)存組件(8)以一D型正反器(D-type flip-flop)的形式設(shè)計(jì)，并且，具有一另一輸入端以將一數(shù)值分配至該等邏輯狀態(tài)的其一，且對(duì)其而言，此輸入端乃會(huì)連接至該用于該輸出電壓(Vout)的終端。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，設(shè)有一第一反相器(inverter)(10)，其連接于該儲(chǔ)存組件(8)的該重設(shè)輸入端的上游，而如此的結(jié)果是，在該第一開(kāi)關(guān)(2)處于開(kāi)啟時(shí)，該儲(chǔ)存組件會(huì)進(jìn)行重設(shè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該儲(chǔ)存組件(8)的該輸出端耦接至該第三開(kāi)關(guān)(5)的方式為，該第三開(kāi)關(guān)(5)，就其本身而言，會(huì)響應(yīng)出現(xiàn)在該儲(chǔ)存組件(8)的該設(shè)定輸入端處的一時(shí)鐘緣以及該第一開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)而開(kāi)啟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其具有一第二反相器(11)，其連接至該儲(chǔ)存組件(8)的下游，并且用于驅(qū)動(dòng)該第三開(kāi)關(guān)，而如此的結(jié)果是，該第三開(kāi)關(guān)(5)，就其本身而言，會(huì)在一時(shí)鐘緣出現(xiàn)在該儲(chǔ)存組件(8)的該設(shè)定輸入端、且該第一開(kāi)關(guān)(2)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，處于開(kāi)啟狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第三開(kāi)關(guān)(5)為一n信道場(chǎng)效晶體管的形式，或是一p信道場(chǎng)效晶體管的形式。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該第二開(kāi)關(guān)(3)為一二極管的形式，而該二極管的陽(yáng)極連接至該電感儲(chǔ)存組件(1)的該第二終端(12)，以及陰極連接至該用于提供該輸出電壓(Vout)的終端。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器，其中，該臨界數(shù)值決定單元(7)以及該儲(chǔ)存組件(8)各具有一供應(yīng)終端，且該等終端連接至一用于提供該輸出電壓(Vout)的終端。
全文摘要
一種循環(huán)地將一輸入側(cè)供應(yīng)電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成為一輸出電壓(Vout)的直流電壓轉(zhuǎn)換器，包括一電感儲(chǔ)存組件(1)，其連接在一用于該供應(yīng)電壓(Vin)的終端，以及一經(jīng)由一第一開(kāi)關(guān)(2)而進(jìn)行耦接、且用于參考電位(Vss)的終端間。該輸出電壓(Vout)的電容緩沖終端乃會(huì)經(jīng)由一第二開(kāi)關(guān)(3)而連接于該電感儲(chǔ)存組件(1)以及該第一開(kāi)關(guān)(2)間。其一第三開(kāi)關(guān)(5)，其意欲于對(duì)與其并聯(lián)的該電感儲(chǔ)存組件(1)產(chǎn)生短路，且藉由利用在該電感儲(chǔ)存組件(1)的該第二終端(12)處所分接的一控制電壓(V1)而在該輸入側(cè)上可控制的一控制電路(6)所控制。
文檔編號(hào)H02M3/155GK1716741SQ20051008115
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
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