專利名稱：高效率升壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及升壓轉(zhuǎn)換器電路，以及更具體地涉及能夠在電源供給下降時執(zhí)行低功率啟動和維持有效操作的升壓轉(zhuǎn)換器電路。
背景技術(shù)：
升壓電路通常被設(shè)計(jì)用來接收輸入電壓并產(chǎn)生比輸入電壓更大的輸出電壓。在圖I中說明了這樣的例示的升壓電路，其中例示的升壓電路100包含內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器電路102，該內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器電路102的電源供給節(jié)點(diǎn)連接于電源供給104。然而，由于在圖I中例示的升壓電路100的內(nèi)部電路由具有電池形式的電源供給104來供電，因此該電路100尤其容易受到電源供給104的減少的影響。如此，在圖I中的電路100更適合于例如具有 大約3-5V電壓供給的鋰離子電池之類的更高電壓電源供給，而不是例如那些在大約I. 2V至I. 5V范圍內(nèi)之類的低電壓電源供給。圖2說明了升壓電路200的另一例子，其中內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器電路202在其電源供給節(jié)點(diǎn)由升壓電路200產(chǎn)生的輸出電壓供電。雖然在圖2中的電路200可以提供對圖I中的電路100中存在的內(nèi)部電路電源供給事件的解決方案，但在圖2中的電路200在其啟動后需要相對高的供給電壓來維持操作。如此，在圖2中的電路200在啟動后對供給電壓204的下降特別的脆弱，以及因此，對于例如來自電池的供給電壓204在升壓電路200的常規(guī)操作期間發(fā)生降低的應(yīng)用而言，并不是一種切實(shí)可行的解決方案。圖3說明了另一升壓電路300的例子，其中升壓電路300的例子省略了內(nèi)部調(diào)節(jié)器電路，以及替代地將其內(nèi)部的升壓電路302的電源供給節(jié)點(diǎn)直接耦合于電源供給304。圖4說明了與在圖3中的升壓電路300的例子相似的另一升壓電路400的例子，不過其中內(nèi)部升壓電路402電源供給節(jié)點(diǎn)直接耦合于升壓電路400的輸出電壓。在圖3和4說明的實(shí)施例被設(shè)計(jì)為允許各個升壓電路的更簡單的啟動；然而，這些電路對外部干擾敏感。例如，當(dāng)電源供給的內(nèi)部電阻相對大(例如，O. 5歐姆)時，在圖3中的升壓電路300在升壓效率方面經(jīng)歷顯著降低，這通常是由當(dāng)電路300的輸出電流增加時卻東輸出晶體管306的電壓降低而引起的。而且，當(dāng)電源供給304處的電壓經(jīng)歷顯著降低時，在圖3中的升壓電路300在低功率操作期間失效。當(dāng)負(fù)載瞬跳出現(xiàn)在其輸出時，圖4中的升壓電路400變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致電路400的輸出發(fā)生振蕩。如此，例如上文描述的以及在圖1-4中說明的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器電路不能提供低功率啟動和有效的低功率操作。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供一種升壓轉(zhuǎn)換器電路，可操作來獲得低功率啟動和維持有效的低功率操作。在一個實(shí)施例中，所述升壓轉(zhuǎn)換器電路包括電壓調(diào)節(jié)電路，可操作來產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓在第一模式期間從輸入電源供給電壓中產(chǎn)生，以及替代地，在第二模式期間從輸出電源供給電壓中產(chǎn)生；升壓電路，從所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓中供給，并可操作來在所述第一模式和所述第二模式期間控制晶體管的切換以產(chǎn)生所述輸出電源供給電壓；以及控制電路，可操作來響應(yīng)于檢測到所述輸出電源供給電壓達(dá)到閾值電壓或者檢測到定義的啟動時間屆滿其中之一，將所述電路從所述第一模式切換到所述第二模式。本公開的另一實(shí)施例包括一種升壓電路，包括電壓調(diào)節(jié)器，可操作來提供經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓在啟動模式期間從輸入電源供給電壓中產(chǎn)生，以及替代地，在常規(guī)操作模式期間從輸出電源供給電壓中產(chǎn)生；升壓電路，可操作來接收所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，并可操作來控制晶體管的切換，所述晶體管在所述啟動模式期間驅(qū)動所述輸出電源供給電壓達(dá)到第一電壓；以及控制器電路，可操作來響應(yīng)于檢測到所述輸出電源供給電壓達(dá)到所述第一電壓，將所述升壓電路從所述啟動模式切換到所述常規(guī)操作模式。本公開的另一實(shí)施例包括一種用于控制升壓轉(zhuǎn)換器電路的操作的方法，所述方法包括使用輸入電源供給電壓和輸出電源供給電壓來給電壓調(diào)節(jié)器供電；在第一操作模式中，產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)電壓，其中所述第一調(diào)節(jié)電壓從所述輸入電源供給電壓中產(chǎn)生；使用所述第一調(diào)節(jié)電壓來控制晶體管的切換，以驅(qū)動所述輸出電源供給電壓達(dá)到第一閾值電壓；在 第二操作模式中，產(chǎn)生第二調(diào)節(jié)電壓，其中所述第二調(diào)節(jié)電壓從所述輸出電源供給電壓中產(chǎn)生；以及使用所述第二調(diào)節(jié)電壓來控制晶體管的切換，以驅(qū)動所述輸出電壓達(dá)到第二閾值電壓。根據(jù)實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，并且結(jié)合附圖來進(jìn)行閱讀，本公開的前述和其他特征以及有益效果進(jìn)一步變得清楚明了。具體的描述和附圖僅僅是對本公開的內(nèi)容的說明，而不限制本發(fā)明由所附的權(quán)利要求及其等同物所限定的保護(hù)范圍。


通過并不按比例繪制的附圖中的例子來說明實(shí)施例，其中同樣的標(biāo)號表示相似的部分，以及其中圖I示出了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的第一升壓轉(zhuǎn)換器電路的例子；圖2示出了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的第二升壓轉(zhuǎn)換器電路的例子；圖3示出了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的第三升壓轉(zhuǎn)換器電路的例子；圖4示出了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的第四升壓轉(zhuǎn)換器電路的例子；圖5示出了公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的實(shí)施例的例子；圖6示出了由在圖5中示出的公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的實(shí)施例例子中提供的定時控制器電路的實(shí)施例的例子；圖7示出了由在圖5中示出的公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的實(shí)施例例子中提供的電壓調(diào)節(jié)器電路的實(shí)施例的例子；圖8示出了由在圖5中示出的公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的實(shí)施例例子中提供的帶隙電路的實(shí)施例的例子。
具體實(shí)施例方式當(dāng)前公開的內(nèi)容提供了高效率的升壓轉(zhuǎn)換器電路。公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路可操作來實(shí)現(xiàn)低功率啟動和維持有效的低功率操作。依照當(dāng)前公開的內(nèi)容，低功率啟動指的是，公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路在升壓轉(zhuǎn)換器電路的電源供給相對于其設(shè)計(jì)電源電壓產(chǎn)生顯著降低的供給電壓時進(jìn)行啟動的能力。例如，公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路可以實(shí)現(xiàn)低電壓電源供給，例如具有啟動電壓范圍在大約I. 2-1. 5V和內(nèi)部電阻是O. 5歐姆的堿性電池。如此，公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路可以在電源供給的供給電壓位于大約IV的減少的電壓時執(zhí)行低功率啟動。還應(yīng)注意的是，公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的低功率操作在這里被確定為當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路操作在常規(guī)操作模式(即，未啟動)時，電源供給的供給電壓比其啟動電壓少的持續(xù)時間。例如，如果升壓轉(zhuǎn)換器電路在大約IV處執(zhí)行低功率啟動，則低功率操作可以發(fā)生在電源供給減少到例如介于O. 6V至I. OV之間同時又操作在常規(guī)操作模式。而且，當(dāng)在該電路操作于常規(guī)操作模式而供給電壓下降時，具有一致的峰值電壓的驅(qū)動電壓在控制輸出電容的充電(以產(chǎn)生輸出電壓)的電源晶體管處被維持的時候，低功率操作被視為有效。需要理解的是，這里說明的電壓參數(shù)意于提供一般示例，用于描述公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路的操作，并不意于限制本公開的內(nèi)容以及下文提供的權(quán)利要求的范圍。圖5示出了公開的升壓器轉(zhuǎn)換器店里500的實(shí)施例的例子，其中升壓器轉(zhuǎn)換器電路500通常包含電壓調(diào)節(jié)器502，帶隙504，定時控制器506，以及用于控制升壓轉(zhuǎn)換器電路500的操作的內(nèi)部電路510。通常，升壓轉(zhuǎn)換器電路500被設(shè)計(jì)為從電源供給508中接收輸入電壓Vin，其中，在啟動模式期間，輸入電壓Vin用作電源供給來給內(nèi)部電路510的調(diào)節(jié)器
502供電，經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓用于在開關(guān)電源晶體管Ml處產(chǎn)生低占空比驅(qū)動信號以產(chǎn)生升壓輸出電壓Vout。升壓轉(zhuǎn)換器電路500隨后切換到常規(guī)操作模式，其中經(jīng)升壓的輸出電壓Vout (其現(xiàn)在比輸入電壓Vin更大)用作電源供給來給內(nèi)部電路510的調(diào)節(jié)器502供電，經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓用于在開關(guān)電源晶體管Ml處產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動信號以產(chǎn)生升壓輸出電壓Vout。在啟動和常規(guī)操作期間，內(nèi)部電路510驅(qū)動電源晶體管Ml來控制輸出電容Cout的充電以產(chǎn)生升壓輸出電壓Vout，其中使用由電源供給508產(chǎn)生的輸入電壓Vin來為輸出電容Cout充電。如上文所記載，升壓轉(zhuǎn)換器電路500操作在兩個模式中啟動和常規(guī)操作。升壓轉(zhuǎn)換器500操作在啟動模式直至a)經(jīng)升壓的輸出電壓Vout達(dá)到預(yù)定的閾值電壓，或者b)定義的時間段屆滿。當(dāng)這兩個事件的其中一個發(fā)生時，升壓轉(zhuǎn)換器500切換到常規(guī)操作模式。在啟動模式期間，輸入電壓Vin應(yīng)用作為調(diào)節(jié)器502的電源供給來產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，從而給內(nèi)部電路510供電，并且整個電路操作來產(chǎn)生并緩慢地增加該經(jīng)升壓的輸出電壓Vout。當(dāng)電源供給508產(chǎn)生低輸入電壓Vin (相對于其設(shè)計(jì)輸入電壓)時，啟動模式可以執(zhí)行為低功率啟動。例如，在這里公開的實(shí)施例中，電源供給508可以是具有O. 5歐姆的內(nèi)部電阻的
I.25V的電池，其中該電池在啟動期間產(chǎn)生大約IV的低輸入電壓Vin。當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器500切換到常規(guī)操作模式時，經(jīng)升壓的輸出電壓Vout應(yīng)用作為調(diào)節(jié)器502的電源供給來產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，從而給內(nèi)部電路510供電，并且整個電路操作來持續(xù)增加經(jīng)升壓的輸出電壓Vout直至其達(dá)到其設(shè)計(jì)升壓輸出電壓。當(dāng)輸入電壓Vin低于啟動輸入電壓(即，在啟動模式期間的Vin)時，常規(guī)操作模式可以執(zhí)行為低功率操作。例如，在上文討論的實(shí)施例中，
I.25V電池的輸入電壓Vin可以在常規(guī)操作模式期間下降至低于IV，在該點(diǎn)升壓轉(zhuǎn)換器電路執(zhí)行低功率操作。在上文公開的實(shí)施例中，公開的升壓轉(zhuǎn)換器電路500可操作來在電源供給508是具有內(nèi)部電阻為O. 5歐姆產(chǎn)生輸入電壓Vin的I. 25V的電池時，執(zhí)行低功率啟動和維持有效的低功率操作，其中，輸入電壓Vin在啟動(S卩，低功率啟動)期間是大約IV，并在常規(guī)操作模式(即，低功率操作)期間降至大約O. 6V。在當(dāng)前的實(shí)施例中，公開的升壓轉(zhuǎn)換器500操作于啟動模式并隨后當(dāng)a)經(jīng)升壓的輸出電壓Vout達(dá)到大約2V，或者b)定義的時間段屆滿時切換到常規(guī)操作模式。在當(dāng)前的實(shí)施例中，升壓轉(zhuǎn)換器電路500設(shè)計(jì)成獲得大約3. 3V的經(jīng)升壓的輸出電壓Vout,輸出電流Iout的范圍在O-IOOmA之間。如下文所說明，當(dāng)輸入電壓Vin是IV時，升壓轉(zhuǎn)換器電路500通過將輸入電壓Vin用作電源供給以給調(diào)節(jié)器502供電，以及在電源晶體管Ml處產(chǎn)生低占空比驅(qū)動信號來生成經(jīng)升壓的輸出電壓Vout，從而實(shí)現(xiàn)低功率啟動。另外，即使在輸入電壓Vin在常規(guī)操作模式期間下降時，升壓轉(zhuǎn)換器電路500在常規(guī)操作模式期間通過將經(jīng)升壓的輸出電壓Vout用作電源供給來給調(diào)節(jié)器502供電，以及在電源晶體管Ml處產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制的驅(qū)動信號來生成經(jīng)升壓的輸出電壓Vout，從而維持有效的低功率操作。提供定時控制器506來控制升壓轉(zhuǎn)換器電路500從啟動模式切換到常規(guī)操作模式。如上文所提及，當(dāng)兩個事件之一發(fā)生時，定時控制器506從啟動模式切換到常規(guī)操作模式。第一事件是電壓相關(guān)的并涉及當(dāng)經(jīng)升壓的輸出電壓Vout達(dá)到預(yù)定的閾值時，從啟動模式到常規(guī)操作模式的切換。第二事件是時間相關(guān)的并涉及隨著定義的時間段的屆滿從啟動 模式到常規(guī)操作模式的切換。 如圖5所示，定時控制器506接收輸入電壓Vin和輸出電壓Vout，并產(chǎn)生邏輯輸出信號TCout用于控制開關(guān)509的操作以選擇升壓轉(zhuǎn)換器電路500的內(nèi)部電路510是操作在開環(huán)還是閉環(huán)模式。當(dāng)內(nèi)部電路510操作在開環(huán)模式時升壓轉(zhuǎn)換器電路500操作在啟動模式，當(dāng)內(nèi)部電路510操作在閉環(huán)模式時升壓轉(zhuǎn)換器電路500操作在常規(guī)操作模式。因此，當(dāng)定時控制器506將內(nèi)部電路510從開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式時，定時控制器506將升壓轉(zhuǎn)換器電路500從啟動模式切換到常規(guī)操作模式。在圖6中示出了定時控制器506的實(shí)施例例子，其中定時控制器506包括第一比較器602和第二比較器604。提供第一比較器602來涉及感知電壓相關(guān)的模式切換事件，以及將輸出參考電壓Vol與閾值Vthl比較來確定輸出電壓Vout是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定義的電壓(例如，2V)。如果Vol在啟動期間上升至比Vthl更大或者相等的值，則經(jīng)升壓的輸出電壓Vout已經(jīng)達(dá)到預(yù)定義的電壓，并且邏輯輸出信號TCout觸發(fā)開關(guān)509將內(nèi)部電路510設(shè)置于閉環(huán)模式(即，從啟動模式變換成常規(guī)操作模式)。提供第二比較器604來涉及感知時間相關(guān)的事件，并且比較輸入?yún)⒖茧妷篤il和斜坡定時閾值電壓Vth2。時間相關(guān)的事件設(shè)置啟動模式將要操作的定義的時間段(設(shè)電壓相關(guān)的事件并不首先發(fā)生)。定義的時間段依賴于斜坡定時閾值電壓Vth2，其中斜坡的斜率可以通過調(diào)整電容606的值和/或電容器充電電流608來改變。如果斜坡電壓Vth2在啟動期間上升至比Vil更大或者相等的值，則定義的時間段已經(jīng)過去，并且邏輯輸出信號TCout觸發(fā)開關(guān)509將內(nèi)部電路510設(shè)置于閉環(huán)模式(即，從啟動模式變換成常規(guī)操作模式)?；貋韰⒄請D5，電壓調(diào)節(jié)器502接收輸入電壓Vin，經(jīng)升壓的輸出電壓Vout，以及兩個參考電壓Vrefl和Vbg，并在針對內(nèi)部電路510和帶隙電路504的電源供給節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vreg。第一參考電壓Vrefl由耦合于電源供給508的分壓器511產(chǎn)生，并且第二參考電壓Vbg是由帶隙電路504產(chǎn)生的電壓?？傊?dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路500處于啟動模式時經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vreg從輸入電壓Vin產(chǎn)生，并且當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路500處于常規(guī)操作模式時，經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vreg從經(jīng)升壓的輸出電壓Vout產(chǎn)生。經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg用于給帶隙504和內(nèi)部電路510供電，其中接收經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg的內(nèi)部電路包括振蕩器512，誤差放大器514，比較器516，以及其電源供給節(jié)點(diǎn)耦合來接收Vreg的邏輯和驅(qū)動器電路518。電壓調(diào)節(jié)器502通過向升壓轉(zhuǎn)換器電路500中的電路提供恒定的，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓而對外部干擾提供免疫。由于電壓調(diào)節(jié)器502向內(nèi)部電路510提供恒定的電壓供給，因此，當(dāng)電路操作在常規(guī)模式時，具有一致的峰值電壓的脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動電壓在控制輸出電容Cout的充電的電源晶體管Ml處維持。在圖7中示出了電壓調(diào)節(jié)器502的實(shí)施例的例子，其中在圖7中示出的電壓調(diào)節(jié)器502是自切換的，低回動電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器507包含第一部分702和第二部分704。第一部分702接收參考電壓Vrefl，輸入電壓Vin，和經(jīng)升壓的輸出電壓Vout，以及，當(dāng)激活時，使用輸入電壓Vin來驅(qū)動經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg。第二部分704接收帶隙電壓Vbg和經(jīng)升壓的輸出電壓Vout以及，當(dāng)激活時,使用經(jīng)升壓的輸出電壓Vout來驅(qū)動經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg。第一部分702包括接收經(jīng)升壓的輸出電壓Vout并在控制晶體管Cl處產(chǎn)生分壓Vdl的分壓器706。其中控制晶體管Cl控制電壓調(diào)節(jié)器502的“自切換”功能。在啟動模式期間，分壓Vdl太低從而不能激活控制晶體管Cl，并且第一部分702被激活。如此，輸入電壓Vin用作調(diào)節(jié)器502的電源供給，并且經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg將基于參考電壓Vrefl來調(diào)節(jié)。當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路500從啟動模式切換至常規(guī)操作模式時，分壓Vdl足夠大來激活控制晶體管Cl，所述控制晶體管Cl關(guān)閉第一部分702并激活第二部分704。當(dāng)這發(fā)生時，經(jīng)升壓的輸出電壓Vout用作調(diào)節(jié)器502的電源供給，并且經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg將基于帶隙電壓Vbg來調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)谝徊糠?02關(guān)閉時，輸入電壓Vin有效地隔離于內(nèi)部電路510。如此，在常規(guī)操作期間，輸入電壓Vin的減少幾乎不影響向升壓轉(zhuǎn)換器電路500的內(nèi)部電路510提供的經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg，因而使得升壓轉(zhuǎn)換器電路500維持有效的低功率操作。通過在啟動模式期間使用輸入電壓Vin來驅(qū)動經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg，以及在常規(guī)操作模式期間使用經(jīng)升壓的輸出電壓Vout來驅(qū)動經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vreg，電壓調(diào)節(jié)器502連續(xù)地向帶隙504和內(nèi)部電路510供給充足的，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，因而允許在啟動或常規(guī)操作期間，甚至在低功率操作期間，對升壓轉(zhuǎn)換器電路500的有效操作。如上所述，帶隙504從調(diào)節(jié)器502中接收經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg，并產(chǎn)生帶隙電壓Vbg，其供給為電壓調(diào)節(jié)器502和誤差放大器514的參考電壓。在圖8中示出了帶隙504的實(shí)施例的例子，其中在圖8中示出的帶隙504是兩級的，低電壓供給的帶隙。在啟動模式期間，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg由輸入電壓Vin驅(qū)動，并且?guī)?04第一級被激活并產(chǎn)生絕對溫度 補(bǔ)充(CTAT)電流，該電流以下文描述的方式使用以產(chǎn)生帶隙電壓Vbg。由于經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg在啟動期間穩(wěn)定，所以帶隙504的第二級變得激活并產(chǎn)生絕對溫度比例(PTAT)電流。第一級隨后結(jié)合CTAT和PTAT電流來產(chǎn)生能夠?yàn)殡妷赫{(diào)節(jié)器502和誤差放大器514提供穩(wěn)定的參考電壓的帶隙電壓Vbg。如上文所說明，帶隙電壓Vbg隨后在常規(guī)操作期間在電壓調(diào)節(jié)器502和誤差放大器514中用作參考電壓。如上所述，當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路500處于啟動模式時內(nèi)部電路510操作在開環(huán)模式，并且當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器電路500處于常規(guī)操作模式時內(nèi)部電路510操作在閉環(huán)模式。在開環(huán)模式操作期間，振蕩器512接收經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg (其由調(diào)節(jié)器502從輸入電壓Vin中供給)并驅(qū)動低占空比充電器電路520。開關(guān)509將低占空比充電器電路520的輸出耦合于邏輯和驅(qū)動器電路518(耦合于過電流保護(hù)和過電壓保護(hù)電路522)，因而驅(qū)動電源晶體管M1，其控制輸出電容Cout的緩慢充電來產(chǎn)生經(jīng)升壓的輸出電壓Vout。由于經(jīng)升壓的輸出電壓Vout連續(xù)增加，其最終達(dá)到觸發(fā)定時控制器506將內(nèi)部電路510切換至閉環(huán)操作(或者，替代的，定時控制器506在定義的時間段屆滿時將內(nèi)部電路510切換至閉環(huán)操作)的預(yù)定義的閾值電壓(例如，2V)。當(dāng)內(nèi)部電路510在閉環(huán)模式操作時，振蕩器512，誤差放大器514，比較器516，以及邏輯和驅(qū)動器電路518接收由調(diào)節(jié)器502從經(jīng)升壓的輸出電壓Vout供給的經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vreg,并且繼續(xù)驅(qū)動電源晶體管Ml來控制輸出電容Cout的充電至升壓轉(zhuǎn)換器電路500的設(shè)計(jì)輸出電壓值(例如3. 3V)。具體的，誤差放大器514將帶隙電壓Vbg和反饋電壓Vfb比較以產(chǎn)生誤差信號，其在PFM/PWM控制器524和比較器516中接收。PFM/PWM控制器524從 誤差放大器514接收該信號并指示升壓轉(zhuǎn)換器500操作在純PWM模式還是PFM/PWM開關(guān)模式。補(bǔ)償器526產(chǎn)生從電感器528感知的信號,其中補(bǔ)償器信號結(jié)合由振蕩器512驅(qū)動的斜波發(fā)生器530的輸出。補(bǔ)償器信號隨后在比較器516與誤差信號進(jìn)行比較。比較器516的輸出隨后耦合(通過開關(guān)509)于邏輯和驅(qū)動器電路518，其使用具有一致的峰值電壓的脈沖寬度調(diào)制的電壓信號來驅(qū)動電源晶體管Ml。如果經(jīng)升壓的輸出電壓Vout小于期望的輸出電壓(例如，3. 3V)，則電源晶體管Ml繼續(xù)控制輸出電容Cout的充電，直至經(jīng)升壓的輸出電壓Vout等于期望的輸出電壓。
權(quán)利要求
1.一種電路,包括 電壓調(diào)節(jié)電路，可操作來產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓在第一模式期間從輸入電源供給電壓中產(chǎn)生，以及替代地，在第二模式期間從輸出電源供給電壓中產(chǎn)生； 升壓電路，從所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓中供給，并可操作來在所述第一模式和所述第二模式期間控制晶體管的切換以產(chǎn)生所述輸出電源供給電壓；以及 控制電路，可操作來響應(yīng)于檢測到所述輸出電源供給電壓達(dá)到閾值電壓或者檢測到定義的啟動時間屆滿其中之一，將所述電路從所述第一模式切換到所述第二模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中所述電壓調(diào)節(jié)電路是低回動電壓調(diào)節(jié)器，可操作于自切換配置以從由所述輸入電源供給電壓產(chǎn)生所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓切換到由所述輸出電源供給電壓產(chǎn)生所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中所述電壓調(diào)節(jié)電路和所述升壓電路從帶隙電路中接收參考電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中所述升壓電路可操作在開環(huán)模式以當(dāng)所述電路處于所述第一模式時驅(qū)動所述晶體管的切換，以及可操作在閉環(huán)模式以當(dāng)所述電路處于所述第二模式時驅(qū)動所述晶體管的切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述晶體管的所述切換在所述開環(huán)模式期間由低占空比信號來驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述晶體管的所述切換在所述閉環(huán)模式期間由脈沖寬度調(diào)制信號來驅(qū)動。
7.一種升壓電路，包括 電壓調(diào)節(jié)器，可操作來提供經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓在啟動模式期間從輸入電源供給電壓中產(chǎn)生，以及替代地，在常規(guī)操作模式期間從輸出電源供給電壓中產(chǎn)生； 升壓電路，可操作來接收所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，并可操作來控制晶體管的切換，所述晶體管在所述啟動模式期間驅(qū)動所述輸出電源供給電壓達(dá)到第一電壓；以及 控制器電路，可操作來響應(yīng)于檢測到所述輸出電源供給電壓達(dá)到所述第一電壓，將所述升壓電路從所述啟動模式切換到所述常規(guī)操作模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓電路，其中所述升壓電路還可操作來在所述常規(guī)操作模式期間控制所述晶體管的切換，以驅(qū)動所述輸出電源供給電壓達(dá)到比所述第一電壓更大的第二電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓電路，其中所述啟動模式是低功率啟動模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓電路，其中所述電壓調(diào)節(jié)器是低回動電壓調(diào)節(jié)器，可操作在自切換配置以從由所述輸入電源供給電壓產(chǎn)生所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓切換到由所述輸出電源供給電壓產(chǎn)生所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓電路，其中所述升壓電路可操作在開環(huán)模式以當(dāng)所述升壓電路處于所述啟動模式時驅(qū)動所述晶體管的切換，以及可操作在閉環(huán)模式以當(dāng)所述升壓電路處于所述常規(guī)操作模式時驅(qū)動所述晶體管的切換。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的升壓電路，其中所述晶體管的所述切換在所述開環(huán)模式期間由低占空比信號來驅(qū)動。
13.根據(jù)權(quán)利要11所述的升壓電路，其中所述晶體管的所述切換在所述閉環(huán)模式期間由脈沖寬度調(diào)制信號來驅(qū)動。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓電路，其中所述控制電路響應(yīng)于檢測到定義的啟動時間屆滿，將所述升壓電路從所述啟動模式切換到所示常規(guī)操作模式。
15.一種用于控制升壓轉(zhuǎn)換器電路的操作的方法，所述方法包括 使用輸入電源供給電壓和輸出電源供給電壓來給電壓調(diào)節(jié)器供電； 在第一操作模式中，產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)電壓，其中所述第一調(diào)節(jié)電壓從所述輸入電源供給電壓中產(chǎn)生； 使用所述第一調(diào)節(jié)電壓來控制晶體管的切換，以驅(qū)動所述輸出電源供給電壓達(dá)到第一閾值電壓； 在第二操作模式中，產(chǎn)生第二調(diào)節(jié)電壓，其中所述第二調(diào)節(jié)電壓從所述輸出電源供給 電壓中產(chǎn)生；以及 使用所述第二調(diào)節(jié)電壓來控制晶體管的切換，以驅(qū)動所述輸出電壓達(dá)到第二閾值電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測到所述輸出電源供給電壓達(dá)到所述第一閾值電壓，將所述升壓轉(zhuǎn)換器電路從所述第一操作模式切換到所述第二操作模式。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測到定義的啟動時間的屆滿，將所述升壓轉(zhuǎn)換器電路從所述第一操作模式切換到所示第二操作模式。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在開環(huán)模式中操作升壓電路以當(dāng)所述升壓轉(zhuǎn)換器電路處于所述第一操作模式時驅(qū)動所述晶體管的切換，以及在閉環(huán)模式中操作升壓電路以當(dāng)所述升壓轉(zhuǎn)換器電路處于所述第二操作模式時驅(qū)動所述晶體管的切換。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述晶體管的所述切換在所述開環(huán)模式期間由低占空比信號驅(qū)動。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述晶體管的所述切換在所述閉環(huán)模式期間由脈沖寬度調(diào)制信號驅(qū)動。
全文摘要
公開了一種升壓轉(zhuǎn)換器電路，可操作來執(zhí)行低功率啟動和維持有效的低功率操作。所述電路接收輸入電源供給電壓，產(chǎn)生輸出經(jīng)升壓的供給電壓，并包括電壓調(diào)節(jié)器，升壓電路，以及定時控制器。電壓調(diào)節(jié)器向所述升壓電路提供經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，該升壓電路控制晶體管的切換以驅(qū)動輸出的經(jīng)調(diào)節(jié)的供給電壓；以及定時控制器控制升壓電路從啟動模式到常規(guī)操作模式的切換。在啟動模式中，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓從輸入電源供給電壓中產(chǎn)生。在常規(guī)操作模式期間，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓從輸出經(jīng)升壓的供給電壓中產(chǎn)生。公開的電路當(dāng)所述輸入電源供給電壓低時執(zhí)行低功率的啟動，并且通過在所述輸入電源供給電壓下降時驅(qū)動晶體管產(chǎn)生輸出經(jīng)升壓的供給電壓來維持有效的低功率操作。
文檔編號H02M1/36GK102857097SQ20111019230
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者林鴻武 申請人:意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司