專利名稱：Dc/dc變換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種DC/DC變換器電路，它包含一電壓轉(zhuǎn)換電路，在操作中能夠?qū)C/DC變換器電路的輸入電壓轉(zhuǎn)換為與輸入電壓不同值的DC/DC變換器電路的輸出電壓；它還包含一個(gè)用于將輸出電壓調(diào)整到預(yù)定值的調(diào)整電路，該調(diào)整電路包括一基準(zhǔn)電壓生成器電路和一比較器，在比較器的第一輸入端，可以獲得一個(gè)具有輸出電壓特性的電壓，在比較器的第二輸入端，可以獲得基準(zhǔn)電壓生成器電路所生成的基準(zhǔn)電壓，并輸出用于激勵(lì)/停用電壓轉(zhuǎn)換電路的控制信號(hào)，該信號(hào)是輸出電壓所造成設(shè)計(jì)值的下/上限的函數(shù)。
通過閱讀美國(guó)專利US5,680,300(“經(jīng)調(diào)整的電荷泵DC/DC變換器”)背景技術(shù)部分的描述，可以了解現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的DC/DC變換器電路。所介紹的DC/DC變換器電路的電壓轉(zhuǎn)換電路包括一電荷泵電路。
文章開頭部分所介紹電路的缺點(diǎn)是，在電路輸出處，當(dāng)電流需求相對(duì)較少或?yàn)?時(shí)，也就是在待命操作時(shí)，相對(duì)大的電流耗費(fèi)成為事實(shí)。這是由于這樣的事實(shí)，調(diào)整電路自身也就是基準(zhǔn)電壓生成器電路和比較器連續(xù)地耗用電流。當(dāng)帶隙標(biāo)準(zhǔn)被用作基準(zhǔn)電壓生成器電路，可以提供一分壓器，它將輸出電壓與一個(gè)電壓分開，作為具有輸出電壓特性的電壓，所述電壓適用于基準(zhǔn)電壓并被施加在比較器的第一輸入端。當(dāng)DC/DC變換器電路處于待命狀態(tài)時(shí)，分壓器也耗用電流。
為了減少這種電路的待命耗電，也就是當(dāng)電路的輸出不耗電或耗電很少時(shí)，建議使用一種DC/DC變換器電路，即利用它的DC/DC轉(zhuǎn)換器LTC1516內(nèi)的線性技術(shù)，其中通過將一個(gè)信號(hào)施加到電路上，從待命狀態(tài)變換到正常操作狀態(tài)。在線性技術(shù)的主頁(yè)上介紹了這種電路，2000年6月10日，可以在地址“www.linear-tech.com”獲得所述主頁(yè)。用于實(shí)現(xiàn)從待命狀態(tài)變換到正常操作狀態(tài)的信號(hào)被一個(gè)微處理器輸送給DC/DC轉(zhuǎn)換器電路。在這種配置中，在待命期間，電路的打開引線接收一個(gè)被調(diào)整到最大的高工作循環(huán)(也就是95～98％)信號(hào)，待命電流被調(diào)到最大程度，也就是100μA。為這個(gè)待命電流所允許的關(guān)閉時(shí)間達(dá)到最小。打開時(shí)間確定工作循環(huán)。當(dāng)打開時(shí)間是0.2ms，所允許的最大的關(guān)閉時(shí)間是10ms時(shí)，與正常操作相比，待命期間，電路耗費(fèi)電流僅僅是電路打開期間的2％。
上述電路的缺點(diǎn)是不能自動(dòng)地在待命狀態(tài)和正常操作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。另一個(gè)缺點(diǎn)是在待命期間，開/關(guān)比率是固定的，不適應(yīng)于在任何時(shí)刻DC/DC變換器電路的輸出端所要求的實(shí)際電流，導(dǎo)致DC/DC變換器電路較高的待命電流耗費(fèi)。


圖1顯示了一種現(xiàn)有技術(shù)的DC/DC變換器電路，其中，通常被組成集成電路的模塊1、2、3、4和5是盒形的。
眾所周知的DC/DC變換器電路包括一電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)電荷泵電路，電荷泵電路包括一個(gè)電荷泵電器Cpump、輸出級(jí)1、控制電路2，輸出級(jí)1包括電荷泵的可控制的開關(guān)，并被連接到電路的輸入電壓Vcc上，控制電路2包括一個(gè)振蕩器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，用于通知可控制的開關(guān)，所述可控制的開關(guān)可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管?？刂齐娐?從輸入電壓緣Vcc接收它的電流。在實(shí)際操作中，控制電路2周期性地控制電荷泵的開關(guān)，所以電荷泵電容器在第一階段首先被轉(zhuǎn)換，所以它被充電，達(dá)到DC/DC變換器電路的輸入電壓Vcc，在第二階段電容器被轉(zhuǎn)換，所以它與DC/DC變換器電路的輸入電壓Vcc串聯(lián)，所以電路的輸出端的電壓大于輸入電壓Vcc，大約是輸入電壓Vcc的兩倍。這種電荷泵電路能夠在輸出端將輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)更高、更低或反向的電壓，是眾所周知的，可以從作者為Paul Horowitz和Winfried Hill，劍橋大學(xué)出版社所出版的教科書“電子技術(shù)”第二版第377頁(yè)和后續(xù)頁(yè)次上獲得這種現(xiàn)有技術(shù)。
此外，眾所周知的DC/DC變換器電路在輸出端還包括一存儲(chǔ)電容器Cout，在其上儲(chǔ)存電路的輸出電壓Vout。圖1所示的電阻與電容器平行地被連接，表示施加在DC/DC變換器電路的輸出端的負(fù)載。
此外，眾所周知的DC/DC變換器電路包括一調(diào)整電路，所述調(diào)整電路包括一比較器3、一基準(zhǔn)電壓生成器電路4和一分壓器5。
在這種配置中，比較器3在它的第一輸入端6接收被分壓器5所分壓的DC/DC變換器電路的輸出電壓Vout的一部分，該部分適應(yīng)于被施加到比較器第二輸入端7的由基準(zhǔn)電壓生成器電路4所生成的基準(zhǔn)電壓Vref。
利用跳躍原理，通過輸出一控制信號(hào)激活電壓轉(zhuǎn)換電路或輸出一控制信號(hào)停用電壓轉(zhuǎn)換電路(1，2，Cpump)，輸出端與控制電路2相連的比較器將DC/DC變換器電路的輸出電壓調(diào)整到一預(yù)定設(shè)計(jì)值，所述控制信號(hào)作為由DC/DC變換器電路的輸出電壓Vout所引起的設(shè)計(jì)值的上/下限的函數(shù)，所以，僅在輸出電壓Vout所引起的設(shè)計(jì)值的下限時(shí)，電荷泵被打開。
如上所述，圖1所示電路具有缺陷，即當(dāng)電路處于待命狀態(tài)時(shí)，由于調(diào)整電路也被打開，它具有較大的電流耗費(fèi)，比較器在使用中也耗費(fèi)過多的電流(也就是Icc＝20μA)，其次是基準(zhǔn)電壓生成器電路4(Icc＝10μA)和分壓器(Icc＝6μA)。
本發(fā)明一方面是提供一種克服了上述缺陷的DC/DC變換器電路，與現(xiàn)有技術(shù)中的這種類型的電路相比，待命狀態(tài)下所耗費(fèi)的電流小。
利用這樣一種DC/DC變換器電路可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)方面，DC/DC變換器電路還包括一個(gè)用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路和一控制電路，用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路包括一比較器，在比較器的第一輸入端，施加具有上述輸出電壓特性的電壓，在其第二輸入端，施加一電容器的電壓；所述控制電路包括一個(gè)或多個(gè)可控制的開關(guān)，所述控制電路接收所述調(diào)整電路的比較器所發(fā)出的控制信號(hào)和用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器的輸出信號(hào)，在所述調(diào)整電路打開期間，所述控制電路輸出一個(gè)用于控制開關(guān)的信號(hào)，所以所述電容器被連接到所述調(diào)整電路所確定的電壓，所以它被充電到一個(gè)電壓，該電壓與所述具有輸出電壓特性的電壓有一預(yù)定數(shù)量的差別，當(dāng)被所述調(diào)整電路的比較器通知電壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，它輸出信號(hào)，用于通知所述調(diào)整電路關(guān)閉并控制所述開關(guān)，所以所述電容器與充電電壓分離，所以電容器逐漸放電，當(dāng)具有輸出電壓特性的電壓和所述電容器電壓相同時(shí)，用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器向控制電路輸出信號(hào)，導(dǎo)致所述控制電路立刻輸出信號(hào)，通知所述調(diào)整電路打開。
在本發(fā)明中，在待命狀態(tài)下，電流耗費(fèi)被有效地減少，只要在DC/DC變換器電路的輸出端，達(dá)到設(shè)計(jì)值，首先通知調(diào)整電路的所有電流消耗者關(guān)閉。一旦調(diào)整電路被通知關(guān)閉，用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路監(jiān)視輸出電壓，與調(diào)整電路的比較器不同，它的比較器接收不絕對(duì)準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓，但是在輸出端，由調(diào)整電路精確地確定一個(gè)電壓并將該電壓簡(jiǎn)單地施加在電容器上，該電壓與施加在另一個(gè)輸入端并具有瞬間輸出電壓特性的電壓有一預(yù)定數(shù)量的差別。在這種布置中，無論何時(shí)，只要用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路輸出打開信號(hào)，電容器上的電壓總是被再生。在待命時(shí)，符合本發(fā)明的電路動(dòng)態(tài)地使待命電流耗費(fèi)適應(yīng)于DC/DC變換器電路輸出端所要求的輸出電流。這確保符合本發(fā)明的DC/DC變換器電路與現(xiàn)有技術(shù)的這種類型電路不同，顯著地、簡(jiǎn)單地和高效地減少了待命電流耗費(fèi)。
下文通過結(jié)合附圖對(duì)示例進(jìn)行詳盡的描述而介紹本發(fā)明。
圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的DC/DC變換器電路；圖2顯示了符合本發(fā)明的DC/DC變換器電路的第一示例；圖3是一電路的電路圖，用于說明圖2所示的DC/DC變換器電路的調(diào)整電路的開/關(guān)；圖4是圖3所示電路的單線連接圖，幫助解釋電路的工作原理；圖5是DC/DC變換器電路的輸出電壓的曲線和施加在電路比較器的兩個(gè)輸入端的電壓的曲線，用于說明調(diào)整電路的開/關(guān)與時(shí)間的關(guān)系并幫助說明工作原理。
圖2顯示了符合本發(fā)明的DC/DC變換器電路的一個(gè)示例。由于在這個(gè)示例中，符合本發(fā)明的DC/DC變換器電路的大多數(shù)元件與圖1所示的相同。僅僅介紹與圖1所示電路不同的元件和連接。
圖2所示的DC/DC變換器電路包括一電路13，用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)，在這種布置中，用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的輸出端15被連接到調(diào)整電路的個(gè)別元件3、4和5和控制電路2。用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13向調(diào)整電路發(fā)出信號(hào)，也就是當(dāng)DC/DC變換器電路處于待命狀態(tài)時(shí)，即當(dāng)輸出電壓Vout是設(shè)計(jì)值的上限時(shí)，比較器2、帶隙標(biāo)準(zhǔn)電壓生成器電路4和分壓器5關(guān)閉。隨機(jī)地，電壓轉(zhuǎn)換電路(控制電路2)也可以被通知關(guān)閉，意味著在此情況下與電源電壓Vcc斷開(或與分壓器5的輸出電壓Vout斷開)，在發(fā)信號(hào)打開時(shí)，意味著重新與電源電壓Vcc相連結(jié)(或與分壓器5的輸出電壓Vout重新相連)。
在待命期間，當(dāng)要求低輸出電流時(shí)，用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13監(jiān)視DC/DC變換器電路的輸出電壓Vout，為此目的，它在輸入端14接收DC/DC變換器電路的輸出電壓Vout。它還在另一個(gè)輸入端16接收來自調(diào)整電路的比較器3的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)表示輸出電壓Vout是設(shè)計(jì)值的上限或下限。當(dāng)這個(gè)信號(hào)表示輸出電壓Vout是設(shè)計(jì)值的上限時(shí)，僅僅通知調(diào)整電路關(guān)閉。用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13隨機(jī)地包括另一個(gè)輸入端，通過該輸入端，微處理器(μp)可以輸入一控制信號(hào)，其功能將在下文被介紹。
圖3顯示了圖2所示的用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的一種可能的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖4所示的電路圖，圖3所示的單個(gè)MOS-FETS(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的功能是很明顯的，在圖4中，可以用滿足它們功能的元件替代MOS-FETS。
結(jié)合圖3和圖4，將介紹用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的結(jié)構(gòu)。
電路13包括由兩個(gè)P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2、MP3構(gòu)成的比較器20，將要被比較的電壓施加在柵極；一電流反射鏡，其包含N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN2、MN3；和一由決定了比較器20所耗用的電流的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP4組成的電流源。由于圖3所示的比較器20的功能可以從現(xiàn)有技術(shù)中得知，在下文中不再對(duì)此進(jìn)行介紹。
形成比較器20的電流源的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP4的源極與DC/DC變換器電路的輸出電壓Vout相連，它的漏極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2和MP3的源極相連，它的柵極接地，它的襯底與輸出電壓Vout相連。
P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2的漏極與N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN2的漏極相連，它的襯底與輸出電壓Vout相連。P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP3的漏極與N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN3的漏極相連，它的襯底與輸出電壓Vout相連。
形成電流反射鏡的兩個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN2和MN3的源極和襯底接地，同時(shí)它們的柵極彼此相連。N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN3的柵極和源極彼此相連。
由P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的二極管MP6和MP8被提供，用于設(shè)置比較器20的工作點(diǎn)。在這種布置中，二極管MP6和MP8的襯底和源極與輸出電壓Vout相連，同時(shí)它們的柵極與相應(yīng)的漏極相連。由P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的二極管MP6和MP8在圖4中分別用D1和D2來表示。
P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2和MP3的柵極形成比較器的不同的輸入端，每個(gè)輸入端與一被當(dāng)作電容器使用的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(圖3中的MN1或MP1；圖4中的C2和C1)相連。
在這種布置中，形成電容器C2的N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN1的漏極和襯底被接地同時(shí)它的柵極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2的柵極相連，也就是與比較器20的不同的輸入端中的一個(gè)相連。
形成電容器C1的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP1的源極、漏極和襯底與輸出電壓Vout相連，同時(shí)它的柵極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP3的柵極相連，也就是與比較器20的不同的輸入端中的另一個(gè)相連。
金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN5、MP9(圖4中的S2、S1)和MN4、MP7(圖4中的S4、S3)形成了開關(guān)，利用所述開關(guān)，節(jié)點(diǎn)kvdiff(當(dāng)作C2使用的N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN1的柵極和P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2的柵極(比較器20的第一輸入端))和kvout(當(dāng)作C1使用的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP1的柵極和P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP3的柵極(比較器20的第二輸入端))可以被隔絕。所有四個(gè)開關(guān)MN5、MP9、MN4和MP7被一控制電路17所控制，在圖3所示示例中，所述控制電路17包括一觸發(fā)器電路(也就是RS觸發(fā)器)。
四個(gè)開關(guān)是這樣構(gòu)成電路的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP7的源極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP6的漏極相連，它的漏極通過電阻R與作為電容器C2的N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN1的柵極相連，它的襯底與輸出電壓Vout相連，它的柵極與控制電路17的輸出端32相連。
N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN4的源極通過電流源I1接地，它的漏極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2的柵極相連，它的襯底與它的源極相連，它的柵極與控制電路17的輸出端31相連。
P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP9的源極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP8的漏極相連，它的漏極與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP3的柵極相連，它的襯底與輸出電壓Vout相連，它的柵極與控制電路17的輸出端32相連。
N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN5的源極通過電流源I2接地，它的襯底與它的源極相連，它的柵極與控制電路17的輸出端31相連。
P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP5，它的源極和襯底與輸出電壓Vout相連，它的柵極與漏極相連，又被連接到電路點(diǎn)kvdiff，用于在Vout和kvdiff(當(dāng)作電容器C2使用的N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MN1的柵極和P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP2的柵極(比較器20的第一輸入端))之間設(shè)置一精確的確定的漏電。
比較器20的輸出端21被連接到一反相放大器19，輸出電壓Vout向反相放大器19供電，在它的輸出端，生成一信號(hào)，用于通知調(diào)整電路打開，這將在下文被介紹。
反相放大器19的輸出端與形成控制電路17的觸發(fā)器(RS觸發(fā)器)的輸入端33相連。在控制電路17的觸發(fā)器的另一個(gè)輸入端34(圖2中的16)，調(diào)整電路的比較器3施加一控制信號(hào)，表示DC/DC轉(zhuǎn)換器電路輸出電壓Vout設(shè)計(jì)值的上限/下限。
圖3和圖4所示電路13的功能和圖2所示DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的功能將被介紹。
首先假定，控制電路17已經(jīng)輸出一開啟信號(hào)18，通知調(diào)整電路開啟(將在下文介紹開啟信號(hào)被輸出的條件和如何被生成)。
當(dāng)用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路的比較器向控制電路17的輸入端(S)施加一信號(hào)時(shí)，這將在下文介紹，開啟信號(hào)18被輸出。
這導(dǎo)致在觸發(fā)器17的兩個(gè)輸出端(Q和Qquer)的信號(hào)變化，用于控制上述的開關(guān)，也就是通知MN4(S4)、MP7(S3)、MP9(S1)和MN5(S2)打開，因此，兩個(gè)電容器C1(MP1)和C2(MN1)被充電。
在這種布置中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓達(dá)到它的設(shè)計(jì)值時(shí)，電容器C2(MN1)被充電到一個(gè)電壓值VC2＝Vout(des)－Vgs－Vout(1)這里Vout(des)是調(diào)整電路所設(shè)置的電壓，達(dá)到它的設(shè)計(jì)值Vout(des)，Vgs是二極管D2(MP6)上的電壓降，Vout(＝R*I)是預(yù)設(shè)電阻R上的電壓降。電壓VC2被施加在用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的比較器20的第一輸入端(kvdiff)。
電容器C1(MP1)被同時(shí)充電到一個(gè)電壓值VC1＝Vout－Vgs(2)假設(shè)，金屬氧化物半導(dǎo)體二極管D1和D2(分別是MP8和MP6)是相同的，所以，其上的電壓降是相同的。電壓VC1被施加到比較器20的第二輸入端(KVout)上。
在充電階段末期，比較器20的輸入端之間的電壓差別是VC2－VC1＝Voff，通過將電阻R設(shè)定為一期望值，而設(shè)置所述Voff。
當(dāng)通知調(diào)整電路打開時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況。
在第一種情況，當(dāng)調(diào)整電路被通知打開時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓V是設(shè)計(jì)值的上限，所以沒有必要激活電荷泵。被連接在調(diào)整電路的比較器上的第一延遲電路(圖中未示)(也就是RC衰減器)確保，比較器不能將控制信號(hào)(被輸送到觸發(fā)器17的輸入端電阻R)輸出到輸出端，直到第一延遲時(shí)間結(jié)束為止(大約30微秒)。第一延遲時(shí)間用于證實(shí)，用于調(diào)整的重要的元件已經(jīng)被設(shè)置，允許調(diào)整電路的比較器進(jìn)行電壓比較，另一方面，確保在第一階段有足夠的時(shí)間將電容器充電到期望的電壓值。
調(diào)整電路的比較器3輸出它的控制信號(hào)，所述信號(hào)到達(dá)控制電路的觸發(fā)器17的輸入端電阻R，因此，信號(hào)改變了觸發(fā)器輸出端(Q和Qquer)的狀態(tài)，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)MN4(S4)、MP7(S3)、MP9(S1)和MN5(S2)被通知關(guān)閉，所以，比較器20的兩個(gè)輸入端(KVdiff，KVout)被隔絕。同時(shí)，關(guān)閉信號(hào)18從觸發(fā)器的輸出端Q被輸送到調(diào)整電路。這個(gè)關(guān)閉信號(hào)被輸送到比較器3、基準(zhǔn)電壓生成電路4、分壓器5和控制電路2，通知它們關(guān)閉(也就是通過激活開關(guān)，圖中未示)。
在第二種情況，當(dāng)DC/DC裝換電路被通知打開時(shí)，輸出電壓是設(shè)計(jì)值的下限，所以，當(dāng)?shù)谝谎舆t時(shí)間結(jié)束時(shí)，調(diào)整電路的比較器“發(fā)現(xiàn)”Vout＜Vdes，它向電荷泵的控制電路2輸出一控制信號(hào)，激活電荷泵。一旦通過泵操作重新獲得輸出電壓的設(shè)計(jì)值，當(dāng)?shù)诙舆t時(shí)間(大約3～5微秒)結(jié)束時(shí)，與比較器相連的第二延遲電路(圖中未示)確保電荷泵連續(xù)輸出，確保電容器被重新充電到上述所期望的值。當(dāng)?shù)诙舆t時(shí)間結(jié)束時(shí)，調(diào)整電路的比較器3再次輸出它的控制信號(hào)，該信號(hào)被輸送到控制電路的觸發(fā)器17的輸入端電阻R，因此，信號(hào)改變了觸發(fā)器輸出端(Q和Qquer)的狀態(tài)，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)MN4(S4)、MP7(S3)、MP9(S1)和MN5(S2)被通知關(guān)閉，所以，比較器20的兩個(gè)輸入端(KVdiff，KVout)被隔絕。同時(shí)，關(guān)閉信號(hào)18從觸發(fā)器的輸出端Q被輸送到調(diào)整電路。這個(gè)關(guān)閉信號(hào)被輸送到比較器3、基準(zhǔn)電壓生成電路4、分壓器5和控制電路2，通知它們關(guān)閉(也就是通過激活開關(guān)，圖中未示)。
由于電容器C1和C2被充電，施加在比較器20的輸入端上的電壓不同。
暫時(shí)忽略流過金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP5的漏電電流，在調(diào)整電路關(guān)閉期間，施加在比較器20的第一輸入端(Kvdiff)的電壓保持為Vout(des)-Vgs-Vout，同時(shí)施加在比較器20的第二輸入端(KVout)的電壓保持為Vout-Vgs。由于第一輸入端(Kvdiff)的電壓與地電容性耦合，第二輸入端(KVout)的電壓與實(shí)際輸出電壓Vout耦合，由電壓差Voff引起的實(shí)際輸出電壓Vout的減少將改變比較器20輸出信號(hào)的電平，所以，在輸出端將輸出一個(gè)信號(hào)，通過反相放大器19，該信號(hào)到達(dá)控制電路17的觸發(fā)器的輸入端S，利用此信號(hào)，在輸出端Q和Qquer，輸出端電平最終改變，因此，觸發(fā)器的輸出端Q輸出一打開信號(hào)，用于再次激活調(diào)整電路(比較器3、帶隙標(biāo)準(zhǔn)電壓生成器電路4)，也就是將分壓器5與電源Vout重新連接。在圖2所示示例中，包含震蕩器和驅(qū)動(dòng)器的控制電路2將返回打開，也就是重新與電源Vcc相連。
由于在生成用于通知調(diào)整電路開/關(guān)的電路的比較器輸出信號(hào)過程中，所述輸出信號(hào)被施加到控制電路17的觸發(fā)器的S輸入端，同時(shí)在調(diào)整電路被通知打開的同時(shí)，觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端Q和Qquer改變狀態(tài)，采用上述方式，通過控制信號(hào)所引起開關(guān)S1～S4的關(guān)閉導(dǎo)致電容器C1和C2再次具有電壓。再次進(jìn)行整個(gè)循環(huán)。
目前為止尚未考慮的、流過金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)MP5的漏電電流IL用來迫使漏電電流在正確的方向上自動(dòng)地發(fā)生在用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的比較器20的兩個(gè)電容性連接的輸入端KVdiff和KVout上。在這種布置中，流過MP5的漏電電流被設(shè)置，所以它控制所有自動(dòng)發(fā)生在比較器20的輸入端的漏電電流(“結(jié)型漏電”)，因此阻止電容器C1和C2之間的分壓器失去控制，在最惡劣的情況下，它可能導(dǎo)致調(diào)整電路不能返回打開。如圖5所示，被確定的漏電電流因此確保了調(diào)整電路的周期性地返回打開狀態(tài)。
圖5顯示了DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓輪廓的上半部分，適用于DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出端的兩個(gè)不同的待命電流(100μA和250μA)。圖5下半部分的的曲線代表作用在用于通知調(diào)整電路開/關(guān)的電路13的比較器20的兩個(gè)輸入端上的電容器電壓Vc1和Vc2的輪廓。Vc1是電容器C1上的電壓，電壓Vc1與輸出電壓Vout平行。電容器C2上的電壓Vc2的輪廓由流過金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MP5的漏電電流IL確定，漏電電流IL迫使電壓Vc2逐漸接近具有輸出電壓Vout特點(diǎn)的電壓Vc1，及時(shí)阻止電壓Vc1和Vc2失控和電路的不確定狀態(tài)。
在到達(dá)圖5所示的時(shí)間t1之前，兩個(gè)電容器C1和C2的電壓Vc1和Vc2一致，所以比較器20輸出一個(gè)信號(hào)，采用前述方式，使該信號(hào)通過控制電路17，調(diào)整電路(或電壓轉(zhuǎn)換電路)被打開。如果輸出電壓是設(shè)計(jì)值的下限，采用上述方式，電荷泵被比較器3和控制電路2所“接合”，向電容器的輸出端Cout輸送電荷，直到達(dá)到設(shè)計(jì)值為止。在此布置中，開關(guān)S1～S4保持打開，直到延遲時(shí)間結(jié)束為止，所以，電容器C1和C2被充電。如圖5所示，在時(shí)間t1時(shí)，電容器C1和C2重新返回它們的初始狀態(tài)(參考公式(1)和(2))，調(diào)整電路的比較器20的輸入端上出現(xiàn)電壓差Voff。在調(diào)整電路的比較器3和控制電路17的作用下，調(diào)整電路被關(guān)閉，重新開始新的循環(huán)。
如上所述，一旦電路13通知調(diào)整電路打開，不必要通知電荷泵打開，由于輸出電壓Vout仍然為它的設(shè)計(jì)值的上限。在此情況下，如上所述，僅僅電容器C1和C2被分別充電，到達(dá)它們的設(shè)定值Vc1和Vc2，不用激活電荷泵。
從圖5的右面部分可以清楚地看出，符合本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路能夠在任何時(shí)刻動(dòng)態(tài)地使待命電流耗費(fèi)適合DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出端所要求的待命負(fù)載電流。如果待命負(fù)載電流增加(圖5中從100μA增加到250μA)，電容器C1快速地放電，所以，調(diào)整電路的打開頻率(圖5中時(shí)間t2～t6)增加。符合本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路能夠?yàn)槊恳粋€(gè)待命電流自動(dòng)地設(shè)置一個(gè)優(yōu)異的打開頻率，而到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)中這種類型的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路不能作到這一點(diǎn)。在這種布置中，打開頻率最好與待命電流成比率。通知調(diào)整電路打開不僅確保輸出電壓Vout上出現(xiàn)線性下降，而且使輸出電壓Vout突然下降。
用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的比較器20最好被如此構(gòu)造，所以它的電流耗費(fèi)基本上小于調(diào)整電路的比較器3的電流耗費(fèi)，也就是電流為20μA～100μA。在實(shí)際設(shè)計(jì)比較器20時(shí)，需要在比較器的轉(zhuǎn)換速度和電流耗費(fèi)之間取得平衡，也就是比較器轉(zhuǎn)換速度越快，它的電流耗費(fèi)就越大。
符合本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路最好被構(gòu)造成集成電路。
此外，作為規(guī)則，它包括一個(gè)上文沒有描述的啟動(dòng)電流，當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器電路被通知打開時(shí)，該電流確保用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的電容器在第一時(shí)間被充電。
上文所述的用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的激活和停止也可以被獨(dú)立于DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的實(shí)際輸出電壓Vout(圖2所示的微處理器輸入μp)的微處理器控制，所述微處理器被擊鍵所激活，也就是當(dāng)用戶使用移動(dòng)電話時(shí)，當(dāng)用戶敲擊鍵時(shí)，微處理器從待命模式被轉(zhuǎn)換，用于監(jiān)視用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的輸出電壓，當(dāng)調(diào)整電路從關(guān)閉轉(zhuǎn)換到激活模式，調(diào)整電路自己監(jiān)視輸出電壓Vout。
符合本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路也可以與DC/DC轉(zhuǎn)換器制成一體，也可以被裝在電池里。
以上已對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的描述，所以閱讀和理解了本說明書后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種改變和修改將變得明顯。所以一切如此改動(dòng)和修正也包括在此發(fā)明中，因此它們?cè)跈?quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
因此電壓轉(zhuǎn)換電路不必必須包含電荷泵電路，它可以包含任何作為DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓Vout的函數(shù)并能夠交替地通知開/關(guān)的電壓轉(zhuǎn)換電路，也就是說它可以是感應(yīng)轉(zhuǎn)換器電路。
此外很明顯的是，用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的電容器被充電所達(dá)到的電壓不一定是調(diào)整電路所確定的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓，該電壓的大小與輸出電壓的大小有一些區(qū)別。例如它可以是基準(zhǔn)電壓生成電路所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓或由那里生成的電壓。唯一重要的是，調(diào)整電路被用于確定用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13的電容器之一上的電壓，此后它被通知關(guān)閉，在調(diào)整電路關(guān)閉期間，攜帶該電壓的電容器取代了用于通知調(diào)整電路的開/關(guān)的電路13內(nèi)的基準(zhǔn)電壓源的功能。
權(quán)利要求
1一種DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，包括一電壓轉(zhuǎn)換電路，在操作時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)C/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸入電壓轉(zhuǎn)換成不同于輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓；一用于將輸出電壓調(diào)整到一預(yù)設(shè)值的調(diào)整電路，所述調(diào)整電路包括一基準(zhǔn)電壓生成電路和一比較器，在所述比較器的第一輸入端，可以獲得具有上述輸出電壓特性的電壓，在所述比較器的第二輸入端，可以獲得基準(zhǔn)電壓生成電路所生成的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出一控制信號(hào)，作為由所述輸出電壓而引起的設(shè)計(jì)值的上/下限的函數(shù)，用于啟動(dòng)/停用所述電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于DC/DC轉(zhuǎn)換器電路還包括一用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路和一控制電路，用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路包括一比較器，在比較器的第一輸入端，施加具有上述輸出電壓特性的電壓，在其第二輸入端，施加一電容器的電壓；所述控制電路包括一個(gè)或多個(gè)可控制的開關(guān)，所述控制電路接收所述調(diào)整電路的比較器所發(fā)出的控制信號(hào)和用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器的輸出信號(hào)，在所述調(diào)整電路打開期間，所述控制電路輸出一個(gè)用于控制開關(guān)的信號(hào)用于控制開關(guān)，所以所述電容器被連接到所述調(diào)整電路所確定的電壓，以至于被充電到一個(gè)電壓，該電壓與所述具有輸出電壓特性的電壓有一預(yù)定數(shù)量的差別，當(dāng)被所述調(diào)整電路的比較器通知電壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，它輸出信號(hào)，用于通知所述調(diào)整電路關(guān)閉并控制所述開關(guān)，所以所述電容器與充電電壓分離，所以電容器逐漸放電，當(dāng)具有輸出電壓特性的電壓和所述電容器電壓相同時(shí)，用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器向控制電路輸出信號(hào)，導(dǎo)致所述控制電路立刻輸出信號(hào)，通知所述調(diào)整電路打開。
2一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述電容器與一個(gè)電流路徑相連，通過該路徑，來自所述電容器的一個(gè)預(yù)定的漏電電流可以流過，所以在所述電容器放電期間，其上的電壓及時(shí)地接近具有輸出電壓特性的電壓。
3一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于所述漏電電流被選擇，所以它控制結(jié)型漏電，所述結(jié)型漏電自動(dòng)發(fā)生在用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器的輸入端。
4一種根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述的電路，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)電荷泵電路。
5一種根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的電路，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)感應(yīng)變換器電路。
6一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于設(shè)置分壓器，用于將施加在所述調(diào)整電路的比較器的第一輸入端上的具有輸出電壓特性的電壓與所述輸出電壓分開，所以所述輸出電壓適應(yīng)于所述基準(zhǔn)電壓生成電路所生成的基準(zhǔn)電壓，用于通知所述調(diào)整電路關(guān)閉的信號(hào)也用于將所述分壓器與所述輸出電壓分開，利用所述打開信號(hào)，所述分壓器與所述輸出電壓重新連接。
7一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓生成電路是一個(gè)帶隙標(biāo)準(zhǔn)。
8一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的所述電路的比較器與所述調(diào)整電路的比較器相比，電流耗費(fèi)小，其中用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器包括一個(gè)由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的反向放大器。
9一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于被所述調(diào)整電路確定的電壓即所述電容器被充電所達(dá)到的電壓來源于所述輸出電壓，與所述輸出電壓和所述電容器串聯(lián)的電阻確定了所述預(yù)設(shè)的電壓值，在對(duì)所述電容器進(jìn)行充電期間，在所述電阻上的所述預(yù)設(shè)電壓值下降，因此，被所述調(diào)整電路確定的電壓即所述電容器被充電所達(dá)到的電壓來源于所述基準(zhǔn)電壓生成電路所生成的基準(zhǔn)電壓。
10一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于所述控制電路包括觸發(fā)器，所述電容器包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，另一個(gè)包含金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電容器被設(shè)置，其攜帶所述具有輸出電壓特性的電壓，并與用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路的比較器的第一輸入端連接。
11一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于用于通知所述調(diào)整電路關(guān)閉的信號(hào)也被用于通知所述電壓轉(zhuǎn)換電路關(guān)閉，用于通知所述調(diào)整電路打開的信號(hào)也被用于通知所述電壓轉(zhuǎn)換電路打開。
12一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，其特征在于提供一種與所述調(diào)整電路的比較器相連的延遲電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種DC/DC轉(zhuǎn)換器電路,其包括一電壓轉(zhuǎn)換電路和一調(diào)整電路,所述調(diào)整電路包括一基準(zhǔn)電壓生成電路和一比較器,所述比較器輸出一控制信號(hào),作為轉(zhuǎn)換器電路的輸出負(fù)載的函數(shù),用于啟動(dòng)/停用所述電壓轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換器電路還包括一用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路和一控制電路,用于通知所述調(diào)整電路打開/關(guān)閉的電路包括一比較器,在比較器的第一輸入端,可以獲得具有上述輸出電壓特性的電壓,在其第二輸入端,可以獲得一個(gè)電容器被充電所達(dá)到的電壓;所述控制電路包括開關(guān),在所述調(diào)整電路打開期間,所述開關(guān)控制電容器,所以所述電容器被充電到一個(gè)電壓,該電壓與所述具有輸出電壓特性的電壓有一預(yù)定數(shù)量的差別,當(dāng)它達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),它通知所述調(diào)整電路關(guān)閉并將所述電容器與充電電壓分離,當(dāng)具有輸出電壓特性的電壓和所述電容器電壓相同時(shí),比較器向控制電路輸出信號(hào),導(dǎo)致所述調(diào)整電路返回打開狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02M3/07GK1334637SQ0112432
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者E·拜爾, H·施梅勒 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司