專利名稱：一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器ic及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓器IC及其應(yīng)用電路，尤針對(duì)一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC及其電路。
背景技術(shù)：
圖1為一典型同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路(Synchronous Buck DC-to-DC converter circuit)的示意圖。此直流/直流轉(zhuǎn)換電路具有二個(gè)開(kāi)關(guān)Ql，Q2串接于一輸 入端(即用以通入輸入電壓信號(hào)Vin)與一接地端G之間，并且交替導(dǎo)通。通過(guò)改變此二個(gè) 開(kāi)關(guān)Ql，Q2的導(dǎo)通周期(duty cycle)，即可調(diào)整輸出電壓Vo的準(zhǔn)位。濾波電路由一電感 Ll與一電容C2所構(gòu)成，連接至此二個(gè)開(kāi)關(guān)Ql，Q2的接點(diǎn)以穩(wěn)定輸出電壓Vo。前述串接于輸入端與接地端G的開(kāi)關(guān)Ql，Q2多采用N型金氧半場(chǎng)效晶體管，以獲 致較低的導(dǎo)通耗損。不過(guò)，對(duì)于耦接至輸入端的高壓開(kāi)關(guān)Ql而言，必須提供一電位高于輸 入電壓信號(hào)Vin的驅(qū)動(dòng)電壓，方能驅(qū)動(dòng)此高壓開(kāi)關(guān)Ql。如圖中所示，為了提供驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)Ql所需的電壓，一個(gè)典型的方法就是利用一 自舉電容(bootstrap capacitor) Cl墊高驅(qū)動(dòng)電壓的準(zhǔn)位。如圖中所示，自舉電容Cl的一 端耦接至一電壓供應(yīng)端以接收一驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc，另一端耦接至低壓開(kāi)關(guān)Q2。當(dāng)?shù)蛪洪_(kāi) 關(guān)Q2被導(dǎo)通時(shí)，在電壓供應(yīng)端與接地端G之間構(gòu)成一充電路徑對(duì)自舉電容Cl充電，借以將 自舉電容Cl的高壓側(cè)的電位提升至輸入電壓信號(hào)Vin之上，以驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)Ql。此直流/直流轉(zhuǎn)換電路具有一脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11，以控制高壓開(kāi)關(guān)Ql與Q2的 導(dǎo)通周期。此脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11具有八個(gè)接腳，依序?yàn)镠SD、BST、VIN、RAMP、FB、VCC、 LSD、GND，其中，VIN接腳用以接收一個(gè)輸入電壓信號(hào)Vin，GND接腳為接地端，HSD接腳以及 LSD接腳分別用以輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD (High side drive)及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD (Low side drive)以驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)Ql與低壓開(kāi)關(guān)Q2，BST接腳用以接收一個(gè)Boost電壓以驅(qū)動(dòng)高壓 開(kāi)關(guān)Ql，RAMP接腳用以接收一個(gè)鋸齒波信號(hào)Vramp提供至脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11，VCC接腳 用以提供脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11運(yùn)作所需的驅(qū)動(dòng)電源壓，F(xiàn)B接腳用以接收一個(gè)來(lái)自同步壓 降直流/直流轉(zhuǎn)換電路10的輸出端的反饋信號(hào)Vfb以進(jìn)行反饋控制。直流/直流轉(zhuǎn)換電路10包含一個(gè)由電阻R1、R2組成的分壓電路，以及由電阻R4、 電容C3、電阻R3以及齊納二極管U3所組成的反饋電路。輸出電壓Vo經(jīng)過(guò)分壓電路與反饋 電路轉(zhuǎn)換產(chǎn)生反饋信號(hào)Vfb。自舉電容Cl用來(lái)產(chǎn)生一電位高于輸入端信號(hào)Vin的Boost電壓。脈寬調(diào)變穩(wěn)壓 器IC 11的RAMP接腳則是與一電容C4連接，通過(guò)對(duì)此電容C4交替充放電，以產(chǎn)生一個(gè)鋸 齒波信號(hào)Vramp至脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11內(nèi)部以供進(jìn)行比較后提供脈寬調(diào)變(PWM)控制器 產(chǎn)生第一及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD、LSD以調(diào)整晶體管開(kāi)關(guān)Q1、Q2的導(dǎo)通周期。在脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11內(nèi)部通常具有一誤差放大器，用以比較反饋信號(hào)Vfb與 一參考電壓以進(jìn)行電路的補(bǔ)償與調(diào)整。此誤差放大器的輸出端需要連接一電容(圖未示) 以過(guò)濾反饋信號(hào)Vfb中不必要的噪聲。此電容通常設(shè)置在脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11的外部，并通過(guò)一 COMP接腳(圖未示)連接至脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11。不過(guò)，此架構(gòu)會(huì)導(dǎo)致接腳數(shù) 量的增加，造成制作成本的提升，甚至?xí)?dǎo)致脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11無(wú)法搭配現(xiàn)有的IC封 裝結(jié)構(gòu)。另一方面，若將此電容設(shè)置于脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11內(nèi)部，則會(huì)導(dǎo)致IC尺寸增加， 同時(shí)，設(shè)置于IC內(nèi)的電容無(wú)法依據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行調(diào)整，也會(huì)影響使用上的彈性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC及其電路設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器 IC的電路設(shè)計(jì)，則可空出額外的輸入接腳以供其他輸入信號(hào)使用。利用本發(fā)明的方法可靈 活調(diào)整輸入接腳的輸入信號(hào)，以達(dá)到在不增加IC的接腳數(shù)的情況下，借著調(diào)整IC內(nèi)部電路 或外部電路設(shè)計(jì)的方法，以增加IC輸入信號(hào)的種類。根據(jù)本發(fā)明，提供一種穩(wěn)壓器IC，控制至少一開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期，以將一輸入電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，其特征在于，包括一接腳，用以接收一異于該輸入電壓信號(hào)的輸入 信號(hào)，該輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與該輸入電壓信號(hào)位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同，但波型不同； 一轉(zhuǎn)換單元，耦接該接腳，用以將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)；以及一脈寬調(diào)變控制器， 依據(jù)該方波信號(hào)產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，接收一輸入電壓 信號(hào)并產(chǎn)生一輸出電壓，其特征在于，包括至少一開(kāi)關(guān)，通過(guò)改變?cè)撻_(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期以調(diào) 整該輸出電壓的準(zhǔn)位；一穩(wěn)壓器IC，具有；一接腳，用以接收一異于該輸入電壓信號(hào)的輸入 信號(hào)，該輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與該輸入電壓信號(hào)位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同，但波型不同； 一轉(zhuǎn)換單元，耦接該接腳，用以將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)；以及一脈寬調(diào)變控制器， 依據(jù)該方波信號(hào)產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期。本案發(fā)明人提出本案的發(fā)明概念，本發(fā)明的機(jī)制與公知技術(shù)截然不同，并以提供 一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC及其電路設(shè)計(jì)，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。以上的概述與接下來(lái)的詳細(xì)說(shuō)明及附圖，皆是為了能進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明為達(dá)成預(yù) 定目的所采取的方式、手段及功效。而有關(guān)本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說(shuō)明及附 圖中加以闡述。


圖1為一典型同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路(Synchronous Buck DC-to-DC converter circuit)的不意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC的內(nèi)部電路的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc、輸入電壓信號(hào)Vin、自舉高壓 信號(hào)CKBST信號(hào)、第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD以及還原信號(hào)Vinl的信號(hào)波形圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輸入電壓信號(hào)Viru反饋信號(hào)Vfb、此兩信號(hào)的累 加波形Mix以及取樣信號(hào)的波形圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；圖8A及圖8B為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輸入電壓信號(hào)Viru斜坡信號(hào)Vramp以及還原信號(hào)Vin3的較佳實(shí)施例的波形圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的減少脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC的接腳的方法的流程圖。主要元件附圖標(biāo)記說(shuō)明10、20、30、50、70 同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路11、21、51、71 脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC32 脈寬調(diào)變控制器31 遲滯比較器52、73:比較器33、56、76 轉(zhuǎn)換單元53、75 誤差放大器54:混波器55 信號(hào)產(chǎn)生器72 電流源74 緩沖器Ql 高壓開(kāi)關(guān)Q2 低壓開(kāi)關(guān)Cl、C5:自舉電容C2、C3、C4、C6 電容R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 電阻Ll 電感D2、D3、D4、D5 二極管Si、S2、S3:開(kāi)關(guān)T 變壓器U3 齊納二極管Vrise、Vl 第一參考電壓準(zhǔn)位Vfal 1、V2 第二參考電壓準(zhǔn)位S91 選定一接腳S92 利用一轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換S93 根據(jù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)產(chǎn)生脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)
具體實(shí)施例方式圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路的示意圖。如 圖中所示，此同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路20具有一個(gè)脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21。圖中以一 個(gè)具有八個(gè)接腳的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21為例進(jìn)行說(shuō)明。此八個(gè)接腳分別標(biāo)示為VCC、FB、 COMP、PHASE、LSD、VSS、HSD、BST。值得注意的是，此脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21省略了第一圖的 脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11所具有的VIN接腳。VIN接腳是用以接收輸入電壓信號(hào)Vin。而于 本發(fā)明的第一實(shí)施例中，輸入電壓信號(hào)Vin則是與自舉高壓信號(hào)CKBST共享BST接腳。因 此，本實(shí)施例的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21可將此省略下來(lái)的接腳作為COMP接腳。此同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路20具有二個(gè)開(kāi)關(guān)Ql，Q2串接于一輸入端與一接地端之間，并且交替導(dǎo)通。通過(guò)改變此二個(gè)開(kāi)關(guān)Q1，Q2的導(dǎo)通周期(duty cycle)，即可調(diào)整 輸出電壓Vo的準(zhǔn)位。此同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路20并具有一自舉電容C5 (bootstrap capacitor)耦接至BST接腳。此自舉電容C5的一端連接至開(kāi)關(guān)Q2與開(kāi)關(guān)Ql的接點(diǎn)，另一 端則是通過(guò)一個(gè)二極管D2耦接于一電源供應(yīng)端以接收驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc。并且，此二極管 D2并聯(lián)一電阻R7。就一實(shí)施例而言，在自舉電容C5與BST接腳間可另外串接一個(gè)二極管 D3。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D3與圖4。圖3所示為本實(shí)施例的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21的內(nèi)部電 路的示意圖。圖中以一個(gè)二次側(cè)同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路30為例進(jìn)行說(shuō)明。圖4所 示為本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc、輸入電壓信號(hào)Vin、自舉高壓信號(hào)CKBST、第一驅(qū)動(dòng)信號(hào) HSD以及產(chǎn)生于IC 21內(nèi)部的還原信號(hào)Vinl的信號(hào)波形圖。其中，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc為一 直流電壓信號(hào)。產(chǎn)生于BST接腳的信號(hào)即為自舉高壓信號(hào)CKBST，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD用以驅(qū) 動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)Ql。首先，當(dāng)?shù)蛪洪_(kāi)關(guān)Q2被導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc通過(guò)二極管D2對(duì)自舉電容 C5快速充電，借以將自舉電容C5的高壓側(cè)的電壓準(zhǔn)位(即自舉高壓信號(hào)CKBST)提升至與 驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc相同。隨后，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)Ql被導(dǎo)通時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)Ql的輸出端的電壓準(zhǔn)位 (亦即自舉電容C5的低壓側(cè)的電壓準(zhǔn)位)會(huì)提升至與輸入電壓信號(hào)Vin相同，而墊高自舉 電容C5的高壓側(cè)的電壓準(zhǔn)位。因此，當(dāng)輸入電壓信號(hào)Vin為高準(zhǔn)位，自舉高壓信號(hào)CKBST 的電壓準(zhǔn)位會(huì)被墊高至相當(dāng)于輸入電壓信號(hào)Vin與驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)Vcc電位的總和(于此為 方便說(shuō)明，并未計(jì)入因?yàn)殡娮鑂7以及二極管D2、D3所產(chǎn)生的電壓降)。接下來(lái)，自舉電容 C5所儲(chǔ)存的能量會(huì)通過(guò)電阻R7放電，而使自舉高壓信號(hào)CKBST的準(zhǔn)位逐漸下降。然后，當(dāng) 輸入電壓信號(hào)Vin轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位時(shí)，自舉高壓信號(hào)CKBST的電壓準(zhǔn)位會(huì)被迅速拉低。如前述，自舉高壓信號(hào)CKBST的持續(xù)時(shí)間與輸入電壓信號(hào)Vin位于高準(zhǔn)位的時(shí)間 大致相同，但二者的波型不同。由于此自舉高壓信號(hào)CKBST的電位可以拉高到輸入電壓信 號(hào)Vin之上。因此，脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21可利用自舉高壓信號(hào)CKBST產(chǎn)生電位高于輸入 電壓信號(hào)Vin的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD以驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)Q1，因而可以確保高壓開(kāi)關(guān)Ql正常運(yùn) 作。如圖3所示，脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21具有一轉(zhuǎn)換單元33，用以將自高壓供應(yīng)接腳 (BST接腳)接收的自舉高壓信號(hào)CKBST轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)Vinl。舉例來(lái)說(shuō)，如于本實(shí)施例 所示，轉(zhuǎn)換單元33可為一遲滯比較器31。此遲滯比較器31接收自舉高壓信號(hào)CKBST、一第 一參考電壓準(zhǔn)位Vrise與一第二參考電壓準(zhǔn)位Vfal 1，并將此自舉高壓信號(hào)CKBST與第一參 考電壓準(zhǔn)位Vrise以及第二參考電壓準(zhǔn)位Vfall進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一方波還原信號(hào)Vinl。 此轉(zhuǎn)換單元33的輸出端連接至一脈寬調(diào)變(PWM)控制器32。脈寬調(diào)變控制器32則是根據(jù) 自舉高壓信號(hào)CKBST信號(hào)以及遲滯比較器31所產(chǎn)生的方波還原信號(hào)Vinl，產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信 號(hào)HSD及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD以分別控制高壓開(kāi)關(guān)Ql及低壓開(kāi)關(guān)Q2的導(dǎo)通周期。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，當(dāng)自舉高壓信號(hào)CKBST的上升段(rising edge)的電位高 于第一參考電壓準(zhǔn)位Vrise時(shí)，則觸發(fā)遲滯比較器31輸出高準(zhǔn)位。隨后，當(dāng)自舉高壓信號(hào) CKBST信號(hào)的下降段(falling edge)的電位低于第二參考電壓準(zhǔn)位Vfall時(shí)，則觸發(fā)遲滯 比較器31轉(zhuǎn)為輸出低準(zhǔn)位，從而產(chǎn)生一個(gè)方波還原信號(hào)Vinl。就一較佳實(shí)施例而言，此第 一參考電壓準(zhǔn)位Vrise低于第二參考電壓準(zhǔn)位Vfal 1。此外，由于自舉高壓信號(hào)CKBST與輸 入電壓信號(hào)Vin具有大致相同的工作周期(duty cycle)，因此，轉(zhuǎn)換單元33產(chǎn)生的還原信號(hào)Vinl也會(huì)與輸入電壓信號(hào)Vin具有大致相同的工作周期。借此，脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21 即可通過(guò)轉(zhuǎn)換單元33產(chǎn)生與輸入電壓信號(hào)Vin具有相同工作周期的還原信號(hào)Vinl。如前述，本發(fā)明的第一實(shí)施例產(chǎn)生一自舉高壓信號(hào)CKBST輸入選定的高壓供應(yīng)接 腳(BST接腳)。此自舉高壓信號(hào)CKBST的波型雖然與輸入電壓信號(hào)Vin不同，但是自舉高 壓信號(hào)CKBST的持續(xù)時(shí)間與輸入電壓信號(hào)Vin位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同。此自舉高壓信 號(hào)CKBST —方面經(jīng)過(guò)位于脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 21內(nèi)部的轉(zhuǎn)換單元33轉(zhuǎn)換為具有方波特性 的還原信號(hào)Vinl，另一方面也提供脈寬調(diào)變控制器32產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD所需的高電壓。同 時(shí)，脈寬調(diào)變控制器32接收還原信號(hào)Vinl，并依據(jù)還原信號(hào)Vinl產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD，LSD。 借此，即可省略用以接收輸入電壓信號(hào)Vin的接腳VIN。圖5所示為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路50的電路示 意圖。圖中以一個(gè)二次側(cè)同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路50為例進(jìn)行說(shuō)明。圖6所示為根 據(jù)本實(shí)施例的輸入電壓信號(hào)Vin、反饋信號(hào)Vfb、此兩信號(hào)的累加波形Mix以及取樣信號(hào)的 波形圖。本實(shí)施例的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 51亦是省略了第一圖的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11所 具有的VIN接腳。不過(guò)，不同的是，本實(shí)施例利用FB接腳接收此輸入電壓信號(hào)Vin。如圖5所示，此同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路50的輸出端具有一個(gè)由電阻R5、R6 組成的分壓電路，用以產(chǎn)生反饋信號(hào)Vfb。輸入電壓信號(hào)Vin與反饋信號(hào)Vfb傳送至一個(gè)混 波器M。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D6所示，輸入電壓信號(hào)Vin的頻率遠(yuǎn)高于反饋信號(hào)Vfb的頻率，因 此，混波器M可利用反饋信號(hào)Vfb作為載波，混合高頻的輸入電壓信號(hào)Vin與低頻的反饋 信號(hào)Vfb，以產(chǎn)生一個(gè)混合信號(hào)Mix傳送至脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 51的FB接腳。脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 51的內(nèi)部具有一轉(zhuǎn)換單元56，用以將FB接腳接收的混合信 號(hào)Mix轉(zhuǎn)換成一方波信號(hào)Vin2。此轉(zhuǎn)換單元56具有二個(gè)開(kāi)關(guān)Si，S2、一比較器52、一誤差 放大器53以及一信號(hào)產(chǎn)生器55。其中，開(kāi)關(guān)Sl與S2的一端與FB接腳連接，開(kāi)關(guān)Sl與S2 的另一端分別連接至一個(gè)比較器52以及一個(gè)誤差放大器53。開(kāi)關(guān)Sl與S2的開(kāi)關(guān)頻率受 到信號(hào)產(chǎn)生器55所產(chǎn)生的取樣信號(hào)的控制，以分別產(chǎn)生第一取樣信號(hào)及第二取樣信號(hào)傳 送至比較器52與誤差放大器53。比較器52以及誤差放大器53分別根據(jù)第一取樣信號(hào)及 第二取樣信號(hào)產(chǎn)生第一還原信號(hào)Vin2及第二還原信號(hào)Vfb2。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D6所示，由于取樣信號(hào)的頻率遠(yuǎn)高于輸入電壓信號(hào)Vin與反饋信號(hào) Vfb的頻率，因此，第一取樣信號(hào)與第二取樣信號(hào)都具有對(duì)應(yīng)于輸入電壓信號(hào)Vin的高頻部 分與對(duì)應(yīng)于反饋信號(hào)Vfb的低頻部份。比較器52接收一預(yù)選電壓準(zhǔn)位與第一取樣信號(hào)，且 將第一取樣信號(hào)與預(yù)選電壓準(zhǔn)位進(jìn)行比較，即可產(chǎn)生一個(gè)第一輸出還原信號(hào)Vin2，且此第 一輸出還原信號(hào)Vin2是一具有與輸入電壓信號(hào)Vin相同工作周期的方波信號(hào)。誤差放大 器53接收第二取樣信號(hào)，并將第二取樣信號(hào)的高頻部份噪聲濾除，即可產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于反 饋信號(hào)Vfb的第二輸出還原信號(hào)Vfb2，且此第二輸出還原信號(hào)Vfb2的波型與反饋信號(hào)Vfb 相類似。即是，通過(guò)比較器52可將混合信號(hào)Mix分離出輸入電壓信號(hào)Vin，且誤差放大器53 則可分離出混合信號(hào)Mix中的反饋信號(hào)Vfb。脈寬調(diào)變控制器則是比較第二還原信號(hào)Vft2 與一斜波信號(hào)以產(chǎn)生一比較信號(hào)，并依據(jù)此比較信號(hào)與第一還原信號(hào)Vin2，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào) HSD及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD，控制高壓開(kāi)關(guān)Ql及低壓開(kāi)關(guān)Q2的導(dǎo)通周期。圖7所示為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路70的電路示 意圖。圖中以一個(gè)二次側(cè)同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路70為例進(jìn)行說(shuō)明。圖8A所示為根據(jù)圖7的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路70的輸入電壓信號(hào)Vin、斜坡信號(hào)Vramp以及還原 信號(hào)Vin3 —較佳實(shí)施例的波形圖。本實(shí)施例的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 71亦是省略了圖1的 脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 11所具有的VIN接腳。不同的是，本實(shí)施例利用RAMP接腳接收輸入電 壓信號(hào)Vin。如圖中所示，此同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路70設(shè)置于變壓器T的二次側(cè)，接收 變壓器T的二次側(cè)所產(chǎn)生的一輸入電壓信號(hào)Vin。同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路70具有 一外部轉(zhuǎn)換單元耦接至RAMP接腳。此外部轉(zhuǎn)換單元接收輸入電壓信號(hào)Vin，并將輸入電壓 信號(hào)Vin轉(zhuǎn)換為一第一電流信號(hào)Il對(duì)電容C6充電。此電容C6所儲(chǔ)存的電位對(duì)應(yīng)于輸入 RAMP接腳的斜波信號(hào)Vramp。此外部轉(zhuǎn)換單元具有一充電路徑與一放電路徑，用以對(duì)電容C6充放電。充電路徑 由一個(gè)二極管D4與一電阻R8所構(gòu)成，放電路徑由一個(gè)二極管D5與一電阻R9所構(gòu)成。其 中，二極管D4順向連接于輸入電壓信號(hào)Vin的供應(yīng)端與電容C6之間，二極管D5則是反向 連接于輸入電壓信號(hào)Vin的供應(yīng)端與電容C6之間。在本實(shí)施例中，電容C6設(shè)置于脈寬調(diào) 變穩(wěn)壓器IC 71的外部，并連接至RAMP接腳。不過(guò)本發(fā)明并不限于此，電容C6亦可設(shè)置于 脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 71的內(nèi)部。此外，在脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 71的內(nèi)部具有一電流源72與 一開(kāi)關(guān)S3串接至電容C6。利用開(kāi)關(guān)S3的導(dǎo)通與否，控制電流源72對(duì)電容C6的充電。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D8A所示，當(dāng)輸入電壓信號(hào)Vin轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位，外部轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生一充 電電流Il流經(jīng)二極管D4對(duì)電容C6緩慢充電，以提高RAMP接腳的準(zhǔn)位。當(dāng)電容C6儲(chǔ)存的 電位(亦即RAMP接腳的準(zhǔn)位)超過(guò)一第一預(yù)選電壓Vl時(shí)，開(kāi)關(guān)S3導(dǎo)通。此時(shí)，電流源72 開(kāi)始對(duì)電容C6充電。值得注意的事，電流源72對(duì)于電容充電的速度大于充電電流Il對(duì)于 電容C6充電的速度。因此，Vramp信號(hào)的斜率主要是由電流源72所決定。隨后，當(dāng)輸入電 壓信號(hào)Vin轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位，電容C6會(huì)通過(guò)由二極管D5所構(gòu)成的放電路徑快速放電。由于電 容C6通過(guò)二極管D5放電的速度大于電流源72對(duì)電容C6充電的速度，因此，電容儲(chǔ)存的電 位會(huì)逐漸下降。而當(dāng)電容C6儲(chǔ)存的電位(亦即RAMP接腳的準(zhǔn)位)低于一第二預(yù)選電壓V2 時(shí)，開(kāi)關(guān)S3關(guān)斷，電流源72停止對(duì)電容C6充電。脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 71的內(nèi)部具有一轉(zhuǎn)換單元76連接至RAMP接腳以接收斜波信 號(hào)Vramp。于本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換單元76具有一比較器73。比較器73的第一輸入端輸入一斜 坡信號(hào)Vramp、第二輸入端則輸入第一預(yù)選電壓VI、第三輸入端則輸入第二預(yù)選電壓V2，且 第一預(yù)選電壓Vl小于第二預(yù)選電壓V2。當(dāng)斜波信號(hào)Vramp上升至大于第一預(yù)選電壓VI， 比較器73輸出高準(zhǔn)位的信號(hào)。隨后，當(dāng)斜波信號(hào)Vramp下降至小于第二預(yù)選電壓V2，比較 器73改為輸出低準(zhǔn)位的信號(hào)。借此，此轉(zhuǎn)換單元76可以將斜波信號(hào)Vramp轉(zhuǎn)換為方波信 號(hào)Vin3，并且，此方波信號(hào)Vin3的工作周期大致與輸入電壓信號(hào)Vin相同。開(kāi)關(guān)S3的導(dǎo)通 與否依據(jù)比較器73的輸出信號(hào)Vin3而決定。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，當(dāng)斜波信號(hào)Vramp上升至大于 第一預(yù)選電壓VI，比較器73輸出高準(zhǔn)位的信號(hào)而導(dǎo)通開(kāi)關(guān)S3，使電流源72對(duì)電容C6快速 充電。當(dāng)斜波信號(hào)Vramp下降至小于第二預(yù)選電壓V2，比較器73改為輸出低準(zhǔn)位的信號(hào)關(guān) 斷開(kāi)關(guān)S3，而停止電流源72對(duì)電容C6的充電。脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 71的內(nèi)部并具有一脈寬調(diào)變控制器32與一反饋比較電路75。 此反饋比較電路75可為一誤差放大器。比較器73的輸出端通過(guò)一緩沖器74與脈寬調(diào)變 控制器32連接。誤差放大器75的第一輸入端輸入斜坡信號(hào)Vramp，第二輸入端輸入一反饋信號(hào)Vfb。誤差放大器75的輸出端亦與脈寬調(diào)變控制器32連接。脈寬調(diào)變控制器32根據(jù)來(lái)自轉(zhuǎn)換單元76的方波信號(hào)Vin3以及誤差放大器75輸 出的比較信號(hào)Vfb3產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD以及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD以分別控制高壓開(kāi)關(guān)Ql 及低壓開(kāi)關(guān)Q2的導(dǎo)通周期。圖8B所示為根據(jù)圖7的同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓信號(hào)Vin、斜坡 信號(hào)Vramp以及還原信號(hào)Vin3另一較佳實(shí)施例的波形圖。如圖8B所示，當(dāng)輸入電壓信號(hào)Vin轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位時(shí)，輸入電壓信號(hào)Vin通過(guò)二極管 D4對(duì)電容C6緩慢充電。當(dāng)電容C6的電位提升至超過(guò)第一預(yù)選電壓VI，比較器73輸出高 準(zhǔn)位的信號(hào)Vin3，且開(kāi)關(guān)S3接收此高準(zhǔn)位的信號(hào)而導(dǎo)通。此時(shí)，電流源72產(chǎn)生一充電電 流13開(kāi)始對(duì)電容C6進(jìn)行充電。充電電流13遠(yuǎn)大于充電電流II。當(dāng)電容C6的電位上升至 與第二預(yù)選電壓V2相同時(shí)，比較器73改為輸出低準(zhǔn)位信號(hào)，開(kāi)關(guān)S3接收此低準(zhǔn)位的信號(hào) Vin3而關(guān)斷。此時(shí)，電流源72停止對(duì)電容C6充電，電容C6的電位則被箝制在與第二預(yù)選 電壓V2大致相同的電位。隨后，當(dāng)輸入電壓信號(hào)Vin轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位，電容C6會(huì)通過(guò)二極管D4 所構(gòu)成的放電路徑快速放電，使電容C6的電位快速下降。借此，即可產(chǎn)生斜坡信號(hào)Vramp。 另一方面，斜波信號(hào)Vramp亦可通過(guò)比較器73轉(zhuǎn)換輸出一方波信號(hào)Vin3，并且，此方波信號(hào) Vin3具有與輸入電壓信號(hào)Vin大致相同的工作周期。圖9所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的減少脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC的接腳的方法的流程圖。首先，如步驟S91所示，選擇脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC上的一個(gè)輸入接腳。此接腳對(duì)應(yīng) 至一異于輸入電壓信號(hào)Vin的輸入信號(hào)。并且此接腳所對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與輸入 電壓信號(hào)Vin位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同，但波形不同。舉例來(lái)說(shuō)，圖3的實(shí)施例即是選定 BST接腳，同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，通過(guò)BST接腳輸入的自舉高壓信號(hào)CKBST其持續(xù)時(shí)間與輸 入電壓信號(hào)Vin位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同。另外，圖7的實(shí)施例即是選定RAMP接腳。同 時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D8A所示，通過(guò)RAMP接腳輸入的斜坡信號(hào)Vramp的持續(xù)時(shí)間與輸入電壓信號(hào)Vin 位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同。接著，如步驟S92所示，利用一轉(zhuǎn)換單元將前述通過(guò)選定的接腳所輸入的信號(hào)轉(zhuǎn) 換為一個(gè)方波信號(hào)，例如圖4中的信號(hào)Vin2與圖8A中的信號(hào)Vin3。然后，如步驟S93所 示，將此方波信號(hào)傳送至脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC的脈寬調(diào)變控制器并據(jù)以產(chǎn)生脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng) 信號(hào)，以分別控制高壓開(kāi)關(guān)以及低壓開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期。借此，即可省略脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC 上的VIN接腳，從而可以提供一個(gè)額外的接腳供其他輸入信號(hào)使用。但是，以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及附圖而已，并非用以限制 本發(fā)明，本發(fā)明的所保護(hù)的范圍應(yīng)以下述的權(quán)利要求為準(zhǔn)，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，可輕易思 及的變化或修改皆可涵蓋在以下本案所界定的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，用以控制至少一開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期，以將一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn) 換為一輸出電壓，其特征在于，包括一接腳，用以接收一異于該輸入電壓信號(hào)的輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與該輸 入電壓信號(hào)位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同，但波型不同；一轉(zhuǎn)換單元，耦接該接腳，用以將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)；以及一脈寬調(diào)變控制器，依據(jù)該方波信號(hào)產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通 周期。
2.如權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，該接腳為一斜波信號(hào)接腳，該 輸入信號(hào)為一斜波信號(hào)，該接腳耦接一外部轉(zhuǎn)換單元，該外部轉(zhuǎn)換單元用以將該輸入電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)換為一第一電流信號(hào)對(duì)一電容充電，該電容所儲(chǔ)存的電位對(duì)應(yīng)于該斜波信號(hào)，該脈 寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC更包括一電流源與一充電開(kāi)關(guān)，串接至該電容，當(dāng)該電容儲(chǔ)存的電位超過(guò) 一第一預(yù)選電壓，該充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通使該電流源對(duì)該電容充電，當(dāng)該輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為低準(zhǔn) 位，該外部轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成一放電路徑對(duì)該電容快速放電，而使該電容儲(chǔ)存的電位快速下降。
3.如權(quán)利要求2所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，該電流源對(duì)該電容充電的速 度遠(yuǎn)大于該第一電流信號(hào)對(duì)該電容充電的速度，該電容通過(guò)該放電路徑放電的速度大于該 電流源對(duì)該電容充電的速度。
4.如權(quán)利要求3所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，當(dāng)該電容儲(chǔ)存的電位上升超 過(guò)一第二預(yù)選電壓或是下降低于該第二預(yù)選電壓，該電流源停止對(duì)該電容充電。
5.如權(quán)利要求2所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，該轉(zhuǎn)換單元為一比較器。
6.如權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，該脈寬調(diào)變控制器產(chǎn)生二個(gè) 脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別控制一高壓開(kāi)關(guān)與一低壓開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期，該接腳為一高壓供應(yīng)接 腳，該輸入信號(hào)為一自舉高壓信號(hào)以提供驅(qū)動(dòng)該高壓開(kāi)關(guān)所需的電壓，該高壓供應(yīng)接腳耦 接至一自舉電容，該自舉電容耦接于一電源供應(yīng)端與該低壓開(kāi)關(guān)之間，該自舉高壓信號(hào)產(chǎn) 生于該自舉電容的高壓側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，其特征在于，該轉(zhuǎn)換單元為一遲滯比較器， 該遲滯比較器設(shè)定有一第一參考電壓準(zhǔn)位與一第二參考電壓準(zhǔn)位，該第一參考電壓準(zhǔn)位用 以與該輸入信號(hào)的上升段的電壓值進(jìn)行比較，該第二參考電壓準(zhǔn)位用以與該輸入信號(hào)的下 降段的電壓值進(jìn)行比較，該第一參考電壓準(zhǔn)位低于該第二參考電壓準(zhǔn)位。
8.一種脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，接收一輸入電壓信號(hào)并產(chǎn)生一輸出電 壓，其特征在于，包括至少一開(kāi)關(guān)，通過(guò)改變?cè)撻_(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期以調(diào)整該輸出電壓的準(zhǔn)位；以及一脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC，具有一接腳，用以接收一異于該輸入電壓信號(hào)的輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與該輸 入電壓信號(hào)位于高準(zhǔn)位的時(shí)間大致相同，但波型不同；一轉(zhuǎn)換單元，耦接該接腳，用以將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)；以及一脈寬調(diào)變控制器，依據(jù)該方波信號(hào)產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該開(kāi)關(guān)的 導(dǎo)通周期。
9.如權(quán)利要求8所述的脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該接腳為 一斜波信號(hào)接腳，該輸入信號(hào)為一斜波信號(hào)，該脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路更包括一外部轉(zhuǎn)換電路，耦接該接腳，該外部轉(zhuǎn)換單元接收該輸入電壓信號(hào)，并將該輸入電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)換為一第一電流信號(hào)對(duì)一電容充電，該電容所儲(chǔ)存的電位對(duì)應(yīng)于該斜波信號(hào)，該脈 寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC具有一電流源與一充電開(kāi)關(guān)，串接至該電容，當(dāng)該電容儲(chǔ)存的電位超過(guò)一 第一預(yù)選電壓，該充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通使該電流源對(duì)該電容充電，當(dāng)該輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位， 該外部轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成一放電路徑對(duì)該電容快速放電，而使該電容儲(chǔ)存的電位快速下降，該 電流源對(duì)該電容充電的速度遠(yuǎn)大于該第一電流信號(hào)對(duì)該電容充電的速度，該電容通過(guò)該外 部轉(zhuǎn)換電路放電的速度大于該電流源對(duì)該電容充電的速度。
10.如權(quán)利要求9所述的脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，當(dāng)該電 容儲(chǔ)存的電位上升超過(guò)一第二預(yù)選電壓或是下降低于該第二預(yù)選電壓，該電流源停止對(duì)該 電容充電。
11.如權(quán)利要求8所述的脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該開(kāi)關(guān) 的數(shù)量為二，該二個(gè)開(kāi)關(guān)分別為一高壓開(kāi)關(guān)與一低壓開(kāi)關(guān)，串接于一用以提供該輸入電壓 信號(hào)的輸入端與一接地端間，該脈寬調(diào)變控制器產(chǎn)生二個(gè)脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別控制該二 個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期，該接腳為一高壓供應(yīng)接腳，該輸入信號(hào)為一自舉高壓信號(hào)以提供驅(qū)動(dòng) 該高壓開(kāi)關(guān)所需的電壓，該高壓供應(yīng)接腳耦接至一自舉電容，該自舉電容耦接于一電源供 應(yīng)端與該低壓開(kāi)關(guān)之間，該自舉高壓信號(hào)產(chǎn)生于該自舉電容的高壓側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的脈寬調(diào)變同步壓降直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該轉(zhuǎn)換 單元為一遲滯比較器，該遲滯比較器設(shè)定有一第一參考電壓準(zhǔn)位與一第二參考電壓準(zhǔn)位， 該第一參考電壓準(zhǔn)位用以與該輸入信號(hào)的上升段的電壓值進(jìn)行比較，該第二參考電壓準(zhǔn)位 用以與該輸入信號(hào)的下降段的電壓值進(jìn)行比較，該第一參考電壓準(zhǔn)位低于該第二參考電壓 準(zhǔn)位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器IC及其電路，用以控制至少一開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期，以將一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用選定一接腳，此接腳用于接收異于輸入電壓信號(hào)的輸入信號(hào)，且輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與輸入電壓信號(hào)大致相同但波形不同，再利用一轉(zhuǎn)換單元將此輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环讲ㄐ盘?hào)，最后再利用一脈寬調(diào)變控制器根據(jù)此方波信號(hào)產(chǎn)生脈寬調(diào)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通周期。利用本發(fā)明可靈活調(diào)整輸入接腳，以達(dá)到在不增加IC的接腳數(shù)的情況下，借著調(diào)整IC內(nèi)部或外部電路設(shè)計(jì)的方法，增加IC輸入信號(hào)的種類。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102044965SQ20091017788
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者劉格正, 林春敏 申請(qǐng)人:尼克森微電子股份有限公司