專利名稱：直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路及其控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路及其控制器，尤指一種電荷泵控制 電路及其控制器。
背景技術(shù)：
請參考圖l，為現(xiàn)有的電荷泵控制電路。該電荷泵控制電路包含一全橋式
切換電路、 一第一電容Cm、 一第二電容Cout、 一電壓反饋電路30以及一控 制組件10。全橋式切換電路包含了四個(gè)晶體管開關(guān)SW1 SW4，由控制組件 10的控制信號(hào)ConJ、 Con—2所控制。當(dāng)控制信號(hào)Con_l為高電平時(shí)，晶體管 開關(guān)SW1、 SW2導(dǎo)通以形成一第一導(dǎo)通路徑，第一電容Cm儲(chǔ)存一輸入電源 VDD通過第一導(dǎo)通路徑傳送的電力；而當(dāng)控制信號(hào)Con_2為高電平時(shí)，晶體 管開關(guān)SW3、 SW4導(dǎo)通以形成一第二導(dǎo)通路徑，第一電容Cm通過第二導(dǎo)通 路徑傳送電力至第二電容Cout，使第二電容Cout可以產(chǎn)生一輸出電壓Vout至 負(fù)載(未繪出)。
控制組件10包含一振蕩單元12、 一時(shí)序控制器14以及一遲滯比較器16。 遲滯比較器16比較電壓反饋電路30所產(chǎn)生的一電壓反饋信號(hào)VFB及參考電 壓VI，以產(chǎn)生一檢測信號(hào)DET。時(shí)序控制器14接收檢測信號(hào)DET及振蕩單 元12所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK，并根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK的電平分時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào) Con_l、 Con_2。
接著，請參考圖2，為圖l所示的電荷泵控制電路的信號(hào)時(shí)序示意圖。當(dāng) 于時(shí)間點(diǎn)tl，電壓反饋信號(hào)VFB低于參考電壓Vr，此時(shí)檢測信號(hào)DET由低 電平轉(zhuǎn)成高電平。然而，此時(shí)時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平，也就是產(chǎn)生控制信號(hào) Con_l的時(shí)間窗，控制組件10輸出高電平的控制信號(hào)Conj、低電平的控制信 號(hào)Coru2，第二導(dǎo)通路徑為開路狀態(tài)，第一電容Cun無法傳送電力至第二電容 Cout。這造成輸出電壓Vout持續(xù)下降，直至?xí)r間點(diǎn)t2為止。于時(shí)間點(diǎn)t2時(shí)， 時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平，也就是產(chǎn)生控制信號(hào)Con一2的時(shí)間窗，控制組件10輸出低電平的控制信號(hào)Con—1、高電平的控制信號(hào)0)11_2，第一電容Cm通過 第二導(dǎo)通路徑傳送電力至第二電容Cout，使輸出電壓Vout開始回升直至到達(dá) 參考電壓vr (時(shí)間點(diǎn)t3)為止。然而，在時(shí)間點(diǎn)tl到時(shí)間點(diǎn)t2這段時(shí)間內(nèi)， 輸出電壓Vout—直往下，且與參考電壓V1—最大差異達(dá)到AV。因此，現(xiàn)有的 電荷泵控制電路的輸出電壓脈動(dòng)(VoltageRipple)無法控制在預(yù)期的范圍內(nèi)而 有較大的電壓脈動(dòng)，這情況同時(shí)也發(fā)生在相同操作模式(控制信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間 點(diǎn)由時(shí)鐘信號(hào)CLK所決定)的電路上。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有的電荷泵控制電路的問題，本發(fā)明提供的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電 路及其控制器于檢測到輸出電壓低于一預(yù)定值時(shí)，可立即或在一可接受的時(shí)間 長度內(nèi)，將電力傳送至輸出端，使輸出電壓回升，因此相較于習(xí)知的電荷泵控 制電路，可減少電壓脈動(dòng)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，包含一電容、一 切換電路、 一輸出儲(chǔ)能單元以及一控制器。該電容耦接一輸入電源，該切換電 路耦接該電容，以及該輸出儲(chǔ)能單元耦接該切換電路并提供電力至一負(fù)載。該 控制器根據(jù)代表該輸出儲(chǔ)能單元的狀態(tài)的一反饋信號(hào)，控制該切換電路，使該 切換電路形成一第一導(dǎo)通路徑及一第二導(dǎo)通路徑，該輸入電源通過該第一導(dǎo)通 路徑傳送電力至該電容及該電容通過該第二導(dǎo)通路徑傳送電力至該輸出儲(chǔ)能 單元。其中，該控制器依據(jù)該反饋信號(hào)判斷該輸出儲(chǔ)能單元的狀態(tài)處于一第一 狀態(tài)或一第二狀態(tài)，于該輸出儲(chǔ)能單元位于該第一狀態(tài)時(shí)，維持該電容的儲(chǔ)能 于一預(yù)定儲(chǔ)能之上，該輸出儲(chǔ)能單元一旦進(jìn)入該第二狀態(tài)時(shí)，該控制器立即使 該電容傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元。
本發(fā)明也提供了一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，包含一輸入儲(chǔ)能單元、 一切換 電路、 一輸出儲(chǔ)能單元以及一控制器。該輸入儲(chǔ)能單元耦接一輸入電源，該切 換電路耦接該輸入儲(chǔ)能單元以及該輸出儲(chǔ)能單元耦接該切換電路并提供電力 至一負(fù)載。該控制器根據(jù)代表該輸出儲(chǔ)能單元的電壓的一反饋信號(hào)，控制該切 換電路。其中該控制器包含一檢測單元、 一振蕩單元及一控制單元。該檢測單 元根據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)。該振蕩單元產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，每個(gè)時(shí)鐘 信號(hào)的頻率相同而相位不同。該控制單元包含一多工器以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并根據(jù)該檢測信號(hào)以選擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一，該控制單元根據(jù)該選擇的 時(shí)鐘信號(hào)及該檢測信號(hào)以產(chǎn)生一第一控制信號(hào)及一第二控制信號(hào)，該第一控制 信號(hào)控制該切換電路使該輸入電源傳送電力至該輸入儲(chǔ)能單元，該第二控制信 號(hào)控制該切換電路使該輸入儲(chǔ)能單元傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元。
本發(fā)明亦提供了一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路一種電荷泵控制器，用以控制一 電荷泵電路的切換電路，該電荷泵控制器包含一檢測單元、 一振蕩單元以及一 控制單元。該檢測單元根據(jù)代表一負(fù)載的狀態(tài)的一反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)。 該振蕩單元產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同而相位不同。該控制 單元包含一判斷選擇電路以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一 作為一基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，該控制單元根據(jù)該基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)及該檢測信號(hào)控制該切 換電路的切換動(dòng)作。其中，該反饋信號(hào)代表該電荷泵電路的輸出低于一預(yù)定輸 出電壓時(shí)，該判斷選擇電路根據(jù)該檢測信號(hào)重新由該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中選擇其一 作為該基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明 的申請專利范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明與圖示加 以闡述。


圖1為現(xiàn)有的電荷泵控制電路示意圖2為圖1所示的電荷泵控制電路的信號(hào)時(shí)序示意圖3為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖4為圖3所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖5為本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖； 圖6為圖5所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖7為本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖； 圖8為圖7所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖9為本發(fā)明的第四較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖； 圖10為圖9所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。主要組件符號(hào)說明
現(xiàn)有技術(shù)控制組件10 振蕩單元12 時(shí)序控制器14
遲滯比較器16 電壓反饋電路30
晶體管開關(guān)SW1、 SW2、 SW3、 SW4 控制信號(hào)ConJ、 Con—2 輸入電源VDD 輸出電壓Vout 電壓反饋信號(hào)VFB
參考電壓vi、 vr、 vr
檢測信號(hào)DET 時(shí)鐘信號(hào)CLK 時(shí)間點(diǎn)U、 t2、 t3 電平差A(yù)V 第一電容Cm 第二電容Cout 本發(fā)明 控制器100 比較器102 控制單元104 振蕩器106
非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元108、 118 非重疊單元108a 信號(hào)選擇單元110 多工器112 D型門栓電路U4 延遲電路116 觸發(fā)電路120 反饋電路130輸入儲(chǔ)能單元CI
輸出儲(chǔ)能單元C2 輸入電源VDD 控制信號(hào)Con—1、 Con—2 輸出電壓Vout 反饋信號(hào)FB
切換開關(guān)SW1、 SW2、 SW3、 SW4
參考電壓vi、 vr、 vr
參考時(shí)鐘信號(hào)CLK
時(shí)鐘信號(hào)CLK1、 CLK2
檢測信號(hào)DET
時(shí)間長度At
觸發(fā)端CK
設(shè)定端D
輸出端Q
時(shí)間點(diǎn)tl、 t2、 t3、 t4 時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN 判斷信號(hào)QOUT 延遲時(shí)間delay
具體實(shí)施例方式
請參考圖3，為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。直 流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路包含一切換電路、 一輸入儲(chǔ)能單元C1、 一輸出儲(chǔ)能單元C2、 一反饋電路130以及一控制器100，其中輸入儲(chǔ)能單元Cl及輸出儲(chǔ)能單元C2 為電容。切換電路為半導(dǎo)體開關(guān)，例如MOS、 IGBT等，耦接輸入儲(chǔ)能單元 Cl、輸出儲(chǔ)能單元C2及一輸入電源VDD，根據(jù)控制器100的控制信號(hào)Con—1 以傳遞輸入電源VDD的電力至輸入儲(chǔ)能單元Cl儲(chǔ)存，以及根據(jù)控制器100 的控制信號(hào)Con—2以釋放輸入儲(chǔ)能單元Cl所儲(chǔ)存的能量至輸出儲(chǔ)能單元C2。 輸出儲(chǔ)能單元C2儲(chǔ)存輸入儲(chǔ)能單元Cl所釋放的電力并提供一輸出電壓Vout
10至一負(fù)載(未繪出)。反饋電路130耦接輸出儲(chǔ)能單元C2，以產(chǎn)生代表輸出
儲(chǔ)能單元C2的電壓的一反饋信號(hào)FB?？刂破?00根據(jù)反饋信號(hào)FB以產(chǎn)生控 制信號(hào)Con—1、 Con一2控制切換電路的運(yùn)作。在本實(shí)施例中，切換電路為全橋 式切換電路，包含切換開關(guān)SW1、 SW2、 SW3、 SW4?？刂破?00的控制信號(hào) Con—1控制切換開關(guān)SW1、SW2導(dǎo)通以形成一第一導(dǎo)通路徑而電性連接輸入電 源VDD及輸入儲(chǔ)能單元C1，控制信號(hào)Con—2控制切換開關(guān)SW3、 SW4導(dǎo)通 以形成一第二導(dǎo)通路徑而電性連接輸入儲(chǔ)能單元Cl及輸出儲(chǔ)能單元C2。
控制器100包含一比較器102、 一控制單元104以及一振蕩器106。比較 器102比較反饋電路130所產(chǎn)生的反饋信號(hào)FB及參考電壓VI，以產(chǎn)生一檢測 信號(hào)DET。其中，比較器102以磁滯比較器為較佳。振蕩器106產(chǎn)生至少一時(shí) 鐘信號(hào)(在本實(shí)施例，為產(chǎn)生單一時(shí)鐘信號(hào))?？刂茊卧?04接收檢測信號(hào) DET及振蕩器106所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK，并根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK及檢測信號(hào) DET分時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)Con—1、Con—2以控制切換電路，以分時(shí)使輸入電源VDD 傳送電力至輸入儲(chǔ)能單元C1及輸入儲(chǔ)能單元C1傳送電力至輸出儲(chǔ)能單元C2。
請參考圖4，為圖3所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。當(dāng)反饋信號(hào)FB上升至參 考電壓Vl+時(shí)，檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為低電平，這代表輸出儲(chǔ)能單元C2的狀態(tài)處 于釋能的一第一狀態(tài)。此時(shí)，控制信號(hào)ConJ為高電平而控制信號(hào)Con一2為低 電平，切換開關(guān)SW1、 SW2導(dǎo)通以形成第一導(dǎo)通路徑，輸入電源VDD傳送電 力至輸入儲(chǔ)能單元C1儲(chǔ)存；切換開關(guān)SW3、 SW4截止以中斷第二導(dǎo)通路徑， 輸出儲(chǔ)能單元C2釋能至負(fù)載。當(dāng)輸出儲(chǔ)能單元C2逐漸釋能使反饋信號(hào)FB下 降至參考電壓Vl—時(shí)，檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為高電平，這代表輸出儲(chǔ)能單元C2的 狀態(tài)處于儲(chǔ)能的一第二狀態(tài)，此時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平。在習(xí)知的電路， 若檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平，則必須等至?xí)r鐘信 號(hào)CLK變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，切換開關(guān)SW3、 SW4才得以導(dǎo)通以形成第二導(dǎo)通路徑 使輸出儲(chǔ)能單元C2開始儲(chǔ)能，換句話說，當(dāng)檢測信號(hào)DET為高電平時(shí)，而時(shí) 鐘信號(hào)CLK為低電平，由于切換開關(guān)SW1、 SW2導(dǎo)通，而切換開關(guān)SW3、 SW4 截止，因此輸出電壓VOUT會(huì)持續(xù)下降，而產(chǎn)生較大的紋波值。在本發(fā)明，當(dāng) 反饋信號(hào)FB下降至參考電壓Vr時(shí)，控制單元104立即產(chǎn)生低電平的控制信號(hào) Conj及高電平的控制信號(hào)Con一2—時(shí)間長度At。其中，時(shí)間長度At為一預(yù) 設(shè)固定的時(shí)間長度At、根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK的周期所決定的一占空比或根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK的相位所決定的一時(shí)間長度。此時(shí)，切換開關(guān)SW3、 SW4導(dǎo)通以 形成第二導(dǎo)通路徑使輸出儲(chǔ)能單元C2開始儲(chǔ)能直至反饋信號(hào)FB上升至參考
電壓vr為止。當(dāng)反饋信號(hào)FB再度上升至參考電壓vr為止，輸出儲(chǔ)能單元的 狀態(tài)回到釋能的第一狀態(tài)，如此周而復(fù)始，使反饋信號(hào)FB維持在參考電壓vr 至參考電壓vr的區(qū)間。而在輸出儲(chǔ)能單元的狀態(tài)為第一狀態(tài)時(shí)，控制信號(hào)
Con_l可以如同習(xí)知技藝般，持續(xù)進(jìn)行切換使輸入儲(chǔ)能單元Cl維持儲(chǔ)能于一 預(yù)定儲(chǔ)能之上，較佳的方法為如同本實(shí)施例般，控制信號(hào)Con一l維持在高電平， 使切換開關(guān)SW1、 SW2持續(xù)導(dǎo)通而減少開關(guān)的切換損失。
請參考圖5，為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。 在本實(shí)施例中，振蕩器106產(chǎn)生彼此反相的時(shí)鐘信號(hào)CLK1、 CLK2，而控制單 元104包含了信號(hào)選擇單元110及非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元108，由信號(hào)選擇單元 110根據(jù)檢測信號(hào)DET選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK1、 CLK2的一輸出為參考時(shí)鐘信號(hào) CLK，非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元108接收參考時(shí)鐘信號(hào)CLK及檢測信號(hào)DET以產(chǎn) 生控制信號(hào)Con一l、 Con_2。信號(hào)選擇單元110包含一多工器112、 一 D型門栓 (Latch)電路114， D型門栓電路114的觸發(fā)端CK接收檢測信號(hào)DET，而設(shè) 定端D接收時(shí)鐘信號(hào)CLK2。當(dāng)檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，若此時(shí)時(shí)鐘信號(hào) CLK2為低電平，則輸出端Q輸出低電平信號(hào)使多工器112選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK1 輸出；若時(shí)鐘信號(hào)CLK2為高電平，則輸出端Q輸出高電平信號(hào)使多工器112 選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK2輸出。非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元108包含一非與門及一非重疊 單元108a，非與門接收參考時(shí)鐘信號(hào)CLK及檢測信號(hào)DET并運(yùn)算后輸出至非 重疊單元108a，非重疊單元108a根據(jù)非與門的輸出信號(hào)，以產(chǎn)生非重疊的控 制信號(hào)Con—1、 Con—2，以避免切換開關(guān)SW1、 SW2、 SW3、 SW4同時(shí)導(dǎo)通而 損壞電路。
請參考圖6，為圖5所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。在時(shí)間點(diǎn)tl之前，輸出儲(chǔ) 能單元C2的狀態(tài)處于釋能的第一狀態(tài)，此時(shí)信號(hào)選擇單元110選擇時(shí)鐘信號(hào) CLK1為參考時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出(圖中以實(shí)線代表被選擇的信號(hào)，虛線代表未 被選擇的信號(hào))。于時(shí)間點(diǎn)tl，反饋信號(hào)FB下降至參考電壓V1—，檢測信號(hào) DET轉(zhuǎn)為高電平使信號(hào)選擇單元110進(jìn)行信號(hào)選擇。由于時(shí)鐘信號(hào)CLK1處于 低電平而時(shí)鐘信號(hào)CLK2處于高電平，因此，信號(hào)選擇單元110選擇時(shí)鐘信號(hào) CLK2為參考時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出。因此，非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元108立即輸出低電平的控制信號(hào)ConJ以及高電平的控制信號(hào)Con—2，輸出儲(chǔ)能單元C2進(jìn)入 儲(chǔ)能的第二狀態(tài)。當(dāng)反饋信號(hào)FB再度上升至參考電壓vr，輸出儲(chǔ)能單元C2 的狀態(tài)回到釋能的第一狀態(tài)，至?xí)r間點(diǎn)t2，反饋信號(hào)FB降至參考電壓Vr ， 輸出儲(chǔ)能單元C2的狀態(tài)回到儲(chǔ)能的第二狀態(tài)，如此周而復(fù)始。
請參考圖7，為本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。 相較于圖5，信號(hào)選擇單元110多包含了一延遲電路116，耦接于振蕩器106 及D型門栓電路114之間。延遲電路116將時(shí)鐘信號(hào)CLK1延遲一延遲時(shí)間delay 后輸出成時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN。 D型門栓電路114根據(jù)時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN及檢測 信號(hào)DET而輸出一判斷信號(hào)QOUT，使多工器112據(jù)此選擇輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK1 或CLK2。在本實(shí)施例中增加延遲電路116是為了避免如圖6于時(shí)間點(diǎn)t2，選 擇了時(shí)鐘信號(hào)CLK1，控制信號(hào)Con—2卻僅維持于高電平極短暫時(shí)間，隨后轉(zhuǎn) 為低電平使反饋信號(hào)FB再度往下而低于參考電壓VI—。在本實(shí)施例中，禾U用 時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN判斷時(shí)鐘信號(hào)CLK1、 CLK2的相位，以判斷其是否雖處于 高電平然但即將轉(zhuǎn)為低電平，若是，則避免選擇其為參考時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出。 因此，延遲時(shí)間delay可以避免輸出儲(chǔ)能單元C2進(jìn)入儲(chǔ)能的第二狀態(tài)時(shí)，控 制信號(hào)Con_2由于第一次為高電平的時(shí)間不足而造成輸出儲(chǔ)能單元C2儲(chǔ)能不 足的問題，其設(shè)定可依據(jù)各種應(yīng)用(負(fù)載的不同、輸出儲(chǔ)能單元C2充電快慢 等)的不同來設(shè)定，可以為一固定時(shí)間長度或根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK1而設(shè)定一固 定占空比的時(shí)間長度。
請參考圖8，為圖7所示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。于時(shí)間點(diǎn)tl，檢測信號(hào)DET 轉(zhuǎn)為高電平。此時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK2為高電平但時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN為低電平， 代表時(shí)鐘信號(hào)CLK2即將由高電平轉(zhuǎn)為低電平，故依然選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK1為 參考時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出。于時(shí)間點(diǎn)t2，參考時(shí)鐘信號(hào)CLK轉(zhuǎn)為高電平，控制 信號(hào)Con一2也轉(zhuǎn)為高電平使輸入儲(chǔ)能單元Cl開始對輸出儲(chǔ)能單元C2儲(chǔ)能。 于時(shí)間點(diǎn)t3，檢測信號(hào)DET再度轉(zhuǎn)為高電平。此時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK1為高電 平但時(shí)鐘延遲信號(hào)DIN也為高電平，這代表時(shí)鐘信號(hào)CLK1即將由高電平轉(zhuǎn)為 低電平，故信號(hào)選擇單元110選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK2為參考時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出。 于時(shí)間點(diǎn)t4，參考時(shí)鐘信號(hào)CLK轉(zhuǎn)為高電平，控制信號(hào)Con一2也轉(zhuǎn)為高電平 使輸入儲(chǔ)能單元Cl開始對輸出儲(chǔ)能單元C2儲(chǔ)能。如此，雖然于時(shí)間點(diǎn)tl-t2
及時(shí)間點(diǎn)t3-t4之間，反饋信號(hào)雖然低于參考電壓vr，然而其時(shí)間相較于習(xí)知
13技藝短暫，依然有較低的輸出電壓脈動(dòng)，而且也可避免輸出儲(chǔ)能單元C2進(jìn)入 儲(chǔ)能的第二狀態(tài)時(shí)的第一次儲(chǔ)能時(shí)間不足的問題。
當(dāng)然，本發(fā)明的振蕩器106亦可產(chǎn)生兩個(gè)以上的時(shí)鐘信號(hào)，且每個(gè)時(shí)鐘信
號(hào)的頻率相同而相位不同?？刂茊卧?04中的多工器接收該些時(shí)鐘信號(hào)，并根 據(jù)該些時(shí)鐘信號(hào)的相位與檢測信號(hào)DET來選擇合適的時(shí)鐘信號(hào)做為參考時(shí)鐘 信號(hào)輸出，以避免輸出儲(chǔ)能單元C2進(jìn)入第二狀態(tài)時(shí)，第一次儲(chǔ)能不足的問題。 在此實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明所主張的專利權(quán)利范圍。 請參考圖9，為本發(fā)明的第四較佳實(shí)施例的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。 在本實(shí)施例中，信號(hào)選擇單元110包含了一非重疊信號(hào)產(chǎn)生單元118及一觸發(fā) 電路120。觸發(fā)電路120于檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為高電平，代表輸出儲(chǔ)能單元C2 進(jìn)入第二狀態(tài)時(shí)，立即產(chǎn)生一脈沖信號(hào)CMP，使控制單元104立即產(chǎn)生一高 電平的控制信號(hào)Con_2 —預(yù)定時(shí)間長度或一預(yù)定占空比，使輸出儲(chǔ)能單元C2 立即儲(chǔ)能。觸發(fā)電路120可以為單穩(wěn)態(tài)電路(One Shot Circuit)，包含一延遲 電路116、 一反向器及一與門，延遲電路116的時(shí)間延遲設(shè)定可為一預(yù)定的時(shí) 間長度，或根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK而設(shè)定的預(yù)定占空比。請參考圖10，為圖9所
示實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。于時(shí)間點(diǎn)ti，反饋信號(hào)fb降至參考電壓vr，此時(shí)
檢測信號(hào)DET轉(zhuǎn)為高電平，控制單元104立即輸出預(yù)定時(shí)間長度或預(yù)定占空 比At的控制信號(hào)Con一2，使反饋信號(hào)FB回升高于參考電壓VI。隨后根據(jù)時(shí) 鐘信號(hào)CLK決定控制信號(hào)ConJ、 Coi^2的產(chǎn)生時(shí)間點(diǎn)及結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，將反饋 信號(hào)FB升至參考電壓Vl+為止。在本實(shí)施例中，若負(fù)載為重載而使時(shí)間長度 At未能提供足夠的儲(chǔ)能，則當(dāng)反饋信號(hào)FB再度降至參考電壓Vr時(shí)，觸發(fā)電 路120依然會(huì)被觸發(fā)，而使反饋信號(hào)FB —直維持于參考電壓Vl之上。
因此，本發(fā)明的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路檢測到輸出電壓低于一預(yù)定值時(shí)，可 立即或在一可接受的時(shí)間長度內(nèi)，將電力傳送至輸出端，并對輸出儲(chǔ)能單元儲(chǔ) 能使輸出電壓回升。因此相較于現(xiàn)有的電荷泵控制電路，可減少電壓脈動(dòng)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不 背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作 出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán) 利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包含一電容，耦接一輸入電源；一切換電路，耦接該電容；一輸出儲(chǔ)能單元，耦接該切換電路并提供電力至一負(fù)載；以及一控制器，根據(jù)代表該輸出儲(chǔ)能單元的狀態(tài)的一反饋信號(hào)，控制該切換電路，使該切換電路形成一第一導(dǎo)通路徑及一第二導(dǎo)通路徑，該輸入電源通過該第一導(dǎo)通路徑傳送電力至該電容及該電容通過該第二導(dǎo)通路徑傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元；其中，該控制器依據(jù)該反饋信號(hào)判斷該輸出儲(chǔ)能單元的狀態(tài)處于一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)，于該輸出儲(chǔ)能單元位于該第一狀態(tài)時(shí)，維持該電容的儲(chǔ)能于一預(yù)定儲(chǔ)能之上，該輸出儲(chǔ)能單元一旦進(jìn)入該第二狀態(tài)時(shí)，該控制器立即使該電容傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該輸出儲(chǔ)能單 元一旦進(jìn)入該第二狀態(tài)時(shí)，該控制器立即使該電容傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元 一預(yù)定時(shí)間長度或一預(yù)定占空比。
3. 如權(quán)利要求2所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制器包含一檢測單元，根據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)； 一振蕩單元，產(chǎn)生一時(shí)鐘信號(hào)；以及一控制單元，分時(shí)產(chǎn)生一第一控制信號(hào)及一第二控制信號(hào)，該第一控制信 號(hào)控制該切換電路使該輸入電源傳送電力至該電容，該第二控制信號(hào)控制該切 換電路使該電容傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元，該第一控制信號(hào)根據(jù)該檢測信號(hào) 決定是否產(chǎn)生，并根據(jù)該時(shí)鐘信號(hào)決定該第一控制信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間點(diǎn)及結(jié)束時(shí) 間點(diǎn)，該第二控制信號(hào)根據(jù)該檢測信號(hào)及該時(shí)鐘信號(hào)決定是否產(chǎn)生；其中，該輸出儲(chǔ)能單元由該第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該第二狀態(tài)時(shí)，該控制單元立 即產(chǎn)生該第二控制信號(hào)該預(yù)定時(shí)間長度或該預(yù)定占空比。
4. 如權(quán)利要求3所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制單元 包含一單穩(wěn)態(tài)電路，該輸出儲(chǔ)能單元由該第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該第二狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生 具該預(yù)定時(shí)間長度或該預(yù)定占空比的一脈沖信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求1所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制器包含一檢測單元，根據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)；一振蕩單元，產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，每一該時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同而相位不同；以及一控制單元，包含一多工器以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并根據(jù)該檢測信號(hào)以選 擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一，該控制單元根據(jù)該選擇的時(shí)鐘信號(hào)及該檢測信號(hào) 以產(chǎn)生一第一控制信號(hào)及一第二控制信號(hào)，該第一控制信號(hào)控制該切換電路使 該輸入電源傳送電力至該電容，該第二控制信號(hào)控制該切換電路使該電容傳送 電力至該輸出儲(chǔ)能單元。
6. 如權(quán)利要求3或5所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該檢測 單元包含一磁滯比較器。
7. 如權(quán)利要求5所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該振蕩單元 產(chǎn)生兩時(shí)鐘信號(hào)，該兩時(shí)鐘信號(hào)彼此反相。
8. 如權(quán)利要求7所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制單元 包含一延遲電路，根據(jù)該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一以產(chǎn)生一時(shí)鐘延遲信號(hào)，該多工器 根據(jù)該時(shí)鐘延遲信號(hào)及該檢測信號(hào)選擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一。
9. 一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包含 一輸入儲(chǔ)能單元，耦接一輸入電源； 一切換電路，耦接該輸入儲(chǔ)能單元；一輸出儲(chǔ)能單元，耦接該切換電路并提供電力至一負(fù)載；以及 一控制器，根據(jù)代表該輸出儲(chǔ)能單元的電壓的一反饋信號(hào)，控制該切換電 路，該控制器包含一檢測單元，根據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)；一振蕩單元，產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，每一該時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同而相位不同；以及一控制單元，包含一多工器以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并根據(jù)該檢測信號(hào)以選 擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一，該控制單元根據(jù)該選擇的時(shí)鐘信號(hào)及該檢測信號(hào) 以產(chǎn)生一第一控制信號(hào)及一第二控制信號(hào)，該第一控制信號(hào)控制該切換電路使 該輸入電源傳送電力至該輸入儲(chǔ)能單元，該第二控制信號(hào)控制該切換電路使該輸入儲(chǔ)能單元傳送電力至該輸出儲(chǔ)能單元。
10. 如權(quán)利要求9所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制單元 根據(jù)該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的相位以選擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一。
11. 如權(quán)利要求10所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該振蕩單 元產(chǎn)生兩時(shí)鐘信號(hào)，該兩時(shí)鐘信號(hào)彼此反相。
12. 如權(quán)利要求11所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制單元更包含一門栓電路，該門栓電路耦接該振蕩單元、該檢測單元及該多工器， 并根據(jù)該檢測信號(hào)及該兩時(shí)鐘信號(hào)之一產(chǎn)生一選擇信號(hào)，以控制該多工器選擇 輸出該兩時(shí)鐘信號(hào)之一。
13. 如權(quán)利要求12所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該控制單 元更包含一延遲電路耦接于該門栓電路及該振蕩單元的間，將該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào) 之一進(jìn)行延遲處理后輸入該門栓電路。
14. 如權(quán)利要求10所述的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該檢測單 元包含一磁滯比較器。
15. —種電荷泵控制器，用以控制一電荷泵電路的切換電路，其特征在于， 該電荷泵控制器包含一檢測單元，根據(jù)代表一負(fù)載的狀態(tài)的一反饋信號(hào)產(chǎn)生一檢測信號(hào)； 一振蕩單元，產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，每一該時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同而相位不同；以及一控制單元，包含一判斷選擇電路以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并輸出該多個(gè)時(shí) 鐘信號(hào)之一作為一基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，該控制單元根據(jù)該基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)及該檢測信 號(hào)控制該切換電路的切換動(dòng)作；其中，該反饋信號(hào)代表該電荷泵電路的輸出低于一預(yù)定輸出電壓時(shí)，該判 斷選擇電路根據(jù)該檢測信號(hào)重新由該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中選擇其一作為該基準(zhǔn)時(shí) 鐘信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求15所述的電荷泵控制器，其特征在于，該判斷選擇電路 包含一多工器以接收該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并根據(jù)該檢測信號(hào)以選擇輸出該多個(gè)時(shí) 鐘信號(hào)之一。
17. 如權(quán)利要求16所述的電荷泵控制器，其特征在于，該控制單元根據(jù) 該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的相位以選擇輸出該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一。
18. 如權(quán)利要求17所述的電荷泵控制器，其特征在于，該振蕩單元產(chǎn)生 兩時(shí)鐘信號(hào)，該兩時(shí)鐘信號(hào)彼此反相。
19. 如權(quán)利要求15所述的電荷泵控制器，其特征在于，該控制單元更包 含一門栓電路，該門栓電路耦接該振蕩單元、該檢測單元及該多工器，并根據(jù) 該檢測信號(hào)及該兩時(shí)鐘信號(hào)的一產(chǎn)生一選擇信號(hào)，以控制該多工器選擇輸出該 多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一。
20. 如權(quán)利要求19所述的電荷泵控制器，其特征在于，該控制單元更包 含一延遲電路耦接于該門栓電路及該振蕩單元之間，將該多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之一進(jìn) 行延遲處理后輸入該門栓電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路及其控制器，其利用一多相位的振蕩器或者單穩(wěn)態(tài)電路，使電荷泵控制電路于進(jìn)入脈沖頻率調(diào)制模式(PulseFrequency Modulation，PFM)，只要檢測到輸出電壓低于一預(yù)定值時(shí)，可立即或在一可接受的時(shí)間長度內(nèi)，將電力傳送至輸出端，使輸出電壓回升。如此可避免現(xiàn)有技術(shù)中可能的時(shí)間延遲，達(dá)到減少電壓脈動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101621248SQ20081012765
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者徐獻(xiàn)松 申請人:登豐微電子股份有限公司