TW200929816A - Voltage converter - Google Patents

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200929816 九、發明說明： •【發明所屬之技術領域】 . 本發明涉及一種電壓轉換器，尤其涉及一種具有較少 功率損耗之電壓轉換器。 【先前技術】 隨著科技之發展及社會之進步，電子產品之種類越來 越多’電子產品中之積體電路之集成程度也越來越高。而 多數之電子產品需要對其施加一穩定直流電壓以使其工 ❹作。 電壓轉換器主要用來將輸入之直流電壓，作電壓位准 之調節’並使其穩定於所設定之一電壓值，其利用驅動上 橋及下橋功率元件之切換而產生脈波，此脈波經過電感電 容组成之低通濾波器後產生穩定之直流電壓，以供給各種 電子產品’具體請參閱Volkan Kursun等人2004年於IEEE 系統中發表之 “ HIGH INPUT VOLTAGE STEP-DOWN DC-DC CONVERTERS FOR INTEGRATION IN A LOW w VOLTAGE CMOS PROCESS” 一文。 電子產品，特別是可攜式電子裝置，如手機、手提電 腦、個人數位助理等等，無不以獲得更長之使用時間為發 展方向，其待機時間之長短直接反映了產品之品質。而電 壓轉換器於輕載模式（Light Load Mode)下之效率之高低決 定了電子產品待機時間之長短，輕載效率越高，待機時間 越長。而電壓轉化器於輕載模式下之轉換效率是決定其輕 載效率之重要因素。 6 200929816 習知之電壓輕載模式下轉換效率較低，因此極 大地影響了電子產品之待機時間及其品質。 •【發明内容】 ' 下面將以實施例說明一種電壓轉換器，該電壓 效率損耗較低。 °° 種電壓轉換器，其包括一個脈寬調變控制器， … -上 橋電晶體，一下橋電晶體，—低通濾波器’以及-致能電 晶體，該上橋電晶體之源極電連接至—輸人電壓，其汲: ，該下橋電晶體之汲極相連接，其相連接之處定義為第— 即點，該下橋電晶體之源極接地，該第一節點進—步電連 接至該低通遽波器之輸入端，該低通遽波器之輸出端 該電墨轉換器之輸出端口，該致能電晶體之源極通過一第 Z電阻電連接至第m及極接地，其閘極作為該電 堅轉，器之致能輸入端以致能該電壓轉換器，該脈寬調變 控制态包括一電流源，一致能比較器，一起始重置電路， -第-比較器’―第—驅動器’―第二驅動器以及一閉極 控制邏輯電路，該電流源與一第一二極體之負極相連接， ，ί接，處疋義為第二筇點，該第-二極體之正極接地， 遠弟三節點作為該脈寬調變控制器之〇csET端口，其通過 该第—電阻電連接至該第一節點，該致能比較器之正向輸 入端電連接至該第三節點，其反向輸入端電連接至一參考 ，能電壓Ven’該致能比較器之輸出端所發出之致能訊號 nable傳輸至該閘極控制邏輯電路，該第一比較器之正向 輸入端電連接至該第三節點，其反向輸入端電連接至一第 7 200929816 一參考電壓Vinsen，其輸出端至該起始重置電路之一個輸 •入端，該起始重置電路之另一輸入端電連接至一外接電壓 • Vcc，其輸出端所輸出之起始重置訊號POR傳輸至該閘極 控制邏輯電路，該閘極控制邏輯電路分別接受該致能訊號 Enable及起始重置訊號POR之控制，.且該閘極控制邏輯電 路之第一輸出端電連接至該第一驅動器之輸入端，其第二 輸出端電連接至該第二驅動器之輸入端，以分別驅動該第 一驅動器及第二驅動器，該第一驅動器之正電壓端子作為 ❹該脈寬調變控制器之BOOT端口並通過一第二二極體電連 接至該外接電壓Vcc，該第一驅動器之負電壓端子作為該脈 寬調變控制器之PHASE端口並通過一第一電容電連接至該 脈寬調變控制器之BOOT端口，該第一驅動器之輸出端作 為該脈寬調變控制器之UGATE端口並電連接至該上橋電 晶體之閘極，該第二驅動器之正電壓端子電連接至該外接 電壓Vcc，其負電壓端子接地，該第二驅動器之輸出端作為 0該脈寬調變控制器之LGATE端口並電連接至該下橋電晶體 之閘極，其中，該脈寬調變控制器還進一步包括一電感電 流感測器，一計數步階電流產生器，一振盪器，一第二比 較器及一第三比較器，該電感電流感測器之輸入端電連接 至該第三節點，其輸出端電連接至該計數步階電流產生器 之輸入端，該計數步階電流產生器之輸出端電連接至該振 盪器之輸入端，該振盪器之輸出端電連接至該第三比較器 之反向輸入端，該第二比較器之正向輸入端電連接一第二 參考電壓Vref，其反向輸入端電連接一回饋電壓，該第二 8 200929816 比較器之輸出端電連接至該第三比較器之正向輸入端，該 第一比幸又二之輸出端電連接至該閘極控制邏輯電路，該電 ，電:匕感測器’計數步階電流產生器，振盪器，第二比較 第比較器，電流源，以及該第一電阻，下橋電晶體 組成了一個輕載效率改善電路。 優選地，該第—比較器之正向輸入端通過一第一控制 開關電連接至該第三節點，該第一控制開關接受該閘極控

制邏輯電路第-輸出端所輪出之電訊號之控制，以使該第 一比較器與該上橋電晶體同步工作。 門J選地’該電感電流感測器之輸入端通過-第二控制 羅短ΐ接至該第三節點’該第二控制開關接受該閘極控 感電流感測器與下橋電晶體同步工作。

出之=，該回饋電壓為該電壓轉換器之輸出端口所輸 ®之輸出電壓。 J ❹三電:選：第該：壓轉換器進-步包括-第二電阻與-第 端口，^一: 之一端電連接至該電麗轉換器之輸出 定義為第五^電連接至該第三電阻之—端，該連接之處 為該第五節點處之電壓。 $一知接地，該回饋電壓 之兮Γ低Ϊ濾波器包括—電感及-電容，該電感 點，該電;2紅波器之輸入端，其電連接至該第一節 定義為第二節點，其作為該低二出錢接之處 恩/反态之輪出端，該電容 9 200929816 之另一端接地。 會 優選地，該脈寬調變控制器内還進一步包括一第四比 .較器，該第四比較器之反向輸入端電連接至該第三節點， J正向輸入端電連接至一第三參考電虔v〇c，其輸出端所輸 。之過電流訊號傳輸至該閘極控制邏輯電路，該第四比較 二電L原帛|阻及下橋電晶體組成一個過電流保護 ^路。 ❹門關該第四比較器之反向輸入端通過-第三控制 二羅：雷玫至磚第二郎點，該第三控制開關接受該閘極控 /電路之第二輸出端所輸出之電訊號之控制，以使該 弟四比較器與該下橋電晶體同步工作。 優選地，該脈寬調變控制器内還進一步包括一 =至二第ί比較器之反向輸入端接地，其正向輸入端電 j以脈見调變控制器之PHASE端口，其輸出端電連接 至该閘極控制邏輯電路，該第^ ^ 0成一逆電流控制電路。 車乂-與該下橋電晶體組 優選地’該第五比較器之正向輸入端通過 開關電連接至該脈寬調變控制器之PHASE端口，該第= 制開關接㈣閘極控制邏輯電路第二輸出端所輸出之電= 號之控制’以使該第五比較器與該下橋電晶體同步工作 相對於先前技術’該電壓轉換器採用輕載效率改蓋電 路降低該電壓轉換器於輕載模式時上橋電晶體及下橋電晶 體之切換頻率，從而減少效率損耗，使採用 赫曰曰 之電子裝置可具有更長之待機時間。 ”電㈣換器 200929816 此外，本發明之電壓轉換器還進一步包括過電流保護 •電路及逆電流保護電路，進一步之提高該電壓轉換器之性 -能，減少效率損耗。 【實施方式】 下面結合附圖將對本發明實施例作進一步之詳細說 明。 請參閱圖1，本發明第一實施例提供之一種電壓轉換器 100，該電壓轉換器100包括一脈寬調變控制器200，串聯 ®於一輸入電壓Vin及接地電位GND之間之一上橋電晶體 110及一下橋電晶體120，及一低通濾波器130，該低通濾 波器130之輸入端連接至該上橋電晶體110與該下橋電晶 體120之間，該低通濾波器130之輸出端作為該電壓轉換 器100之輸出端Vout以輸出一穩定之電壓值。 該上橋電晶體110之源極電連接至該輸入電壓Vin，其 汲極與該下橋電晶體120之汲極相連接，該相連接之處定 0義為第一節點A，該下橋電晶體120之源極接地。該低通 濾波器130之輸入端電連接至該第一節點A。該低通濾波 器130可由一電感L及一電容C所組成，該電感L之一端 作為該低通濾波器130之輸入端，該電感L之另一端與該 電容C之一端相電連接，該連接之處定義為第二節點B， 該電容C之另一端接地，該第二節點B作為該電壓轉換器 100之輸出端Vout。 該脈寬調變控制器200包括一電流源210，一致能比較 器 220，一 起始重置電路 230(Power on Reset，P0R)，一第 11 200929816 一比較器240，一第一驅動器250，一第二驅動器260，以 •及一閘極控制邏輯電路270。 - 該電流源210反接一第一二極體211後接地，即該電 流源210與該第一二極體211之負極相連接，該相連接之 處定義為第三節點C，該第一二極體2.11之正極接地。該第 三節點C作為該脈寬調變控制器200之OCSET端口，通過 一第一電阻Rocset電連接至該第一節點A。且該脈寬調變 控制器200之0CSET端口電連接至一致能電晶體140之源 ©極，該致能電晶體140之汲極接地，且該致能電晶體140 之閘極作為該電壓轉換器100之一致能輸入端EN，以致能 該電壓轉化器100。 該致能比較器220其正向輸入端電連接至第三節點 C，其接受該脈寬調變控制器200之0CSET端口之電壓。 該致能比較器220之反向輸入端電連接至一參考致能電壓 Ven，該致能比較器220通過比較其正向輸入端之0CSET ❿端口之電壓與反向輸入端之參考致能電壓Ven之大小，從 而決定是否發出致能訊號Enable。該致能比較器220與該 致能電晶體140組成了一個致能電路。 該起始重置電路230之一個輸入端電連接至一外接電 壓Vcc。該起始重置電路230之另一輸入端電連接至該第一 比較器240之輸出端。該第一比較器240之正向輸入端電 連接至該第三節點C，以偵測該0CSET端口之電壓，其反 向輸入端電連接至一第一參考電壓Vinsen。該外接電壓Vcc 還電連接至一第二二極體151之正極，該第二二極體151 12 200929816 之負極與一第一電容152之一端相連接，該連接之處定義 •為第四節點D，該第一電容152之另一端電連接至該第一 -節點A。 該起始重置電路230與該第一比較器240以及上橋電 晶體110組成了一個電源偵測電路，.以判斷該電壓轉換器 100是否處於工作狀態，即其利用該第一比較器240偵測該 第一節點A處之電壓，以判斷電壓轉換器100是否處於工 作狀態。於本實施例中，該第一比較器240通過偵測OCSET 〇端口之電壓以間接地偵測第一節點A處之電壓。如該上橋 電晶體110導通，則該第一比較器240之正向輸入端之 OCSET端口之電壓大於其反向輸入端之第一參考電壓 Vinsen，該第一比較器240之輸出端輸出一電訊號至該起始 重置電路230,該起始重置電路230根據該電訊號輸出一起 始重置訊號POR。 該閘極控制邏輯電路270分別接受致能訊號Enable及 a該起始重置電路230所輸出之起始重置訊號POR之控制， 其第一輸出端輸出一第一脈衝訊號Vcl至該第一驅動器 250之輸入端，其第二輸出端輸出一與第一脈衝訊號Vcl 相反之第二脈衝訊號Vc2至該第二驅動器260之輸入端以 分別控制該第一驅動器250及第二驅動器260。該第一驅動 器250及第二驅動器260分別為一放大器。 該第一驅動器250之正電壓端子作為該脈寬調變控制 器200之BOOT端口，其電連接至該第四節點D;該第一 驅動器250之負電壓端子作為該脈寬調變控制器200之 13 200929816 PHASE端口，其電連接至該第一節點A。該第一驅動器250 •之輸出端作為該脈寬調變控制器200之UGATE端口，其電 •連接至該上橋電晶體110之閘極，以控制該上橋電晶體110 是否導通。該第一電容152，該上橋電晶體110及該第一驅 動器250組成一個上橋電晶體缓衝電路，從而減少製程上 之耐壓限制。 該第二驅動器260之正電壓端子電連接至該外接電壓 Vcc，其負電壓端子接地。該第二驅動器260之輸出端作為 ❹該脈寬調變控制器200之LGATE端口，其電連接至該下橋 電晶體120之閘極，以控制該下橋電晶體120是否導通。 優選地，該第一比較器240之正向輸入端電連接一第 一控制開關241後電連接至該第三節點C。該控制開關241 接受該閘極控制邏輯電路270之第一輸出端所輸出之Vcl 訊號之控制，以使該第一比較器240與該上橋電晶體110 同步工作。 ^ 該脈寬調變控制器200内還進一步包括一電感電流感 測器281(Inductor Current Sense)，一計數步階電流產生器 282(Counter & Current Step) ’ 一 振盪器 283 ’ 一第二比較器 284以及一第三比較器285。 該電感電流感測器281之輸入端通過一第二控制開關 286電連接至該第三節點C，以感測第一節點A之電壓。該 第二控制開關286接受該閘極控制邏輯電路270之第二輸 出端所輸出之Vc2訊號之控制，以使該電感電流感測器281 與該下橋電晶體120同步工作。該電感電流感測器281之 14 200929816 輸出端電連接至該計數步階電流產生器282之輸入端，該 •計數步階電流產生器282之輸出端電連接至該振盪器283 • 之輸入端，該振盪器283之輸出端電連接至該第三比較器 285之反向輸入端。 該電壓轉換器100之輸出端Vout.進一步串聯一第二電 阻161及一第三電阻162後接地，該第二電阻161與第三 電阻162之連接之處定義為第五節點E，該第五節點E處 之電壓為一回饋電壓Vfb。該第二比較器284之反向輸入端 ❹接受該回饋電壓Vfb，即其電連接至該第五節點E。當然可 理解之是，該電壓轉換器100之輸出端Vout所輸出之電壓 也可作為回饋電壓，即該第二比較器284之反向輸入端電 連揍至該電壓轉換器100之輸出端Vout。 該第二比較器284之正向輸入端電連接至一第二參考 電壓Vref，該第二比較器284之輸出端電連接至該第三比 較器285之正向輸入端，該第三比較器之輸出端電連接至 Ο該閘極控制邏輯電路270之一個輸入端。該電感電流感測 器281，計數步階電流產生器282，振盪器283，第二比較 器284,第三比較器285,第一電阻Rocset，下橋電晶體120 及電流源210組成一個輕載效率改善電路，用以改善該電 壓轉換器100於輕載模式下之效率。 該脈寬調變控制器200還進一步包括一第四比較器 291，該第四比較器291之反向輸入端通過一第三控制開關 292電連接至該第三節點C。該第三控制開關292接受該閘 極控制邏輯電路270之第二輸出端所輸出之Vc2訊號之控 15 200929816 制，以使該第四比較器291與該下橋電晶體120同步工作。 .該第四比較器291之正向輸入端電連接至一第三參考電壓 .Voc。該第四比較器291，電流源210，第一電阻Rocset及 下橋電晶體120組成一個過電流保護電路。當該第四比較 器291工作時，其輸出端輸出一過電流訊號0C至該閘極控 制邏輯電路270。 該脈寬調變控制器200還進一步包括一第五比較器 293，該第五比較器293之反向輸入端接地，其正向輸入端 〇通過一第四控制開關294電連接至該脈寬調變控制器200 之PHASE端口。該第四控制開關294接受該閘極控制邏輯 電路270之第二輸出端所輸出之Vc2訊號之控制，以使該 第五比較器293與該下橋電晶體120同步工作。該第五比 較器293之輸出端電連接至該閘極控制邏輯電路270之另 一輸入端。該第五比較器293與該下橋電晶體120組成一 逆電流控制電路。 _ 該電壓轉換器100之工作原理為：當該致能電晶體140 〇 之致能輸入端EN輸入之訊號使該致能電晶體140導通時， 該脈寬調變控制器200之0CSET端口之電壓大致為0,該 致能比較器220之正向輸入端電壓與脈寬調變控制器200 之0CSET端口之電壓相同，其也大致為0，小於其反向輸 入端之致能參考電壓Ven，此時該整個電壓轉換器100停止 工作。 當該致能電晶體140之致能輸入端EN輸入之訊號使該 致能電晶體140截止時，此時，如果該脈寬調變控制器200 16 200929816 .之OCSET端口之電壓大於致能參考電壓Ven，即該致能比 •較器220之正向輸入端之電壓大於其反向輸入端之電壓， •則該致能比較器220之輪出端輸出一致能訊號Enable至該 閘極控制邏輯電路270以致能該閘極控制邏輯電路270。於 該閘極控制邏輯電路270被致能後，該電壓轉換器1〇〇之 輸出端Vout所輸出之電壓仍為0，而第一驅動器250及第 二驅動器260尚未有驅動訊號輸入。此時，該閘極控制邏 輯電路270輸出一確認訊號至該第一驅動器250，使第一驅 〇動器250導通該上橋電晶體110，該第一節點A及該脈寬 調變控制器200之0CSET端口之電壓上升。 若該第一比較器240之正向輸入端輸入之該脈寬調變 控制器200之0CSET端口之電壓大於其反向輸入端輸入之 第一參考電壓Vinsen，則表示該輸入電壓Vin已經啟動。 此時，該第一比較器240之輸出端輸出一 PORE訊號至該 起始重置電路230，當該起始重置電路230感測到該外接電 壓Vcc也被啟動時，其輸出一起始重置訊號P0R至該閘極 控制邏輯電路270以使該閘極控制邏輯電路270第一輸出 端輸出Vcr訊號，第二輸出端輸出Vc2訊號。該Vcl訊號 與Vc2訊號分別透過該第一驅動器250及第二驅動器260 以切換上橋電晶體110及下橋電晶體120。 由於該Vcl訊號與該Vc2訊號為一對互為相反之訊 號，因此，當上橋電晶體110導通時，該下橋電晶體120 截止；當上橋電晶體110截止時，該下橋電晶體120導通。 當該上橋電晶體110導通，下橋電晶體120截止時， 17 200929816 該輸入電壓Vin通過上橋電晶體110對該電感L及電容C •所組成之低通濾波器130進行充電；當該上橋電晶體110 -截止，下橋電晶體120導通時，該低通濾波器130通過下 橋電晶體120進行放電。於該低通濾波器130充放電之過 程中，該電壓轉換器100產生輸出電流I，並將該輸入電壓 Vin轉換成一個穩定之電壓，並通過該電壓轉換器1〇〇之輸 出端Vout輸出。 由於該第一比較器240之正向輸入端是通過第一控制 〇開關241後電連接至第三節點C，而該控制開關241接受 該閘極控制邏輯電路270之第一輸出端所輸出之Vcl訊號 之控制，因此，該第一比較器240是與該上橋電晶體110 同步工作之，即該起始重置電路230，該第一比較器240 以及上橋電晶體110所組成之電源偵測電路僅偵測該上橋 電晶體110導通時該脈寬調變控制器200之0CSET端口之 電壓，以判斷該電壓轉換器100是否處於工作狀態。 ^ 本發明之電壓轉換器100包括由電感電流感測器 281，計數步階電流產生器282，振盪器283，第二比較器 284，第三比較器285，電流源210，第一電阻Rocset以及 下橋電晶體120組成之一輕載效率改善電路。當該下橋電 晶體120導通時，該電流源210，第一電阻Rocset以及導 通之下橋電晶體120組成一回路。由於該電感電流感測器 281通過第二控制開關286電連接至第三節點C，而第二控 制開關286受該閘極控制邏輯電路270之第二輸出端所輸 出之Vc2訊號之控制，因此當下橋電晶體120導通時，第 18 200929816

二控制開關286閉合，該電感電流感測器281開始工作偵 測脈寬調變控制器200之OCSET端口之電流，即偵測判斷 該電流源210,第一電阻Rocset以及導通之下橋電晶體120 所組成回路中之電流。該計數步階電流產生器282通過電 感電流感測器281所輸出之訊號判斷.是否持續地產生輕載 電流，如持續地產生輕載電流，則表示該電壓轉換器100 持續地處於輕載模式下，此時，該計數步階電流產生器282 產生一電流至該振盪器283中，以降低該振盪器283之輸 出頻率，其輸出頻率通過第三比較器285輸出至該閘極控 制邏輯電路270以降低其輸出之Vcl及Vc2訊號之頻率， 從而降低了該上橋電晶體110及下橋電晶體120之切換頻 率，減少由於該上橋電晶體110及下橋電晶體120之切換 而造成之效率損耗，使採用該電壓轉換器100之電子裝置 可具有更長之待機時間。 本發明之電壓轉換器100還包括由第四比較器291，電 流源210，第一電阻Rocset以及下橋電晶體120所組成之 一過電流保護電路。該第四比較器291之正向輸入端接第 三參考電壓Voc，而反向輸入端電連接至該脈寬調變控制器 200之0CSET端口。當該下橋電晶體120導通時，該電流 源210，第一電阻Rocset以及下橋電晶體120組成一個回 路。如果該脈寬調變控制器200之0CSET端口上之電壓低 於該第三參考電壓Voc時，表示該電壓轉換器100之輸出 電流I過大，此時該第四比較器291發出過電流訊號OC至 該閘極控制邏輯電路，以使該上橋電晶體110及下橋電晶 19 200929816 體120截止，從而降低了該輸出電流I。該第四比較器291 -之反向輸入端通過第三控制開關292電連接至該脈寬調變 -控制器200之OCSET端口，該第三控制開關292接受該閘 極控制邏輯電路270之第二輸出端所輸出之Vc2訊號之控 制，以使該第四比較器291與該下橋電晶體120同步工作。 本發明之電壓轉換器100還包括由第五比較器293及 下橋電晶體120所組成之逆電流控制電路。該第五比較器 293之反向輸入端接地，其正向輸入端電連接至該脈寬調變 ❹控制器200之PHASE端口（第一節點A處）。當該下橋電晶 體120導通時，如果該脈寬調變控制器200之PHASE端口 之電壓小於地電位，則表示該電壓轉換器100處於非連續 模式(DCM)，產生電流於下橋電晶體120逆流之現象，造 成該電壓轉換器100之效率損耗。此時，該第五比較起293 產生一控制訊號至該閘極控制邏輯電路270,以立即截止該 下橋電晶體120，避免該電壓轉換器100之效率損耗。 Ο 相較於先前技術，本發明之電壓轉換器100採用輕載 效率改善電路降低該電壓轉換器100於輕載模式時上橋電 晶體110及下橋電晶體120之切換頻率，從而減少效率損 耗，使採用該電壓轉換器100之電子裝置可具有更長之待 機時間。 且本發明之電壓轉換器100還進一步包括過電流保護 電路及逆電流保護電路，進一步之提高該電壓轉換器100 之性能。 而本發明之電壓轉換器100中之輕載效率改善電路， 20 200929816 過電流保護電路及逆電流保護電路均利用現有電壓轉換器 及脈寬調變控制器之端口’其並沒有增加該電壓轉換器及 •脈寬調變控制器之端口。 清參閱圖2’為本發明第二實施例所提供之一種電壓轉 換器500’該電壓轉化器5〇〇與第一實施例所提供之電壓轉 換器100 A致相同，其不同僅在於，該電壓轉換H 500之 第一比較器640電連接至該脈寬調變控制器6〇〇2Phase 端口，即第一節點A處。即該起始重置電路63〇與該第一 比k器640以及上橋電晶體51〇所組成之電源偵測電路直 接偵測該第一節點A處之電壓。 θ綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 t自不能以此限制本案之中請專利範圍。舉凡熟悉本案 技我之人士援依本發明之㈣所作之等效㈣或變化，皆 應涵蓋於以下申請專利範圍内。 〇 【圖式簡單說明】 一實施例所提供之一種電壓轉換器之 圖1係本發明第 電路示意圖。 —種電壓轉換器之 圖2係本發明第二實施例所提供之 電路示意圖。 100 ， 500 100 ， 510 【主要元件符號說明 電壓轉換器 上橋電晶體 下橋電晶體 21 120 200929816 .低通濾波器 130 • 致能電晶體 140 * 第二二極體 151 第一電容 152 第二電阻 161 第三電阻 162 脈寬調變控制器 200 ， 600 電流源 210 〇 第一二極體 211 致能比較器 220 起始重置電路 230 ， 630 第一比較器 240 ， 640 第一控制開關 241 ， 641 第一驅動器 250 弟一驅動盗 260 ❹ 閘極控制邏輯電路 270 電感電流感測器 281 計數步階電流產生器 282 振盪器 283 第二比較器 284 第三比較器 285 第二控制開關 286 第四比較器 291 第三控制開關 292 22 293 200929816 294 第五比較器 第四控制開關

〇 23

Claims (1)

1. 200929816 十、申請專利範圍： • 1.一種電壓轉換器，其包括一個脈寬調變控制器，一上橋電 .晶體，一下橋電晶體，一低通濾波器，以及一致能電晶體； 該上橋電晶體之源極電連接至一輸入電壓，其汲極與該下 橋電晶體之汲極相連接，其連接點定義為第一節點；該下 橋電晶體之源極接地，該第一節點進一步電連接至該低通 濾波器之輸入端，該低通濾波器之輸出端作為該電壓轉換 器之輸出端口，該致能電晶體之源極通過一第一電阻 〇 Rocset電連接至第一節點，其汲極接地，其閘極作為該電 壓轉換器之致能輸入端以致能該電壓轉換器，該脈寬調變 控制器包括一電流源，一致能比較器，一起始重置電路， 一第一比較器，一第一驅動器，一第二驅動器以及一閘極 控制邏輯電路，該電流源與一第一二極體之負極相連接， 該連接之處定義為第三節點，該第一二極體之正極接地， 該第三節點作為該脈寬調變控制器之0CSET端口，其通過 該第一電阻Rocset電連接至該第一節點，該致能比較器之 w正向輸入端電連接至該第三節點，其反向輸入端電連接至 一參考致能電壓Ven，該致能比較器之輸出端所發出之致能 訊號Enable傳輸至該閘極控制邏輯電路，該第一比較器之 正向輸入端電連接至該第三節點，其反向輸入端電連接至 一第一參考電壓Vinsen，其輸出端至該起始重置電路之一 個輸入端，該起始重置電路之另一輸入端電連接至一外接 電壓Vcc，其輸出端所輸出之起始重置訊號P0R傳輸至該 閘極控制邏輯電路，該閘極控制邏輯電路分別接受該致能 24 200929816 = 及ί始f置訊號之控制，且該開極控制邏 ^ ^ 冑出端電連接至該第—驅動器之輪人端，I

   ❾ :輪出端，連接至該第二驅動器之輸人端，以分別驅動 S/驅動器及第二驅動器’該第_驅動器之正電麼端 作為該脈寬調變控制器之B00T端口並通過—第二二極體 電連接至該外接電壓Vec’該第—驅動器之負電麗::作為 該脈寬調變控制器之PHASEp並通過—第—電容電連接 至該脈寬調變控制器之Β〇〇τ端口，該第—驅動器之輸出 端作為該脈寬調變控制器之UGATE端口並電連接至該上 橋電晶體之閘極，該第二驅動器之正電壓端子電連接^該 外接電壓Vcc，其負電壓端子接地’該第二驅動器之輸出： 作為該脈寬調變控制器之LGATE端口並電連接至該下橋電 晶體之閘極；其改進在於，該脈寬調變控制器還進一步包 括一電感電流感測器，一計數步階電流產生器，一振盪器， 一第二比較器及一第三比較器，該電感電流感測器之輸入 端電連接至該第三節點，其輸出端電連接至該計數步階電 流產生器之輸入端，該計數步階電流產生器之輸出端電連 接至該振盪器之輸入端，該振蘯器之輸出端電連接至該第 三比較器之反向輸入端，該第二比較器之正向輸入端電連 接一第二參考電壓Vref ’其反向輸入端電連接一回饋電 壓，該第二比較器之輸出端電連接至該第三比較器之正向 輸入端’該第三比較器之輸出端電連接至該閘極控制邏輯 電路，該電感電流感測器’計數步階電流產生器，振盪器， 第二比•較器’第三比較器’電流源，以及該第一電阻 25 200929816 » · Rocset f橋電晶體組成了一個輕載效率改善電路。 * 2.如/請專利範圍帛1項所述之電壓轉換器，其中，該第一 • 輸入端通過一第-控制開關電連接至該第三 二父！：控制開關接受該間極控制邏輯電路第-輸出 曰體：ΐ訊號之控制，以使該第-比較器與該上橋電 日日體同步工作。 屯 t如中請專利範圍第1項所述之電壓轉換器，其中，該㈣ ❹：流感測：之輸入端通過一第二控制開關電連接至該第； =輸開關接受該閘極控制邏輯電路第二輸出 電晶體同步工作 制’以使該電感電流感測器與下橋 請專利範圍第i項所述之電壓轉換器，其中， 、麼為該電壓轉換器之輸出端口所輸出之輸出電壓/貝 5.如申請專利範圍第工項所述之 轉換器進一步包&㉟& ㈣盗其中，該電壓 〇 之-端I… 與一第三電阻，該第二電阻 接至3 :壓轉換器之輸出端口，其另-端電連 第一;電阻之一端，該連接之處定義為第五節點，該 f另一端接地，該回饋電塵為該第五節點處之； 申明專利範圍第1項所述電壓轉 遽波器包括-電感及一電宏，今雷片夕：；山其中’該低通 波器之耠入踹^ 。電感之端作為該低通濾 輸入鈿，其電連接至該第一節點，該電感之另一端 作;^至該電谷„之—端，其連接之處定義為第二節點，其 …該低通濾波器之輪出端，該電容之另—端接地。” 26 200929816 =1:專利範圍第1項所述之電壓轉換器，其中，該脈寬 器：還進一步包括一第四比較器，該第四比較器 __ 以第二即點，其正向輸入端電連接 5訪叫：♦電壓V〇C,其輸出端所輸出之過電流訊號傳輸 5控制邏輯電路’該第四比較.器，電流源，第-電 set及下橋電晶體組成-個過電流保護電路。 ο 8. 如申明專利乾圍第7項所述之電壓轉換器，1中，該第四 =器3向輸入端通過一第三控制開關電連接至該第三 山"弟二控制開關接受該閘極控制邏輯電路之第二輸 電晶體同步工作：制，以使該第四比較器與該下橋 9. 如申請專利範圍第丄項所述之電壓 調變控制器内還進—步包括一楚瓦^ 見 括第五比較器，談第五比較器 斛考^ L端接地’其正向輸入端電連接至該脈寬調變控 ❹ 政㈣ASE ^ 口 ’其輸出端電連接至制極控制邏輯電 m二I比1^與§亥下橋電晶體级成—逆電流控制電路。 :月專利1&圍第1項所述之電壓轉換器，其中，該第 St::向輸入端通過一第四控制開關電連接至該脈 二二二°之昨她端口’該第四控制開關接受該閘極 ^制邏輯電路第二輸出端所輸出之電訊號之控制，以使該 第五比較器與該下橋電晶體同步工作。 27