專利名稱：雙極電源電壓發(fā)生器及其半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙極電源電壓發(fā)生器及所用半導(dǎo)體器件。更特別地，本發(fā)明涉及從單極電源產(chǎn)生正極和負(fù)極電源電壓的雙極電源電壓發(fā)生器，以及用于該雙極電源電壓發(fā)生器中的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
今天，許多便攜式數(shù)據(jù)處理設(shè)備，包括移動電話和個人數(shù)字/數(shù)據(jù)助理(PDA)在內(nèi)，都具有液晶顯示器(LCD)。由于LCD既使用正電壓，也使用負(fù)電壓，因此在那些器件中加入了雙極電源電路，用以從諸如二次蓄電池組這樣的單電壓電源中產(chǎn)生上述所要的電壓。
圖12示出一個傳統(tǒng)雙極電源電壓發(fā)生器的典型結(jié)構(gòu)。所示電路包含下列元件輸入電容器Cin、脈沖發(fā)生器PG1和PG2、電感器L1和L2、開關(guān)晶體管Q1和Q2、二極管D1和D2以及輸出電容器C1和C2。該電路由，例如，鋰二次蓄電池提供的三伏源電壓Vin供電。
輸入電容器Cin插在源電壓Vin和地之間，用以減小高頻下電源的輸出阻抗。第一電感器L1為一線圈，其電感為幾十到幾百微亨(μH)。第一電感器L1將輸入的電能以磁場的形式存儲起來，并將此磁能作為電能釋放出來。第二電感器L2也是具有相同電感的線圈。
脈沖發(fā)生器PG1和PG2產(chǎn)生第一和第二脈沖信號來分別驅(qū)動開關(guān)晶體管Q1和Q2。開關(guān)晶體管Q1為n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，Q2為p溝道MOSFET。第一開關(guān)晶體管Q1在第一脈沖信號P1變高時開啟，其它時間保持關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，第二開關(guān)晶體管Q2在第二脈沖信號P2變低時開啟，其它時間保持關(guān)斷狀態(tài)。
兩個二極管D1和D2用作開關(guān)，當(dāng)它的正極電壓高于負(fù)極(正偏)時有效，否則關(guān)閉。第一二極管D1在正偏時允許通過第一電感器L1發(fā)生的電壓出現(xiàn)在其負(fù)極上。同樣地，第二二極管D2在正偏時允許通過第二電感器L2發(fā)生的電壓出現(xiàn)在其正極上。
第一輸出電容器C1減小第一二極管D1負(fù)極上的輸出電壓起伏，從而使正輸出電壓Vo1平滑。同樣地，第二電容器C2減小第二二極管D2負(fù)極上的輸出電壓起伏，從而使負(fù)輸出電壓Vo2平滑。
下面參看時序13描述圖12中的傳統(tǒng)電壓發(fā)生器的工作。第一脈沖發(fā)生器PG1產(chǎn)生第一脈沖信號P1，它在相隔預(yù)定間隔的預(yù)定時間段T1內(nèi)變高，如圖13的(A)部分所示。另一方面，第二脈沖發(fā)生器PG2產(chǎn)生第二脈沖信號P2，它在相隔預(yù)定間隔的另一預(yù)定時間段T2內(nèi)變低，如圖13的(D)部分所示。
P1的高電平使n溝道開關(guān)晶體管Q1開啟，將第一電感器L1的一端與地相連，使源電壓Vin完全加在第一電感器L1上。所得電流示于圖13的(C)部分中，該電流在第一電感器L1內(nèi)部產(chǎn)生磁場，將電能以磁的形式存儲起來。然而，在此時，輸出側(cè)沒有電流，因?yàn)槎O管D1的正極端接地從而處于反偏狀態(tài)。
當(dāng)預(yù)定時間段T1過去時，脈沖信號P1在其作用之后變回低電平。從而開關(guān)晶體管Q1關(guān)閉，電感器電流降低。電流的改變導(dǎo)致第一電感器L1的自感，產(chǎn)生反抗這個改變的電動勢(EMF)。由于所產(chǎn)生的反EMF作為第一二極管D1的正偏電壓出現(xiàn)，建立了從第一電感器L1到正電壓輸出Vo1的電流通路。結(jié)果，電壓Vo1隨電感器電流的降低而上升，如圖13的(B)部分所示。這意味著第一電感器L1中感應(yīng)出的電壓通過第一二極管D1抬高了正輸出電壓Vo1。
獨(dú)立于上述過程，p溝道開關(guān)晶體管Q2在第二脈沖信號P2變低時開啟。啟動的開關(guān)晶體管Q2允許源電壓Vin加到第二電感器L2上，從而導(dǎo)致電流進(jìn)入L2，如圖13的(F)部分所示。所得電流在第二電感器L2內(nèi)部產(chǎn)生磁場，將電能以磁的形式存儲起來。此時輸出側(cè)沒有電流，因?yàn)榈诙O管D2處于反偏狀態(tài)。
當(dāng)預(yù)定時間段T2過去時，第二脈沖信號P2在其作用之后變回高。從而開關(guān)晶體管Q2關(guān)閉，此時電感器電流要降低。電流的改變導(dǎo)致第二電感器L2的自感，產(chǎn)生反抗這個改變的EMF。產(chǎn)生的反EMF為一負(fù)電壓，它作為第二二極管D2的正向偏壓出現(xiàn)，因此，建立了從負(fù)電壓輸出Vo2到第二電感器L2的電流通路。結(jié)果，負(fù)電壓輸出Vo2的幅度隨電感器電流的降低而增加，如圖13的(E)部分所示。這意味著第二電感器L2中感應(yīng)出的電壓通過第二二極管D2抬高了負(fù)輸出電壓Vo2。
在上述方法中，傳統(tǒng)電源電壓發(fā)生器產(chǎn)生大約十五伏的正輸出電壓和負(fù)輸出電壓，超過源電壓Vin大約三伏。
雖然圖12和13沒有特別顯示，但輸出電壓可以通過使用脈沖頻率調(diào)制(PFM)技術(shù)來進(jìn)行調(diào)整。PFM根據(jù)觀察到的真實(shí)輸出電壓來改變P1和P2的間隔(或頻率)，同時保持脈寬T1和T2不變。更特別地，如果真實(shí)正輸出電壓Vo1超過其額定值，則第一脈沖發(fā)生器PG1激活頻率更低的第一脈沖信號P1來減少能量向輸出端的傳輸。如果真實(shí)電壓Vo1低于其額定值，則第一脈沖發(fā)生器PG1激活頻率更高的P1來增大輸出電壓Vo1。負(fù)輸出電壓Vo2可通過類似的方式進(jìn)行調(diào)整，其中第二脈沖發(fā)生器PG2依據(jù)真實(shí)電壓值來改變第二脈沖信號P2的頻率。
正如圖12中所解釋的，傳統(tǒng)雙極電源電源發(fā)生器需要兩個電感器L1和L2來產(chǎn)生兩個極性相反的電壓。那些電感器用來將一定量的能量存儲在其鐵芯中所產(chǎn)生的磁場中。電感器鐵芯用磁性材料制成，為了有效地存儲能量，電感器必須包含適當(dāng)數(shù)量地磁性材料。為此，很難減小電感器的物理尺寸，這點(diǎn)與電容器不同。傳統(tǒng)雙極電源電壓發(fā)生器使用至少兩個這樣耗費(fèi)空間的元件，這使得很難減小說明書第一部分中所提到的便攜式電子設(shè)備的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述這些問題，本發(fā)明的一個目的就是給出一種雙極電源電壓發(fā)生器，同時給出所用的半導(dǎo)體器件，它們更適用于小型電子設(shè)備中。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明給出一種雙極電源電壓發(fā)生器，它可以從單極電源產(chǎn)生正極和負(fù)極電源電壓。該雙極電源電壓發(fā)生器包含下列元件電感器；第一二極管，其正極和負(fù)極分別與電感器的第一端和雙極電源電壓發(fā)生器的正電壓輸出相連；第二二極管，其負(fù)極和正極分別與電感器的第二端和雙極電源電壓發(fā)生器的負(fù)電壓輸出相連；第一開關(guān)，將電感器的第一端接地；第二開關(guān)，將電感器的第二端與單極電源相連；控制器，控制第一和第二開關(guān)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還給出一種半導(dǎo)體器件，用以和一個外部電感器耦合，從單極電源產(chǎn)生正、負(fù)電源電壓。該半導(dǎo)體器件包含下列元件第一二極管，其正極和負(fù)極分別與外部電感器的第一端和該半導(dǎo)體器件的正電壓輸出相連；第二二極管，其負(fù)極和正極分別與外部電感器的第二端和半導(dǎo)體器件的負(fù)電壓輸出相連；第一開關(guān)，將外部電感器的第一端接地；第二開關(guān)，將外部電感器的第二端與單極電源相連；控制器，控制第一和第二開關(guān)。
結(jié)合以例子示出本發(fā)明具體實(shí)施方案的附圖，下面的描述將能顯見本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的概念圖；圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的基本結(jié)構(gòu)；圖3為一時序圖，說明圖2中所示第一實(shí)施方案的工作；圖4示出第一實(shí)施方案更具體的電路結(jié)構(gòu)；圖5示出圖4中所示的PFM控制器的細(xì)節(jié)；圖6為一時序圖，說明圖5中所示PFM控制器的工作；圖7為圖4中所示的PFM控制器的另一詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖8為一時序圖，說明圖7中所示的替代PFM控制器的工作；圖9示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的電路；圖10為一時序圖，說明圖9中所示第二實(shí)施方案的工作；
圖11為另一時序圖，說明圖9中所示第二實(shí)施方案的工作；圖12示出傳統(tǒng)雙極電源電壓發(fā)生器的典型結(jié)構(gòu)；以及圖13為一時序圖，示出圖12的傳統(tǒng)電路的工作。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中整個描述中相同的參考號表示相同元素。
圖1為本發(fā)明的概念圖。所示雙極電源電壓發(fā)生器包含下列元件電感器10、第一和第二二極管11和12、第一和第二開關(guān)13和14、控制器15以及單極電源16。
電感器10的電感為幾十至幾百μH。電感器10由單極電源16通過開關(guān)13和14供電，并將能量以磁的形式存儲起來。電感器10中的磁能可重新以電能的形式釋放出來。
電感器10的一端(第一端)與第一二極管11的正極相連，而另一端(第二端)與第二二極管12的負(fù)極相連。正電壓輸出來自第一二極管11的負(fù)極，而負(fù)電壓輸出來自第二二極管12的正極。二極管11和12為適用于開關(guān)作用的二極管，包括肖特基勢壘二極管。
第一開關(guān)13根據(jù)來自控制器15的命令將電感器10的第一端接地。第二開關(guān)根據(jù)來自控制器15的命令將電感器10的第二端與單極電源16相連。控制器15控制第一和第二開關(guān)13和14。
根據(jù)第一實(shí)施方案，上述雙極電源電壓發(fā)生器如下工作。首先，控制器15開啟開關(guān)13和14，導(dǎo)致從單極電源16流進(jìn)電感器10的電流。這是我們此處所稱的“第一過程”的開始。在第一過程中，所給電路應(yīng)該產(chǎn)生正輸出電壓。(正如后面要描述的，我們還有“第二過程”，其中產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。)電感器電流——它是電能——在電感器10中產(chǎn)生磁場，從而電感器10將一定量的能量以磁的形式存儲起來。在預(yù)定時間過去之后(這個時間不能太長，至少電感器中的磁能應(yīng)達(dá)到飽和值)，控制器15關(guān)閉第一開關(guān)13。由此導(dǎo)致電感器10與地之間斷開，使電感器10減少其電流。由于電感器電流降低，其自感導(dǎo)致電感器10中產(chǎn)生反電動勢(EMF)。
由于單極電源16的電壓此時加在第二二極管12的正極上，第二二極管12被反偏，沒有電流通過。另一方面，第一二極管11上所加電壓為單極電源16的電壓和電感器10所感生反EMF之和。這對第一二極管11產(chǎn)生一個正偏壓，使其開啟。結(jié)果，和電壓出現(xiàn)在第一二極管11的負(fù)極上，稱作正輸出電壓V+。當(dāng)電感器10中的磁能耗盡時，控制器15關(guān)閉第二開關(guān)14，從而結(jié)束第一過程。
接著，控制器15通過重新開啟開關(guān)13和14而開始“第二過程產(chǎn)生從單極電源16流進(jìn)電感器10的電流并將電能在電感器10中以磁場的形式存儲起來。在預(yù)定時間的終止處，控制器15單獨(dú)關(guān)閉第二開關(guān)14，由此而導(dǎo)致的單極電源16的斷開使電感器10減少其電流。由于電感器電流降低，其自感導(dǎo)致電感器10中產(chǎn)生反EMF。
此時第一二極管11正極接地，因此它被反偏，從而不允許電流流向V+輸出。另一方面，第二二極管12被加上電感器10的反EMF，它給出一個正偏壓而使二極管12開啟。結(jié)果，反EMF出現(xiàn)在第二二極管12的陽極上，稱為負(fù)電源電壓V-。當(dāng)電感器10中存儲的磁能完全釋放時，控制器15關(guān)閉第一開關(guān)13，從而結(jié)束第二過程。
通過重復(fù)上述第一和第二過程，圖1的電路從單極電源16產(chǎn)生正輸出電壓和負(fù)輸出電壓。根據(jù)當(dāng)前電壓值，通過改變第一過程或第二過程的頻率，可以單獨(dú)控制這些輸出電壓。這樣，所給電路結(jié)構(gòu)能夠使用單個電感器10來產(chǎn)生正電壓和負(fù)電壓。本發(fā)明去掉了一個電感器，有利于減小電子設(shè)備的物理尺寸。
下面參看圖2描述本發(fā)明第一實(shí)施方案的基本結(jié)構(gòu)。根據(jù)第一實(shí)施方案，雙極電源電壓發(fā)生器包含下列元件電壓為Vin的輸入電源、輸入電容器Cin、兩個開關(guān)晶體管Q1和Q2、兩個脈沖發(fā)生器PG1和PG2、電感器L0、兩個二極管D1和D2以及兩個輸出電容器C1和C2。
輸入電源Vin為，例如，電壓為三伏的鋰二次電池。輸入電容器Cin連在源電壓Vin和地之間以減小高頻下的輸出阻抗。電感器L0為一線圈，其電感為幾十到幾百微亨(μH)。它將輸入電能以磁場的形式存儲起來，并將存儲的磁能以電能的形式釋放。
脈沖發(fā)生器PG1產(chǎn)生第一脈沖信號P1以驅(qū)動第一開關(guān)晶體管Q1。同樣，第二脈沖發(fā)生器PG2產(chǎn)生第二脈沖信號P2以驅(qū)動第二開關(guān)晶體管Q2。第一開關(guān)晶體管Q1為n溝道MOSFET，它在第一脈沖信號P1變高時開啟，否則就處于OFF狀態(tài)。第二開關(guān)晶體管Q2為p溝道MOSFET，它在第二脈沖信號P2變低時開啟，否則就處于OFF狀態(tài)。
二極管D1和D2用作開關(guān)，在它們的正極電壓高于負(fù)極電壓(即正偏)時啟動，否則就切斷電路。正偏的第一二極管D1允許電感器L0所產(chǎn)生的電壓出現(xiàn)在其負(fù)極上。同樣，正偏的第二二極管D2允許電感器L0所產(chǎn)生的電壓出現(xiàn)在其正極上。
當(dāng)出現(xiàn)在第一二極管D1負(fù)極上的電壓含有某些波動時，第一輸出電容器C1使其平滑，從而產(chǎn)生正輸出電壓Vo1。類似地，第二輸出電容器消除出現(xiàn)在第二二極管D2正極上的輸出電壓中的波動成分，從而產(chǎn)生負(fù)輸出電壓Vo2。
上述實(shí)施方案如下工作。圖3為時序圖，說明了圖2的第一實(shí)施方案如何工作。圖3的(A)部分示出第一脈沖信號P1(第一脈沖發(fā)生器PG1的高態(tài)有效輸出)，它重復(fù)地跳到高電平并維持預(yù)定時間T1或T2。另一方面，圖3的(B)部分示出第二脈沖信號P2(第二脈沖發(fā)生器PG2的低態(tài)有效輸出)，它重復(fù)地跳到低電平并維持(assert)預(yù)定時間T1或T2。這些脈沖信號P1和P2的相位在它們的前沿對齊，而不是在它們的后沿。更具體地，P1在T1之后關(guān)閉，而P2在T2之后關(guān)閉。或，P1在T2之后關(guān)閉，而P2在T1之后關(guān)閉。
這樣的脈沖信號P1和P2被分別加到第一和第二開關(guān)晶體管Q1和Q2上。當(dāng)?shù)谝幻}沖信號P1變高時，第二脈沖信號P2同時變低。啟動了開關(guān)晶體管Q1和Q2，在電感器L0和電源Vin之間建立連接通路，允許電流流入電感器L0，如圖3的(C)部分所示。這個電流在電感器L0內(nèi)部產(chǎn)生磁場，意味著一部分電能以磁的形式被存儲起來了。由于此時第一二極管D1的正極通過Q1接地，D1被反偏，因此沒有流向Vo1的輸出電流。第二二極管D2也被加在其負(fù)極的正電壓Vin反偏，不允許輸出電流流過。
隨著兩個脈沖信號P1和P2被維持(assert)后時間T1的終止，第一脈沖信號P1被取消，從而單獨(dú)關(guān)閉了第一開關(guān)晶體管Q1。這減小了電感器L0的電流，導(dǎo)致反抗電流減小的EMF電壓的自感。由于第二開關(guān)晶體管Q2依然導(dǎo)通，第一二極管D2正極上的電壓還是電源電壓Vin和電感器L0感生的EMF之和。升高的電壓給第一二極管D1一個正偏，使其導(dǎo)通。結(jié)果，和電壓作為正輸出電壓Vo1出現(xiàn)在第一二極管D1之后，如圖3的(B)部分所示。當(dāng)?shù)诙}沖信號P2隨著時間T2的終止而被取消時，輸入電源Vin被從電路中斷開，結(jié)束了所存儲能量從電感器L0的釋放。
在下一階段，兩個脈沖信號P1和P2都再次被維持(assert)，啟動兩個晶體管Q1和Q2?，F(xiàn)在電感器L0再次與電源Vin相連，允許電流流入電感器L0，如圖3的(C)部分所示。這個電流在電感器L0中產(chǎn)生磁場，意味著一定量的電能被轉(zhuǎn)化并以磁場的形式存儲起來。由于此時第一二極管D1的正極通過第一開關(guān)晶體管Q1接地，D1被反偏，因此沒有流向Vo1的輸出電流。第二二極管D2也被加在其負(fù)極的正電壓反偏，不允許輸出電流流過。
隨著P1和P2被維持后時間T1的終止，第二脈沖信號P2被單獨(dú)取消，關(guān)閉了第二開關(guān)晶體管Q2，但沒有關(guān)閉第一開關(guān)晶體管Q1。這是電感器電流必須減小，導(dǎo)致電感器L0感生出反抗這個減小的EMF。因?yàn)榈谝婚_關(guān)晶體管依然導(dǎo)通，第二二極管D2的負(fù)極被感生EMF在負(fù)方向驅(qū)動。這給了第二二極管D2一個正偏，使其開啟。結(jié)果，感生EMF電壓通過第二二極管D2出現(xiàn)在Vo2的輸出端，如圖3的(E)部分所示。當(dāng)時間T2終止，第一脈沖信號P1隨后被取消時，電感器L0與地斷開，結(jié)束了其中能量的釋放。
重復(fù)上述開關(guān)操作，圖2的所給電路從約為三伏的單源電壓產(chǎn)生了約為15伏的正電壓和負(fù)電壓。
現(xiàn)在參看圖4至圖6給出一個更具體的電路設(shè)計。圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的雙極電源電壓發(fā)生器。正如所看到的，該電路包含集成半導(dǎo)體器件50和一些外部元件，包括輸入電容器60、第一輸出電容器61、電感器62以及第二輸出電容器63。電路由電壓為Vin的電源供電。
集成半導(dǎo)體器件50含有下列元件比較器51和52、電阻器40至43、參考電壓源Vref1和Vref2、脈沖頻率調(diào)制(PFM)控制器55、p溝道開關(guān)晶體管56、n溝道開關(guān)晶體管57以及二極管58和59。電阻器40和41分配正輸出電壓Vo1。第一比較器51將該分配電壓和所給第一參考電壓Vref1進(jìn)行有效的比較并將結(jié)果送入PFM控制器55。類似地，另一對電阻器42和43分配負(fù)輸出電壓Vo2，而第二比較器52將該分配電壓與所給第二參考電壓Vref2進(jìn)行比較并將結(jié)果送入PFM控制器55。PFM控制器55根據(jù)比較器51和52的輸出控制開關(guān)晶體管56和57。
圖5更詳細(xì)地示出了PFM控制器55。正如所看到的，PFM控制器55包含下列元件開關(guān)晶體管70和71，電容器72和73，恒流源I1和I2，比較器74和75，參考電壓源Vref3和Vref4，反相器76、77、81、82、88、91和94，NAND門78至80和83至86、AND門87至89以及OR門90、92和93。
圖5的左上框(即，開關(guān)晶體管70、恒流源I1、電容器72、參考電壓源Vref3和電容器74)為確定開關(guān)晶體管56和57都應(yīng)開啟多長(稱作“開啟時間”)的電路。這個電路由NAND門80的輸出從高變?yōu)榈偷霓D(zhuǎn)換來觸發(fā)(圖5中標(biāo)為“dchg-on”)，關(guān)閉開關(guān)晶體管70并允許恒流源I1對電容器72充電。當(dāng)電容器72上最后所得的電壓增大到參考電壓Vref3時，比較器74將其輸出由低變高。
另一方面，圖5的左下框(即，開關(guān)晶體管71、恒流源I2、電容器73、參考電壓源Vref4和比較器75)為確定何時關(guān)閉開關(guān)晶體管56和57(稱作“關(guān)閉時間”)的電路。這個電路由NAND門79的輸出從高變?yōu)榈偷霓D(zhuǎn)換來觸發(fā)(圖5中標(biāo)為“dchg-off”)，關(guān)閉開關(guān)晶體管71并允許恒流源I2對電容器73充電。當(dāng)電容器73上最后所得的電壓增大到參考電壓Vref4時，比較器75將其輸出由低變高。
反相器76和77以及NAND門78和79形成復(fù)位置位(RS)觸發(fā)器，由比較器75的輸出置位，并由比較器74的輸出復(fù)位。這個RS觸發(fā)器在圖5中標(biāo)為“RS3”。類似于RS3，反相器77和81以及NAND門83和84形成另一RS觸發(fā)器，由比較器51的輸出置位，并由比較器75的輸出復(fù)位。這個RS觸發(fā)器在圖5中標(biāo)為“RS1”。進(jìn)一步，反相器77和82以及NAND門85和86也形成另一個RS觸發(fā)器，由比較器52的輸出置位，并由比較器75的輸出復(fù)位。這個RS觸發(fā)器在圖5中標(biāo)為“RS2”。注意在圖5中，每個RS觸發(fā)器較低的門輸出稱作“未反相輸出”。
AND門87對NAND門84和85的結(jié)果——它們分別是RS1的未反相輸出和RS2的反相輸出——之間進(jìn)行邏輯AND計算。也就是，AND門87在RS1置位且RS2置位時變高。反相器88將AND門87的輸出反相，并將結(jié)果與NAND門86的輸出(即，RS2的未反相輸出)通過AND門89進(jìn)行AND計算。這意味著AND門89在觸發(fā)器RS2置位時變高，且AND門87的輸出為低。
OR門90產(chǎn)生上述兩個AND門87和89的輸出的邏輯和。然后NAND門80計算這個和與NAND門79的輸出(即，RS3的未反相輸出)的邏輯積，并將結(jié)果以負(fù)邏輯輸出。反相器91再將NAND門80的輸出轉(zhuǎn)變成正邏輯。OR門計算AND門89和反相器91的輸出的邏輯和，用在n溝道開關(guān)晶體管57的控制中。同樣地，OR門92計算AND門87和反相器91的輸出的邏輯和。反相器94將該結(jié)果反相，用在p溝道開關(guān)晶體管56的控制中。
上述PFM控制器55如下工作。當(dāng)圖4中所示的電路開始工作時，比較器51和52的輸出都處于高狀態(tài)，因?yàn)檎敵鲭妷篤o1和負(fù)輸出電壓Vo2都沒有達(dá)到它們的額定值(即，+15V和-15V)。這樣，觸發(fā)器RS1和RS2都置位，意味著NAND門84和86的輸出都為高。這使得AND門87的輸出為低且AND門89的輸出為高，導(dǎo)致OR門90輸出高電平。
觸發(fā)器RS3可假設(shè)為一開始就置位了。比較器74和75的都為低，因?yàn)槟菚r電容器72和73都沒有充電，于是觸發(fā)器RS3可以保持在其最初狀態(tài)上。也就是，由于dchg-off信號為高，OR門90的高輸出導(dǎo)致NAND門80的輸出(dchg-on信號)為低電平。因此，反相器91提供給OR門92和93一個高電平信號，從而同時開啟兩個開關(guān)晶體管56和57。導(dǎo)通的開關(guān)晶體管56和57使電源Vin和電感器62相連，允許電流流向后者。結(jié)果，電感器62存儲了一定量的磁能。
dchg-off信號依然處于高狀態(tài)，因?yàn)橛|發(fā)器RS3置位，使電容器73被開關(guān)晶體管71短路。從而比較器75維持其低電平輸出。另一方面，dchg-on信號位于低狀態(tài)，因?yàn)镹AND門80開始起作用，關(guān)閉了開關(guān)晶體管70。從而電容器72被來自恒流源I1的電流充電。當(dāng)該電容器電壓超過參考電壓Vref3時，比較器74將其輸出狀態(tài)由低變高，并將觸發(fā)器RS3復(fù)位。NAND門79的輸出變低，使反相器91輸出低電平。因此，OR門92的輸出變低，從而關(guān)閉開關(guān)晶體管56，同時保持開關(guān)晶體管57的ON狀態(tài)。這導(dǎo)致了一個足夠大的正偏電壓使二極管58導(dǎo)通，因此電感器62將釋放它存儲的能量來放大負(fù)輸出電壓Vo2。輸出電容器61由釋放的能量充電，電壓Vo2的增大使比較器52將其輸出由高變低。
由于觸發(fā)器RS3已復(fù)位且dchg-off信號為低，開關(guān)晶體管71處于OFF狀態(tài)，允許電容器73被來自恒流源I2的電流充電。當(dāng)電容器電壓達(dá)到參考電壓Vref4時，比較器75將其輸出由低變高，除了將RS3再次置位之外，還將觸發(fā)器RS1和RS2復(fù)位。于是OR門93的輸出變低，從而關(guān)閉開關(guān)晶體管57。
雖然比較器52的輸出因?yàn)樨?fù)輸出電壓V02的增加而變低，比較器51依然保持高狀態(tài)，因此，觸發(fā)器RS1被再次置位。由于觸發(fā)器RS2此時被復(fù)位，AND門87將其輸出變?yōu)楦唠娖?，允許NAND門80將輸出改變?yōu)榈?。這個改變導(dǎo)致反相器91輸出高電平信號，這個信號穿過OR門92和93來激活兩個晶體管56和57。由于dchg-on信號變低，電容器72開始被來自恒流源I1的電流充電。當(dāng)這個電容器電壓達(dá)到參考電壓Vref3時，比較器74輸出高電平信號，將觸發(fā)器RS3復(fù)位。此時NAND門79的輸出變低，使dchg-off變低而dchg-on變高。這使電容器72放電，并使電容器73開始充電。
反相器91的輸出已經(jīng)變低。雖然這個改變沒有影響OR門92的狀態(tài)，因?yàn)锳ND門87的輸出為高，但是OR門93將其輸出由高變低。然后開關(guān)晶體管57關(guān)閉，導(dǎo)致電感器62將其存儲的能量通過二極管59轉(zhuǎn)為負(fù)輸出電壓Vo1。當(dāng)電容器73被充電至參考電壓Vref4時，比較器75將其輸出由低變高，從而使觸發(fā)器RS3置位。這意味著dchg-off信號變高，且電容器73放電。由于比較器75的高電平輸出也將觸發(fā)器RS1和RS2復(fù)位，所以O(shè)R門90的輸出變低，使dchg-on信號變高。從而電容器72被導(dǎo)通的開關(guān)晶體管70放電。
所給雙極電源電壓發(fā)生器以上述方式提供正電壓和負(fù)電壓V01和Vo2。每個輸出的負(fù)載電流則導(dǎo)致一個電壓降落?？紤]，例如，負(fù)輸出電壓Vo2顯示了一個降落。如果真實(shí)電壓Vo2降到額定電壓之下，比較器52探測到它并輸出一個高電平信號。這個信號將觸發(fā)器RS2置位，使OR門90變高且NAND門80變低。開關(guān)晶體管56和57都開啟，電流開始流進(jìn)電感器62。同時，因?yàn)閐chg-on信號為低，電容器72的電壓開始上升。
當(dāng)電容器電壓達(dá)到參考電壓Vref3時，比較器74將其輸出由低變高，將觸發(fā)器RS3復(fù)位。這導(dǎo)致NAND門80將其輸出變到高電平。OR門92的輸出則回到低，而另一OR門93保持其高電平輸出。此時開關(guān)晶體管56關(guān)閉，而另一開關(guān)晶體管57保持導(dǎo)通狀態(tài)。由于電感器62提供了附加電源，負(fù)輸出電壓Vo2恢復(fù)其電壓值。
此時，dchg-off信號為低且dchg-on信號為高。前者導(dǎo)致電容器73被充電，而后者使電容器72放電。當(dāng)電容器73的電壓達(dá)到參考電壓Vref4時，比較器75將其輸出由低變高，使觸發(fā)器RS3置位且將另兩個觸發(fā)器RS1和RS2復(fù)位。現(xiàn)在dchg-off和dchg-on信號都為高，意味著兩個電容器72和73都被放電了。
輸出Vo1和Vo2將從隨后的任何電壓降落中恢復(fù)，因?yàn)槊慨?dāng)需要的時候，附加電源就可以上述方式提供。也就是，正輸出電壓Vo1和負(fù)輸出電壓Vo2都被控制在各自的額定電壓值上。
圖6為一時序圖，描述了上面所說明的第一實(shí)施方案的工作。如圖6的(A)部分和(D)部分所示，T1為電容器72和恒流源I1的時間常數(shù)，而T為電容器73和恒流源I2的時間常數(shù)。圖6示出了另一時間常數(shù)T2，它恰為T1和T之和。這里假設(shè)需要時間TiL1來給正輸出電壓Vo1充電，而需要時間TiL2來給負(fù)輸出電壓Vo2充電。根據(jù)本實(shí)施方案，時間常數(shù)T應(yīng)當(dāng)大于TiL1和TiL2。也就是，開關(guān)晶體管56或57將其ON狀態(tài)保持固定持續(xù)時間T，假定在這段時間中(C)部分所示的電感器電流L0下降。通過這樣選擇T的值，本發(fā)明無需單獨(dú)檢測TiL1和TiL2的終止，有利于電路設(shè)計的簡化。
正如從上面的說明中可以看出的，與傳統(tǒng)電路中使用兩個電感器不同，本發(fā)明的第一實(shí)施方案用單個電感器62產(chǎn)生了正電壓和負(fù)電壓。由于很難減小電感器尺寸，去掉一個電感器有利于開發(fā)小尺寸設(shè)備。同樣，與使用兩個獨(dú)立的控制器來調(diào)整正電壓和負(fù)電壓的傳統(tǒng)電路不同，所給結(jié)構(gòu)具有單個固定電壓控制器來實(shí)現(xiàn)相同目的。這個簡化也對設(shè)備尺寸的減小由貢獻(xiàn)。
還應(yīng)當(dāng)注意，使用AND門87和89以及反相器88來確保在加電時可以比正電壓更早地得到負(fù)電壓。也就是，開關(guān)工作的最先一個周期被設(shè)計為關(guān)閉開關(guān)晶體管56在關(guān)閉另一個之前，意味著負(fù)電壓首先產(chǎn)生。這個特征尤其適用于液晶顯示器這樣需要在正電壓之前提供負(fù)電壓的設(shè)備。
下面將參看圖7描述可用于圖4的電路中的PFM控制器55的另一種結(jié)構(gòu)。雖然大部分與圖5中說明的電路類似，圖7的PFM控制器55還包括兩個D型觸發(fā)器100和101作為附加元件。前面一個D型觸發(fā)器100在每次反相器76變低時(即，在開啟時間T1終止時)截獲AND門87的輸出，并保持它直到下一次截獲。類似地，另一D型觸發(fā)器101在每次反相器76變低時捕獲截獲AND門89的輸出，并保持它直到下一次截獲。
圖8描述了改進(jìn)PFM控制器55是如何工作的。正如從這個時序圖的(A)部分所看出的，作為D型觸發(fā)器101保持操作的結(jié)果，第一脈沖信號P1的高狀態(tài)部分維持。更特別地，P1沒有在時間T2終止時回到低，而是保持其高狀態(tài)直到下一開關(guān)過程開始。同樣地，正如從圖8的(D)部分所看出的，作為D型觸發(fā)器100保持操作的結(jié)果，第二脈沖信號P2的低狀態(tài)部分維持。也就是，P2沒有在時間T2終止時回到高，而是保持其低狀態(tài)直到下一開關(guān)過程開始。
利用上述結(jié)構(gòu)，改進(jìn)的PFM控制器55改變了開關(guān)晶體管56和57的狀態(tài)，使其比圖5中說明的原始電路頻率更低。降低了的開關(guān)頻率除了可節(jié)能之外，還導(dǎo)致了更小的開關(guān)噪聲。
現(xiàn)在參看圖9描述本發(fā)明第二實(shí)施方案。第二實(shí)施方案與第一實(shí)施方案(圖4)的不同之處在于它使用了脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)來調(diào)整輸出電壓。其它相同元件則用相同參考號標(biāo)出，此處不再進(jìn)行說明。
特殊地，第二實(shí)施方案使用兩個具有反饋電阻器112和113的運(yùn)算放大器(OP放大器)110和111來替代第一實(shí)施方案中的比較器51和52(見圖4)。其它的新元件有PWM比較器114和115、參考電壓源Vref3和Vref4、開關(guān)控制器116和三角波發(fā)生器117。
OP放大器110與電阻器42、43和112結(jié)合，形成一個反相放大器，它將參考電壓Vref2和負(fù)輸出電壓Vo2相加，將它們都乘上一個特定增益。輸出信號用記號“OP-AMP110”表示。同樣地，另一OP放大器111與電阻器40、41和113形成一個反相放大器，將正輸出電壓Vo1的一部分和參考電壓Vref1之差放大一個特定增益。輸出信號用記號“OP-AMP111”表示。于是上面兩個OP放大器110和111用作誤差放大器，放大真實(shí)輸出電壓和它期望值之間的誤差。
PWM比較器114將OP放大器110的輸出和參考電壓Vref4與三角波發(fā)生器117所提供的三角波進(jìn)行比較。當(dāng)三角波電壓降到前兩者之下時，它輸出一個低電平信號，否則輸出一個高電平信號。與此類似，另一PWM比較器115將OP放大器111的輸出和參考電壓Vref3與該三角波進(jìn)行比較，當(dāng)三角波電壓降到前兩者之下時，它給出一個低電平信號，否則給出一個高電平那個信號。
選擇兩個參考電壓Vref3和Vref4來為每個開關(guān)晶體管56和57所能開啟的時間設(shè)定一個適當(dāng)?shù)纳舷?。開關(guān)控制器116根據(jù)PWM比較器114和115的輸出信號來控制開關(guān)晶體管56和57。
現(xiàn)在參看圖10的時序圖描述第二實(shí)施方案的工作。當(dāng)設(shè)備啟動時，三角波發(fā)生器117開始為PWM比較器114和115提供三角波，如圖10的(A)部分所示。由于在啟動后的這個較早階段，正、負(fù)輸出電壓都為零，OP放大器110和111分別向PWM比較器114和115輸出負(fù)電壓和正電壓。
PWM比較器114將OP-AMP110信號和參考電壓Vref4與所給三角波進(jìn)行比較。當(dāng)三角波電壓降到前兩者之下時，它產(chǎn)生一個低電平信號，否則產(chǎn)生一個高電平信號。正如上面所提到的，參考電壓Vref4給出開關(guān)晶體管56和57所能開啟時間的上限，防止電感器62中的磁能飽和。這個開啟時間限制功能避免了不必要的能源浪費(fèi)。
另一方面，PWM比較器115將OP-AMP111信號和參考電壓Vref3與所給三角波進(jìn)行比較。當(dāng)三角波電壓降到前兩者之下時，它產(chǎn)生一個低電平信號，否則產(chǎn)生一個高電平信號。正如上面所提到的，與Vref4類似，參考電壓Vref3限制開關(guān)晶體管56和57的開啟時間，防止電感器62中的磁能飽和，從而避免了不必要的能源浪費(fèi)。
PWM比較器114和115的輸出信號被提供給開關(guān)控制器116，用在開關(guān)晶體管56和57的控制中。圖10示出了上述PWM工作的一個實(shí)施例，其中(A)部分所示的三角波被限幅在OP-AMP111信號電平上(由上虛線表示)。當(dāng)三角波超過該電平時，開關(guān)控制器116產(chǎn)生一個第一和第二脈沖信號P1和P2來開啟開關(guān)晶體管56和57。這導(dǎo)致電流流進(jìn)電感器62，如圖10的(D)部分所示，其電能以磁場的形式存儲在電感器62中。
當(dāng)三角波回到低于OP-AMP111的電平時，第一脈沖信號P1被取消，如圖10的(B)部分所示。于是開關(guān)晶體管57關(guān)閉，允許電感器62中的磁能以電能的形式釋放到正電壓輸出，如(C)部分所示。這里，存儲在電感器62中的能量與開關(guān)晶體管56和57都導(dǎo)通的時間段T1的長度成比例。這個時間段隨OP-AMP111信號電壓值的減小而延長，意味著當(dāng)在正輸出電壓V01處觀察到更大的電壓降落時，將有更多的能量被存儲在電感器62中。
然后開關(guān)控制器116在第一脈沖信號P1取消之后的預(yù)定時間之后關(guān)閉開關(guān)晶體管56。這顯示在圖10的(E)部分中，其中第二脈沖信號P2在延遲時間T后由低變高。
三角波也被限幅在OP-AMP110信號電平上，如圖10的(A)部分中的下虛線所示。當(dāng)三角波降到該電平之下時，開關(guān)控制器116產(chǎn)生第一和第二脈沖信號P1和P2來開啟開關(guān)晶體管56和57。這導(dǎo)致一個電流流進(jìn)電感器62，其電能以磁場的形式被存儲起來。開關(guān)控制器116保持第二脈沖信號P2激活直到三角波重新與OP-AMP交叉。開關(guān)晶體管56單獨(dú)關(guān)閉，允許存儲在電感器62中的磁能以電能的形式釋放到負(fù)電壓輸出，如(F)部分所示。注意隨著OP-AMP110的信號上升，電感器62可存儲更多的磁能。這意味著當(dāng)在負(fù)輸出電壓Vo2處觀察到更大的電壓降落時，將有更多的能源被傳送到負(fù)電壓輸出Vo2。
然后開關(guān)控制器116在第二脈沖信號P2取消之后的預(yù)定時間之后關(guān)閉另一開關(guān)晶體管57。這顯示在圖10的(B)部分中，其中第一脈沖信號P1在延遲時間T后由高變低。
上述過程根據(jù)三角波的間隔而重復(fù)。每個晶體管56和57的導(dǎo)通時間段動態(tài)改變(從而脈沖寬度調(diào)制也是如此)，取決于正、負(fù)電壓輸出Vo1和Vo2的真實(shí)電平。輸出電壓以這種方式進(jìn)行調(diào)整。
上面對第二實(shí)施方案的解釋假設(shè)了開關(guān)控制器116設(shè)計成在每次電流開關(guān)操作結(jié)束時關(guān)閉開關(guān)晶體管56和57。然而，我們并不是要將本發(fā)明限制在這個特定設(shè)計上。也可以將開關(guān)控制器116配置成維持任一個開關(guān)晶體管的ON狀態(tài)，其方式與前面在圖7和8中所說明的相同。
圖11為一時序圖，示出具有上述替代結(jié)構(gòu)的開關(guān)控制器116是如何工作的。圖11(B)部分所示的第一脈沖信號P1與圖10中的不同點(diǎn)在于其高狀態(tài)被部分維持到下一開關(guān)周期?；氐綀D10來看，例如，(A)部分中所示三角波的第一個波谷。這里，當(dāng)其作用之后逝去時間τ2時，圖10的(A)部分中P1的波形變低。然而，在圖11中，此時第一脈沖信號P1并沒有變低，而是維持其ON狀態(tài)直到遇到三角波的下個波峰。
然后以三角波的第一個波峰為例。圖10的(E)部分中第二脈沖信號P2的波形示出，P2在其作用之后逝去時間τ1時變低。與此相反，示于圖11的(E)部分中的P2的波形保持其低狀態(tài)直到遇到三角波的下個波谷。
正如從上面的討論中可以看出的，替代開關(guān)控制方法允許開關(guān)晶體管56和57在某些條件下維持它們的ON狀態(tài)。換句話說，與第二實(shí)施方案的原始版本相比，開關(guān)晶體管56和57更少地轉(zhuǎn)換它們的狀態(tài)。除了降低開關(guān)噪聲之外，這個結(jié)構(gòu)避免了在不必要的開關(guān)操作中浪費(fèi)能源。
與第一實(shí)施方案中一樣，第二實(shí)施方案用單個電感器產(chǎn)生正電壓和負(fù)電壓，與傳統(tǒng)電路中使用的兩個電感器不同。這使得應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備的尺寸減小成為可能。第一實(shí)施方案應(yīng)用PFM方法，而第二實(shí)施方案利用PWM技術(shù)來調(diào)整兩個輸出電壓Vo1和Vo2。利用PWM，控制Vo1的過程和控制Vo2的過程可以交替進(jìn)行。與第一實(shí)施方案相比，這個特點(diǎn)簡化了T1和T2的定時控制電路。第二實(shí)施方案在電子設(shè)備尺寸減小方面更為有利。
上面的討論將總結(jié)如下。根據(jù)本發(fā)明，所給雙極電源電壓發(fā)生器，以及所給半導(dǎo)體器件，被設(shè)計成僅使用單個電感器來從單極電源產(chǎn)生正、負(fù)電源電壓。它在電感器和正電壓輸出之間使用了第一二極管，在電感器和負(fù)電壓輸出之間使用了第二二極管。電感器通過第一開關(guān)接地，而它通過第二開關(guān)與電源相連。兩個開關(guān)由控制器以適當(dāng)?shù)姆绞郊せ?，因此產(chǎn)生所要電壓。所給電路與傳統(tǒng)電路一樣提供兩個電壓，卻去掉了一個電感器。因此它適用于需要雙極電源的小型電子器械。
認(rèn)為前述的這些僅顯示了本發(fā)明的原理。進(jìn)一步，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易得到很多改進(jìn)和變化，不應(yīng)將本發(fā)明嚴(yán)格局限于所示和所描述的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，所以，所有合適的改進(jìn)和等價物都應(yīng)視為屬于所附權(quán)利要求及其等價物中本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.雙極電源電壓發(fā)生器，它從單極電源產(chǎn)生正、附電源電壓，包括電感器；第一二極管，其正極和負(fù)極分別與所述電感器的第一端和雙極電源電壓發(fā)生器的正電壓輸出相連；第二二極管，其負(fù)極和正極分別與所述電感器的第二端和雙極電源電壓發(fā)生器的負(fù)電壓輸出相連；第一開關(guān)，將所述電感器的第一端接地；第二開關(guān)，將所述電感器的第二端與單極電源相連；以及控制器，控制所述第一和第二開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雙極電源電壓發(fā)生器，其中所述控制器重復(fù)第一過程和第二過程來產(chǎn)生正的和負(fù)的電源電壓；在第一過程中，所述控制器開啟第一和第二開關(guān)之后，在第一開啟時間段終止時關(guān)閉第一開關(guān)，從而產(chǎn)生正輸出電壓；以及在第二過程中，所述控制器開啟第一和第二開關(guān)之后，在第二開啟時間段終止時關(guān)閉第二開關(guān)，從而產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中在第一過程中，所述控制器還在關(guān)閉第一開關(guān)之后，當(dāng)電感器釋放掉所存儲能量時關(guān)閉第二開關(guān)；以及在第二過程中，所述控制器還在關(guān)閉第二開關(guān)之后，當(dāng)電感器釋放掉所存儲能量時關(guān)閉第一開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中在第一過程中，所述控制器關(guān)閉第一開關(guān)之后，在預(yù)定時間終止時，還關(guān)閉第二開關(guān)；在第二過程中，所述控制器關(guān)閉第二開關(guān)之后，在預(yù)定時間終止時，還關(guān)閉第一開關(guān)；以及該預(yù)定時間長于第一和第二過程中所述電感器完全釋放所存儲能量所需的時間段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中所述控制器在第一過程中關(guān)閉第一開關(guān)之后，維持第二開關(guān)開啟直到下個第二過程開始；以及所述控制器在第二過程中關(guān)閉第二開關(guān)之后，維持第一開關(guān)開啟直到下個第一過程開始。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中第一開啟時間段和第二開啟時間段都固定；以及所述控制器單獨(dú)地改變第一過程和第二過程的間隔，從而調(diào)整所產(chǎn)生的正、負(fù)電源電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中第一開啟時間段與第二開啟時間段一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中所述控制器以固定間隔重復(fù)第一和第二過程；以及所述控制器單獨(dú)地改變第一開啟時間段和第二開啟時間段，從而調(diào)整所產(chǎn)生的正、負(fù)電源電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中所述控制器與第一過程同時開始工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的雙極電源電壓發(fā)生器，其中所述控制器與第二過程同時開始工作。
11.半導(dǎo)體器件，和與其耦合的外部電感器一起使用，從單極電源產(chǎn)生正、負(fù)電源電壓，該半導(dǎo)體器件包括第一二極管，其正極和負(fù)極分別與外部電感器的第一端和半導(dǎo)體器件的正電壓輸出相連；第二二極管，其負(fù)極和正極分別與外部電感器的第二端和半導(dǎo)體器件的負(fù)電壓輸出相連；第一開關(guān)，將外部電感器的第一端接地；第二開關(guān)，將外部電感器的第二端與單極電源相連；以及控制器，控制所述第一和第二開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中所述控制器重復(fù)第一過程和第二過程來產(chǎn)生正、負(fù)電源電壓；在第一過程中，所述控制器開啟第一和第二開關(guān)之后，在第一開啟時間段終止時關(guān)閉第一開關(guān)，從而產(chǎn)生正輸出電壓；以及在第二過程中，所述控制器開啟第一和第二開關(guān)之后，在第二開啟時間段終止時關(guān)閉第二開關(guān)，從而產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中在第一過程中，所述控制器還在關(guān)閉第一開關(guān)之后，當(dāng)外部電感器釋放掉所存儲能量時關(guān)閉第二開關(guān)；以及在第二過程中，所述控制器還在關(guān)閉第二開關(guān)之后，當(dāng)外部電感器釋放掉所存儲能量時關(guān)閉第一開關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中在第一過程中，所述控制器關(guān)閉第一開關(guān)之后，在預(yù)定時間終止時，還關(guān)閉第二開關(guān)；在第二過程中，所述控制器關(guān)閉第二開關(guān)之后，在預(yù)定時間終止時，還關(guān)閉第一開關(guān)；以及該預(yù)定時間長于第一和第二過程中外部電感器完全釋放所存儲能量所需的時間段。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述控制器在第一過程中關(guān)閉第一開關(guān)之后，維持第二開關(guān)開啟直到下個第二過程開始；以及所述控制器在第二過程中關(guān)閉第二開關(guān)之后，維持第一開關(guān)開啟直到下個第一過程開始。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中第一開啟時間段和第二開啟時間段都固定；以及所述控制器單獨(dú)地改變第一過程和第二過程的間隔，從而調(diào)整所產(chǎn)生的正、負(fù)電源電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中第一開啟時間段與第二開啟時間段一致。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述控制器以固定間隔重復(fù)第一和第二過程；以及所述控制器單獨(dú)地改變第一開啟時間段和第二開啟時間段，從而調(diào)整所產(chǎn)生的正、負(fù)電源電壓。
全文摘要
一種減小了尺寸的雙極電源電壓發(fā)生器，從單極電源產(chǎn)生正電壓和負(fù)電壓。使用單個電感器來進(jìn)行電流開關(guān)操作，電感器中以磁的形式存儲了來自電源的電能，所存儲的磁能以電能的形式釋放。第一和第二二極管分別與電感器的第一和第二端相連。電感器的第一端通過第一開關(guān)接地，而其第二端通過第二開關(guān)與電源相連。開關(guān)控制器激活兩個開關(guān)來給電感器通電。然后它單獨(dú)關(guān)閉第一開關(guān)，從而將電感器的能量通過第一二極管導(dǎo)向正電壓輸出。控制器可在給電感器充電之后單獨(dú)關(guān)閉第二開關(guān)?，F(xiàn)在所存儲的能量通過第二二極管出現(xiàn)在負(fù)電壓輸出處。
文檔編號G05F1/00GK1430326SQ02157570
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者土屋主稅, 韮塚公利, 西森英二, 大津勝吉 申請人:富士通株式會社