專利名稱：直流-直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于直流-直流轉(zhuǎn)換器，且特別是關(guān)于降壓轉(zhuǎn)換器(Buck converter)。
背景技術(shù)：
電子裝置中的空間限制經(jīng)常無法允許使用多個(gè)電池來對(duì)裝置內(nèi)的不同組件 提供電能，于是直流-直流轉(zhuǎn)換器對(duì)于從電池接收電能的移動(dòng)裝置(如移動(dòng)電話 與膝上型電腦)是很重要的。在直流-直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換效率通常是主要的考慮之一。具有數(shù)字控 制回路的直流-直流轉(zhuǎn)換器因其彈性而漸受歡迎。因?yàn)榭删幊痰脑鲆媾c回路頻寬 (loop bandwidth),使得其可輕易地根據(jù)不同的電感-電容濾波器或切換頻率等對(duì) 直流-直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行編程。圖1為具有數(shù)字控制回路的現(xiàn)有技術(shù)直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。直流-直流 轉(zhuǎn)換器包括輸出級(jí)以及數(shù)字控制器。輸出級(jí)包括P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管、 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以及電感-電容濾波器。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管與N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管串聯(lián)在電源供應(yīng)電壓PVDD與接地PGND 之間。電感-電容濾波器包括電感與電容。電感耦接在P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管與N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的共漏極與直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出節(jié)點(diǎn)之 間。電容耦接在輸出節(jié)點(diǎn)與接地PGND之間。輸出節(jié)點(diǎn)的輸出電壓由分壓器(如 圖1中的電阻)所采樣。數(shù)字控制器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字控制電路，并由數(shù) 字電源供應(yīng)電壓DVDD對(duì)數(shù)字控制電路供應(yīng)電能。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦接至分壓器并 接收采樣的輸出電壓。釆樣的輸出電壓被轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制碼并被傳送至數(shù)字控 制電路。數(shù)字控制電路依據(jù)數(shù)字控制碼而控制P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與N 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的切換。圖1更顯示了與電阻并聯(lián)的負(fù)載。直流-直流轉(zhuǎn)換器的問題之一在于，集成電路中的數(shù)字與模擬電路所需的電 能通常由不同的電源所提供。舉例而言，在鋰電池供電的裝置中，通常需由3V電壓降轉(zhuǎn)至1.8V的電壓，作為系統(tǒng)數(shù)字電源。3V電壓對(duì)直流轉(zhuǎn)換器的模擬電 路提供電能，而數(shù)字控制器需要1.8V的電壓，并且不能直接連接到電池上。圖 2為對(duì)圖1中的直流-直流轉(zhuǎn)換器^^正所得現(xiàn)有技術(shù)直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。 如圖2所示，使用額外的低壓降穩(wěn)壓器(low dropout regulator, LDO)來提供數(shù)字 電源便可解決此問題。然而，低壓降穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率取決于輸出電壓對(duì)電池 電壓的比值，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)換效率的損耗，并增加芯片面積。發(fā)明內(nèi)容為解決上述提供給數(shù)字和模擬電路共同電源時(shí)，使用額外低壓降穩(wěn)壓器使 得轉(zhuǎn)換效率低且增加芯片面積的問題，本發(fā)明提出多種直流-直流轉(zhuǎn)換器，不需 要額外的低壓降穩(wěn)壓器與電源。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，在輸出節(jié)點(diǎn)提供輸出電 壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括輸出級(jí)、數(shù)字控制器和控制單元。輸出級(jí)包括上拉電 路、下拉電路以及低通濾波器。上拉電路包括控制端且上拉電路耦接在第一固 定電壓與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間，下拉電路耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與第二固定電壓之間，低通 濾波器耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間。數(shù)字控制器通過輸出電壓提供電源， 且數(shù)字控制器通過控制輸出級(jí)來調(diào)整輸出電壓?？刂茊卧罁?jù)輸出電壓控制反 饋路徑的連結(jié)。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，在輸出節(jié)點(diǎn)提供輸出電 壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括輸出級(jí)、電流控制電路和控制單元。輸出級(jí)包括上拉 電路、下拉電路以及低通濾波器。上拉電路包括控制端且上拉電路耦接在第一 固定電壓與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間，下拉電路耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與第二固定電壓之間，低 通濾波器耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間。電流控制電路選擇性地耦接至上拉 電路并控制流經(jīng)上拉電路的電流?？刂茊卧罁?jù)輸出電壓選擇性地將電流控制 電路耦接至上拉電路。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出 電壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括上拉電路、下拉電路、低通濾波器以及數(shù)字電路。 低通濾波器耦接至上拉電路與下拉電路。數(shù)字電路耦接在低通濾波器的輸出以 及上拉電路與下拉電路的控制端之間，且數(shù)字電路為直流-直流轉(zhuǎn)換器的反饋路 徑。其中輸出電壓作為數(shù)字電路的電源。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括上拉電路、下拉電路、低通濾波器、數(shù)字電路以及 控制單元。低通濾波器耦接至上拉電路與下拉電路。數(shù)字電路耦接在低通濾波 器的輸出以及上拉電路與下拉電路的控制端之間，且數(shù)字電路為直流-直流轉(zhuǎn)換 器的反饋路徑。控制單元因應(yīng)于輸出電壓選擇性地連接或斷開反饋路徑。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出 電壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括上拉電路、下拉電路、低通濾波器、數(shù)字電路以及 電流控制電路。低通濾波器耦接至上拉電路與下拉電路。數(shù)字電路耦接在低通 濾波器的輸出以及上拉電路與下拉電路的控制端之間，且數(shù)字電路為直流-直流 轉(zhuǎn)換器的反^t路徑。電流控制電路在直流-直流轉(zhuǎn)換器通電的初始期中，控制流 經(jīng)上拉電^各與下拉電^各的電流。上述多種直流-直流轉(zhuǎn)換器通過控制流經(jīng)上拉電路與下拉電路的電流或通過 控制包含上拉電路與下拉電路的輸出級(jí)來調(diào)整輸出電壓，可以對(duì)數(shù)字和模擬電 路提供共同的電源，并且不會(huì)影響轉(zhuǎn)換效率且不會(huì)增加芯片面積。


圖1為具有數(shù)字控制回路的現(xiàn)有技術(shù)直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2為對(duì)圖1中的直流-直流轉(zhuǎn)換器修正所得現(xiàn)有技術(shù)直流-直流轉(zhuǎn)換器的示 意圖。圖3A所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。 圖3B所示為圖3A所示的下拉電路的另一實(shí)施方式的示意圖。 圖4A所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。 圖4B所示為圖4A所示的下拉電路的另一實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出 較佳實(shí)施方式，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下圖3A所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖3A與 圖4A中，L表示低電位，H表示高電位。直流-直流轉(zhuǎn)換器300包括輸出級(jí)310、 數(shù)字控制器330以及控制單元350。輸出級(jí)310包括上拉電路320、下拉電路340 以及低通濾波器325。上拉電路320包括控制端311且耦接在第一固定電壓 PVDD(例如電源供應(yīng)電壓)與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315之間。下拉電路340耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315與第二固定電壓PGND(例如接地)之間。低通濾波器325耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315 與輸出節(jié)點(diǎn)319之間。輸出節(jié)點(diǎn)319的輸出電壓(例如直流輸出電壓Vo)被分壓 器(如圖3所示的電阻399)所采樣。直流輸出電壓Vo對(duì)數(shù)字控制器330提供電 源。數(shù)字控制器330透過分壓器耦接至輸出節(jié)點(diǎn)319，且數(shù)字控制器330通過控 制輸出級(jí)310來調(diào)整直流輸出電壓Vo。控制單元350依據(jù)直流輸出電壓Vo控 制輸出節(jié)點(diǎn)319與控制端311之間的反饋路徑的連結(jié)。反饋路徑包括數(shù)字控制 器330。較佳而言，上拉電路320為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370。 P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370包括耦接至第一固定電壓PVDD的源極371、耦接 至控制端311的柵極373以及耦接至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315的漏極375。此外，下拉電路 340可以是N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管380, N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 380包括耦接至第二固定電壓PGND的源極381、被控制單元350所控制的柵極 383以及耦接至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315的漏極385。更明確地-說，第一固定電壓與第二固 定電壓分別為電源供應(yīng)電壓PVDD與接地PGND。圖3B所示為圖3A所示的下拉電路340的另一實(shí)施方式的示意圖。或者如 圖3B所示，下拉電路340可以是二極管390, 二極管390包括耦接至第二固定 電壓PGND的陽(yáng)極391以及耦接至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315的陰極395。在圖3A中，控制單元350為比較器355。比較器355包括正相輸入端351 與反相輸入端353。正相輸入端351接收直流輸出電壓Vo，而反相輸入端353 接收參考電壓VREF。比較器355產(chǎn)生控制信號(hào)RSTB以選擇性地將控制端311 連接至數(shù)字控制器330。更進(jìn)一步的說，控制信號(hào)RSTB可被傳送至數(shù)字控制電 路337以控制其運(yùn)作。較佳而言，比較器355為施密特觸發(fā)器(Schmitt trigger)。在本實(shí)施方式中，數(shù)字控制器330包括數(shù)字控制電路337以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器 333。數(shù)字控制電路337選擇性地耦接至上拉電路320的控制端311,以及模數(shù) 轉(zhuǎn)換器333耦接在輸出節(jié)點(diǎn)319與數(shù)字控制電路337之間。低通濾波器325包 括耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315與輸出節(jié)點(diǎn)319之間的電感L以及耦接在輸出節(jié)點(diǎn)319 與第二固定電壓PGND之間的電容C。此外，直流-直流轉(zhuǎn)換器300可更包括電流控制電路360。電流控制電路360 選擇性地^皮耦接至上拉電i 各320的控制端311，并控制流經(jīng)上4立電^各320的電流。 較佳而言，電流控制電路360包括P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管362以及電流 源367。 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管362包括耦接至第一固定電壓PVDD的源 極361 、選擇性耦接至P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370的柵極373的柵極363以及耦接至P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管362的柵極363的漏極365。電流源 367耦接在P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管362的漏極365與第二固定電壓PGND。 更明確地說，第一固定電壓與第二固定電壓分別為電源供應(yīng)電壓PVDD以及接 地PGND。在此實(shí)施方式中，上拉電^各與下拉電路的交互切換在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)315產(chǎn)生脈 沖寬度調(diào)變信號(hào)(pulse width modulation, PWM)。脈沖寬度調(diào)變信號(hào)被低通濾波 器325接收并平緩化。脈沖寬度調(diào)變信號(hào)的電壓浮動(dòng)可被低通濾波器325顯著 地抑制，且在輸出節(jié)點(diǎn)319的平緩化脈沖寬度調(diào)變信號(hào)已近似于直流輸出電壓。 直流輸出電壓Vo的電壓等級(jí)決定于脈沖寬度調(diào)變信號(hào)的占空比(duty ratio)。輸 出節(jié)點(diǎn)319的直流輸出電壓Vo可被電阻399所采樣。模數(shù)轉(zhuǎn)換器333接收采樣 的輸出電壓并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制碼。數(shù)字控制電路337接收數(shù)字控制碼并依 據(jù)采樣的輸出電壓控制上拉電路與下拉電路的切換。于是，可調(diào)整脈沖寬度調(diào) 變信號(hào)的的占空比以將直流輸出電壓Vo調(diào)整至所需電壓等級(jí)。直流輸出電壓 Vo對(duì)數(shù)字控制器330提供電能，并不需要額外的電源或者低壓降穩(wěn)壓器。此外，直流-直流轉(zhuǎn)換器300的軟啟動(dòng)(soft start)是由電流控制電路360達(dá)成。 在直流-直流轉(zhuǎn)換器300啟動(dòng)期間，因?yàn)橹绷鬏敵鲭妷篤o低于參考電壓VREF(比 方說1.6V)，所以控制信號(hào)RSTB為低電位。初始時(shí)，數(shù)字控制電路337被控制 信號(hào)RSTB維持在重置(reset)狀態(tài)，且回路為斷路狀態(tài)。上拉電路320與電流控 制電路360被組態(tài)化(configured)成電流鏡，且當(dāng)控制信號(hào)RSTB為低電位時(shí)， 下拉電路340為斷路。由于流經(jīng)上拉電路320的電流被電流鏡所控制，直流輸 出電壓不會(huì)突然地上升。直流輸出電壓Vo緩慢地攀升(軟啟動(dòng))直到其電位超過 參考電壓VREF。當(dāng)直流輸出電壓Vo高于參考電壓VREF時(shí)，控制信號(hào)RSTB 改變至高電位狀態(tài)?？刂菩盘?hào)RSTB的高電位狀態(tài)將上拉電路與下拉電路連接 至數(shù)字控制電路337。于是，數(shù)字控制電路337的重置狀態(tài)被控制信號(hào)RSTB的 高電位狀態(tài)所釋放，且數(shù)字控制電路337開始閉路(closed loop)操作。當(dāng)直流-直流轉(zhuǎn)換器300在初始時(shí)被啟動(dòng)(powered on)時(shí)，反饋路徑(從輸出 節(jié)點(diǎn)319透過數(shù)字控制器330至控制端311與柵極383的連結(jié))并未建立?？刂?端311連接至電流控制電路360。 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370與362在此 實(shí)施方式中形成電流鏡，且流經(jīng)P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370的電流受到 此電流鏡控制。流經(jīng)P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管370的電流對(duì)直流輸出電壓 Vo進(jìn)行充電，并使其穩(wěn)定地上升至足以對(duì)數(shù)字控制器330提供電能的電位。這便是防止直流輸出電壓Vo產(chǎn)生過沖(overshooting)的軟啟動(dòng)(soft start)過程。一旦直流輸出電壓Vo夠高(在此實(shí)施方式中，高于參考電壓VREF)時(shí)，比 較器355的輸出從低電位狀態(tài)改變?yōu)楦唠娢粻顟B(tài)，并將控制端311至電流控制 電路360的連結(jié)斷開，并通過將控制端311連接至數(shù)字控制電路337以建立一 個(gè)反饋路徑。相同地，N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管380的柵極383至接地PGND 的連結(jié)會(huì)被斷開且柵極383被切換至與數(shù)字控制電路337連接。通過將柵極373 與柵極383連接至數(shù)字控制電路337，便可建立反饋路徑，且可通過使用脈沖寬 度調(diào)變將整個(gè)回路當(dāng)成正常的直流-直流轉(zhuǎn)換器操作。圖4A所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的直流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。直流-直流轉(zhuǎn)換器400包括輸出級(jí)410、電流控制電路460以及控制單元450。輸出級(jí) 410包括上拉電路420、下拉電路440以及低通濾波器425。上拉電路420包括 控制端411且上拉電路420耦接在第一固定電壓PVDD與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415之間。 下拉電路440耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415與第二固定電壓PGND之間。低通濾波器425 耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415與輸出節(jié)點(diǎn)419之間。較佳而言，低通濾波器425包括耦 接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415與輸出節(jié)點(diǎn)419之間的電感L以及耦接在輸出節(jié)點(diǎn)419與第 二固定電壓PGND之間的電容C。電流控制電路460選擇性地耦接至上拉電路 420并控制流經(jīng)上拉電路420的電流?？刂茊卧?50依據(jù)直流輸出電壓Vo選擇 性地將電流控制電路460耦接至上拉電路420。較佳而言，第一固定電壓與第二 固定電壓分別為電源供應(yīng)電壓PVDD與接地PGND。在圖4A中，控制單元450為比較器455。比較器455包括正相輸入端451 與反相輸入端453，正相輸入端451接收直流輸出電壓Vo,反相輸入端453接 收參考電壓VREF。比較器455產(chǎn)生控制信號(hào)RSTB以選擇性地將上拉電路420 連接至電流控制電路460。較佳而言，比較器455為施密特觸發(fā)器。在本實(shí)施方式中，上拉電路420為第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管470， 第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管470包括耦接至第一固定電壓PVDD的源極 471、耦接至控制端411的柵—及473以及耦4矣至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415的漏極475。電流 控制電路460包括第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管462與電流源467。第二 P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管462包括耦接至第一固定電壓PVDD的源極461、 選擇性地耦接至第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管470的柵極473的柵極463 以及耦接至第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管462的柵極463的漏極465。電流 源467耦接在第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管462的漏極465與第二固定電壓PGND之間。此外，下拉電路440可以是N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管480。 N型金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管480包括耦接至第二固定電壓PGND的源極481、受到控 制單元450控制的柵極483以及耦接至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415的漏極485。圖4B所示為 圖4A所示的下拉電路440的另一實(shí)施方式的示意圖?；蛘呷鐖D4B所示，下拉 電路440可為二極管490。 二極管490包括耦接至第二固定電壓PGND的陽(yáng)極 491與耦接至內(nèi)部節(jié)點(diǎn)415的陰極495。當(dāng)直流-直流轉(zhuǎn)換器400在初始時(shí)被啟動(dòng)時(shí)，直流輸出電壓Vo低于反相輸 入端453的參考電壓VREF?？刂菩盘?hào)RSTB為低電位狀態(tài)，且將控制端411連 接至柵極463。第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管462與第一 P型金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管470形成電流鏡，且流經(jīng)第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管470的 電流受到此電流鏡控制。流經(jīng)第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管470的電流對(duì) 直流輸出電壓Vo進(jìn)行充電，并使其穩(wěn)定地上升至所需電壓。這也是防止直流輸 出電壓Vo產(chǎn)生過沖的軟啟動(dòng)過程。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，在輸出節(jié)點(diǎn)提供輸出電壓，包括輸出級(jí)、數(shù)字控制器和控制單元，該輸出級(jí)，包括上拉電路，包括控制端，且該上拉電路耦接在第一固定電壓與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間；下拉電路，耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與第二固定電壓之間；以及低通濾波器，耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間；該數(shù)字控制器，通過該輸出電壓提供電源，且該數(shù)字控制器通過控制該輸出級(jí)來調(diào)整該輸出電壓；以及該控制單元，依據(jù)該輸出電壓控制反饋路徑的連結(jié)。
2. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該控制單元為比較 器，該比較器接收參考電壓與該輸出電壓，并產(chǎn)生控制信號(hào)以選擇性地將該上 拉電路的控制端連接至該數(shù)字控制器。
3. 如權(quán)利要求2所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該比較器為施密特 觸發(fā)器。
4. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字控制器包括 數(shù)字控制電路以及耦接在該輸出節(jié)點(diǎn)與該數(shù)字控制電3k間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該上拉電路為P型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該P(yáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦接至該第一 固定電壓的源極、耦接至該控制端的柵極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的漏極。
6. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該下拉電路為N型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦接至該第二 固定電壓的源極、受該控制單元控制的柵極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的漏極。
7. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該下拉電路為二極 管，該二極管包括耦接至該第二固定電壓的陽(yáng)極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的陰極。
8. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該低通濾波器包括 耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間的電感以及耦接在該輸出節(jié)點(diǎn)與該第二固定電壓之間的電容。
9. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第一固定電壓與 該第二固定電壓分別為電源供應(yīng)電壓與接地。
10. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該直流-直流轉(zhuǎn)換 器更包括電流控制電路，選擇性地耦接至該上拉電路的該控制端，并控制流經(jīng) 該上4立電路的電 流o
11. 如權(quán)利要求10所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該上拉電路為第 一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦 接至該第一固定電壓的源極、耦接至該控制端的柵極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的 漏極，且該電流控制電路包括第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與電流源，該 第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦接至該第一固定電壓的源極、選擇性 地耦接至該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極的柵極與耦接至該第二 P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極的漏極，以及該電流源耦接在該第二 P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極與該第二固定電壓之間。
12. —種直流-直流轉(zhuǎn)換器，在輸出節(jié)點(diǎn)提供輸出電壓，該直流-直流轉(zhuǎn)換器 包括輸出級(jí)、電流控制電路和控制單元該輸出級(jí)，包括上拉電路，包括控制端且該上拉電路耦接在第一固定電壓與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間；下拉電路，耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與第二固定電壓之間；以及 低通濾波器，耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間； 該電流控制電路，選擇性地耦接至該上拉電路并控制流經(jīng)該上拉電路的電 流；以及該控制單元，依據(jù)該輸出電壓選擇性地將該電流控制電路耦接至該上拉電路。
13. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該上拉電路為第 一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括有 耦接至該第一固定電壓的源極、耦接至該控制端的柵極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn) 的漏極，且該電流控制電路包括第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與電流源， 該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦接至該第一固定電壓的源極、選擇 性地耦接至該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極的柵極以及耦接至該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極的漏極，且該電流源耦接在該第二 P型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極與該第二固定電壓之間。
14. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該下拉電路為N 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括耦接至該第 二固定電壓的源極、受該控制單元控制的柵極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的漏極。
15. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該下拉電路為二 極管，該二極管包括耦接至該第二固定電壓的陽(yáng)極以及耦接至該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的陰 極。
16. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該低通濾波器包 括耦接在該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間的電感以及耦接在該輸出節(jié)點(diǎn)與該第二 固定電壓之間的電容。
17. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第一固定電壓 與該第二固定電壓分別為電源供應(yīng)電壓與接地。
18. 如權(quán)利要求12所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該控制單元為比 較器，該比較器接收參考電壓與該輸出電壓，并產(chǎn)生控制信號(hào)以選擇性地將該 電流控制電路連接至該上拉電路。
19. 如權(quán)利要求18所述的直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該比較器為施密 特觸發(fā)器。
20. —種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該直流-直流轉(zhuǎn)換 器包括上4立電路與下才立電路；低通濾波器，耦接至該上拉電路與該下拉電路；以及 數(shù)字電路，耦接在該低通濾波器的輸出以及該上拉電路與該下拉電路的控 制端之間，且該數(shù)字電路為該直流-直流轉(zhuǎn)換器的反饋路徑； 其中，該輸出電壓作為該數(shù)字電路的電源。
21. —種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該直流-直流轉(zhuǎn)換 器包括上拉電路與下拉電路；j氐通濾波器，耦接至該上拉電i 各與該下拉電3各；數(shù)字電路，耦接在該低通濾波器的輸出以及該上拉電路與該下拉電路的控 制端之間，且該數(shù)字電路為該直流-直流轉(zhuǎn)換器的反饋路徑；以及控制單元，因應(yīng)于該輸出電壓選擇性地連接或斷開該反饋路徑。
22. —種直流-直流轉(zhuǎn)換器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該直流-直流轉(zhuǎn)換 器包括上拉電路與下拉電路；低通濾波器，耦接至該上拉電路與該下拉電路；數(shù)字電路，耦接在該低通濾波器的輸出以及該上拉電路與該下拉電路的控 制端之間，且該數(shù)字電路為該直流-直流轉(zhuǎn)換器的反饋路徑；以及電流控制電路，在該直流-直流轉(zhuǎn)換器通電的初始期中，控制流經(jīng)該上拉電 路與該下拉電路的電 流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，在輸出節(jié)點(diǎn)提供輸出電壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器包括輸出級(jí)、數(shù)字控制器以及控制單元。輸出級(jí)包括上拉電路、下拉電路以及低通濾波器。上拉電路包括控制端且耦接在第一固定電壓與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間，下拉電路耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與第二固定電壓之間，低通濾波器耦接在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間。數(shù)字控制器通過輸出電壓提供電源，且數(shù)字控制器通過控制輸出級(jí)來調(diào)整輸出電壓?？刂茊卧罁?jù)輸出電壓控制反饋路徑的連結(jié)。上述直流-直流轉(zhuǎn)換器可以對(duì)數(shù)字和模擬電路提供共同的電源，并且不會(huì)影響轉(zhuǎn)換效率且不會(huì)增加芯片面積。
文檔編號(hào)H02M3/10GK101404448SQ20081014727
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月2日
發(fā)明者劉學(xué)欣, 徐哲祥 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司