專利名稱：升壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文涉及轉(zhuǎn)換器，更具體地說(shuō)，涉及升壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備可以使用功率管理系統(tǒng)來(lái)轉(zhuǎn)換、整流和傳送用于系統(tǒng)的各個(gè)子部件的功率。例如，升壓轉(zhuǎn)換器可以提供可以具有比供應(yīng)給該升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓高的電壓的輸出功率。升壓轉(zhuǎn)換器可以向若干電子子部件提供功率，這些電子子部件包括但不限于移動(dòng)電子設(shè)備、音頻集成電路和升壓型D類集成電路的部件
實(shí)用新型內(nèi)容
本文總體涉及將輸入電壓電平轉(zhuǎn)換為可以與輸入電壓電平不同的輸出電壓電平，更具體地說(shuō)，涉及更高效地在電壓之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的操作模式。在一個(gè)示例中，一種升壓轉(zhuǎn)換器可以包括第一開(kāi)關(guān)，其被配置為將感應(yīng)器連接到負(fù)載；第二開(kāi)關(guān)，其被配置為在所述感應(yīng)器中啟動(dòng)電流；第三開(kāi)關(guān)，其被連接到電流源；以及控制器，其被配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被禁用時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)以將所述負(fù)載與電源電壓隔離；當(dāng)所述電源電壓接近于期望負(fù)載電壓時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)并且將所述第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)；以及當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)低于所述電源電壓時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)連接到所述第三開(kāi)關(guān)以形成電流鏡，使用所述第一開(kāi)關(guān)在所述感應(yīng)器與所述負(fù)載之間傳導(dǎo)電流，并且使用所述電流源控制所傳導(dǎo)的電流。該部分旨在提供對(duì)本專利申請(qǐng)的主題的概括，并非旨在提供對(duì)本實(shí)用新型的排他性或窮盡性解釋。包含具體實(shí)施方式
是為了提供與本專利申請(qǐng)有關(guān)的其它信息。

在附圖(其不一定按比例繪制)中，相似的數(shù)字可以描述不同的視圖中的類似部件。具有不同字母后綴的相似數(shù)字可以表示類似部件的不同例子。附圖以舉例而非限制的方式大體示出了本文中討論的各個(gè)實(shí)施例。圖I大體示出了示例性同步整流升壓轉(zhuǎn)換器(SRBC)系統(tǒng)100 ；圖2A和圖2B大體示出了斷電、隔離或關(guān)閉操作模式下的同步升壓整流器系統(tǒng)的示例；圖3A和圖3B大體示出了啟動(dòng)操作模式下的同步升壓整流器系統(tǒng)的示例；圖4A和圖4B大體示出了被配置為在直通(pass-thru)操作模式下操作的同步升壓整流器系統(tǒng)的示例；圖5大體示出了用于示例性同步升壓整流器系統(tǒng)的示例性開(kāi)關(guān)控制波形；并且圖6大體示出了操作同步整流的升壓轉(zhuǎn)換器的示例性方法600。
具體實(shí)施方式
[0012]本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到的，除了其它情況之外，一種功率管理系統(tǒng)，其可以以高效的方式在寬范圍的輸入電源電壓和輸出負(fù)載上提供動(dòng)態(tài)控制的功率。在某些示例中，功率管理系統(tǒng)可以包括同步整流的升壓轉(zhuǎn)換器(SRBC)，其在啟動(dòng)期間使用電流源模式來(lái)控制電池浪涌電流。在正常操作期間，SRBC可以根據(jù)負(fù)載要求向轉(zhuǎn)換器輸出端提供輸入電池電壓或加強(qiáng)調(diào)節(jié)(stepped up regulated)的電壓。在一個(gè)示例中，SRBC可以包括可以從電源接收電源電壓的感應(yīng)器。第一開(kāi)關(guān)可以在負(fù)載與感應(yīng)器之間傳導(dǎo)電流，第二開(kāi)關(guān)可以在感應(yīng)器中啟動(dòng)電流。在某些示例中，SRBC可以提供四種不同的操作模式，與之相對(duì)地，典型的升壓轉(zhuǎn)換器中提供兩種操作模式。在一個(gè)示例中，在關(guān)閉模式或斷電模式下，SRBC可以將輸入電池電壓與轉(zhuǎn)換器輸出端隔離開(kāi)來(lái)，從而允許轉(zhuǎn)換器輸出端保持在參考電勢(shì)，例如，0V，故而在輸入電壓施加于轉(zhuǎn)換器時(shí)不從電池中汲取電流。 在一個(gè)示例中，在啟動(dòng)模式期間，SRBC可以被配置為電流源。作為電流源，SRBC可以在將來(lái)自電池的浪涌電流限制為預(yù)定義的值的同時(shí)將輸出電容器充電到輸入電池電壓。在一個(gè)示例中，在功率負(fù)載低的情況下，SRBC可以通過(guò)開(kāi)啟SRBC的同步整流器部分(例如，PMOS同步整流器)以將輸入電池電壓直接傳送到轉(zhuǎn)換器輸出端從而消除與SRBC的輸出級(jí)相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)損耗，來(lái)提供高效率。在一個(gè)示例中，在功率負(fù)載較高的情況下，SRBC可以通過(guò)使同步整流器的功率設(shè)備的體二極管中的傳導(dǎo)損耗最小化，來(lái)維持高效率。圖I大體示出了 SRBC系統(tǒng)100，其包括感應(yīng)器101、第一功率開(kāi)關(guān)102、第二功率開(kāi)關(guān)103、功率管理控制器104、啟動(dòng)晶體管105、啟動(dòng)電流源106、轉(zhuǎn)換器輸出端116、輸出電容器117以及多個(gè)模式控制開(kāi)關(guān)109、110、111。通常，第一功率開(kāi)關(guān)102和第二功率開(kāi)關(guān)103可以控制感應(yīng)器101的電流以將具有電壓Vin的輸入電源功率轉(zhuǎn)換為具有電壓Votit的輸出電源功率。開(kāi)關(guān)控制器112可以控制第一功率開(kāi)關(guān)102和第二功率開(kāi)關(guān)103來(lái)轉(zhuǎn)換功率。在一個(gè)示例中，第一功率開(kāi)關(guān)102可以包括諸如PMOS晶體管之類的PMOS器件。在一個(gè)示例中，第二功率開(kāi)關(guān)103可以包括諸如NMOS晶體管之類的NMOS器件。在某些示例中，開(kāi)關(guān)控制器112可以向第一功率開(kāi)關(guān)102和第二功率開(kāi)關(guān)103的柵極提供控制信號(hào)，以將具有電壓Vin的輸入電源功率轉(zhuǎn)換為具有電壓Votit的輸出電源功率。模式控制器113可以提供控制SRBC系統(tǒng)100在SRBC系統(tǒng)100的一般操作之外的各個(gè)時(shí)間間隔期間的操作的信號(hào)114。模式控制器113可提供的模式的示例包括當(dāng)SRBC系統(tǒng)100被禁用時(shí)的隔離模式、當(dāng)SRBC系統(tǒng)被首次啟用并且輸出電源電壓Vott遠(yuǎn)低于輸入電源電壓Vin時(shí)的啟動(dòng)模式，以及當(dāng)輸入電源電壓Vin處于與期望輸出電源電壓Vott大約相同的電平時(shí)的直通模式。在啟動(dòng)期間，輸出電源功率電壓Vot可以從接近地電勢(shì)處開(kāi)始，然后增加到高于VINo電平移位電路115可以監(jiān)控輸入電源功率電壓Vin與輸出電源電壓Votjt之間的差,并且使針對(duì)第一功率開(kāi)關(guān)102的控制信號(hào)的電平移位,使得第一功率開(kāi)關(guān)102通過(guò)輸出電源功率電壓Votit的全電壓增加來(lái)一致地操作。在一個(gè)示例中，第一功率開(kāi)關(guān)102和第二功率開(kāi)關(guān)103可以包括金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在某些示例中，第一功率開(kāi)關(guān)102可以是P型M0SFET，第二功率開(kāi)關(guān)103可以是η型MOSFET。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離本主題的范圍的情況下，也可以使用其它類型的功率開(kāi)關(guān)來(lái)形成同步整流的升壓轉(zhuǎn)換器。圖2A和圖2B大體示出了斷電、隔離或關(guān)閉操作模式下的同步升壓整流器系統(tǒng)200的示例，例如，圖I的示例。與圖I的示例相比，圖2A未示出電路器件中包括功率管理控制器在內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電路器件以及用于模式開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。圖2B通過(guò)不顯示模式開(kāi)關(guān)209,210進(jìn)一步簡(jiǎn)化了同步升壓整流器系統(tǒng)200。同步升壓整流器系統(tǒng)200可以包括感應(yīng)器201、第一功率開(kāi)關(guān)202、第二功率開(kāi)關(guān)203、轉(zhuǎn)換器輸出端216、輸出電容器217以及多個(gè)模式控制開(kāi)關(guān)209、210。在一個(gè)示例中，同步升壓整流器系統(tǒng)200可以在輸入電池電壓施加于系統(tǒng)200(例如，在輸入節(jié)點(diǎn)Vin處)的情況下被關(guān)閉。開(kāi)關(guān)控制器(未示出)可以控制第一功率開(kāi)關(guān)202和第二功率開(kāi)關(guān)203的柵極，使得開(kāi)關(guān)“關(guān)斷”。與“接通”的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)接頭之間的相對(duì)較低的阻抗相比，“斷開(kāi)”的開(kāi)關(guān)的特征在于，開(kāi)關(guān)接頭之間具有相對(duì)較高的阻抗。第一模式開(kāi)關(guān)209可以被閉合以將第一晶體管功率開(kāi)關(guān)202的襯底(bulk)連接到感應(yīng)器201。第二模式開(kāi)關(guān)210可以被 斷開(kāi)以將轉(zhuǎn)換器輸出端216與第一晶體管功率開(kāi)關(guān)202的襯底隔離。在隔離模式下，可以延長(zhǎng)諸如電池之類的受限電源的有效壽命，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)換器輸出端216可以維持在0V，從而不從轉(zhuǎn)換器輸入電壓Vin中汲取電流。在一個(gè)示例中，可以通過(guò)感應(yīng)器201將第一晶體管功率開(kāi)關(guān)202的襯底與輸入電源電壓Vin相連接，以防止輸入電源功率到轉(zhuǎn)換器輸出端217的體二極管導(dǎo)通。圖3A和圖3B大體示出了啟動(dòng)操作模式下的同步升壓整流器系統(tǒng)300的示例。與圖I的示例相比，圖3A未示出電路器件中包括功率管理控制器在內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電路器件以及用于模式開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。圖3B通過(guò)不顯示模式開(kāi)關(guān)309、310、311進(jìn)一步簡(jiǎn)化了同步升壓整流器系統(tǒng)300。同步升壓整流器系統(tǒng)300可以包括感應(yīng)器301、第一功率開(kāi)關(guān)302、第二功率開(kāi)關(guān)303、啟動(dòng)晶體管305、啟動(dòng)電流源306、轉(zhuǎn)換器輸出端316、輸出電容器317以及多個(gè)模式控制開(kāi)關(guān)309、310、311。在啟動(dòng)模式的示例中，第一功率開(kāi)關(guān)302可以被配置為電流源，第二功率開(kāi)關(guān)303可以處于“關(guān)斷”狀態(tài)。在一個(gè)示例中，第一模式開(kāi)關(guān)309可以將第一功率開(kāi)關(guān)302的襯底連接到感應(yīng)器301，第二模式開(kāi)關(guān)310可以將該襯底與轉(zhuǎn)換器輸出端316隔離。在一個(gè)示例中，第一功率開(kāi)關(guān)302可以包括PMOS晶體管，第三模式開(kāi)關(guān)311可以將啟動(dòng)晶體管305與第一功率開(kāi)關(guān)302相連接以形成電流鏡。在啟動(dòng)操作模式期間，第一功率開(kāi)關(guān)302的電流源配置在限制來(lái)自諸如電池之類的輸入電源的浪涌電流的同時(shí)可以允許輸出電壓Votjt充電到輸入電壓VIN。限制浪涌電流可以將電源在啟動(dòng)期間的電壓降最小化。在一個(gè)示例中，啟動(dòng)電流源306可以設(shè)置浪涌電流限制。在一個(gè)示例中，啟動(dòng)電流源306可以是可編程的。在一個(gè)示例中，可以在啟動(dòng)模式的至少一部分期間，通過(guò)感應(yīng)器將第一功率開(kāi)關(guān)302的襯底連接到VIN，以防止到轉(zhuǎn)換器輸出端316的體二極管導(dǎo)通。在某些示例中，集成電路芯片可以包括第一功率開(kāi)關(guān)302、第二功率開(kāi)關(guān)303、啟動(dòng)晶體管305、啟動(dòng)電流源306以及控制器。在某些示例中，集成電路芯片還可以包括模式控制開(kāi)關(guān)309、310、311。在一個(gè)示例中，模式控制開(kāi)關(guān)309、310、311可以包括諸如MOS晶體管開(kāi)關(guān)之類的晶體管開(kāi)關(guān)。圖4A和圖4B大體示出了被配置為在直通操作模式下操作的同步升壓整流器系統(tǒng)400的示例。與圖I的示例相比，圖4A未示出電路器件中包括功率管理控制器在內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電路器件以及用于模式開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。圖4B通過(guò)不顯示模式開(kāi)關(guān)409、410進(jìn)一步簡(jiǎn)化了同步升壓整流器系統(tǒng)400。同步升壓整流器系統(tǒng)400可以包括感應(yīng)器401、第一功率開(kāi)關(guān)402、第二功率開(kāi)關(guān)403、轉(zhuǎn)換器輸出端416、輸出電容器417以及多個(gè)模式控制開(kāi)關(guān)409,410ο在某些示例中，可以在輸入電源電壓Vin處于或接近于轉(zhuǎn)換器400的期望輸出電壓Vojt時(shí)使用直通操作模式。在一個(gè)不例中，第一模式開(kāi)關(guān)409和第二模式開(kāi)關(guān)410可以與第一功率晶體管的襯底連接和斷開(kāi)。在某些示例中，在直通操作模式期間，第一功率開(kāi)關(guān)402的襯底可以連接到輸出電壓VOTT。通過(guò)使第一功率開(kāi)關(guān)“接通”并且第二功率開(kāi)關(guān)“關(guān)斷”，可以通過(guò)感應(yīng)器401將諸如電池電壓之類的電源電壓直接傳送到轉(zhuǎn)換器輸出端416。在輕負(fù)載的情況下，直通模式可以通過(guò)消除功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗來(lái)提供非常高的效率。例如，如果Vqut已被充電到Vin，則第一功率開(kāi)關(guān)402和第二功率開(kāi)關(guān)403的這種配置可以提供電池與負(fù)載之間的高效的功率傳輸方法。 圖5大體示出了用于同步升壓整流器系統(tǒng)的示例性開(kāi)關(guān)控制波形。在一個(gè)示例中，同步升壓整流器系統(tǒng)可以包括第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)，可以利用在設(shè)備的兩次開(kāi)啟之間(between the turn on of the device)的非重疊時(shí)間以交替的方式切換第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)。例如，以非重疊的方式交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)可以包括在將第二開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)之前，將第一開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)。在一個(gè)示例中，以非重疊的方式交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)可以包括在將第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)之前，將第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)。圖5所示的波形示出了用于第一功率開(kāi)關(guān)(例如，圖4的系統(tǒng)400的PMOS功率開(kāi)關(guān)402)的控制信號(hào)501的示例以及用于第二功率開(kāi)關(guān)(例如，圖4的系統(tǒng)400的NMOS功率開(kāi)關(guān)403)的控制信號(hào)502的示例。在一個(gè)示例中，可以利用在每個(gè)開(kāi)關(guān)的兩次轉(zhuǎn)換之間(between a transition of each switch)的非重疊時(shí)間以交替的方式切換同步升壓整流器系統(tǒng)的第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)，以防止直通(shoot-through)電流。在一個(gè)示例中，可以將輸出電SVott升壓到高于同步升壓整流器系統(tǒng)的電源電壓Vin的調(diào)節(jié)電壓。在一些示例中，在轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的同步整流操作模式期間，可以將諸如PMOS晶體管之類的第一功率開(kāi)關(guān)的襯底與輸出電壓Vott相連接，以防止體二極管導(dǎo)通。圖6大體示出了操作同步整流的升壓轉(zhuǎn)換器的示例性方法600。在一個(gè)示例中，同步整流的升壓轉(zhuǎn)換器可以包括連接到感應(yīng)器的第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)。控制器可以切換第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)，以將來(lái)自電源的能量存儲(chǔ)在感應(yīng)器中并且然后將該能量傳送到轉(zhuǎn)換器輸出端。該能量可以向負(fù)載提供功率并且調(diào)節(jié)期望輸出電壓。在一個(gè)示例中，在601處，可以在轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)期間使用第一轉(zhuǎn)換器功率開(kāi)關(guān)來(lái)形成電流鏡。電流鏡可以包括第三啟動(dòng)晶體管和電流源。在602處，在啟動(dòng)期間，可以限制電源與負(fù)載之間的電流。在啟動(dòng)期間，輸出電壓可以遠(yuǎn)不同于電源電壓，使得當(dāng)電源連接到負(fù)載時(shí)，電源與負(fù)載之間具有相當(dāng)大的電流量可以流動(dòng)。與在沒(méi)有啟動(dòng)限制的情況下處理轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)條件所需的部件相比，限制啟動(dòng)電流可以允許使用更小、更便宜的部件來(lái)制造轉(zhuǎn)換器。在603處，當(dāng)電源電壓處于或接近于期望負(fù)載電壓時(shí)，可以將電源連接到負(fù)載。在一個(gè)示例中，通過(guò)感應(yīng)器將電源連接到負(fù)載可以減小轉(zhuǎn)換器損耗，這是因?yàn)樵谥蓖Ｊ狡陂g，轉(zhuǎn)換器功率開(kāi)關(guān)未被切換。在604處，方法600可以包括以非重疊的方式交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，以將電源電壓升壓到期望輸出電壓。在605處，方法600可以包括當(dāng)轉(zhuǎn)換器被禁用時(shí)將電源電壓與轉(zhuǎn)換器輸出端隔離。在一個(gè)示例中，可以將連接在轉(zhuǎn)換器輸出端與感應(yīng)器之間的第一轉(zhuǎn)換器功率晶體管的襯底連接到感應(yīng)器，以防止電源電荷到轉(zhuǎn)換器輸出端的體二極管導(dǎo)通。補(bǔ)充灃釋在示例I中，轉(zhuǎn)換器可以包括感應(yīng)器，其被配置為從電源接收電源電壓，第一開(kāi)關(guān)，其被配置為在負(fù)載與感應(yīng)器之間傳導(dǎo)電流，以及第二開(kāi)關(guān)，其被配置為在感應(yīng)器中啟動(dòng)電流。操作轉(zhuǎn)換器的方法可以包括當(dāng)電源電壓處于或接近于期望負(fù)載電壓時(shí)，使用第一開(kāi)關(guān)將電源連接到負(fù)載，當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)低于電源電壓時(shí)，使用第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)形成電流鏡，以及使用第一開(kāi)關(guān)和連接到第三開(kāi)關(guān)的電流源來(lái)限制電源與負(fù)載之間的電流，以及當(dāng)轉(zhuǎn)換器被禁用時(shí)，使用第一開(kāi)關(guān)來(lái)將負(fù)載與感應(yīng)器隔離。在示例2中，示例I的將電源連接到負(fù)載可選地包括將第一金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶 體管(MOSFET)切換到閉合狀態(tài)，并且將第二 MOSFET切換到斷開(kāi)狀態(tài)。在示例3中，示例I至2中任一個(gè)或多個(gè)的將第一 MOSFET切換到閉合狀態(tài)可選地包括將第一 MOSFET的襯底連接到負(fù)載。在示例4中，示例I至3中任一個(gè)或多個(gè)的使用第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)形成電流鏡可選地包括將第一 MOSFET的襯底連接到感應(yīng)器以防止到負(fù)載的體二極管導(dǎo)通。在示例5中，示例I至4中任一個(gè)或多個(gè)的使用第一開(kāi)關(guān)將負(fù)載與感應(yīng)器隔離可選地包括使用第一 MOSFET將負(fù)載與感應(yīng)器隔離。在示例6中，示例I至5中任一個(gè)或多個(gè)的使用第一 MOSFET將負(fù)載與感應(yīng)器隔離可選地包括將第一 MOSFET的襯底連接到電源以防止到負(fù)載的體二極管導(dǎo)通。在示例7中，示例I至6中任一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用并且期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于電源電壓時(shí)，交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)以提供期望負(fù)載電壓。在示例8中，示例I至7中任一個(gè)或多個(gè)的交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)可選地包括在將第二開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)之前，將第一開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)。在示例9中，示例I至8中任一個(gè)或多個(gè)的交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)可選地包括在將第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)之前，將第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)。在示例10中，示例I至9中任一個(gè)或多個(gè)的交替地切換可選地包括將第一開(kāi)關(guān)的襯底連接到負(fù)載以防止體二極管導(dǎo)通。在示例11中，轉(zhuǎn)換器可以包括第一開(kāi)關(guān)，其被配置為將感應(yīng)器連接到負(fù)載，第二開(kāi)關(guān)，其被配置為在感應(yīng)器中啟動(dòng)電流，第三開(kāi)關(guān)，其被連接到電流源，以及控制器。該控制器可以被配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被禁用時(shí)，將第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)以將所述負(fù)載與電源電壓隔離；當(dāng)電源電壓接近于期望負(fù)載電壓時(shí)，將第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)并且將第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)；以及當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)低于所述電源電壓時(shí)，將第一開(kāi)關(guān)連接到第三開(kāi)關(guān)以形成電流鏡，使用第一開(kāi)關(guān)在感應(yīng)器與負(fù)載之間傳導(dǎo)電流，并且使用電流源控制所所傳導(dǎo)的電流。在示例12中，示例I至11中任一個(gè)或多個(gè)的第一開(kāi)關(guān)可選地包括第一 M0SFET，示例I至11中任一個(gè)或多個(gè)的第二開(kāi)關(guān)可選地包括第二 MOSFET，示例I至11中任一個(gè)或多個(gè)的第三開(kāi)關(guān)可選地包括第三MOSFET。在示例13中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用并且期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于電源電壓時(shí)，示例I至12中任一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為交替地切換第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)以提供期望負(fù)載電壓。在示例14中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用并且期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于電源電壓時(shí)，示例I至13中任一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為在第一開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)之后將第二開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)。在示例15中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用并且期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于電源電壓時(shí)，示例I至14中任一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為在第二開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)之后將第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)。在示例16中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用并且期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于電源電壓時(shí)，示例I至15中任一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為將第一開(kāi)關(guān)的襯底連接到負(fù)載以防止體二極管導(dǎo)通。在示例17中，集成電路芯片可以可選地包括示例I至16中任一個(gè)或多個(gè)的第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)以及控制器。在示例18中，示例I至17中任一個(gè)或多個(gè)的轉(zhuǎn)換器可選地包括感應(yīng)器。上述詳細(xì)說(shuō)明書(shū)參照了附圖，附圖也是所述詳細(xì)說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖以圖解的方式顯示了可應(yīng)用本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本實(shí)用新型中被稱作“示例”。本實(shí)用新型所涉及的所有出版物、專利及專利文件全部作為本實(shí)用新型的參考內(nèi)容，盡管它們是分別加以參考的。如果本實(shí)用新型與參考文件之間存在用途差異，則將參考文件的用途視作本實(shí)用新型的用途的補(bǔ)充，若兩者之間存在不可調(diào)和的差異，則以本實(shí)用新型的用途為準(zhǔn)。在本實(shí)用新型中，與專利文件通常使用的一樣，術(shù)語(yǔ)“一”或“某一”表示包括一個(gè)或多個(gè)，但其他情況或在使用“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”時(shí)應(yīng)除外。在本實(shí)用新型中，除非另外指明，否則使用術(shù)語(yǔ)“或”指無(wú)排他性的或者，使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“在其中”等同于各個(gè)術(shù)語(yǔ)“包括”和“其中”的通俗英語(yǔ)。同樣，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“包括”是開(kāi)放性的，即，系統(tǒng)、裝置、物品或步驟包括除了權(quán)利要求中這種術(shù)語(yǔ)之后所列出的那些元件以外的部件的，依然視為落在該條權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。而且，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標(biāo)簽，并非對(duì)對(duì)象有數(shù)量要求。上述說(shuō)明的作用在于解說(shuō)而非限制。例如，盡管已結(jié)合PNP器件描述了以上示例，但一個(gè)或多個(gè)示例可應(yīng)用于NPN器件。在其它示例中，上述示例(或示例的一個(gè)或多個(gè)方面)可結(jié)合使用?？梢栽诶斫馍鲜稣f(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有技術(shù)的某種常規(guī)技術(shù)來(lái)執(zhí)行其他實(shí)施例。遵照37C.F.R. § 1.72(b)的規(guī)定提供摘要，允許讀者快速確定本技術(shù)公開(kāi)的性質(zhì)。提交本摘要時(shí)要理解的是該摘要不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。同樣，在上面的具體實(shí)施方式
中，各種特征可歸類成將本公開(kāi)合理化。這不應(yīng)理解成未要求的公開(kāi)特征對(duì)任何權(quán)利要求必不可少。相反，本實(shí)用新型的主題可在于的特征少于特定公開(kāi)的實(shí)施例的所有特征。因此,下面的權(quán)利要求據(jù)此并入具體實(shí)施方式
中，每個(gè)權(quán)利要求均作為一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例。應(yīng)參看所附的權(quán)利要求，以及這些權(quán)利要求所享有的等同物的所有范 圍，來(lái)確定本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括 第一開(kāi)關(guān)，其被配置為將感應(yīng)器連接到負(fù)載； 第二開(kāi)關(guān)，其被配置為在所述感應(yīng)器中啟動(dòng)電流； 第三開(kāi)關(guān)，其被連接到電流源；以及 控制器，其被配置為 當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被禁用時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)以將所述負(fù)載與電源電壓隔離； 當(dāng)所述電源電壓接近于期望負(fù)載電壓時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)并且將所述第二開(kāi)關(guān)切換到斷開(kāi)狀態(tài)；以及 當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)低于所述電源電壓時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)連接到所述第三開(kāi)關(guān)以形成電流鏡，使用所述第一開(kāi)關(guān)在所述感應(yīng)器與所述負(fù)載之間傳導(dǎo)電流，并且使用所述電流源控制所傳導(dǎo)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一開(kāi)關(guān)包括第一MOSFET ； 所述第二開(kāi)關(guān)包括第二 MOSFET ;并且 所述第三開(kāi)關(guān)包括第三MOSFET。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被啟用并且所述期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于所述電源電壓時(shí)，所述控制器被配置為交替地切換所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)以提供所述期望負(fù)載電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被啟用并且所述期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于所述電源電壓時(shí)，所述控制器被配置為在所述第一開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)之后將所述第二開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被啟用并且所述期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于所述電源電壓時(shí)，所述控制器被配置為在所述第二開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)之后將所述第一開(kāi)關(guān)切換到閉合狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器被啟用并且所述期望負(fù)載電壓遠(yuǎn)高于所述電源電壓時(shí)，所述控制器被配置為將所述第一開(kāi)關(guān)的襯底連接到所述負(fù)載以防止體二極管導(dǎo)通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)、所述第三開(kāi)關(guān)以及所述控制器包括在集成電路芯片中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及升壓轉(zhuǎn)換器。本文討論了用于將輸入電壓電平轉(zhuǎn)換為可以與輸入電壓電平不同的輸出電壓電平的裝置。在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)換器可以包括第一開(kāi)關(guān)，其被配置為將感應(yīng)器連接到負(fù)載；第二開(kāi)關(guān)，其被配置為在感應(yīng)器中啟動(dòng)電流；第三開(kāi)關(guān)，其連接到電流源；以及控制器，其被配置為當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)低于電源電壓時(shí)，將第一開(kāi)關(guān)連接到第三開(kāi)關(guān)以形成電流鏡，使用第一開(kāi)關(guān)在感應(yīng)器與負(fù)載之間傳導(dǎo)電流，并且使用電流源控制所傳導(dǎo)的電流。
文檔編號(hào)H02M3/155GK202652067SQ20122004594
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者蒂莫西·艾倫·迪伊薇特, 諾伯特·詹姆斯·海普芬吉爾 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司