技術(shù)領(lǐng)域

示例性實施例總體上涉及電源裝置，更具體地講，涉及電壓轉(zhuǎn)換器和包括電壓轉(zhuǎn)換器的電力管理裝置。

背景技術(shù)：

通常，使用電源裝置來提供用于電子裝置的操作的電壓。一種類型的電源裝置為電壓轉(zhuǎn)換器(諸如DC-DC轉(zhuǎn)換器)。DC-DC轉(zhuǎn)換器用于各種類型的電子裝置以根據(jù)輸出負載有效地提供穩(wěn)定的電源電壓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例提供一種能夠提高電源轉(zhuǎn)換效率并且執(zhí)行穩(wěn)定的模式轉(zhuǎn)換的電壓轉(zhuǎn)換器。示例性實施例提供一種包括所述電壓轉(zhuǎn)換器的電源管理裝置。

根據(jù)示例性實施例，電壓轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)控制電路。轉(zhuǎn)換電路包括：電感器，連接到開關(guān)節(jié)點；第一開關(guān)裝置，連接在開關(guān)節(jié)點和公共電壓之間；第二開關(guān)裝置，連接在開關(guān)節(jié)點和輸出節(jié)點之間。第一開關(guān)裝置響應(yīng)于驅(qū)動控制信號將輸入電源電壓充入電感器并且使電感器放電。開關(guān)控制電路基于第一感測信號、第二感測信號和反饋電壓通過執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)產(chǎn)生驅(qū)動控制信號。第一感測信號和第二感測信號基于流經(jīng)第一開關(guān)裝置的感測電流，反饋電壓通過對在輸出節(jié)點處的輸出電壓進行分壓而得到。開關(guān)控制電路當開關(guān)控制電路執(zhí)行PFM時的至少基于輸入電壓在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器的充電時間。

在示例性實施例中，開關(guān)控制電路可包括導(dǎo)通時間控制器、脈沖產(chǎn)生電 路、模式控制器和驅(qū)動控制器。導(dǎo)通時間控制器可基于輸入電源電壓和參考電壓產(chǎn)生調(diào)整電感器的充電時間的導(dǎo)通時間控制脈沖。脈沖產(chǎn)生電路可基于參考電壓、第一感測信號、第二感測信號、反饋電壓和導(dǎo)通時間控制脈沖通過執(zhí)行PWM產(chǎn)生第一脈沖信號并且可通過執(zhí)行PFM產(chǎn)生第二脈沖信號，并且可產(chǎn)生表示參考電壓與反饋電壓之差的模式信號。第一感測信號可表示感測電流的電平，第二感測信號可表示感測電流的零電平。模式控制器可根據(jù)模式信號和基于導(dǎo)通時間控制脈沖的操作模式選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號之一作為輸出脈沖信號。驅(qū)動控制器可基于輸出脈沖信號產(chǎn)生驅(qū)動控制信號。

模式控制器可基于將第一導(dǎo)通時間與第二導(dǎo)通時間進行比較來選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號之一作為輸出脈沖信號。第一導(dǎo)通時間可對應(yīng)于第一脈沖信號的第一激活區(qū)間，第二導(dǎo)通時間可對應(yīng)于第二脈沖信號的第二激活區(qū)間。

當?shù)谝粚?dǎo)通時間小于第二導(dǎo)通時間達到參考次數(shù)或閾值時，模式控制器可將操作模式從PWM模式改變到PFM模式。

導(dǎo)通時間控制器可包括使能信號產(chǎn)生器、電流鏡電路和導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器。使能信號產(chǎn)生器可基于來自外部的控制信號和參考脈沖信號產(chǎn)生第一使能信號和第二使能信號。電流鏡電路可響應(yīng)于第一使能信號通過對參考電流進行鏡像來產(chǎn)生充電電流。導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器可基于第一使能信號、第二使能信號、充電電流和參考電壓以及輸入電源電壓產(chǎn)生導(dǎo)通時間控制脈沖。

使能信號產(chǎn)生器可包括第一與門、第二與門和反相器。第一與門可對參考脈沖信號和控制信號的校準使能信號執(zhí)行與運算。第二與門可對第一與門的輸出和控制信號的控制器使能信號執(zhí)行與運算來輸出第一使能信號?？刂破魇鼓苄盘柨芍甘緦?dǎo)通時間控制器的激活。反相器可對第一使能信號進行反相來輸出第二使能信號。

導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器可包括第一電容器、第一開關(guān)、至少一個第二開關(guān)和至少一個第二電容器、比較器和觸發(fā)器。第一電容器可連接在連接到電流鏡電路的第一節(jié)點和公共電壓之間，并且可存儲充電電流。第一開關(guān)可與第一電容器并聯(lián)地連接在第一節(jié)點和公共電壓之間，并且第一開關(guān)可響應(yīng)于第二使能信號而進行切換。所述至少一個第二開關(guān)和所述至少一個第二電容器可串聯(lián)連接在第一節(jié)點和公共電壓之間。比較器可將第一節(jié)點處的斜坡電壓 與參考電壓進行比較。觸發(fā)器可具有接收第一使能信號的設(shè)置端、接收比較器的輸出的重置端和提供導(dǎo)通時間控制脈沖的輸出端。

所述至少一個第二開關(guān)可響應(yīng)于外部開關(guān)控制信號而進行切換，所述至少一個第二電容器可存儲輸入電源電壓和與校準碼相應(yīng)的補償電壓中的至少一個。

導(dǎo)通時間控制脈沖的導(dǎo)通時間可根據(jù)斜坡電壓的電平而被改變。

脈沖產(chǎn)生電路可包括第一脈沖產(chǎn)生器和第二脈沖產(chǎn)生器。第一脈沖產(chǎn)生器可基于參考電壓、反饋電壓和第一感測信號產(chǎn)生第一脈沖信號。第二脈沖產(chǎn)生器可基于參考電壓、反饋電壓、第二感測信號和導(dǎo)通時間控制脈沖產(chǎn)生第二脈沖信號。

第二脈沖產(chǎn)生器可包括第一遲滯比較器、第二遲滯比較器、第一或門、第二或門和觸發(fā)器。第一遲滯比較器可產(chǎn)生與反饋電壓和參考電壓之差相應(yīng)的PFM信號，并且可具有可變的遲滯窗。第二遲滯比較器可產(chǎn)生與參考電壓和反饋電壓之差相應(yīng)的模式信號。第一或門可對PFM信號和第二感測信號執(zhí)行或運算。第二或門可對模式信號和導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行或運算。觸發(fā)器可具有接收第一或門的輸出的設(shè)置端、接收第二或門的輸出的重置端和提供第二脈沖信號的輸出端。

模式控制器可包括時間比較器、計數(shù)器、信號產(chǎn)生器和選擇電路。時間比較器可將與第一脈沖信號的激活區(qū)間相應(yīng)的第一導(dǎo)通時間和與第二脈沖信號的第二激活區(qū)間相應(yīng)的第二導(dǎo)通時間進行比較來輸出時間比較信號。計數(shù)器可對具有第一邏輯電平的時間比較信號進行計數(shù)以輸出計數(shù)輸出信號。信號產(chǎn)生器可基于計數(shù)輸出信號和模式信號產(chǎn)生重置信號和選擇信號。選擇電路可響應(yīng)于選擇信號選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號之一作為輸出脈沖信號。

當時間比較器將時間比較信號連續(xù)輸出為第一邏輯電平達參考次數(shù)時，計數(shù)器可輸出計數(shù)輸出信號為第一邏輯電平。

當模式信號具有第一邏輯電平并且計數(shù)輸出信號具有第一邏輯電平時，信號產(chǎn)生器可輸出選擇信號為第一邏輯電平。

在示例性實施例中，第一開關(guān)裝置可包括n溝道電源開關(guān)，第二開關(guān)裝置可包括連接在開關(guān)節(jié)點和輸出節(jié)點之間的二極管，電壓轉(zhuǎn)換器可以是異步升壓轉(zhuǎn)換器。

在示例性實施例中，第一開關(guān)裝置可包括n溝道電源開關(guān)，第二開關(guān)裝置可包括連接在開關(guān)節(jié)點和輸出節(jié)點之間的p溝道電源開關(guān)，電壓轉(zhuǎn)換器可以是同步升壓轉(zhuǎn)換器。

在示例性實施例中，轉(zhuǎn)換電路還可包括第三開關(guān)裝置。第三開關(guān)裝置可連接在輸入電源電壓和電感器之間，并且第三開關(guān)裝置可響應(yīng)于升壓控制信號將輸入電源電壓切換到電感器。第三開關(guān)裝置可包括p溝道電源開關(guān)。

根據(jù)示例性實施例，電壓轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)控制電路。轉(zhuǎn)換電路包括連接到開關(guān)節(jié)點的電感器、連接到開關(guān)節(jié)點的第一開關(guān)裝置和連接在開關(guān)節(jié)點與輸出節(jié)點之間的第二開關(guān)裝置。第一開關(guān)裝置響應(yīng)于第一驅(qū)動控制信號在電感器中充入輸入電源電壓，第二開關(guān)裝置響應(yīng)于第二驅(qū)動控制信號使電感器放電。開關(guān)控制電路基于第一感測信號、第二感測信號和反饋電壓通過執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)產(chǎn)生第一驅(qū)動控制信號和第二驅(qū)動控制信號。第一感測信號和第二感測信號基于流經(jīng)電感器的電感器電流，反饋電壓通過對輸出節(jié)點處的輸出電壓進行分壓而得到。開關(guān)控制電路當開關(guān)控制電路執(zhí)行PFM時至少基于輸入電壓在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器的充電時間。

在示例性實施例中，開關(guān)控制電路可包括導(dǎo)通時間控制器、脈沖產(chǎn)生電路、模式控制器和驅(qū)動控制器。導(dǎo)通時間控制器可基于輸入電源電壓和參考電壓產(chǎn)生調(diào)整電感器的充電時間的導(dǎo)通時間控制脈沖。脈沖產(chǎn)生電路可基于參考電壓、第一感測信號、第二感測信號、反饋電壓和導(dǎo)通時間控制脈沖通過執(zhí)行PWM產(chǎn)生第一脈沖信號、通過執(zhí)行PFM產(chǎn)生第二脈沖信號，并且可產(chǎn)生表示參考電壓和反饋電壓之差的模式信號。第一感測信號可表示電感器電流的電平，第二感測信號可表示電感器電流的零電平。模式控制器可根據(jù)模式信號和基于導(dǎo)通時間控制脈沖的操作模式選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號之一作為輸出脈沖信號。驅(qū)動控制器可基于輸出脈沖信號產(chǎn)生第一驅(qū)動控制信號和第二驅(qū)動控制信號。輸出電壓的電平可低于輸入電源電壓的電平。電壓轉(zhuǎn)換器可以是降壓轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)示例性實施例，電源管理裝置包括參考電壓產(chǎn)生器、重置信號產(chǎn)生器和電壓轉(zhuǎn)換器。參考電壓產(chǎn)生器響應(yīng)于電源使能信號產(chǎn)生參考電壓。重置信號產(chǎn)生器基于電源使能信號和參考電壓產(chǎn)生重置信號。電壓轉(zhuǎn)換器基于反饋電壓和參考電壓通過執(zhí)行脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖寬度調(diào)制(PWM) 產(chǎn)生驅(qū)動控制信號，并且響應(yīng)于驅(qū)動控制信號將輸入電源電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓。反饋電壓通過對輸出節(jié)點的輸出電壓進行分壓而得到。電壓轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)控制電路。轉(zhuǎn)換電路包括連接開關(guān)節(jié)點的電感器、連接在開關(guān)節(jié)點和公共電壓之間的第一開關(guān)裝置以及連接在開關(guān)節(jié)點和輸出節(jié)點之間的第二開關(guān)裝置。第一開關(guān)裝置響應(yīng)于驅(qū)動控制信號在電感器中充入輸入電源電壓并使電感器放電。開關(guān)控制電路基于第一感測信號、第二感測信號和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM產(chǎn)生驅(qū)動控制信號。第一感測信號和第二感測信號基于流經(jīng)第一開關(guān)裝置的感測的電流。開關(guān)控制電路當開關(guān)控制電路執(zhí)行PFM時至少基于輸入電壓在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器的充電時間。

因此，電壓轉(zhuǎn)換器可在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間并且可基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電壓轉(zhuǎn)換器可提高穩(wěn)定性和電源轉(zhuǎn)換效率。

示例性實施例的電源轉(zhuǎn)換器包括：轉(zhuǎn)換電路，連接到輸入節(jié)點并且具有開關(guān)節(jié)點；儲能裝置，連接到開關(guān)節(jié)點；連接到開關(guān)節(jié)點的多個開關(guān)裝置；以及開關(guān)控制電路，連接以基于至少一個反饋信號、至少一個前饋信號和至少一個感測信號通過每次遵循多個電源轉(zhuǎn)換操作模式中的一個電源轉(zhuǎn)換操作模式和基于基本上流經(jīng)輸出節(jié)點的電流在所述多個電源轉(zhuǎn)換操作模式之間進行開關(guān)來控制所述多個開關(guān)裝置的輸入以控制所述多個開關(guān)裝置，其中，所述至少一個反饋信號基于輸出節(jié)點處的輸出電勢，所述至少一個前饋信號基于輸入節(jié)點處的輸入電勢，所述至少一個感測信號基于基本上流經(jīng)所述多個開關(guān)裝置中的至少一個開關(guān)裝置的感測電流，所述多個開關(guān)裝置中的第一個開關(guān)裝置連接在開關(guān)節(jié)點和公共節(jié)點之間。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言特征將會變得清楚，其中：

圖1是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖2是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖3A和圖3B分別示出在圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換電路的操作；

圖4是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的電流感測電路的框圖；

圖5是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的脈沖產(chǎn)生電路的框圖；

圖6是示出在圖5中的第一脈沖產(chǎn)生器中的各種信號的時序圖；

圖7是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的導(dǎo)通時間控制器的框圖；

圖8是示出根據(jù)示例性實施例的圖1中的導(dǎo)通時間控制器的電路圖；

圖9A是示出圖8的導(dǎo)通時間控制器的操作的時序圖；

圖9B是示出在圖5的脈沖產(chǎn)生電路中的第二脈沖產(chǎn)生器的操作的時序圖；

圖10是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的模式控制器的框圖；

圖11示出圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器在PFM模式下調(diào)整導(dǎo)通時間；

圖12示出根據(jù)圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的負載的模式轉(zhuǎn)換；

圖13示出圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器的電力傳輸效率；

圖14是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖15A和圖15B分別示出圖14的電壓轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換電路的操作；

圖16是解釋圖14的電壓轉(zhuǎn)換器的操作的曲線圖；

圖17是放大圖16的一部分的曲線圖；

圖18是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖19是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理裝置的框圖；

圖20是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理系統(tǒng)的框圖；

圖21是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理系統(tǒng)的框圖；

圖22是示出根據(jù)示例性實施例的包括電壓轉(zhuǎn)換器的電子裝置的框圖；

圖23是示出根據(jù)示例性實施例的包括圖19的電源管理裝置的移動系統(tǒng)的框圖；

圖24是示出根據(jù)示例性實施例的包括圖19的電源管理裝置的計算系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例提供一種在寬范圍的負載電流中具有高傳輸效率的電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器基于在時間窗期間流過儲能裝置和/或開關(guān)裝置的電流的準確測量通過諸如在脈沖寬度調(diào)制和脈沖頻率調(diào)制之間切換模式執(zhí)行穩(wěn)定的模式轉(zhuǎn)換。實施例提供一種能夠基于脈沖導(dǎo)通時間和電流在電力傳輸操作模式(例如，PWM、PFM、升壓、降壓、混合)之間進行穩(wěn)定 轉(zhuǎn)換的具有前饋、反饋和電流感測的開關(guān)模式電源。將參照示出示例性實施例的附圖更充分地描述本發(fā)明構(gòu)思。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式被實施，而不應(yīng)該被解釋為局限于在這里闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完整的，并將本發(fā)明構(gòu)思的范圍充分傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。貫穿本申請，相同的參考標號可指相同的元件。

將理解，盡管在這里可使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語被用來將一個元件與另一元件區(qū)分開。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，第一元件可被稱作第二元件，并且，類似地，第二元件可被稱作第一元件。例如，如果元件被稱作第三元件，則第二元件不需要存在。如在這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項的任意組合和所有組合。

將理解，當元件被稱作“連接”或“結(jié)合”到另一元件時，該元件可直接連接或結(jié)合到另一元件，或者可以存在中間元件。相反，當元件被稱作“直接連接”或“直接結(jié)合”到另一元件時，不存在中間元件。應(yīng)該以相同的方式解釋用來描述元件之間的關(guān)系的其他詞匯(例如，“在…之間”與“直接在…之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等)。

這里使用的術(shù)語是為了描述特定實施例的目的，而不是旨在限制本公開。如在這里使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)理解的是，當在這里使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，說明存在陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件。

除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本公開所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同的含義。還將理解的是，除非這里明確定義，否則術(shù)語(諸如在通用字典中定義的術(shù)語)應(yīng)被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的環(huán)境中的含義一致的含義，而將不以理想的或者過于正式的含義來解釋它們。

在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例。相同的參考標號可被分配給相同的元件，并且它們的細節(jié)可被省略，以避免冗余。

圖1是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖。

參照圖1，示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器10包括連接在輸入節(jié)點和輸出節(jié)點之間的轉(zhuǎn)換電路100、連接在輸出節(jié)點和公共節(jié)點之間的電容器C1、連接 在輸出節(jié)點和公共節(jié)點之間的反饋單元40、產(chǎn)生參考信號的參考電壓產(chǎn)生器70、產(chǎn)生感測信號的電流感測電路150以及接收參考信號和感測信號的開關(guān)控制電路160。為方便起見，在圖1中示出負載50，但是電壓轉(zhuǎn)換器10不需要包括負載50。電壓轉(zhuǎn)換器10可被稱為開關(guān)模式電源(SMPS)或電源轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換電路100包括儲能裝置(諸如電感器L)、第一開關(guān)裝置120、第二開關(guān)裝置D和第三開關(guān)裝置110。第一開關(guān)裝置120可包括在開關(guān)節(jié)點SN和公共電壓節(jié)點之間的n溝道電源開關(guān)，第二開關(guān)裝置D可包括二極管。第三開關(guān)裝置110可連接在輸入電源電壓Vin節(jié)點和電感器L之間，并且可響應(yīng)于從外部提供的升壓控制信號BSTEN而將輸入電源電壓Vin傳輸?shù)诫姼衅鱈。第二開關(guān)裝置D可連接在開關(guān)節(jié)點SN和輸出節(jié)點NO之間。

平滑電容器C1可連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓節(jié)點之間。反饋單元40與電容器C1并聯(lián)地連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓節(jié)點之間，并且包括在反饋節(jié)點FN處互相連接的電阻器R1和R2，所述電阻器R1和R2對在輸出節(jié)點NO處的輸出電壓Vout進行分壓以提供反饋電壓VFB。負載電流ILOAD從輸出節(jié)點NO流入負載50。電感器L和電容器C1可作為去除輸出電壓Vout中的紋波的低通濾波器而工作?？蛇x地，可用主要使用電感器和/或主要使用電容器作為儲能裝置的等效電路來替換。

第一開關(guān)裝置120響應(yīng)于具有第一邏輯電平的驅(qū)動控制信號GP而使用輸入電源電壓Vin對電感器L充電，并且響應(yīng)于具有第二邏輯電平的驅(qū)動控制信號GP而將充入到電感器L的電壓傳輸?shù)捷敵龉?jié)點NO。第一開關(guān)裝置120包括具有連接到開關(guān)節(jié)點SN的漏極、連接到公共電壓節(jié)點的源極和接收驅(qū)動控制信號GP的柵極的n溝道電源開關(guān)。

第二開關(guān)裝置D可包括基本防止電流從開關(guān)節(jié)點SN流向輸出節(jié)點NO的二極管。

電流感測電路150基于流經(jīng)第一開關(guān)裝置120的感測電流ISEN產(chǎn)生表示感測電流ISEN的非零峰值或閾值電平的第一感測信號CS，并且產(chǎn)生表示感測電流ISEN的基本上為零的電平的第二感測信號ZCS。參考電壓產(chǎn)生器70產(chǎn)生參考電壓VREF。

如圖1和圖12中所示，開關(guān)控制電路160基于反饋電壓VFB、參考電壓VREF、第一感測信號CS和第二感測信號ZCS通過執(zhí)行脈沖頻率調(diào)制 (PFM)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)，來產(chǎn)生驅(qū)動控制信號GP。當開關(guān)控制電路160執(zhí)行PFM時，開關(guān)控制電路160可至少基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器L的充電時間。開關(guān)控制電路160可至少基于輸入電源電壓Vin根據(jù)時間來調(diào)整驅(qū)動控制信號GP的激活區(qū)間。

參考電壓產(chǎn)生器70產(chǎn)生參考電壓VREF并且將參考電壓VREF提供給開關(guān)控制電路160。

開關(guān)控制電路160包括脈沖產(chǎn)生電路200、導(dǎo)通時間控制器300、模式控制器400和驅(qū)動控制器470。

圖1、圖7和圖8的導(dǎo)通時間控制器300基于輸入電源電壓Vin和參考電壓VREF產(chǎn)生限制或調(diào)整電感器L的充電時間的導(dǎo)通時間控制脈沖VON。圖1和圖5的脈沖產(chǎn)生電路200接收VON信號并且基于參考電壓VREF、第一感測信號CS、第二感測信號ZCS、反饋電壓VFB和導(dǎo)通時間控制脈沖VON通過執(zhí)行PWM產(chǎn)生第一脈沖信號PWMO，和/或通過執(zhí)行PFM產(chǎn)生第二脈沖信號PFMO，并且基于參考電壓VREF與反饋電壓VFB之間的差產(chǎn)生模式信號MD。導(dǎo)通時間控制器300可響應(yīng)于從外部提供的控制器使能信號OTCEN而被激活。導(dǎo)通時間控制器300還可接收校驗碼CCD。

模式控制器400基于模式信號MD和導(dǎo)通時間控制脈沖VON根據(jù)操作模式選擇第一脈沖信號PWMO或第二脈沖信號PFMO之一作為輸出脈沖信號PLO。模式控制器400基于對第一導(dǎo)通時間與第二導(dǎo)通時間的比較來選擇第一脈沖信號PWMO和第二脈沖信號PFMO之一作為輸出脈沖信號PLO。第一導(dǎo)通時間可表示第一脈沖信號PWMO的第一激活區(qū)間，第二導(dǎo)通時間可表示第二脈沖信號PFMO的第二激活區(qū)間?？蛇x地，第一導(dǎo)通時間和第二導(dǎo)通時間可表示第一脈沖信號的不同激活區(qū)間，或者它們可表示第二脈沖信號的不同激活區(qū)間。

驅(qū)動控制器470基于輸出脈沖信號PLO輸出驅(qū)動控制信號GP。因此，當負載通常保持在閾值以上時，開關(guān)控制電路160使電壓轉(zhuǎn)換器10在對較高的電氣負載可更有效的PWM模式下工作，而當負載通常保持在閾值以下時，開關(guān)控制電路160使電壓轉(zhuǎn)換器10在對較低的電氣負載可更有效的PFM模式下工作。

圖2是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖。

參照圖2，電壓轉(zhuǎn)換器10a與圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10類似，因此可省略重 復(fù)描述。電壓轉(zhuǎn)換器10a包括轉(zhuǎn)換電路100a、電容器C1、反饋單元40、參考電壓產(chǎn)生器70、電流感測電路150和開關(guān)控制電路160。

轉(zhuǎn)換電路100a包括電感器L、第一開關(guān)裝置120、第二開關(guān)裝置130和第三開關(guān)裝置110。第一開關(guān)裝置120可包括連接在開關(guān)節(jié)點SN和公共電壓之間的n溝道電源開關(guān)，第二開關(guān)裝置130可包括連接在開關(guān)節(jié)點SN和輸出節(jié)點NO之間的p溝道電源開關(guān)。第三開關(guān)裝置110可連接在輸入電源電壓Vin和電感器L之間，并且可響應(yīng)于從外部提供的升壓控制信號BSTEN而將輸入電源電壓Vin傳輸?shù)诫姼衅鱈。第二開關(guān)裝置130可以是具有連接到開關(guān)節(jié)點SN的源極、連接到輸出節(jié)點NO的漏極和接收驅(qū)動控制信號GP的柵極的p溝道電源開關(guān)。

因此，圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10可以是異步升壓轉(zhuǎn)換器而圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a可以是同步升壓轉(zhuǎn)換器。無論哪種情況，當負載電流保持在閾值以下時，開關(guān)控制電路160使電壓轉(zhuǎn)換器10或電壓轉(zhuǎn)換器10a在對較低的電流負載更加有效的PFM模式下工作這，而當負載電流保持在閾值以上時，開關(guān)控制電路160使電壓轉(zhuǎn)換器10或電壓轉(zhuǎn)換器10a在對較高的電流負載更加有效的PWM模式下工作這。在電壓轉(zhuǎn)換器10a的同步配置中，第二開關(guān)裝置是從漏極到源極具有更低阻抗以進一步降低損耗并且提高總體轉(zhuǎn)換效率的互補晶體管，其中，第一晶體管和第二晶體管不同時導(dǎo)通。

圖3A和圖3B分別示出在圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換電路的操作。

參照圖1、圖2和圖3A，當?shù)谝婚_關(guān)裝置120響應(yīng)于具有第一邏輯電平的驅(qū)動控制信號GP而導(dǎo)通時，轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a可通過執(zhí)行電流增大(current build-up)操作來將輸入電源電壓Vin充入電感器L。當轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a執(zhí)行電流增大操作時，在轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a中形成第一電流路徑IPATH1。此外，當轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a執(zhí)行電流增大操作時，電感器L的電感器電流IL與感測電流ISEN基本相同。

參照圖1、圖2和圖3B，當響應(yīng)于具有第二邏輯電平的驅(qū)動控制信號GP，第一開關(guān)裝置120截止而第二開關(guān)裝置130導(dǎo)通時，轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a可通過執(zhí)行電流傳輸操作將存儲在電感器L中的能量傳輸?shù)捷敵龉?jié)點NO。當轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a執(zhí)行電流傳輸操作時，在轉(zhuǎn)換電路100和轉(zhuǎn)換電路100a中形成第二電流路徑IPATH2，并且負載電流ILOAD被提供給負載50。

圖4是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的電流感測電路的框圖。

參照圖4，電流感測電路150包括電流傳感器151和零電流傳感器153。電流傳感器151對感測電流ISEN的非零峰值或閾值電平進行感測來輸出第一感測信號CS。零電流傳感器153對感測的電流ISEN的基本上為零的電平進行感測來輸出第二感測信號ZCS。例如，第一感測信號CS和第二感測信號ZCS可以是由于不同的閾值而基本上彼此獨立的電壓信號。

圖5是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的脈沖產(chǎn)生電路的框圖。

參照圖5，脈沖產(chǎn)生電路200包括第一脈沖產(chǎn)生器210和第二脈沖產(chǎn)生器230。

第一脈沖產(chǎn)生器210基于參考電壓VREF、反饋電壓VFB、第一感測信號CS和時鐘信號CLK產(chǎn)生第一脈沖信號PWMO。第二脈沖產(chǎn)生器230基于參考電壓VREF、反饋電壓VFB、第二感測信號ZCS和導(dǎo)通時間控制信號VON產(chǎn)生第二脈沖信號PFMO。

第一脈沖產(chǎn)生器210包括誤差放大器211、遲滯比較器213和RS觸發(fā)器215。誤差放大器211對參考電壓VREF與反饋電壓VFB的差進行放大以輸出誤差電壓VER。遲滯比較器213將第一感測信號CS與誤差電壓VER進行比較來輸出表示第一感測信號CS與誤差電壓VER之差的PWM信號PWMS。RS觸發(fā)器215包括接收具有預(yù)定頻率的時鐘信號CLK的設(shè)置端子S、接收PWM信號PWMS的重置端子R以及提供第一脈沖信號PWMO的輸出端子Q。因此，第一脈沖信號PWMO響應(yīng)于時鐘信號CLK的上升沿被設(shè)置并且響應(yīng)于PWM信號PWMS的上升沿被重置。

第二脈沖產(chǎn)生器230包括第一遲滯比較器231、第二遲滯比較器233、第一或門235、第二或門237和RS觸發(fā)器239。

第一遲滯比較器231將反饋電壓VFB與參考電壓VREF進行比較來輸出與反饋電壓VFB與參考電壓VREF之差相應(yīng)的PFM信號PFMS。第一遲滯比較器231可具有可變的遲滯窗。第二遲滯比較器233將參考電壓VREF與反饋電壓VFB進行比較來輸出與參考電壓VREF與反饋電壓VFB之差相應(yīng)的模式信號MD。第一或門235對PFM信號PFMS與第二感測信號ZCS執(zhí)行或運算。第二或門237對模式信號MD與導(dǎo)通時間控制脈沖VON執(zhí)行或運算。RS觸發(fā)器239包括接收第一或門235的輸出的設(shè)置端子S、接收第二或門237的輸出的重置端子R以及提供第二脈沖信號PFMO的輸出端子Q。 因此，第二脈沖信號PFMO響應(yīng)于第二感測信號ZCS的上升沿或PFM信號PFMS的上升沿被設(shè)置并且響應(yīng)于模式信號MD的上升沿或?qū)〞r間控制脈沖VON的上升沿被重置。

圖6是示出圖5的第一脈沖產(chǎn)生器中的各種信號的時序圖。

在圖6中，VREF'代表在反饋電壓VFB與參考電壓VREF相等的情況下的輸出電壓Vout的電勢。

在T1期間，Vout大于VREF當輸出電壓Vout高于對應(yīng)于參考電壓VREF的VREF'時，也就是說，在時間段T1期間，誤差電壓VER是低電平。在時間段T1期間，第一脈沖信號PWMO同樣是低電平。

因此，在時間段T1期間，輸出電壓Vout逐漸減小，并且反饋節(jié)點FN的電壓相應(yīng)減小。當輸出電壓Vout變?yōu)榈扔诨虻陀赩REF'時，誤差電壓VER由低電平改變?yōu)楦唠娖?。因為在時間t1和t2之間第一感測信號CS的電平低于誤差電壓VER的電平，所以遲滯比較器213輸出具有低電平的PWM信號PWMS。因為在時間t2和t3之間第一感測信號CS的電平高于誤差電壓VER的電平，所以遲滯比較器213輸出具有高電平的PWM信號PWMS并且在時間t3時鐘信號CLK轉(zhuǎn)換到高電平。因此，第一脈沖信號PWMO在時間t1處響應(yīng)于時鐘信號CLK的上升沿而被設(shè)置，在時間t2處響應(yīng)于PWM信號PWMS的上升沿而被重置，并且在時間t3處響應(yīng)于時鐘信號CLK的上升沿而被設(shè)置。

圖7是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2中的導(dǎo)通時間控制器的框圖。

圖8是示出根據(jù)示例性實施例的圖1中的導(dǎo)通時間控制器的電路圖。

參照圖7和圖8，導(dǎo)通時間控制器300包括使能信號產(chǎn)生器310、電流鏡電路330和導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器350。此外，導(dǎo)通時間控制器300還可包括參考電流產(chǎn)生器320。參考電流產(chǎn)生器320可產(chǎn)生至電流鏡電路330的參考電流IBGR。

使能信號產(chǎn)生器310基于控制信號CLEN與OTCEN和參考脈沖信號PLON產(chǎn)生第一使能信號EN和第二使能信號ENB?？刂菩盘朇LEN與OTCEN可從外部提供。第一使能信號EN和第二使能信號ENB可彼此互補。電流鏡電路330基于第一使能信號EN通過對參考電流IBGR進行鏡像而產(chǎn)生充電電流ICH。導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器350基于第一使能信號EN、第二使能信號ENB、充電電流ICH、參考電壓VREF和輸入電源電壓Vin產(chǎn)生導(dǎo)通時 間控制脈沖VON。

使能信號產(chǎn)生器310包括第一與門311、第二與門313和反相器315。第一與門311對校準使能信號CLEN與參考脈沖信號PLON執(zhí)行與運算。第二與門313對第一與門311的輸出與指示導(dǎo)通時間控制器的激活的控制器使能信號OTCEN執(zhí)行與運算來輸出第一使能信號EN。反相器315對第一使能信號EN進行反相來輸出第二使能信號ENB。

電流鏡電路330包括n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管331、332和333以及p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管334和335。

NMOS晶體管331具有接收參考電流IBGR的漏極、接收第一使能信號EN的柵極和連接到節(jié)點N1的源極。NMOS晶體管332具有連接到節(jié)點N1的漏極、連接到節(jié)點N1的柵極和連接到公共電壓的源極。NMOS晶體管333具有連接到節(jié)點N2的漏極、連接到節(jié)點N1的柵極和連接到公共電壓的源極。

PMOS晶體管334具有連接到電源電壓VDD的源極、連接到節(jié)點N2的柵極和連接到節(jié)點N2的漏極。PMOS晶體管335具有連接到電源電壓VDD的源極、連接到節(jié)點N2的柵極和提供充電電流ICH的漏極。PMOS晶體管335的漏極在節(jié)點N3處連接到實時脈沖產(chǎn)生器350。

NMOS晶體管331、332和333可組成第一電流鏡，NMOS晶體管333和PMOS晶體管334與335可組成第二電流鏡。因此，在節(jié)點N3處提供的充電電流ICH可基于NMOS晶體管331、332與333和PMOS晶體管334與335的尺寸而與參考電流IBGR具有相同的大小或者可具有比參考電流IBGR更大的大小。

導(dǎo)通時間脈沖產(chǎn)生器350包括第一開關(guān)351、第一電容器352、第二開關(guān)353、第二電容器354、比較器355和RS觸發(fā)器356。

第一開關(guān)351連接在節(jié)點N3與公共電壓之間，第一開關(guān)351響應(yīng)于第二使能信號ENB對存儲在第一電容器352和第二電容器354中的電壓進行放電或使保持在電流鏡電路330中的電流下降。第一電容器352與第一開關(guān)351并聯(lián)地連接在節(jié)點N3與公共電壓之間，第一電容器352存儲與充電電流ICH相應(yīng)的電壓。第二開關(guān)353和第二電容器354串聯(lián)連接在節(jié)點N3與公共電壓之間。多個第二開關(guān)353和第二電容器354可連接在節(jié)點N3與公共電壓之間，第二電容器354可存儲輸入電源電壓Vin和與校驗碼CCD相應(yīng)的電壓之一，第二開關(guān)353響應(yīng)于從外部提供的開關(guān)控制信號SCS而將存儲在第二 電容器354中的電壓提供給節(jié)點N3。

比較器355響應(yīng)于第一使能信號EN而被激活，將節(jié)點N3處的斜坡電壓VRMP與參考電壓VREF進行比較并且提供與斜坡電壓VRMP和參考電壓VREF之差相應(yīng)的輸出信號CMPO。因此，斜坡電壓VRMP的電平根據(jù)存儲在第一電容器352和第二電容器354中的電壓的電平而升高，并且隨著斜坡電壓VRMP的電平升高，輸出信號CMPO更快地達到參考電壓VREF。此外，因為斜坡電壓VRMP的電平至少與輸入電源電壓Vin的電平關(guān)聯(lián)，所以輸出信號CMPO達到參考電壓VREF的速度至少與輸入電源電壓Vin的電平關(guān)聯(lián)。

RS觸發(fā)器356具有接收第一使能信號EN的設(shè)置端子S、接收比較器355的輸出CMPO的重置端子R和提供導(dǎo)通時間控制脈沖VON的輸出端子Q。因此，導(dǎo)通時間控制脈沖VON響應(yīng)于第一使能信號EN的上升沿而被設(shè)置，并且響應(yīng)于輸出信號CMPO的上升沿而被重置。因為輸出信號CMPO達到參考電壓VREF的速度至少與輸入電源電壓Vin的電平關(guān)聯(lián)，作為所以導(dǎo)通時間控制脈沖VON的激活區(qū)間的導(dǎo)通時間(on-time)與輸入電源電壓Vin關(guān)聯(lián)。因此，導(dǎo)通時間控制器300可基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器L的充電時間。

圖9A是示出圖8的導(dǎo)通時間控制器300的操作的時序圖。

參照圖8和圖9，因為控制器使能信號OTCEN和校準使能信號CLEN在時間t21-t28之間被啟用，并且參考脈沖信號PLON分別在時間t21-t22、t24-t25和t27-t28之間被啟用，所以第一使能信號EN的激活區(qū)間與參考脈沖信號PLON相同。

因為斜坡電壓VRMP的電平與參考電壓VREF的電平分別在時間t23、t26和t28處基本相同，所以輸出信號CMPO分別在時間t23、t26和t28處的短區(qū)間期間被啟用。當校驗碼CCD被輸入時，斜坡電壓VRMP的電平分別從時間t21、t24和t27逐漸升高。因此，導(dǎo)通時間控制脈沖VON響應(yīng)于第一使能信號EN的上升沿被設(shè)置或啟用，并且響應(yīng)于輸出信號CMPO的上升沿被重置或停用。

圖9B是示出在圖5的脈沖產(chǎn)生電路中的第二脈沖產(chǎn)生器的操作的時序圖。

參照圖5、圖9A和圖9B，反饋電壓VFB的電平分別在時間t31-t34、t35-t38和t39-t42之間升高，而反饋電壓VFB的電平分別在時間t34-t35、t38-t39和 t42-t43之間降低。因為電感器電流IL的電平分別在時間t35和t39處基本為零電平，所以第二感測信號ZCS在時間t35-t36之間和時間t39-t40之間的短區(qū)間期間被激活。基于反饋電壓VFB與參考電壓VREF之差，作為圖5的第一遲滯比較器231的輸出的PFM信號PFMS分別在時間t31-t34、t35-t38和t39-t42之間被激活，并且作為圖5的第二遲滯比較器233的輸出的模式信號MD分別在時間t32-t33、t36-t37和t40-t41之間被激活。

導(dǎo)通時間控制脈沖VON分別在時間t34-t35、t38-t39和t42-t43之間被激活。因此，第一或門235的輸出S分別在時間t31-t34、t35-t38和t39-t42之間被激活，并且第二或門237的輸出R分別在時間t32-t33、t34-t35、t36-t37、t38-t39、t40-t41和t42-t43之間被激活。因此，第二脈沖信號PFMO響應(yīng)于第一或門235的輸出的上升沿被激活并且響應(yīng)于第二或門237的輸出的上升沿而被失活。也就是說，第二脈沖信號PFMO分別在時間t31-t32、t35-t36和t39-t40之間被激活。

圖10是示出根據(jù)示例性實施例的圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的模式控制器的框圖。

參照圖10，模式控制器400包括時間比較器410、計數(shù)器420、信號產(chǎn)生器430和選擇電路440。

時間比較器410將與第一脈沖信號PWMO的第一激活區(qū)間相應(yīng)的第一導(dǎo)通時間和與導(dǎo)通時間控制脈沖VON的第二激活區(qū)間相應(yīng)的第二導(dǎo)通時間進行比較，來輸出時間比較信號TOUT。當?shù)谝粚?dǎo)通時間小于第二導(dǎo)通時間時，時間比較器410輸出第一邏輯電平的時間比較信號TOUT。當時間比較信號TOUT具有第一邏輯電平時，計數(shù)器420對時間比較信號TOUT進行計數(shù)并輸出計數(shù)輸出信號COUT。當時間比較信號TOUT連續(xù)具有第一邏輯電平達參考數(shù)量的次數(shù)(諸如在短時間段期間)時，計數(shù)器420輸出第一邏輯電平的計數(shù)輸出信號COUT。

信號產(chǎn)生器430基于計數(shù)輸出信號COUT和模式信號MD產(chǎn)生重置信號RST和選擇信號SS。信號產(chǎn)生器430將重置信號RST提供給計數(shù)器，并且將選擇信號SS提供給選擇電路440。當模式信號MD具有第一邏輯電平并且計數(shù)輸出信號COUT具有第一邏輯電平時，信號產(chǎn)生器430輸出第一邏輯電平的選擇信號SS。信號產(chǎn)生器430響應(yīng)于第一邏輯電平的計數(shù)輸出信號COUT而將重置信號RST輸出到計數(shù)器420，以來重置計數(shù)器420。

選擇電路440響應(yīng)于選擇信號SS來選擇第一脈沖信號PWMO和第二脈沖信號PFMO之一作為輸出脈沖信號PLO。當模式信號MD具有第一邏輯電平并且計數(shù)輸出信號COUT具有第一邏輯電平時，選擇電路440選擇第二脈沖信號PFMO作為輸出脈沖信號PLO。

圖11示出圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器在PFM模式下調(diào)整導(dǎo)通時間。

參照圖11，圖1、圖2、圖7或圖8的導(dǎo)通時間控制器300可根據(jù)基于輸入電源電壓Vin的電感器電流IL的峰值電平IPEAK在PFM模式下自適應(yīng)地調(diào)整驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間。當電感器電流IL的峰值電平為高時，導(dǎo)通時間控制器300將驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間調(diào)整為導(dǎo)通時間TON1，而當電感器電流IL的峰值電平為低時，導(dǎo)通時間控制器300將驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間調(diào)整為導(dǎo)通時間TON2。

因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例，針對電感器電流的充電時間通過使用前饋配置在時間基礎(chǔ)上被調(diào)整。

圖12示出圖1或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中的根據(jù)減小的負載的模式轉(zhuǎn)換。

參照圖12，圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a在第一區(qū)間INT11和第二區(qū)間INT12期間在PWM模式下工作并且在第三區(qū)間INT13期間在PFM模式下工作。在第一區(qū)間期間，驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間大于導(dǎo)通時間控制信號VON的導(dǎo)通時間。在第二區(qū)間INT12期間，驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間小于導(dǎo)通時間控制信號VON的導(dǎo)通時間。

圖10的模式控制器400的計數(shù)器420對驅(qū)動控制信號GP的導(dǎo)通時間小于導(dǎo)通時間控制信號VON的導(dǎo)通時間的次數(shù)進行計數(shù)，并且當計數(shù)的次數(shù)達到或超過參考次數(shù)時輸出第一邏輯電平的計數(shù)輸出信號COUT。當計數(shù)輸出信號COUT具有第一邏輯電平并且模式信號MD具有第一邏輯電平時，圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a如在第三區(qū)間INT13期間一樣在PFM模式下工作。

圖13示出圖1和/或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器的電力傳輸效率。

在圖13中，在區(qū)間INT21期間，傳遞到負載50的負載電流ILOAD很小，在區(qū)間INT22期間，傳遞到負載50的負載電流ILOAD小，在區(qū)間INT23期間，傳遞到負載50的負載電流ILOAD大。此外，參考標號451表示在沒有示例性實施例的全部益處的情況下當輸入電源電壓Vin被提高到具有3.3[V]的輸出電壓時的情況，參考標號453表示在采用示例性實施例的情況下當輸 入電源電壓Vin被提高到具有3.3[V]的輸出電壓時的情況，參考標號455表示在采用示例性實施例的情況下當輸入電源電壓Vin被提高到具有5.5[V]的輸出電壓時的情況。此外，參考標號456、457和458表示在電壓轉(zhuǎn)換器中隨著負載電流ILOAD增大從PFM模式到PWM模式的模式轉(zhuǎn)換。

參照圖13，應(yīng)注意，在圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10或圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a中的PFM模式和PWM模式二者下的電力傳輸效率被提高。

圖14是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖。

參照圖14，電壓轉(zhuǎn)換器20包括轉(zhuǎn)換電路60、電容器C1、反饋單元40、參考電壓產(chǎn)生器560、電流感測電路510和開關(guān)控制電路515。為方便起見，在圖14中示出負載50，而電壓轉(zhuǎn)換器20不需要包括負載50。電壓轉(zhuǎn)換器20還可被稱為開關(guān)模式電源(SMPS)或電源轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換電路60包括第一開關(guān)裝置61、第二開關(guān)裝置63和電感器L。電感器L連接在開關(guān)節(jié)點SN和輸出節(jié)點NO之間。第一開關(guān)裝置61連接在輸入電源電壓Vin和開關(guān)節(jié)點SN之間，并且響應(yīng)于第一驅(qū)動控制信號GP1而將輸入電源電壓Vin充入電感器L。第二開關(guān)裝置63連接在開關(guān)節(jié)點SN和公共電壓之間，并且響應(yīng)于第二驅(qū)動控制信號GP2使電感器L放電。

第一開關(guān)裝置61可包括PMOS晶體管，該PMOS晶體管具有連接到輸入電源電壓Vin的源極、接收第一驅(qū)動控制信號GP1的柵極和連接到開關(guān)節(jié)點SN的漏極。第二開關(guān)裝置63可包括NMOS晶體管，該NMOS晶體管具有連接到開關(guān)節(jié)點SN的漏極、接收第二驅(qū)動控制信號GP2的柵極和連接到公共電壓的源極。第一驅(qū)動控制信號GP1和第二驅(qū)動控制信號GP2具有相同的邏輯電平。

平滑電容器C1連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓之間。反饋單元40與電容器C1并聯(lián)地連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓之間，且反饋單元40包括在反饋節(jié)點FN處連接的電阻器R1和R2，并且在輸出節(jié)點NO處對輸出電壓Vout1進行分壓來提供反饋電壓VFB1。負載電流ILOAD從輸出節(jié)點NO流入負載50。電感器L和電容器C1作為去除輸出電壓Vout1中的紋波的低通濾波器而工作。

電流感測電路510基于感測電流ISEN1產(chǎn)生第一感測信號CS1和第二感測信號ZCS1，其中，第一感測信號CS1表示流經(jīng)電感器L的感測電流ISEN1的電平，第二感測信號ZCS1表示感測電流ISEN1的零電平。參考電壓產(chǎn)生 器560產(chǎn)生參考電壓VREF。

開關(guān)控制電路515基于反饋電壓VFB1、參考電壓VREF、第一感測信號CS1和第二感測信號ZCS1通過執(zhí)行PFM和PWM產(chǎn)生第一驅(qū)動控制信號GP1和第二驅(qū)動控制信號GP2。當開關(guān)控制電路515執(zhí)行PFM時，開關(guān)控制電路515可至少基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器L的充電時間。開關(guān)控制電路515可至少基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上調(diào)整第一驅(qū)動控制信號GP1的低激活區(qū)間。

開關(guān)控制電路515包括脈沖產(chǎn)生電路520、導(dǎo)通時間控制器530、模式控制器540和驅(qū)動控制器550。

導(dǎo)通時間控制器530基于輸入電源電壓Vin和參考電壓VREF產(chǎn)生調(diào)整(或限制)電感器L的充電時間的導(dǎo)通時間控制脈沖VON1。脈沖產(chǎn)生電路520基于參考電壓VREF、第一感測信號CS1、第二感測信號ZCS 1、反饋電壓VFB1和導(dǎo)通時間控制脈沖VON1通過執(zhí)行PWM產(chǎn)生第一脈沖信號PWMO1、通過執(zhí)行PFM產(chǎn)生第二脈沖信號PFMO1，并且產(chǎn)生表示參考電壓VREF與反饋電壓VFB1之差的模式信號MD1。導(dǎo)通時間控制器530可響應(yīng)于從外部提供的控制器使能信號OTCEN而被激活。導(dǎo)通時間控制器530可接收校驗碼CCD。

模式控制器540基于模式信號MD1和導(dǎo)通時間控制脈沖VON1根據(jù)操作模式選擇第一脈沖信號PWMO1和第二脈沖信號PFMO1之一作為輸出脈沖信號PLO1。模式控制器540基于對第一導(dǎo)通時間和第二導(dǎo)通時間的比較來選擇第一脈沖信號PWMO1和第二脈沖信號PFMO1之一作為輸出脈沖信號PLO1。第一導(dǎo)通時間可表示第一脈沖信號PWMO1的第一激活區(qū)間，第二導(dǎo)通時間可表示第二脈沖信號PFMO1的第二激活區(qū)間。

驅(qū)動控制器550基于輸出脈沖信號PLO1將第一驅(qū)動控制信號GP1和第二驅(qū)動控制信號GP2分別輸出到第一開關(guān)裝置61和第二開關(guān)裝置63。

圖15A和圖15B分別示出圖14的電壓轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換電路的操作。

參照圖14和圖15A，當?shù)谝婚_關(guān)裝置61響應(yīng)于具有第二邏輯電平的第一驅(qū)動控制信號GP1而導(dǎo)通并且第二開關(guān)裝置63響應(yīng)于具有第二邏輯電平的第二驅(qū)動控制信號而截止時，轉(zhuǎn)換電路60可通過執(zhí)行電流增大操作來將輸入電源電壓Vin充入電感器L。當轉(zhuǎn)換電路60執(zhí)行電流增大操作時，在轉(zhuǎn)換電路60中形成第一電流路徑IPATH21。

參照圖14和圖15B，當?shù)谝婚_關(guān)裝置61響應(yīng)于具有第一邏輯電平的第一驅(qū)動控制信號GP1而被截止并且第二開關(guān)裝置63響應(yīng)于具有第一邏輯電平的第二驅(qū)動控制信號GP2而被導(dǎo)通時，轉(zhuǎn)換電路60可通過執(zhí)行電流傳輸操作將存儲在電感器L中的能量傳輸?shù)捷敵龉?jié)點NO。當轉(zhuǎn)換電路60執(zhí)行電流傳輸操作時，在轉(zhuǎn)換電路60中形成第二電流路徑IPATH22，并且負載電流ILOAD被提供給負載50。

圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20將輸入電源電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout并且輸出電壓Vout的電平低于輸入電源電壓Vin的電平。因此，圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20可以是降壓轉(zhuǎn)換器的類型。

圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20的操作與參考圖1至圖13的圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10和圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a的操作相似，將省略對圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20的操作的詳細描述。

圖16是解釋圖14的電壓轉(zhuǎn)換器的操作的曲線圖，圖17是放大圖16的一部分的曲線圖。

參照圖16和圖17，因為在電壓轉(zhuǎn)換器20的操作的初始階段負載電流ILOAD的電平低于參考電平，也就是說，輸出電壓Vout1的電平高于參考電平，所以電壓轉(zhuǎn)換器20在PFM模式下工作。在時間t1”之前的PFM模式下，電壓轉(zhuǎn)換器20可通過至少基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整開關(guān)控制電路515中的電感器L的充電時間，來提高在PFM模式下傳輸?shù)截撦d50的電力的效率。

當負載電流ILOAD開始增大并且負載電流ILOAD的電平在時間t1”-t2”之間接近參考電平時，電壓轉(zhuǎn)換器20的操作模式從PFM模式轉(zhuǎn)換到PWM模式。

負載電流ILOAD的電平在時間t1”-t2”之間大于參考電平并且電壓轉(zhuǎn)換器20在時間t2”之后在PWM模式下工作。應(yīng)注意，因為在圖17中的模式轉(zhuǎn)換區(qū)間491中電感器電流IL的平均值被傳輸?shù)截撦d50，所以電力以比當電感器電流IL達到它的零值時的情況更高的效率被傳輸?shù)截撦d50。

圖18是示出根據(jù)示例性實施例的電壓轉(zhuǎn)換器的框圖。

參照圖18，電壓轉(zhuǎn)換器600包括轉(zhuǎn)換電路610、電容器C1、反饋單元40、參考電壓產(chǎn)生器670、電流感測電路620和開關(guān)控制電路625。為方便起見，在圖18中示出負載50，但是電壓轉(zhuǎn)換器600不需要包括負載50。電壓 轉(zhuǎn)換器600可被稱為開關(guān)模式電源(SMPS)或電源轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換電路610包括電感器L、第一開關(guān)裝置611、第二開關(guān)裝置612、第三開關(guān)裝置613和第四開關(guān)裝置614。電感器L連接在第一開關(guān)節(jié)點SW1和第二開關(guān)節(jié)點SW2之間。第一開關(guān)裝置611連接在輸入電源電壓Vin和第一開關(guān)節(jié)點SW1之間并且在降壓模式下響應(yīng)于第一驅(qū)動控制信號GP21而將輸入電源電壓Vin充入電感器L。第二開關(guān)裝置612連接在第一開關(guān)節(jié)點SW1和公共電壓之間并且在降壓模式下響應(yīng)于第二驅(qū)動控制信號GP22使電感器L放電。

第三開關(guān)裝置613連接在第二開關(guān)節(jié)點SW2和公共電壓之間并且在升壓模式下響應(yīng)于第三驅(qū)動控制信號GP23將輸入電源電壓Vin充入電感器L。第四開關(guān)裝置614連接在第二開關(guān)節(jié)點SW2和輸出節(jié)點NO之間并且在升壓模式下響應(yīng)于第四驅(qū)動控制信號GP24使電感器L放電。

第一開關(guān)裝置611可包括具有連接到輸入電源電壓Vin的源極、接收第一驅(qū)動控制信號GP21的柵極和連接到第一開關(guān)節(jié)點SW1的漏極的PMOS晶體管。第二開關(guān)裝置612可包括具有連接到第一開關(guān)節(jié)點SW1的漏極、接收第二驅(qū)動控制信號GP22的柵極和連接到公共電壓的源極的NMOS晶體管。第三開關(guān)裝置613可包括具有連接到第二開關(guān)節(jié)點SW2的漏極、接收第三驅(qū)動控制信號GP23的柵極和連接到公共電壓的源極的NMOS晶體管。第四開關(guān)裝置614可包括具有連接到第二開關(guān)節(jié)點SW2的源極、接收第四驅(qū)動控制信號GP24的柵極和連接到輸出節(jié)點NO的漏極的PMOS晶體管。

平滑電容器C1連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓之間。反饋單元40與電容器C1并聯(lián)地連接在輸出節(jié)點NO和公共電壓之間，且反饋單元40包括在反饋節(jié)點FN處連接的電阻器R1和R2，并且在輸出節(jié)點NO處對輸出電壓Vout2進行分壓來提供反饋電壓VFB2。負載電流ILOAD從輸出節(jié)點NO流入負載50。電感器L和電容器C1作為去除輸出電壓Vout2中的紋波的低通濾波器而工作。

轉(zhuǎn)換電路610在降壓模式下通過降低輸入電源電壓Vin來產(chǎn)生輸出電壓Vout2，轉(zhuǎn)換電路610在升壓模式下通過提升輸入電源電壓Vin來產(chǎn)生輸出電壓Vout2并且在升降壓模式下通過降低或提升輸入電源電壓Vin來產(chǎn)生輸出電壓Vout2。

輸出電壓Vout2的電平在降壓模式下低于輸入電源電壓Vin的電平，輸 出電壓Vout2的電平在升壓模式下高于輸入電源電壓Vin的電平，并且輸出電壓Vout2的電平在升降壓模式下與輸入電源電壓Vin的電平可大致相似。

在降壓模式下，第四開關(guān)裝置614導(dǎo)通，第三開關(guān)裝置613截止并且第一開關(guān)裝置611和第二開關(guān)裝置612交替地導(dǎo)通。在升降壓模式下，第一開關(guān)裝置611和第三開關(guān)裝置613交替地導(dǎo)通并且第二開關(guān)裝置612和第四開關(guān)裝置614交替地導(dǎo)通。在升壓模式下，第一開關(guān)裝置611導(dǎo)通，第二開關(guān)裝置612截止并且第三開關(guān)裝置613和第四開關(guān)裝置614交替地導(dǎo)通。

電流感測電路620產(chǎn)生表示流經(jīng)電感器L的第一感測電流ISEN21的峰值或非零電平的第一感測信號CS21，基于感測電流ISEN21產(chǎn)生表示第一感測電流ISEN21的基本上為零的電平的第二感測信號ZCS21，產(chǎn)生表示流經(jīng)第三開關(guān)裝置613的第二感測電流ISEN22的峰值或非零電平的第三感測信號CS22，并且基于第二感測電流ISEN22產(chǎn)生表示第二感測電流ISEN22的基本上為零的電平的第四感測信號ZCS22。

開關(guān)控制電路625基于反饋電壓VFB2、參考電壓VREF、第一感測信號至第四感測信號CS21、ZCS21、CS22和ZCS22通過執(zhí)行PFM和PWM產(chǎn)生第一驅(qū)動控制信號GP21至第四驅(qū)動控制信號GP24。當開關(guān)控制電路625執(zhí)行PFM時，開關(guān)控制電路625可至少基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上調(diào)整電感器L的充電時間。開關(guān)控制電路625可至少基于輸入電源電壓Vin在降壓模式下在時間基礎(chǔ)上調(diào)整第一驅(qū)動控制信號GP21的低激活區(qū)間并且在升壓模式下在時間基礎(chǔ)上調(diào)整第三驅(qū)動控制信號GP23的激活區(qū)間。

開關(guān)控制電路625包括脈沖產(chǎn)生電路630、導(dǎo)通時間控制器640、模式控制器650和驅(qū)動控制器660。

導(dǎo)通時間控制器640基于輸入電源電壓Vin和參考電壓VREF產(chǎn)生調(diào)整(或限制)電感器L的充電時間的導(dǎo)通時間控制脈沖VON21和VON22。脈沖產(chǎn)生電路630基于參考電壓VREF、第一感測信號CS21、第二感測信號ZCS21、第三感測信號CS22、第四感測信號ZCS22、反饋電壓VFB2以及導(dǎo)通時間控制脈沖VON21和VON22通過執(zhí)行PWM產(chǎn)生第一脈沖信號PWMO2并通過執(zhí)行PFM產(chǎn)生第二脈沖信號PFMO2，并且產(chǎn)生表示參考電壓VREF與反饋電壓VFB2之差的模式信號MD2。導(dǎo)通時間控制器640可接收校驗碼CCD。

模式控制器650根據(jù)基于模式信號MD2和導(dǎo)通時間控制脈沖VON21和 VON22的操作模式而選擇第一脈沖信號PWMO2和第二脈沖信號PFMO2之一作為輸出脈沖信號PLO2。模式控制器650在降壓模式下基于對第一脈沖信號PWMO1的激活區(qū)間的第一導(dǎo)通時間和導(dǎo)通時間控制脈沖VON21的激活區(qū)間的第二導(dǎo)通時間的比較來選擇第一脈沖信號PWMO2和第二脈沖信號PFMO2之一作為輸出脈沖信號PLO2。模式控制器650在升壓模式下基于對第一脈沖信號PWMO2的激活區(qū)間的第一導(dǎo)通時間和導(dǎo)通時間控制脈沖VON22的激活區(qū)間的第二導(dǎo)通時間的比較來選擇第一脈沖信號PWMO2和第二脈沖信號PFMO2之一作為輸出脈沖信號PLO2。

驅(qū)動控制器660根據(jù)基于輸出脈沖信號PLO2的操作模式將第一驅(qū)動控制信號GP21至第四驅(qū)動控制信號GP24分別輸出到第一開關(guān)裝置611至第四開關(guān)裝置614。

電壓轉(zhuǎn)換器600在升壓模式下的操作與參考圖1至圖13的電壓轉(zhuǎn)換器10和10a的操作相似，并且電壓轉(zhuǎn)換器600在降壓模式下的操作與參考圖14至圖17的電壓轉(zhuǎn)換器20的操作相似。

圖19是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理裝置的框圖。

參照圖19，電源管理裝置700包括參考電壓產(chǎn)生器710、重置信號產(chǎn)生器720和電壓轉(zhuǎn)換器730。參考電壓產(chǎn)生器710基于電源使能信號PEN產(chǎn)生參考電壓VREF。雖然未在圖19中示出，但是參考電壓產(chǎn)生器710可通過用作用于產(chǎn)生第一參考電壓VREF的分壓器的電阻器來實現(xiàn)。在期望更穩(wěn)定的參考電壓的情況下，參考電壓產(chǎn)生器710可用帶隙參考電壓電路來實現(xiàn)。帶隙參考電壓電路能夠提供對溫度變化不敏感的穩(wěn)定的參考電壓。帶隙參考電壓電路可包括啟動電路、至少一個晶體管、至少一個電阻器等。

重置信號產(chǎn)生器720基于電源使能信號PEN和參考電壓VREF來產(chǎn)生重置信號RST。雖然未在圖19中示出，但是重置信號產(chǎn)生器720可包括重置使能單元、重置禁用單元和鎖定單元。重置使能單元基于電源使能信號PEN產(chǎn)生重置使能信號。重置禁用單元基于第一參考電壓VREF和重置使能信號產(chǎn)生重置禁用信號。鎖定單元基于重置使能信號和重置禁用信號產(chǎn)生重置信號RST。

電壓轉(zhuǎn)換器730可采用圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10、圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a、圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20和圖18的電壓轉(zhuǎn)換器600中的一種電壓轉(zhuǎn)換器。

電壓轉(zhuǎn)換器730包括開關(guān)控制電路731、轉(zhuǎn)換電路732和輸出電路733。 開關(guān)控制電路731產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)換電路732的至少一個驅(qū)動控制信號GP，并且轉(zhuǎn)換電路732響應(yīng)于所述至少一個驅(qū)動控制信號GP而將輸入電源電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout。輸出電路733可包括圖1的電容器C1和反饋單元40，并且可基于輸出電壓Vout向負載提供負載電流。因此，開關(guān)控制電路731基于流經(jīng)轉(zhuǎn)換電路732中的電感器的電感器電流和反饋電壓VFB通過執(zhí)行PWM和PFM產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號GP，當開關(guān)控制電路731執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電壓轉(zhuǎn)換器730可通過穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換來提高穩(wěn)定性并且可提高電力傳輸效率。

圖20是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理系統(tǒng)的框圖。

參照圖20，電源管理系統(tǒng)800包括電源管理裝置820和多個集成電路830a、830b、……、830n。電源管理裝置820和所述多個集成電路830a、830b、……、830n可形成于印刷電路板(PCB)810上。

例如，電源管理裝置820可以是圖19中示出的電源管理裝置700。電源管理裝置820基于輸入電源電壓Vin產(chǎn)生輸出電壓Vout并且基于電源使能信號PEN產(chǎn)生重置信號RST。

電壓轉(zhuǎn)換器可采用圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10、圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a、圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20和圖18的電壓轉(zhuǎn)換器600中的一種電壓轉(zhuǎn)換器。

因此，電壓轉(zhuǎn)換器基于流經(jīng)電感器的電感器電流和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號，當執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電壓轉(zhuǎn)換器可通過穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換提高穩(wěn)定性并且可提高電力傳輸效率。

集成電路830a、830b、……、830n基于重置信號RST保持重置狀態(tài)，直到輸出電源電壓Vout達到穩(wěn)定狀態(tài)為止。在輸出電壓Vout達到穩(wěn)定狀態(tài)之后，集成電路830a、830b、……、830n準備工作并且基于輸出電壓Vout被驅(qū)動。

圖21是示出根據(jù)示例性實施例的電源管理系統(tǒng)的框圖。

參照圖21，電源管理系統(tǒng)900包括片上系統(tǒng)(SoC)910和濾波器940。SoC 910包括電源管理裝置920和功能塊930。

例如，電源管理裝置920可以是圖19的電源管理裝置700。電源管理裝 置920基于輸入電源電壓Vin產(chǎn)生輸出電流并且基于電源使能信號PEN產(chǎn)生重置信號RST。包括在電源管理裝置920中的如參考圖1至圖18所述的電壓轉(zhuǎn)換器基于流經(jīng)電感器的電感器電流和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號，當執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電源管理裝置920可通過穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換提高穩(wěn)定性并且可提高電力傳輸效率。

濾波器940可被實現(xiàn)為具有電感器LS和電容器CS的低通濾波器。

功能塊930基于重置信號RST保持重置狀態(tài)，直到輸出電源電壓Vout達到穩(wěn)定狀態(tài)。在輸出電源電壓Vout達到穩(wěn)定狀態(tài)之后，功能塊930準備工作并且基于輸出電壓Vout被驅(qū)動。

雖然圖21示出包括被布置在SoC 910外部的濾波器940的電源管理系統(tǒng)900的示例，但是可選地，濾波器940可被包括在SoC 910內(nèi)部。

圖22是示出根據(jù)示例性實施例的包括電壓轉(zhuǎn)換器的電子裝置的示例的框圖。

參照圖22，電子裝置1000可被實現(xiàn)為個人計算機(PC)、平板計算機、上網(wǎng)本、電子閱讀器、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、MP3播放器或MP4播放器。電子裝置1000包括電源管理IC 1050和電池1060。

從電池1060向電源管理IC 1050供電，并且電源管理IC 1050可管理處理器1010、圖像傳感器1020、存儲器1040或顯示器1030的電力。電源管理IC 1050可采用圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10、圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a、圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20和圖18的電壓轉(zhuǎn)換器600中的一種電壓轉(zhuǎn)換器。因此，如參考圖1至圖18所述，電源管理IC 1050基于流經(jīng)電感器的電感器電流和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM來產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號，當執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓Vin在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電源管理裝置1050可通過穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換提高穩(wěn)定性并且可提高電力傳輸效率。

電子裝置1000的圖像傳感器1020可將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號可在處理器1010的控制下被存儲到存儲器1040或者通過顯示器1030被顯示。此外，存儲到存儲器1040的數(shù)字信號可在處理器1010的控制下通過顯示器1030被顯示。

圖23是示出根據(jù)示例性實施例的包括圖19的電源管理裝置的移動系統(tǒng)的框圖。

參照圖23，移動系統(tǒng)1100包括應(yīng)用處理器1110、連通單元1120、易失性存儲器裝置1130、非易失性存儲器裝置1140、用戶接口1150和電源1160。根據(jù)各種實施例，移動系統(tǒng)1100可以是任意移動系統(tǒng)(諸如移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、數(shù)碼相機、便攜式游戲機、音樂播放器、攝像機、視頻播放器、導(dǎo)航系統(tǒng)等)。

應(yīng)用處理器1110可執(zhí)行應(yīng)用(諸如網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、游戲應(yīng)用、視頻播放器等)。應(yīng)用處理器1110可包括電源管理裝置1111。電源管理裝置1111可采用圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10、圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a、圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20和圖18的電壓轉(zhuǎn)換器600中的一種電壓轉(zhuǎn)換器。電壓轉(zhuǎn)換器基于流經(jīng)電感器的電感器電流和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM來產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號，當執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。因此，電源管理裝置1111可通過穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換提高穩(wěn)定性并且可提高電力傳輸效率。

連通單元1120可執(zhí)行與外部裝置的有線通信或無線通信。例如，連通單元1120可執(zhí)行以太網(wǎng)通信、近場通信(NFC)、射頻識別(RFID)通信、移動電信、存儲卡通信、通用串行總線(USB)通信等。在一些實施例中，連通單元1120可包括支持通信的基帶芯片組(諸如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、寬帶碼分多址(WCDMA)、高速下行鏈路/上行鏈路分組接入(HSxPA)等)。

易失性存儲器裝置1130可存儲由應(yīng)用處理器1110處理的數(shù)據(jù)，或者可作為工作存儲器而操作。例如，易失性存儲器裝置1130可以是動態(tài)隨機存取存儲器(諸如DDR SDRAM、LPDDR SDRAM、GDDR SDRAM、RDRAM等)，或者可以是需要刷新操作的任意易失性存儲器裝置。

非易失性存儲器裝置1140可存儲用于啟動移動系統(tǒng)1100的啟動圖像。例如，非易失性存儲器裝置1140可以是電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存、相變隨機存取存儲器(PRAM)、電阻式隨機存取存儲器(RRAM)、納米浮柵存儲器(NFGM)、聚合物隨機存取存儲器(PoRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)等。

用戶接口1150可包括至少一個輸入裝置(諸如鍵盤、觸摸屏等)和至少 一個輸出裝置(諸如揚聲器、顯示裝置等)。電源1160可向移動系統(tǒng)1100提供電源電壓。在一些實施例中，移動系統(tǒng)1100還可包括相機圖像處理器(CIS)和/或存儲裝置(諸如存儲卡、固態(tài)驅(qū)動器(SSD)、硬盤驅(qū)動器(HDD)、CD-ROM等)。

在一些實施例中，移動系統(tǒng)1100和/或移動系統(tǒng)1100的組件可以以各種方式封裝，諸如層疊封裝(Package on Packages：PoPs)、球柵陣列(BGAs)、芯片級封裝(CSPs)、塑料有引線芯片載體(PLCC)、塑料雙列直插式封裝(PDIP)、小片疊片包裝(Die in Waffle Pack)、小片疊片形式(Die in Wafer Form)、板上芯片封裝(COB)、陶瓷雙列直插式封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄型四方扁平封裝(TQFP)、小外形集成電路(SOIC)、收縮小外形封裝(SSOP)、薄型小外形封裝(TSOP)、系統(tǒng)封裝(SIP)、多芯片封裝(MCP)、晶圓級制備封裝(WFP)、晶圓級堆疊工藝封裝(WSP)等。

圖24是示出根據(jù)示例性實施例的包括圖19的電源管理裝置的計算系統(tǒng)的框圖。

參照圖24，計算系統(tǒng)1200包括處理器1210、輸入/輸出集線器(IOH)1220、輸入/輸出控制器集線器(ICH)1230、至少一個存儲器模塊1240和圖形卡1250。在一些實施例中，計算系統(tǒng)1200可以是個人計算機(PC)、服務(wù)器計算機、工作站、膝上型計算機、移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、數(shù)碼相機、數(shù)碼電視、機頂盒、音樂播放器、便攜式游戲機、導(dǎo)航系統(tǒng)等。

處理器1210可執(zhí)行各種計算功能(諸如執(zhí)行用于執(zhí)行特定計算或任務(wù)的特定軟件)。例如，處理器1210可以是微處理器、中央處理器(CPU)、數(shù)字信號處理器等。處理器1210可包括電源管理裝置1211。電源管理裝置1211可采用圖1的電壓轉(zhuǎn)換器10、圖2的電壓轉(zhuǎn)換器10a、圖14的電壓轉(zhuǎn)換器20和圖18的電壓轉(zhuǎn)換器600中的一個。因此，電壓轉(zhuǎn)換器基于流經(jīng)電感器的電感器電流和反饋電壓通過執(zhí)行PWM和PFM來產(chǎn)生所述至少一個驅(qū)動控制信號，當執(zhí)行PFM時基于輸入電源電壓在時間基礎(chǔ)上前饋地調(diào)整電感器的充電時間，并且基于導(dǎo)通時間控制脈沖執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。

在一些實施例中，處理器1210可包括單核或多核。例如，處理器1210可以是多核處理器(諸如雙核處理器、四核處理器、六核處理器等)。雖然圖 24示出包括一個處理器1210的計算系統(tǒng)1200，但是在一些實施例中，計算系統(tǒng)1200可包括多個處理器。處理器1210可包括內(nèi)部或外部高速緩存器。

處理器1210可包括用于控制存儲器模塊1240的操作的存儲器控制器。包括在處理器1210中的存儲器控制器可被稱為集成存儲器控制器(IMC)。存儲器控制器可包括結(jié)構(gòu)并且/或者執(zhí)行這里描述的一個或多個實施例的方法。存儲器控制器與存儲器模塊1240之間的存儲器接口可用包括多個信號線的單通道來實現(xiàn)，或者可用多個通道來實現(xiàn)。至少一個存儲器模塊1240可連接到多個通道中的每個通道。在一些實施例中，存儲器控制器可位于輸入/輸出集線器1220的內(nèi)部，所述存儲器控制器可被稱為存儲器控制器集線器(MCH)。

輸入/輸出集線器1220可管理處理器1210和裝置(諸如圖形卡1250)之間的數(shù)據(jù)傳輸。輸入/輸出集線器1220可經(jīng)由各種接口連接到處理器1210。例如，處理器1210和輸入/輸出集線器1220之間的接口可以是前置總線(FSB)、系統(tǒng)總線、超傳輸(HyperTransport)、閃電數(shù)據(jù)傳輸(LDT)、快速通道互聯(lián)(QPI)、通用系統(tǒng)接口(CSI)等。雖然圖24示出包括一個輸入/輸出集線器1220的計算系統(tǒng)1200，但是在一些實施例中，計算系統(tǒng)1200可包括多個輸入/輸出集線器。輸入/輸出集線器1220可提供各種與裝置的接口。例如，輸入/輸出集線器1220可提供加速圖形端口(AGP)接口、外設(shè)組件快速接口(PCIe)、通信流架構(gòu)(CSA)接口等。

圖形卡1250可經(jīng)由AGP接口或PCIe連接到輸入/輸出集線器1220。圖形卡1250可控制用于顯示圖像的顯示裝置(未示出)。圖形卡1250可包括用于處理圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)部處理器和內(nèi)部存儲器裝置。在一些實施例中，輸入/輸出集線器1220可包括內(nèi)部圖形裝置與布置在輸入/輸出集線器1220外部的圖形卡1250或者不包括所述圖形卡1250。包括在輸入/輸出集線器1220中的圖形裝置可被稱為集成圖形。此外，包括內(nèi)部存儲器控制器和內(nèi)部圖形裝置的輸入/輸出集線器1220可被稱為圖形和存儲器控制器集線器(GMCH)。

輸入/輸出控制器集線器1230可執(zhí)行數(shù)據(jù)緩存和接口仲裁以有效地操作各種系統(tǒng)接口。輸入/輸出控制器集線器1230可通過內(nèi)部總線(諸如直接媒體接口(DMI)、集線器接口、企業(yè)南橋芯片(ESI)、PCIe等)連接到輸入/輸出集線器1220。輸入/輸出控制器集線器1230可提供各種與外圍裝置的接口。例如，輸入/輸出控制器集線器1230可提供通用串行總線(USB)端口、 串行高級技術(shù)附件(SATA)端口、通用輸入/輸出(GPIO)、低引腳數(shù)(LPC)總線、串行外圍接口(SPI)、PCI、PCIe等。

在一些實施例中，處理器1210、輸入/輸出集線器1220和輸入/輸出控制器集線器1230可被實現(xiàn)為單獨的芯片集或單獨的集成電路。在其他實施例中，處理器1210、輸入/輸出集線器1220和輸入/輸出控制器集線器1230中的至少兩個可被實現(xiàn)為單獨的芯片集。

術(shù)語“電壓轉(zhuǎn)換器”的使用不應(yīng)被視為限制示例性實施例的電流轉(zhuǎn)換能力。因此，電源轉(zhuǎn)換器可包括連接到輸入節(jié)點并且具有開關(guān)節(jié)點、連接到開關(guān)節(jié)點的儲能裝置和連接到開關(guān)節(jié)點的多個開關(guān)裝置的轉(zhuǎn)換電路、儲能裝置；以及連接以控制所述多個開關(guān)裝置的輸入的開關(guān)控制電路，以基于至少一個反饋信號、至少一個前饋信號和至少一個感測信號通過每次遵循多個電力傳輸模式中的一個和基于基本上流經(jīng)輸出節(jié)點的短期電流在所述多個電力傳輸模式之間進行切換來控制所述多個開關(guān)裝置，其中，所述至少一個反饋信號是基于在輸出節(jié)點處的輸出電勢，所述至少一個前饋信號是基于在輸入節(jié)點處的輸入電勢，所述至少一個感測信號是基于基本上流經(jīng)所述多個開關(guān)裝置中的至少一個的感測電流，并且所述多個開關(guān)裝置中的第一個連接在開關(guān)節(jié)點和公共節(jié)點之間。

如上所述，根據(jù)示例性實施例，電壓轉(zhuǎn)換器通過在第二感測信號被激活之前在開關(guān)控制電路中使用定時關(guān)閉控制電壓來使第一驅(qū)動裝置導(dǎo)通并且使第二驅(qū)動裝置截止來增大電感器電流。因此，電壓轉(zhuǎn)換器可提高在PFM模式下電力傳輸?shù)截撦d的效率。此外，電壓轉(zhuǎn)換器基于第一感測信號和第二感測信號在基于第一感測信號和第二感測信號的模式轉(zhuǎn)換區(qū)間穩(wěn)定地執(zhí)行模式轉(zhuǎn)換。

雖然已經(jīng)示出并描述了針對更高的電流負載的PWM和針對更低的電流負載的PFM的兩個示例性電力傳輸操作模式，但是應(yīng)該理解，上述任意一個模式可響應(yīng)于各種設(shè)計和使用約束被其他可應(yīng)用的模式替換。例如，PFM模式可被另一模式(例如，包括軟開關(guān)模式和/或不連續(xù)導(dǎo)通模式)替換或使用另一模式以在各種范圍的相對低的負載下調(diào)整開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率。本發(fā)明構(gòu)思不限于所述的特定數(shù)量的模式或特定模式。雖然示例性存儲裝置被表示為電感器，但是應(yīng)該理解，等效電路可使用電容器替換電感器或者除了電感器之外還使用電容器。類似地，可使用其他存儲裝置。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施 例，電源管理裝置或開關(guān)模式電源(SMPS)可包含電壓轉(zhuǎn)換器或電源轉(zhuǎn)換器。

上述實施例可應(yīng)用于可受益于更高的電力傳輸效率和穩(wěn)定的模式轉(zhuǎn)換的集成電路和/或電子系統(tǒng)。例如，上述實施例可應(yīng)用于向片上系統(tǒng)(SoC)供電的電源管理裝置。

雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本公開，但對于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可進行各種改變和修改。因此，應(yīng)該理解，上面的實施例不是限制性的，而是說明性的。