[發明專利]直流電源轉換電路及模式切換方法

有效

• 申請號: 200810003128.8
• 申請日: 2008-01-10
• 公開（公告）號: CN101222176A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 滕立;魏駿愷;陳一梅;陳冠宇;林宋宜;王弘毅
• 申請（專利權）人: 晨星半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/10;H02M1/00;G05B19/04
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳晨

技術領域

本發明涉及一種直流電源轉換電路及模式切換方法，特別涉及應用于可攜式電子裝置中的直流電源轉換電路及模式切換方法。

背景技術

在一個由多個子系統(subsystem)電路所構成的電子裝置中，由于每個子系統電路需要的直流電壓電位均不盡相同，因此便有直流電源轉換電路存在的必要。請參見圖1，其為直流電源轉換電路應用于電子裝置中的結構示意圖，其中系統電壓源V_system經過直流電源轉換電路10的轉換，進而產生電位不同的第一電壓V1，進而提供給子系統電路11、12來使用。

而常見的直流電源轉換電路10有兩種，第一種是所謂低壓降壓調節器(Low?Dropout?regulator，以下簡稱LDO)，其電路示意圖如圖2(a)的所示，其利用以運算放大器所完成的反饋控制電路20根據反饋電壓Vf與參考電壓Vr的比較來控制晶體管Q1于有源區操作時的開啟程度，進而將輸入電壓Vi(例如上述V_system)進行調降后產生與參考電壓Vr相關的輸出電壓Vo，在本例是Vo＝Vr。但其缺點在于其減去的電壓Vi-Vo是被圖中的晶體管Q1所消耗的，因此轉換效率不佳，而且所需的輸出電流越大，轉換效率越差，因此當負載越大時，能量耗損也就越大。

而另一種則是如圖2(b)所示的降壓轉換器(Buck?Converter)，其中驅動電路25根據時脈信號φ及參考電壓Vr來產生工作周期為D的脈沖寬度調制(以下簡稱PWM)控制信號來對晶體管Q2、Q3進行控制，進而得到Vo/Vi＝D的電壓轉換，而其轉換效率可達90％。故其轉換效率較上述LDO為佳，因此目前大多使用降壓轉換器來完成上述直流電源轉換電路10。

然而，在許多利用電池為基本電源的可攜式電子裝置上，為能有效節省電力，通常在裝置閑置一段時間后，便會自動從活動模式(active?mode)轉到靜止模式(quiescent?mode)，用以將一些不必要的電路關閉而達到省電的功效。此外，在進入靜止模式后，降壓轉換器則可以降低參考電壓Vr的數值，進而使驅動電路25發出的PWM控制信號的工作周期D隨之降低，用以來將其輸出電壓向下降低，例如從原來的1.2伏特下降至0.7伏特，希望能達到系統省電的目的。但很不幸的，雖然輸出電壓降低，但由于驅動電路25發出的PWM控制信號的頻率并無改變，因此降壓轉換器中的Q2、Q3仍然不斷地進行切換動作，使得降壓轉換器的充放電動作并未停止，因此降壓轉換器本身所耗損的能量并無法有效隨之下降，反而造成靜止模式中的節能效果不佳。

發明內容

綜合上述，為能有效改善上述技術的缺陷，進而達到有效節能的功效增進，為本發明的主要目的。

本發明為一種直流電源轉換電路，應用于電子裝置中，該電子裝置包含有子系統電路，而該轉換電路包含：第一電壓轉換電路，電連接于該子系統電路，接收系統電壓及第一參考電壓，用以依據第一參考電壓產生第一輸出電壓至輸出端；以及第二電壓轉換電路，電連接于該第一電壓轉換電路的該輸出端，接收該系統電壓及第二參考電壓，用以依據第二參考電壓產生第二輸出電壓至該輸出端；其中，該第二電壓轉換電路根據該輸出端的電壓小于閾值而開始輸出第二輸出電壓至該輸出端。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，還包含：參考電壓產生電路，用以產生該第一參考電壓及該第二參考電壓分別至該第一電壓轉換電路及該第二電壓轉換電路，且該第一參考電壓高于該第二參考電壓恒定值。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，其中當該第二電壓轉換電路開始輸出該第二輸出電壓至該輸出端后，該參考電壓產生電路每經一個時間周期調降第二參考電壓的電壓值，直到該第二輸出電壓為預定電壓值。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，其中該參考電壓產生電路包含：多個串聯電阻；多個受控開關，分別并聯于所述多個串聯電阻；電阻組，至少包含一個電阻，串接至所述多個串聯電阻；以及恒定電流源；

其中由該電阻組的高電壓節點引出該第一參考電壓，而由該電阻組的低電壓節點引出該第二參考電壓。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，其中當該第二電壓轉換電路開始輸出該第二輸出電壓至該輸出端后，每經一個時間周期接通一個受控開關而使第一參考電壓與第二參考電壓同時下降一個電壓差值。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，其中該第一電壓轉換電路為降壓轉換器，而該第二電壓轉換電路為低壓降壓調節器。

根據上述方案，本發明所述的直流電源轉換電路，其中該第一電壓轉換電路為第一降壓轉換器，而該第二電壓轉換電路為第二降壓調節器。