[發明專利]低損耗增壓及減壓電壓轉換器

有效

• 申請號: 201410667602.2
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104660041B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 埃里克·奧馬爾·托里斯;哈里什·文卡塔拉曼;張炳哲
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 路勇

1.一種電壓轉換器電路，其包括：

降壓轉換器級，其耦合到輸入端子及輸出端子，用于響應于所述輸入端子處的輸入電壓而驅動所述輸出端子處的電壓；

電荷泵級，其耦合到所述輸入端子及所述輸出端子，用于響應于所述輸入端子處的輸入電壓而驅動所述輸出端子處的電壓；及

控制電路，其用于響應于所述輸出端子處的所述電壓高于第一輸出電壓電平而停用所述電荷泵級且用于控制所述降壓轉換器級以將所述輸出電壓調節為第二輸出電壓電平，其中所述第二輸出電壓電平高于所述第一輸出電壓電平。

2.根據權利要求1所述的電路，其中所述電荷泵級包括：

切換式二極管-電容器電路，其耦合于所述輸入端子與所述輸出端子之間且接收時鐘信號，所述切換式二極管-電容器電路響應于所述時鐘信號而操作。

3.根據權利要求1所述的電路，其中所述控制電路包括：

分壓器，其由串聯連接于所述輸出端子與參考供應電壓之間的多個電阻器構成，且沿著所述多個電阻器界定第一及第二節點，所述第一節點比所述第二節點到所述輸出端子更近；及

第一比較器，其具有耦合到所述第一節點的第一輸入及耦合到參考電壓的第二輸入，且具有耦合到所述電荷泵級的輸出，用于響應于所述第一節點處的電壓而啟用及停用所述電荷泵級。

4.根據權利要求3所述的電路，其中所述電荷泵級包括：

二極管鏈，其串聯耦合于所述輸入端子與所述輸出端子之間；

電容器，其在一側上連接到所述二極管鏈的節點；

門控時鐘電路，其具有耦合到所述電容器的另一側的輸出，具有接收時鐘信號的第一輸入且具有耦合到所述第一比較器的所述輸出的第二輸入，所述門控時鐘電路用于響應于所述分壓器的所述第一節點處的所述電壓低于所述參考電壓而施加對應于所述時鐘信號的信號。

5.根據權利要求4所述的電路，其中所述電荷泵級進一步包括：

箝位電路，其耦合于所述輸入端子與所述二極管鏈之間，用于響應于所述輸入端子處的所述電壓而限制從所述輸入端子施加到所述二極管鏈的電流。

6.根據權利要求3所述的電路，其中所述控制電路進一步包括：

第二比較器，其具有耦合到所述第二節點的第一輸入及耦合到所述參考電壓的第二輸入，且具有耦合到所述降壓轉換器級的輸出。

7.根據權利要求6所述的電路，其中所述控制電路進一步包括：

第三比較器，其具有耦合到所述輸入端子的第一輸入、耦合到輸入參考電壓的第二輸入及耦合到所述降壓轉換器級的輸出，用于響應于所述輸入端子處的所述電壓高于其第二輸入處的所述輸入參考電壓而啟用所述降壓轉換器級。

8.根據權利要求7所述的電路，其中所述輸入參考電壓不同于施加到所述第一及第二比較器的所述參考電壓。

9.根據權利要求1所述的電路，其中所述控制電路還用于響應于所述輸入端子處的所述電壓高于輸入參考電壓而啟用所述降壓轉換器級。

10.根據權利要求9所述的電路，其中所述控制電路包括：

比較器，其具有耦合到所述輸入端子的第一輸入、耦合到所述輸入參考電壓的第二輸入及耦合到所述降壓轉換器級的輸出，用于響應于所述輸入端子處的所述電壓高于其第二輸入處的所述輸入參考電壓而啟用所述降壓轉換器級。

11.一種操作DC-DC電壓轉換器以將在輸入端子處接收的DC電壓轉換為輸出端子處的DC電壓的方法，其包括以下步驟：

將時鐘信號施加到耦合于所述輸入端子與所述輸出端子之間的電荷泵電路以增加所述輸出端子處的所述電壓；

響應于所述輸出端子處的所述電壓超過第一電壓電平，停用所述電荷泵電路；及

響應于所述輸入端子處的所述電壓超過輸入參考電壓，操作降壓轉換器級以將所述輸出端子處的所述電壓調節為高于所述第一電壓電平的第二電壓電平。