專利名稱：對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電壓轉(zhuǎn)換器，特別是關(guān)于一種對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉(boostrap)電容充電的電路。
技術(shù)背景圖1繪示電壓轉(zhuǎn)換器的一部分，控制器芯片10中的上橋驅(qū)動(dòng)器102及下 橋驅(qū)動(dòng)器104依據(jù)控制信號(hào)Ug-signal和Lg-signal,發(fā)出上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)UG 及下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)LG給電壓轉(zhuǎn)換器的功率級(jí)，以切換上橋晶體管14及下橋晶 體管16，將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換成輸出電壓V0UT。假設(shè)控制器芯片IO的電源 電壓V^和輸入電壓VIN相等，且圖1的電壓轉(zhuǎn)換器沒有二極管12和自舉電容 CB。。map，則激活節(jié)點(diǎn)Boot上的電壓即為提供給上橋驅(qū)動(dòng)器102的驅(qū)動(dòng)電壓， 亦為上橋晶體管14的最大柵極電壓，而此電壓會(huì)等于上橋晶體管的電源電壓 VIN。在上橋晶體管14導(dǎo)通，下橋晶體管16截止時(shí)，切換節(jié)點(diǎn)18的電壓， 即上橋晶體管14的源極電壓，等于輸入電壓VIN。因此，當(dāng)上橋驅(qū)動(dòng)器102 導(dǎo)通上橋晶體管14時(shí)，上橋晶體管14的柵極電壓和源極電壓立即相等，將 造成上橋晶體管14一導(dǎo)通后立即截止。所以公知的電壓轉(zhuǎn)換器必須在上橋驅(qū) 動(dòng)器102的驅(qū)動(dòng)電壓和上橋晶體管14的源極之間，即在激活節(jié)點(diǎn)Boot和切 換節(jié)點(diǎn)18之間設(shè)置一自舉電容CB。w，以提供上橋晶體管14的柵極和源極之 間所需的壓差VB。。t。如圖1所示，當(dāng)上橋晶體管14被打開時(shí)，其柵極電壓為(VIN+VB。。t)，自 舉電容CBo。韭p強(qiáng)迫上橋晶體管14的柵極電壓(VIN+VB。。t)與源極電壓(VIN)之間 有一壓差VB。。t,使上橋晶體管14得以維持導(dǎo)通。然而，當(dāng)切換成上橋晶體管 14截止且下橋晶體管16導(dǎo)通時(shí)，切換節(jié)點(diǎn)18的電壓因?yàn)榻拥囟兂闪?，?chǔ)存在自舉電容CB。?；痑p上的電荷會(huì)流失，造成電壓VB。。t降低，因而需要對(duì)自舉電 容CB。。s一再次充電使其上的電壓VB。。t恢復(fù)到原先的準(zhǔn)位。為此，公知的電壓轉(zhuǎn) 換器會(huì)設(shè)置一顆二極管l2連接在自舉電容CB。。，p和電源V(x之間，以電源VCC對(duì)自舉電容CB。。自p充電并防止電流倒灌。二極管12通常為齊納二極管，如果 將二極管12設(shè)置在控制器芯片10外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)便需要額外的組件，因此在 設(shè)計(jì)芯片時(shí)通常傾向于將二極管12設(shè)置在控制器芯片10內(nèi)。此外，如果二極管12是設(shè)置在控制器芯片10內(nèi)，其造成的壓降Vdi。de將比設(shè)置在芯片外的齊納二極管更大，可能是l伏特或更高，這使得激活節(jié)點(diǎn)Boot能得到的最大電壓(Vd。de)變得更低。圖2繪示另一種公知電壓轉(zhuǎn)換器的一部分，是以設(shè)置在控制器芯片20內(nèi)， 具有較低導(dǎo)通電壓的晶體管202 (例如MOSFET)取代圖1的二極管12，使激活 接腳Boot上的電壓最高可達(dá)(Vcx-Vj。晶體管202受同步信號(hào)SYNC控制，與 下橋晶體管24同步截止或?qū)?。?dāng)上橋晶體管22截止，下橋晶體管24導(dǎo)通 時(shí)，晶體管202導(dǎo)通，電源Va對(duì)自舉電容CB。。咖p充電。當(dāng)上橋晶體管22導(dǎo)通， 下橋晶體管24截止時(shí)，晶體管202截止，防止電流逆流進(jìn)入電源Vee，激活節(jié) 點(diǎn)Boot上的電壓維持在(VIN+VB。。t)。然而，這種電壓轉(zhuǎn)換器雖改善了二極管 造成的壓降，但激活節(jié)點(diǎn)Boot與切換節(jié)點(diǎn)18間的電壓差固定為Vcc-Von而 無法調(diào)整，且晶體管202隨下橋晶體管24同步切換，如此即無法減少切換損 耗。圖3是又一種公知電壓轉(zhuǎn)換器的一部分，其是在圖2的電壓轉(zhuǎn)換器中增 設(shè)一運(yùn)算放大器(operational amplifier)做線性調(diào)節(jié)，以降低切換損耗。晶 體管308受同步信號(hào)SYNC控制，和下橋晶體管36同步導(dǎo)通或截止，但晶體 管308和電源V(x之間還有一晶體管304,從節(jié)點(diǎn)306取得的回授電壓經(jīng)電阻 Rl和R2分壓后，提供給運(yùn)算放大器302,運(yùn)算放大器302再根據(jù)參考電壓VREF 決定是否導(dǎo)通晶體管304,如此一來，只有在節(jié)點(diǎn)306的電壓過低時(shí)晶體管 304才會(huì)將電源Vo;提供給晶體管308，再經(jīng)由晶體管308對(duì)自舉電容CB。。strap充電，而在晶體管304截止期間，晶體管308的同步切換《更不會(huì)造成切換損 耗。然而，由于運(yùn)算放大器302需要補(bǔ)償，因此必須另外設(shè)置電容32做為補(bǔ) 償電路，也使得控制器芯片30增加一支接腳。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一，在于提供一種對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路。 根據(jù)本發(fā)明， 一種對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，該電壓轉(zhuǎn)換器 包括一上橋晶體管及一下橋晶體管，該自舉電容耦合在該上橋晶體管的源極 和該上橋晶體管的一上橋驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電源之間，該電路包括 一電源端， 連接一電源電壓； 一第一晶體管，耦合該電源端及一回授節(jié)點(diǎn)； 一第二晶體 管，耦合該自舉電容及該回授節(jié)點(diǎn)，與該下橋組件同步截止或?qū)?；以及?比較器，從該回授節(jié)點(diǎn)取得一回授電壓，在該回授電壓低于一參考電壓時(shí)， 導(dǎo)通該第一晶體管，將該電源電壓提供給該第二晶體管，該第二晶體管與該 電壓轉(zhuǎn)換器的下橋晶體管同步導(dǎo)通和截止，從而對(duì)該自舉電容充電，以提供 該電壓轉(zhuǎn)換器的上橋晶體管的柵極和源極之間足夠的電壓。本發(fā)明沒有二極管造成的過大壓降以及晶體管過度切換造成的切換損 耗。然而，由于比較器不需要補(bǔ)償電路，因此更節(jié)省一支接腳。除此之外， 由于運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度慢，使得線性調(diào)節(jié)器補(bǔ)償出來的頻寬小，而比較 器的反應(yīng)快，因此能得到更大的頻寬。還可以使用具有磁滯的比較器以提高 系統(tǒng)穩(wěn)定度。


圖l是一種公知電壓轉(zhuǎn)換器的一部分； 圖2是另一種公知電壓轉(zhuǎn)換器的一部分； 圖3是又一種公知電壓轉(zhuǎn)換器的一部分； 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例；以及圖5繪示圖4的實(shí)施例中各信號(hào)的波形 符號(hào)說明10102上橋驅(qū)動(dòng)器104下橋驅(qū)動(dòng)器12二極管14上橋晶體管16下橋晶體管20心巧202晶體管22上橋晶體管24下橋晶體管30芯片302運(yùn)算放大器304晶體管306節(jié)點(diǎn)308晶體管32電容34上橋晶體管36下橋晶體管40芯片402比較器404晶體管406晶體管42上橋晶體管44下橋晶體管具體實(shí)施方式
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例，晶體管406受同步信號(hào)SYNC控制，與下橋晶體 管44同步導(dǎo)通或截止，晶體管404連接在電源Vcc和晶體管406之間，受信號(hào) CTL控制。在本實(shí)施例中，晶體管404和406使用金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體 管(MOSFET),在其它的實(shí)施例中，亦可以使用例如接面場效晶體管(JFET)等 開關(guān)組件。晶體管404和406之間的節(jié)點(diǎn)電壓V。。經(jīng)電阻Rl和R2組成的分壓 電路分壓后，提供給比較器402做為回授電壓VFB,比較器402根據(jù)回授電壓 VFB是否低于參考電壓VREF,產(chǎn)生信號(hào)CTL控制晶體管404。若回授電壓VFB高于 參考電壓VREF，晶體管404截止；若回授電壓VFB低于參考電壓V咖，信號(hào)CTL 便導(dǎo)通晶體管404,將電源Vcx提供給晶體管406,再經(jīng)晶體管406對(duì)自舉電容V^Boostrap <^L< L 。和圖3的電壓轉(zhuǎn)換器相比，本發(fā)明同樣沒有二極管造成的過大壓降以及 晶體管過度切換造成的切換損耗。然而，由于比較器402不需要補(bǔ)償電路， 因此更節(jié)省一支接腳。除此之外，由于運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度慢，使得線性 調(diào)節(jié)器補(bǔ)償出來的頻寬小，而比較器的反應(yīng)快，因此能得到更大的頻寬。較 佳者，使用具有磁滯的比較器以提高系統(tǒng)穩(wěn)定度。圖5繪示圖4的實(shí)施例中各信號(hào)的波形，同步信號(hào)SYNC以固定的頻率在 高準(zhǔn)位和低準(zhǔn)位之間切換，電壓V。。以虛線表示。參照圖4，當(dāng)同步信號(hào)SYNC 在低準(zhǔn)位時(shí)，下橋晶體管44導(dǎo)通，同時(shí)晶體管406導(dǎo)通，上橋晶體管42關(guān) 閉且其源極經(jīng)下橋晶體管44接地，節(jié)點(diǎn)Boot的電壓為VB。。t，也等于Vdd-Vi 當(dāng)同步信號(hào)SYNC切換到高準(zhǔn)位時(shí)，下橋晶體管44和晶體管406截止，上橋 晶體管42導(dǎo)通，上橋晶體管42的源極電壓為VIN，此時(shí)Boot節(jié)點(diǎn)的電位等 于VIN+VB。。t。在同步信號(hào)SYNC從高準(zhǔn)位切換到低準(zhǔn)位時(shí)，儲(chǔ)存在自舉電容 CB。。自p上的電荷會(huì)流失一部分，使得電壓V。。和節(jié)點(diǎn)Boot的電壓往下掉，比較 器402探測到電壓V。d降低，因而產(chǎn)生的信號(hào)CTL便從高準(zhǔn)位切換到低準(zhǔn)位， 將晶體管404導(dǎo)通。以上對(duì)于本發(fā)明的較佳實(shí)施例所作的敘述是為闡明的目的，而無意限定 本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而 作修改或變化是可能的，實(shí)施例是解說本發(fā)明的原理以及讓熟習(xí)該項(xiàng)技術(shù)者 以各種實(shí)施例利用本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思想企 圖由申請專利范圍及其均等來決定。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，其中的電壓轉(zhuǎn)換器包括一上橋晶體管及一下橋晶體管，一自舉電容耦合在該上橋晶體管的源極和該上橋晶體管的一上橋驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電源之間，其特征在于，該電路包括一電源端，連接一電源電壓；一第一晶體管，耦合該電源端及一回授節(jié)點(diǎn)；一第二晶體管，耦合該自舉電容及該回授節(jié)點(diǎn)，與該下橋組件同步截止或?qū)ǎ灰约耙槐容^器，從該回授節(jié)點(diǎn)取得一回授電壓，在該回授電壓低于一參考電壓時(shí)，導(dǎo)通該第一晶體管。
2. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，其中該比 較器是磁滯比較器。
3. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，還包括一 分壓電路連接該回授節(jié)點(diǎn)，將該回授節(jié)點(diǎn)的電壓分壓以產(chǎn)生該回授電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，其中該第 一及第二晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管。
5. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，其中該第 一及第二晶體管是接面場效晶體管。
全文摘要
本發(fā)明是一種對(duì)電壓轉(zhuǎn)換器的自舉電容充電的電路，該電壓轉(zhuǎn)換器具有一上橋晶體管以及一下橋晶體管，該自舉電容連接在該上橋晶體管的源極和一上橋驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電源之間，該電路包括一第一晶體管連接一電源電壓及一回授節(jié)點(diǎn)，一第二晶體管連接該回授節(jié)點(diǎn)及該自舉電容，該第二晶體管與該電壓轉(zhuǎn)換器的下橋晶體管同步導(dǎo)通和截止，一比較器從該回授節(jié)點(diǎn)取得一回授電壓，在該回授電壓低于一參考電壓時(shí)導(dǎo)通該第一晶體管，將該電源電壓提供給該第二晶體管，從而對(duì)該自舉電容充電。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101247080SQ20071007885
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者呂紹鴻, 陳曜洲 申請人:立锜科技股份有限公司