專利名稱：電壓轉(zhuǎn)換器和使用該電壓轉(zhuǎn)換器的方法
電壓轉(zhuǎn)換器和使用該電壓轉(zhuǎn)換器的方法技術(shù)領(lǐng)域示例實(shí)施例涉及電壓轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種開關(guān)調(diào)節(jié)器類型的DC-DC 轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
DC-DC轉(zhuǎn)換器一般指用于將DC電壓轉(zhuǎn)換到具有不同電壓電平的另一 DC電壓的電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器還可以提供由用戶選擇的DC電壓。DC-DC 轉(zhuǎn)換器還可以用于維持恒定電壓，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器可具有可反饋輸出電壓 并將設(shè)定電壓與輸出電壓比較的結(jié)構(gòu)。開關(guān)調(diào)節(jié)器可以是一種類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器。開關(guān)調(diào)節(jié)器可以將輸出 電壓與設(shè)定電壓比較。然后可以從輸出電壓和設(shè)定電壓之間的誤差產(chǎn)生脈沖 寬度調(diào)制信號?？纱?lián)耦合并由脈沖寬度信號控制的PMOS功率晶體管和 NMOS晶體管，可產(chǎn)生輸出電壓。傳統(tǒng)的開關(guān)調(diào)節(jié)器可包括功率切換單元、低通濾波器、誤差放大器、和 模擬脈沖調(diào)制器。開關(guān)調(diào)節(jié)器還可包括sigma delta調(diào)制器以及柵極驅(qū)動器， 以替代模擬脈沖寬度調(diào)制器。開關(guān)調(diào)節(jié)器中包括的誤差放大器和sigma delta調(diào)制器可用模擬電路或數(shù) 字電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)誤差放大器用模擬電路實(shí)現(xiàn)時(shí)，誤差放大器可接收輸出電壓 Vout,并且將電壓Vset設(shè)定為模擬值。誤差值還可對應(yīng)于一模擬值。sigma delta 調(diào)制器可用模擬電路實(shí)現(xiàn)，并且sigma delta調(diào)制器可根據(jù)誤差值EV產(chǎn)生。 當(dāng)誤差放大器用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí)，輸出電壓Vout和設(shè)定電壓可被轉(zhuǎn)換為數(shù)字 值。對應(yīng)于誤差值EV的數(shù)字值然后可通過將輸出電壓Vout與設(shè)定電壓Vset 比較而輸出。sigma delta調(diào)制器還可用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。無論開關(guān)調(diào)節(jié)器用模擬電路還是數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，開關(guān)調(diào)節(jié)器可接收輸出 電壓Vout作為反饋。因此，保留在輸出電壓Vout中的開關(guān)噪聲分量.、根據(jù) 負(fù)載變化的輸出電壓Vout的變化、以及由于諧波和自調(diào)制造成的噪聲分量， 可影響誤差值EV。功率電壓VDD的變化也可影響開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電壓
Vout。發(fā)明內(nèi)容示例實(shí)施例因此貫注于一種電壓轉(zhuǎn)換器和其方法，其基本上克服由于相 關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)造成的一個(gè)或更多的問題。因此示例實(shí)施例的 一 個(gè)特征是提供 一 種能夠補(bǔ)償功率電壓變化的 DC-DC轉(zhuǎn)換器。因此示例實(shí)施例的另 一個(gè)特征是減少由開關(guān)操作造成的噪聲。因此示例實(shí)施例的另 一個(gè)特征是通過用數(shù)字電路替換傳統(tǒng)的模擬電路增 加集成度。因此示例實(shí)施例的另一個(gè)特征是提供一種轉(zhuǎn)換DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法， 其可以補(bǔ)償功率電壓的變化并減小噪聲。示例實(shí)施例的上述和其他特征之一可提供一種電壓轉(zhuǎn)換器，其具有功率 開關(guān)單元、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字低通濾波器、誤差值計(jì)算器、以及開關(guān) 信號產(chǎn)生器。功率開關(guān)單元可被配置來接收功率電壓和接地電壓，并可被配 置來通過響應(yīng)于開關(guān)信號在輸出端以及功率電壓和接地電壓之一之間切換來 產(chǎn)生輸出電壓。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元可被配置來通過采樣對應(yīng)于數(shù)字信號的功 率電壓、輸出電壓、所轉(zhuǎn)換的功率電平信號以及所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號，輸 出所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號。數(shù)字低通濾波器可被配 置來對所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號執(zhí)行低通濾波。誤差 值計(jì)算器可被配置來通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號、經(jīng)低通濾波的輸出 電平信號和輸出設(shè)定值比較而產(chǎn)生誤差值。開關(guān)信號產(chǎn)生器可被配置來產(chǎn)生 開關(guān)信號，用于調(diào)整將輸出端連接到功率電壓和接地電壓之一的時(shí)間間隔。誤差值計(jì)算器可輸出輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和之間 的差值，第 一補(bǔ)償值對應(yīng)經(jīng)低通濾波的功率電平信號和第 一增益因子的乘積 值，并且第二補(bǔ)償值對應(yīng)經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因子的乘積值。 .誤差值計(jì)算器可包括第一乘法器，其被配置來通過將經(jīng)低通濾波的功 率電平信號和第一增益因子相乘輸出第一補(bǔ)償信號；第二乘法器，其被配置 來通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因子相乘輸出第二補(bǔ)償信 號；以及減法器，其被配置來輸出該輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值
的和之間的差值。誤差值計(jì)算器可輸出該輸出設(shè)定值與第 一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值和整個(gè)系 統(tǒng)的偏置值的和之間的差值。誤差值計(jì)算器可包括第一乘法器，其被配置來通過將經(jīng)低通濾波的功 率電平信號與第一增益因子相乘以輸出第一補(bǔ)償信號；第二乘法器，其被配 置來通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號與第二增益因子相乘以輸出第二補(bǔ)償 信號；以及減法器，其被配置來輸出該輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償 值和偏置值的和之間的差值。功率開關(guān)單元可包括PMOS功率晶體管和NMOS功率晶體管，其串聯(lián) 地耦合在功率電壓和接地電壓之間，并且PMOS功率晶體管和NMOS功率晶 體管的柵極端被配置來接收開關(guān)信號。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元可包括模擬sigma delta調(diào)制器。開關(guān)信號產(chǎn)生器可被配置來產(chǎn)生開關(guān)信號，使得開關(guān)信號的脈沖寬度可 基于誤差值確定。開關(guān)信號產(chǎn)生器可包括數(shù)字多位sigma delta調(diào)制器，其被配置來將誤 差值調(diào)制成具有減少位數(shù)的脈沖編碼調(diào)制信號；以及脈沖寬度調(diào)制器，其用 于產(chǎn)生開關(guān)信號，使得開關(guān)信號的脈沖寬度可基于脈沖編碼調(diào)制信號確定。電壓轉(zhuǎn)換器可以是DC-DC轉(zhuǎn)換器。示例實(shí)施例的上述和其他特征的至少之一可以提供一種轉(zhuǎn)換電壓的方 法。該方法可包括通過響應(yīng)于開關(guān)信號在輸出端以及功率電壓和接地電壓 之一之間切換，從功率電壓和接地電壓產(chǎn)生輸出電壓；通過采樣功率電壓和輸出電壓產(chǎn)生功率電平信號和輸出電平信號；對功率電平信號和輸出電平信 號執(zhí)行低通濾波；通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號、經(jīng)低通濾波的輸出電 平信號、和輸出設(shè)定值比較產(chǎn)生誤差值；以及通過調(diào)整將輸出端連接至功率 電壓和接地電壓之 一 的時(shí)間間隔產(chǎn)生開關(guān)信號。


對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例可使上 述和其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，附圖中圖1圖示根據(jù)示例實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖； 圖2圖示圖1中的誤差值計(jì)算器的框圖；以及圖3圖示仿真根據(jù)示例實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施方式
于2006年8月22日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的、題為"用于補(bǔ)償功率電 壓變化的DC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-DC轉(zhuǎn)換的方法"的韓國專利申請No. 2006-79447,在此通過引用被全文并入?，F(xiàn)在將參照附圖，在下面更完整地描述示例實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以 以不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被釋為限制于在此提出的實(shí)施例。相反地，提 供這些示例實(shí)施例，使得對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，該公開將是徹底和完全的， 并且將完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。圖1圖示根據(jù)示例實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器20的框圖。參照圖1, DC-DC轉(zhuǎn)換器20可包括功率開關(guān)單元21、第一低通濾波 器22、高分辨率模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 23、第二低通濾波器24、誤差值 計(jì)算器25、控制器26、以及開關(guān)信號產(chǎn)生器27。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在DC-DC轉(zhuǎn) 換器20中可以并入其他裝置和/或部件。功率開關(guān)單元21可包括PMOS晶體管MP和NMOS晶體管MN,其串 聯(lián)耦合在功率電壓VDD和接地電壓GND之間?？梢韵騊MOS晶體管MP和 NMOS晶體管MN的柵極提供開關(guān)信號SW。 PMOS晶體管MP和NMOS晶 體管MN之一可根據(jù)開關(guān)信號SW的脈沖寬度導(dǎo)通。PMOS晶體管MP的漏 極端可耦合至NMOS晶體管MN的漏極端，并且具有波紋的輸出信號VO可 在耦合的漏才及端輸出。第一低通濾波器22可濾波包括波紋的輸出信號VO,并且可輸出直流 (DC)電平的輸出電壓Vout。輸出信號VO的波紋可以通過低通濾波器22 消除。低通濾波器22可例如用無源元件實(shí)現(xiàn)。高分辨率ADC 23可將輸出電壓Vout和功率電壓VDD分別轉(zhuǎn)換為輸出 電平信號Voutl和功率電平信號VDD1。所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號Voutl和所轉(zhuǎn) 換的功率電平信號VDD1可以是例如數(shù)字信號。高分辨率ADC 23可以利用 用于精確檢測誤差值的高分辨率運(yùn)行。高分辨率ADC 23的轉(zhuǎn)換速度可以是 例如高于開關(guān)信號SW的運(yùn)行頻率大約兩倍或三倍。高分辨率ADC 23可以 用例如1位模擬sigma delta調(diào)制器實(shí)現(xiàn)。高分辨率ADC 23可以產(chǎn)生(例如 但不限于)低功率耗散、高分辨率和/或噪聲成形。因此，模擬sigma delta調(diào) 制器可適用于調(diào)制低頻。高分辨率ADC 23可以用單個(gè)ADC實(shí)現(xiàn)，用于可選地轉(zhuǎn)換輸出電壓Vout 和功率電壓VDD。作為替代，高分辨率ADC23還可用兩個(gè)或更多并行設(shè)置 的ADC實(shí)現(xiàn)，用于分別將輸出電壓Vout和功率電壓VDD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。第二低通濾波器24可對從高分辨率ADC23輸出的數(shù)字信號(例如，輸 出電平信號Voutl和功率電平信號VDD1 )執(zhí)行低通濾波。第二低通濾波器 24可對應(yīng)用于轉(zhuǎn)換數(shù)字信號的數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器可精確地截止頻率， 而不管元件的集成度。第二低通濾波器24可用例如共射共基集成梳狀(CIC ) 低通濾波器實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)現(xiàn)CIC低通濾波器，頻帶外噪聲分量(其可由ADC 23中的過采樣產(chǎn)生)、熱噪聲(其可在整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生)、以及功率開關(guān)單元 21的開關(guān)噪聲分量可被防止和/或減少影響整個(gè)系統(tǒng)。例如，通過由CIC濾波 器將從l位sigma delta調(diào)制器輸出的脈沖密度調(diào)制(PDM )信號轉(zhuǎn)換為脈沖 編碼調(diào)制(PCM)信號，高頻噪聲可以減少。由于隨噪聲降低可能變得更加 穩(wěn)定的反饋電路的特性，可能需要每個(gè)元件具有減少噪聲的結(jié)構(gòu)。通過將功率電平信號VDD2和輸出電平信號Vout2與輸出電壓設(shè)定值 Vset比較，誤差值計(jì)算器25可輸出對應(yīng)于數(shù)字信號的誤差值EV,其中輸出 電平信號Vout2的噪聲可通過第二低通濾波器24減少。輸出電壓設(shè)定值Vset 可被設(shè)置為高分辨率，因?yàn)閿?shù)字輸出電平信號Vout2也可被設(shè)置為高分辨率。 結(jié)果，可產(chǎn)生誤差值EV?？刂破?6可向誤差值計(jì)算器25提供輸出電壓設(shè)定值Vset、增益因子GF、 以及偏置值OV。輸出電壓設(shè)定值Vset、增益因子GF、以及偏置值OV每個(gè) 可以由用戶設(shè)定和/或可以自動設(shè)定。開關(guān)信號產(chǎn)生器27可接收對應(yīng)于高分辨率數(shù)字信號的誤差值EV,并且 可產(chǎn)生開關(guān)信號SW。開關(guān)信號產(chǎn)生器27可包括數(shù)字sigma delta調(diào)制器28 以及脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生器29,例如柵極驅(qū)動器。當(dāng)使用數(shù)字sigma delta 調(diào)制器28時(shí)，可利用噪聲成形技術(shù)(即，sigma delta調(diào)制的特性)。換句話 說，數(shù)字sigmadelta調(diào)制器28可減少由于噪聲成形特性造成的頻帶內(nèi)噪聲。 因此，模擬低通濾波器或數(shù)字低通濾波器可用來防止和/或減少增加頻帶外噪 聲的可能性。此外，數(shù)字sigmadelta調(diào)制器28當(dāng)提供穩(wěn)定性、速度耗散和功 率耗散時(shí)可被實(shí)現(xiàn)為具有低階(low order)結(jié)構(gòu)。數(shù)字sigma delta調(diào)制器28 可產(chǎn)生多位脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號。多位PCM信號可經(jīng)由脈沖寬度調(diào) 制信號產(chǎn)生器29被轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號SW。開關(guān)信號SW可以是例如PWM信 號類型。圖2圖示圖1中的誤差值計(jì)算器25的框圖。參照圖2，誤差值計(jì)算器25可包括第一乘法器251、第二乘法器252、 以及減法器253。第一乘法器251可輸出對應(yīng)于功率電平信號VDD2和第一 增益因子GF1的乘積值的第一補(bǔ)償信號VDD3。第二乘法器252可輸出對應(yīng) 于輸出電平信號Vout2和第二增益因子GF2的乘積值的第二補(bǔ)償信號。減法 器253可輸出對應(yīng)于第一補(bǔ)償信號VDD3加上第二補(bǔ)償信號Vout3減去輸出 電壓i殳定值Vset的誤差值EV。此后，將詳細(xì)描述誤差值計(jì)算器25的操作。通過實(shí)時(shí)采樣提供給功率開關(guān)單元21的電壓電平，可以獲得功率電平信 號VDD2。因此，功率電壓VDD的時(shí)間變化可以反映到采樣的信號中。例如， 由電池提供的功率電壓電平的增加或減少，例如可以通過采樣功率電壓VDD 來反映。第一增益因子GF1可以是用于補(bǔ)償功率電壓VDD電平變化的增益 因子。第一增益因子GF1可以根據(jù)檢測的功率電壓電平VDD1自動地設(shè)定。 作為替代，第一增益因子GF1可以由用戶外部地設(shè)定。輸出電平信號Vout2可以通過實(shí)時(shí)采樣輸出電壓Vout獲得。因此，當(dāng)輸 出電壓Vout根據(jù)用戶的設(shè)置或接收輸出電壓Vout的系統(tǒng)的操作改變時(shí)，輸 出電壓Vout的時(shí)間變化也可以反映到采樣的信號中。第二增益因子GF2可以 是用于反映輸出電壓Vout的設(shè)定值的變化的增益因子。第二增益因子GF2 也可以基于輸出電壓設(shè)定值Vset確定。第二增益因子GF2可以自動地設(shè)定， 或可以由用戶外部地設(shè)定。在由第一增益因子GF1和第二增益因子GF2縮放后，功率電平信號 VDD2和輸出電平信號Vout2可以分別提供給減法器253。減法器253通過從 第一補(bǔ)償信號VDD3和第二補(bǔ)償信號Vout3的和減去輸出電壓設(shè)定值Vset, 可以輸出誤差值EV。在示例實(shí)施例中，減后的值可以不對應(yīng)輸出電壓Vout的電平和輸出電壓 設(shè)定值Vset之間確切的差。然而，減后的值可以反映輸出電壓Vout的電平和 輸出電壓設(shè)定值Vset之間的差。輸出電壓Vout可以通過由整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載耗散 的電流和從功率開關(guān)單元21提供的電流而確定。因此，誤差值EV可以直接 與驅(qū)動功率開關(guān)單元21的開關(guān)信號SW的脈沖寬度的占空比相關(guān)。
當(dāng)功率開關(guān)單元21為維持輸出電壓Vout需要向負(fù)載提供更多的電流時(shí)，可能需要增加誤差值EV。相反，當(dāng)功率開關(guān)單元21為維持輸出電壓Vout需 要向負(fù)載提供更少的電流時(shí)，可能需要減小誤差值EV。因此，誤差值EV的 范圍可以對應(yīng)開關(guān)信號SW的脈沖寬度的范圍。因此，輸出電壓設(shè)定值Vset 和功率電壓的測量值之間的差可不用作誤差值EV。在另 一示例實(shí)施例中，第 一補(bǔ)償信號VDD3和第二補(bǔ)償信號Vout3可以 通過補(bǔ)償輸出電壓Voutl和功率電壓VDD1的測量值來產(chǎn)生。然后，可計(jì)算 輸出電壓設(shè)定值與第一補(bǔ)償信號VDD3和第二補(bǔ)償信號Vout3的和之間的差， 作為誤差值EV。進(jìn)一步，偏置值OV可以從控制器26提供至減法器253,用于經(jīng)由整個(gè) 系統(tǒng)可包括的偏置反映輸出電壓Vout的影響。圖3圖示仿真根據(jù)示例實(shí)施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器20的結(jié)果的圖。參照圖3，功率電壓VDD初始可以是大約4.2V。功率電壓VDD可以根 據(jù)時(shí)間的經(jīng)過而減少到大約3.7V，然后減少到大約3.2V。輸出電壓Vout可 以對應(yīng)大約2.1V。其中可提供輸出電壓Vout的系統(tǒng)的負(fù)載，可根據(jù)經(jīng)過的時(shí) 間改變至大約10ohm或大約1000ohm。輸出電壓Vout、功率電平信號VDD 和誤差值EV可對應(yīng)具有從例如-8192到+8191的16384步長的14位量化數(shù) 字碼。數(shù)字sigma delta調(diào)制器28可接收14位誤差值，并且可調(diào)制誤差值EV。 數(shù)字sigma delta調(diào)制器28 (圖1中所示)然后可輸出7位PCM碼。7位PCM 碼可具有從例如-64到+63的128步長。進(jìn)一步，當(dāng)功率電壓VDD對應(yīng)大約4.2V時(shí)，誤差值EV可對應(yīng)于大約 -2940，并且PCM碼可對應(yīng)大約-23。當(dāng)功率電壓VDD減小到大約3.7V時(shí)， 誤差值EV可增加至大約-1250,并且PCM碼可增加至大約-10。當(dāng)功率電壓 ￥00減小至大約3.2￥時(shí)，誤差值EV可增加至大約280,并且PCM碼可增 加至大約2。輸出電壓Vout可以在大約2.1V維持恒定，而不管功率電壓VDD 的變化。在示例實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可提供穩(wěn)定的輸出電壓，不管功率電壓 的變化。進(jìn)一步，由開關(guān)操作造成的噪聲可以減小，通過用數(shù)字電路替代傳 統(tǒng)的模擬電路可提高集成度，并且可減小功率耗散。將理解到，盡管術(shù)語"第一"和"第二"等可在此用作描述各種元件、 結(jié)構(gòu)、組件、區(qū)域、層和/或部分，然而這些元件、結(jié)構(gòu)、組件、區(qū)域、層和 /或部分應(yīng)當(dāng)不被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來將一個(gè)元件、結(jié)構(gòu)、組件、 區(qū)域、層和/或部分與另一個(gè)元件、結(jié)構(gòu)、組件、區(qū)域、層和/或部分區(qū)分開。 因此，下面討論的第一元件、結(jié)構(gòu)、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱作第二 元件、結(jié)構(gòu)、組件、區(qū)域、層或部分，而不背離示例實(shí)施例的教導(dǎo)?？臻g相對的術(shù)語，如"在……之下"、"在……下面"、"低于"、"在......之上"、"在……上面"，可在此使用以易于描述，用于如附圖所示描述一個(gè)元 件或特征與另外的(各)元件或(各)特征的關(guān)系。將理解到，空間相對的 術(shù)語意圖在于除附圖中描述的方向外、包含使用或操作的裝置的不同方向。 例如，如果附圖中的裝置朝上(或朝下)，那么描述為"在其他元件或?qū)酉旅? 或"在其他元件或?qū)右韵拢?，的元件或?qū)?，將可以朝?其他元件或?qū)拥纳厦?。 因此，實(shí)例術(shù)語"在……下面"可包括上面和下面兩個(gè)方向。裝置可以其他 情況的朝向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方向)，并且空間相對的描述符在此相應(yīng)地 解釋。在此使用的術(shù)語僅是出于描述特定實(shí)施例的目的，并且意圖不在于限制示例實(shí)施例。如在這里使用的，單數(shù)形式"一個(gè)(a)"、"一個(gè)(an)"和"這 個(gè)(the)"意圖在于也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有所指。還將理 解到，當(dāng)在本說明中使用術(shù)語"包括(comprise )"和/或"包括(comprsing )" 時(shí)，指定所述特征、整體、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，但是不排 除存在或添加一個(gè)或更多其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其 蓉入除非其他情況下定義，這里使用的所有術(shù)語(包括科學(xué)和技術(shù)術(shù)語)具 有與示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。還將認(rèn)識 到，術(shù)語(如那些在通常使用的字典中定義的)應(yīng)當(dāng)被釋為具有與相關(guān)技術(shù) 環(huán)境中它們的意思一致的意思，并且將不被以理想化或過分形式意思來解釋， 除非這里清楚地如此定義。已經(jīng)在此公開了本發(fā)明的示例實(shí)施例，并且盡管使用了特定術(shù)語，但是 它們僅被用來并且要以通用和描述性的意思解釋，并且不出于限制目的。因 此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，各種形式和細(xì)節(jié)的變化可以進(jìn)行/而不 背離如在權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電壓轉(zhuǎn)換器，包括功率開關(guān)單元，被配置來接收功率電壓和接地電壓，并且被配置來通過響應(yīng)于開關(guān)信號、在輸出端以及功率電壓和接地電壓之一之間切換，產(chǎn)生輸出電壓；模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，被配置來通過采樣對應(yīng)于數(shù)字信號的功率電壓、輸出電壓、所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號，輸出所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號；數(shù)字低通濾波器，被配置來對所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號執(zhí)行低通濾波；誤差值計(jì)算器，被配置來通過比較經(jīng)低通濾波的功率電平信號、經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和輸出設(shè)定值，產(chǎn)生誤差值；以及開關(guān)信號產(chǎn)生器，被配置來產(chǎn)生開關(guān)信號，用于調(diào)整時(shí)間間隔，在所述時(shí)間間隔期間輸出端連接到功率電壓和接地電壓之一。
2. 如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中誤差值計(jì)算器被配置來輸出該 輸出設(shè)定值與第 一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和之間的差值，第 一補(bǔ)償值對應(yīng)于 經(jīng)低通濾波的功率電平信號和第一增益因子的乘積值，并且第二補(bǔ)償值對應(yīng) 于經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因子的乘積值。
3. 如權(quán)利要求2所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中誤差值計(jì)算器包括 第一乘法器，被配置來通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號和第一增益因子相乘，輸出第一補(bǔ)償信號；第二乘法器，被配置來通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因 子相乘，輸出第二補(bǔ)償信號；以及減法器，被配置來輸出在輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和之 間的差值。
4. 如權(quán)利要求2所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中誤差值計(jì)算器被配置來輸出該 輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值以及整個(gè)系統(tǒng)的偏置值的和之間的差值。
5. 如權(quán)利要求4所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中誤差值計(jì)算器包括 第一乘法器，被配置來通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號和第一增益因子相乘輸出第一補(bǔ)償信號；第二乘法器，被配置來通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因子相乘，輸出第二補(bǔ)償信號；以及減法器，被配置來輸出在輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值和偏置 值的和之間的差值。
6. 如權(quán)利要求4所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中功率開關(guān)單元包括PMOS功 率晶體管和NMOS功率晶體管，其串聯(lián)地耦合在功率電壓和接地電壓之間， 并且PMOS功率晶體管和NMOS功率晶體管的柵極端被配置來接收開關(guān)信
7. 如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元包括模擬 sigma delta調(diào)制器。
8. 如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中開關(guān)信號產(chǎn)生器被配置來產(chǎn)生 開關(guān)信號，使得基于誤差值確定開關(guān)信號的脈沖寬度。
9. 如權(quán)利要求8所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中開關(guān)信號產(chǎn)生器包括 數(shù)字多位sigma delta調(diào)制器，被配置來將誤差值調(diào)制到具有減少的位數(shù)的脈沖編碼調(diào)制信號；以及脈沖寬度調(diào)制器，被配置來產(chǎn)生開關(guān)信號，使得基于脈沖編碼調(diào)制信號 確定開關(guān)信號的脈沖寬度。
10. 如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中電壓轉(zhuǎn)換器是DC-DC轉(zhuǎn)換器。
11. 一種轉(zhuǎn)換電壓的方法，包括通過響應(yīng)于開關(guān)信號在輸出端與功率電壓和接地電壓之一之間切換，從 功率電壓和接地電壓產(chǎn)生輸出電壓；通過采樣功率電壓和輸出電壓，產(chǎn)生功率電平信號和輸出電平信號； 對功率電平信號和輸出電平信號執(zhí)行低通濾波；通過比較經(jīng)低通濾波的功率電平信號、經(jīng)低通濾波的輸出電平信號、以 及輸出設(shè)定值，產(chǎn)生誤差值；以及通過調(diào)整時(shí)間間隔產(chǎn)生開關(guān)信號，在所述時(shí)間間隔期間輸出端連接到功 率電壓和接地電壓之一 。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生誤差值包括輸出在輸出設(shè)定 值與第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和之間的差值，第一補(bǔ)償值對應(yīng)于經(jīng)低通濾 波的功率電平信號和第 一增益因子的乘積值，第二補(bǔ)償值對應(yīng)于經(jīng)低通濾波 的輸出電平信號和第二增益因子的乘積值。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中產(chǎn)生誤差值包括通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號與第一增益因子相乘，輸出第一補(bǔ)償信號；通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號與第二增益因子相乘，輸出第二補(bǔ)償信號；以及輸出在輸出設(shè)定值與第 一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和之間的差值。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中產(chǎn)生誤差值包括輸出在輸出設(shè)定 值與第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值、和整個(gè)系統(tǒng)的偏置值的和之間的差值。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中產(chǎn)生誤差值包括 通過將經(jīng)低通濾波的功率電平信號和第一增益因子相乘，輸出第一補(bǔ)償信號；通過將經(jīng)低通濾波的輸出電平信號和第二增益因子相乘，輸出第二補(bǔ)償信號；以及輸出在輸出設(shè)定值與第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值、以及整個(gè)系統(tǒng)的偏置值 的和之間的差l直。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生輸出電壓包括提供串聯(lián)耦合在功率電壓和接地電壓之間的PMOS功率晶體管和NMOS 功率晶體管；將開關(guān)信號施加到PMOS功率晶體管和NMOS功率晶體管的柵極端；以及經(jīng)由PMOS功率晶體管和NMOS功率晶體管的柵極端的連接節(jié)點(diǎn)，產(chǎn) 生輸出信號。
17. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生輸出電壓包括通過使用模擬 sigma delta調(diào)制器轉(zhuǎn)換誤差值。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生開關(guān)信號包括通過基于誤差 值確定開關(guān)信號的脈沖寬度，產(chǎn)生開關(guān)信號。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中產(chǎn)生開關(guān)信號包括 將誤差值調(diào)制成具有減少的位數(shù)的脈沖編碼調(diào)制信號；以及 產(chǎn)生開關(guān)信號，使得基于脈沖編碼調(diào)制信號確定開關(guān)信號的脈沖寬度。
20. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中轉(zhuǎn)換電壓為DC-DC轉(zhuǎn)換。
全文摘要
示例實(shí)施例涉及一種電壓轉(zhuǎn)換器，其具有功率開關(guān)單元、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)單元、數(shù)字低通濾波器(LPF)、誤差值(EV)計(jì)算器、以及開關(guān)信號產(chǎn)生器。功率開關(guān)單元可通過響應(yīng)于開關(guān)信號在輸出端以及功率電壓和接地電壓之一之間切換，產(chǎn)生輸出電壓。ADC單元可輸出所轉(zhuǎn)換的功率電平信號和所轉(zhuǎn)換的輸出電平信號。EV計(jì)算器可通過比較從數(shù)字LPF輸出的經(jīng)低通濾波的功率電平信號和經(jīng)低通濾波的輸出電平信號、以及輸出設(shè)定值，產(chǎn)生EV。開關(guān)信號產(chǎn)生器可產(chǎn)生開關(guān)信號用于調(diào)整時(shí)間間隔，所述時(shí)間間隔期間輸出端連接到功率電壓和接地電壓之一。
文檔編號H02M3/156GK101132148SQ20071014237
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者李龍熙 申請人:三星電子株式會社