切换式电压转换器制造技术

本发明专利技术提供的切换式电压转换器耦接至一电压源且包含一电能储存元件、多个开关与一控制器。该电能储存元件耦接至该电压源且具有一切换端点。该多个开关各自耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间。该控制器系用以切换该多个开关，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点。该控制器控制该多个开关各自于不同时间点自一第一连接状态切换为一第二连接状态。

Switched voltage converter

The switching type voltage converter provided by the invention is coupled to a voltage source and comprises an electric energy storage element, a plurality of switches and a controller. The power storage element is coupled to the voltage source and has a switching endpoint. The plurality of switches are respectively coupled between the switching endpoint of the electric energy storage element and a circuit node. The controller is used to switch the plurality of switches so that the switching endpoint of the power storage element is intermittently coupled to the circuit node. The controller controls the plurality of switches to switch from a first connection state to a second connection state at different time points.

【技术实现步骤摘要】
切换式电压转换器
本专利技术与电压转换器相关，并且尤其与能降低切换式电压转换器中的高频电磁干扰(electro-magneticinterference,EMI)的技术相关。
技术介绍
一般而言，电子装置的外接式电源或是内部蓄电元件只会供应一种固定大小的电压。若包含两种以上以不同电压驱动的电路，电子装置便需在内部设置直流-直流电压转换器。切换式电源(switched-modepowersupply)因较线性变压器(linearregulator)具有较佳的转换效率，被广泛应用于需要直流-直流电压转换的装置中。根据输出电压与输入电压的大小相对关系，直流-直流切换式电源可分为升压转换器(boostconverter)与降压转换器(buckconverter)两类。图1A与图1B分别呈现了这两类转换器的典型功能方块图。这两个电路的共通处在于藉由周期性地切换开关S来移转电能储存元件(电感L)中的电能。转换后电压VOUT相对于转换前电压VDD的大小与开关S被设定为导通/不导通的工作周期相关，可依负载110、120的实际需求决定。现行切换式电压转换器的问题在于，开关S自不导通状态被切换为导通状态的一瞬间，或是开关S自导通状态被切换为不导通状态的一瞬间，出入电压转换器的电流IVDD、IGND都会出现大幅度的电流量变化，因而为电压转换器的周边电路以及使用转换后电压VOUT的负载110、120带来高频电磁干扰。
技术实现思路
为解决上述高频电磁干扰的问题，本专利技术提出一种新的切换式电压转换器。根据本专利技术的一具体实施例为一种切换式电压转换器。该切换式电压转换器耦接至一电压源，且包含一电能储存元件、多个开关与一控制器。该电能储存元件耦接至该电压源，且具有一切换端点。该多个开关各自耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间。该控制器系用以切换该多个开关，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点。该控制器控制该多个开关各自于不同时间点自一第一连接状态切换为一第二连接状态。根据本专利技术的另一具体实施例为一种切换式电压转换器。该切换式电压转换器耦接至一电压源，且包含一电能储存元件、一开关与一控制器。该电能储存元件耦接至该电压源，且具有一切换端点。该开关耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间。该多个开关中每一个开关所具有的电流驱动能力各自低于一预设门槛值。该控制器系用以切换该开关，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点。该控制器输出一展频信号控制切换该开关的时间点。根据本专利技术的另一具体实施例为一种切换式电压转换器。该切换式电压转换器耦接至一电压源，且包含一电能储存元件、一开关、一控制器与一电压回转率控制模块(slewratecontrolmodule)。该电能储存元件耦接至该电压源，且具有一切换端点。该开关耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间。该控制器针对该开关产生一控制信号。该电压回转率控制模块耦接于该开关和该控制器之间，并系用以根据该控制信号产生一开关控制信号，使得该开关控制信号相对于该控制信号具有较低的一电压回转率。该开关系受到该开关控制信号控制，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点。关于本专利技术的优点与精神可以藉由以下专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。附图说明图1A与图1B分别呈现切换式升压转换器与切换式降压转换器的典型功能方块图。图2A为根据本专利技术的一实施例中的切换式升压转换器的功能方块图；图2B～图2D为该升压转换器中的控制信号的时序图范例。图2E呈现根据本专利技术的电压转换器可采用的控制信号产生电路。图3A～图3C呈现数种展频信号产生电路的功能方块图。图4A为根据本专利技术的一实施例中的切换式升压转换器的功能方块图；图4B为该升压转换器中的控制信号的时序图范例。图5呈现将本专利技术概念应用于一切换式降压转换器的实施例。图6为根据本专利技术的另一实施例中的切换式升压转换器的功能方块图。图7A为根据本专利技术的另一实施例中的切换式升压转换器的功能方块图；图7B为该升压转换器中的控制信号的时序图范例。图8A为根据本专利技术的另一实施例中的切换式升压转换器的功能方块图；图8B为该升压转换器中的控制信号的时序图范例。须说明的是，本专利技术的图式包含呈现多种彼此关联的功能性模块的功能方块图。该等图式并非细部电路图，且其中的连接线仅用以表示信号流。功能性元件及/或程序间的多种互动关系不一定要透过直接的电性连结始能达成。此外，个别元件的功能不一定要如图式中绘示的方式分配，且分布式的区块不一定要以分布式的电子元件实现。符号说明VDD：转换前电压VOUT：转换后电压L：电感D：二极管S、S1、S2、S1A、S1B、S2A、S2B：开关110、120、910、920、930、940：负载200、400、600、700、800：升压转换器250、450、550、650、750、850：控制器TL、TC1、TC2：切换端点N1A、N1B、N：电路节点Ф1A、Ф1B、Ф2A、Ф2B、Ф：控制信号300A～300C：展频信号产生电路310：N位计数器320：N位电容阵列330：施密特触发器340：D型正反器350：运算放大器360：N位电阻阵列R、R1、R2、Rd：电阻Cd、C1、C2：电容M1～M3：晶体管500：降压转换器760、861、862：电压回转率控制模块Ф1’、Ф2’：开关控制信号IVDD、IGND：电流具体实施方式本专利技术的概念可应用在各种切换式电压转换器。首先介绍将本专利技术概念应用于切换式升压转换器的实施例。请参见图2A中的功能方块图。升压转换器200包含一电能储存元件(电感L)、一二极管D、多个开关(此实施例以两个开关S1A、S1B为例)与一控制器250。升压转换器200接收来自外部的转换前电压VDD，并将升压转换后的电压VOUT提供给负载910；转换前电压VDD可以是由电源供应器提供，也可以是由一电源产生器所提供，更明确地说，该电源产生器可以是一模拟电路，举例而言，该模拟电路为一低压降稳压器(LDO)。电感L具有一切换端点TL。开关S1A耦接于切换端点TL与电路节点N1A之间，而开关S1B耦接于切换端点TL与电路节点N1B之间。由图2A可看出，电路节点N1A、N1B实际上是同一个电路节点(以下称电路节点N)。因此，开关S1A、S1B可被视为并联耦接于电感L的切换端点TL与电路节点N之间。开关S1A、S1B受到控制器250产生的信号Ф1A、Ф1B控制。控制器250负责切换开关S1A、S1B，使得电感L的切换端点TL被间歇性地耦接至电路节点N。假设控制信号Ф1A、Ф1B具有高电压准位时开关S1A、S1B为导通，控制信号Ф1A、Ф1B具有低电压准位时开关S1A、S1B为不导通。图2B呈现控制信号Ф1A、Ф1B的一种时序图范例。于此范例中，控制信号Ф1A、Ф1B各自大致为一方波信号。在大部分的时间里，控制信号Ф1A、Ф1B同时为高电压准位或同时为低电压准位，但控制信号Ф1A每次的升缘出现时间点tr1A皆略早于控制信号Ф1B的升缘的出现时间点tr1B。换句话说，控制器250控制开关S1A、S1B各自于不同时间点自不导通状态切换为导通状态。另一方面，此范例中的控制信号Ф1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切换式电压转换器，包含：一电能储存元件，耦接至一电压源，且具有一切换端点；多个开关，各自耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间；以及一控制器，用以切换该多个开关，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点，其中该控制器控制该多个开关各自于不同时间点自一第一连接状态切换为一第二连接状态。

【技术特征摘要】
1.一种切换式电压转换器，包含：一电能储存元件，耦接至一电压源，且具有一切换端点；多个开关，各自耦接于该电能储存元件的该切换端点与一电路节点之间；以及一控制器，用以切换该多个开关，使得该电能储存元件的该切换端点被间歇性地耦接至该电路节点，其中该控制器控制该多个开关各自于不同时间点自一第一连接状态切换为一第二连接状态。2.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该多个开关中每一个开关所具有的电流驱动能力各自低于一预设门槛值。3.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该控制器进一步控制该多个开关各自于不同时间点自该第二连接状态切换为该第一连接状态。4.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该多个开关各自所具有的电流驱动能力不相同。5.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该电能储存元件系选自由电容元件与电感元件组成的群组。6.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该控制器包含一延迟元件，用以接收一控制信号并输出一延迟后控制信号；该控制器输出该控制信号控制该多个开关中的一第一开关，并输出该延迟后控制信号控制该多个开关中的一第二开关。7.如1所述的切换式电压转换器，其特征在于，该控制器利用一展频信号控制该多个开关中的至少一开关。8.如7所述的切换式电压转换器，其特征在于，该展频信号的一调变周期、一跳频规则或...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪国强，郑铭槮，
申请(专利权)人：晨星半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71