用于开关电容调节器的转换速率控制的电路和方法技术

电路包括：第一电容器(C1)；第一开关(S1)，其具有耦合至V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于开关电容调节器的转换速率控制的电路和方法
技术介绍
开关电容调节器是众所周知的调节器类别，其可以被用于调节电压或电流。在很多现有的开关电容调节器中，调节器的网络开关使调节器在两种状态之间切换。这种调节器的输出电压或输出电流可以通过调整调节器在状态之间切换的频率来进行调节。然而，在对电磁干扰(EMI)敏感的电子设备中，改变开关频率可能是禁止的。例如，手机在EMI上有严格的规范，因为太多的EMI会影响通话质量和无线数据传输，并且手机工程师经常需要调整各种芯片的工作频率，以防止它们干扰关键通信信号，从而确保不会降低通话质量。为了满足严格的EMI规范，SC调节器可能需要在可预测的、单一开关频率下进行操作。在这种情况下，SC调节器不能调整开关频率来调节输出电压。因此，需要用于调节开关电容调节器的输出的新机制。
技术实现思路
根据一些实施例，提供了用于开关电容调节器的转换速率控制的电路和方法。更具体地，在一些实施例中，提供了用于开关电容调节器的电路，所述电路包括：第一电容器，其具有第一端和第二端；第一开关，其具有耦合至输入电压的第一端、耦合至所述第一电容器的第一端的第二端、以及控制端；第二开关，其具有耦合至所述第一开关的第二端的第一端、第二端、以及控制端；第三开关，其具有耦合至所述第二开关的第二端的第一端、耦合至所述第一电容器的第二端的第二端、以及控制端；第四开关，其具有耦合于所述第三开关的第二端的第一端、耦合至电源电压的第二端、以及控制端，其中在第一状态中：所述第一开关关断；所述第二开关接通，所述第三开关关断，并且所述第四开关接通；其中在第二状态中：所述第一开关接通；所述第二开关关断，所述第三开关接通，并且所述第四开关关断，并且其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端以及所述第四开关的控制端中的至少一个耦合至具有随时间变化的转换速率的控制信号。更具体地，在这些实施例的一些中，所述第一开关是PMOSFET，并且所述第一开关的控制端是所述PMOSFET的栅极。更具体地，在这些实施例的一些中，所述第二开关是NMOSFET，并且所述第二开关的控制端是所述NMOSFET的栅极。更具体地，在这些实施例的一些中，所述第三开关是PMOSFET，并且所述第三开关的控制端是所述PMOSFET的栅极。更具体地，在这些实施例的一些中，所述第四开关是NMOSFET，并且所述第四开关的控制端是所述NMOSFET的栅极。更具体地，在这些实施例的一些中，所述电源电压是接地的。更具体地，在这些实施例的一些中，所述电路进一步包括第二电容器，其具有耦合至所述第二电容器的第二端的第一端、以及耦合至所述电源电压的第二端。更具体地，在这些实施例的一些中，所述电路进一步包括可变电容器，其具有耦合至所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、和所述第四开关的控制端之一的第一端。再具体地，在这些实施例的一些中，所述可变电容器是一组开关电容器。再具体地说，在这些实施例的一些中，所述可变电容器是变容管。更具体地，在这些实施例的一些中，所述电路进一步包括：可变电流源，其具有输出端；第三电容器，其具有耦合至所述电源电压的第一端，并且具有耦合至所述可变电流源的输出端、以及所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端和所述第四开关的控制端之一的第二端。附图说明图1是根据一些实施例的N：M开关电容(SC)调节器模型的示例。图2A是根据一些实施例的2：1SC调节器的示例。图2B示出了根据一些实施例的图2A的2:1SC调节器的四个栅极的波形示例。图3A-3C示出了根据一些实施例的具有不同转换速率的栅驱动波形的示例。图3D示出了根据一些实施例的通过调整产生栅极驱动信号的驱动程序的电源电压来调整有效VGS的方法示例。图4A是根据一些实施例的用于改变转换速率的第一电路的示例。图4B是根据一些实施例的用于改变转换速率的第二电路的示例。具体实施方式根据一些实施例，提供了利用电源开关控制信号的可变转换速率来调节开关电容调节器的输出的机制。图1示出了根据一些实施例的N:M开关电容(SC)调节器模型的示例100。例如，如果N为2，M为1，则SC调节器模型100描述了2：1SC调节器。输入电压VIN102乘以比值M/N108，然后是输出电阻ROUT106。VOUT＝MxVIN/N–ROUTxIOUT。ROUT106可以通过改变SC调节器的开关频率来调整，但是由于EMI的原因，在一些应用中这可能是禁止的。此外，还可以通过改变电源开关的有效电阻来调整ROUT106。其中一种方法是改变栅极驱动信号到电源开关的转换速率。图2A示出了根据一些实施例的2：1SC调节器102的示例。如图所示，调节器102包括四个电源开关PTOP202、NMID204、PMID206、和NBOT208。在一些实施例中，可以使用任何合适的组件来实现这些开关。例如，在一些实施例中，PTOP202和PMID206可以是PMOSFET电源开关，而NMID204和NBOT208可以是NMOSFET电源开关。在操作期间，这些开关可以接通和关断，以使调节器在状态0和状态1之间转换，从而将VOUT108调节为接近于VIN104的1/2。这些开关可以由四个电源开关PTOP202、NMID204、PMID206和NBOT208的四个栅极信号PTOP_G210、NMID_G212、PMID_G214和NBOT_G216来控制。栅极信号将PTOP202、NMID204、PMID206和NBOT208的相应栅极驱动为接通或关断。如图2A所示，在状态0中，PTOP202和PMID206是关断的(由虚线表示)，而NMID204和NBOT208是接通的。在状态1中，PTOP202和PMID206是接通的，而NMID204和NBOT208是关断的(用虚线表示)。如图2A所示，在状态0中：CFLY114的第一端可以通过NMID204耦合至去耦电容器COUT106的第一端和输出VOUT108的输出端；而CFLY114的第二端可通过MBOT208耦合至地面。在状态1中：CFLY114的第一端可以通过PTOP202耦合至VIN104；而CFLY114的第二端可以通过PMID206耦合至解耦电容器COUT106的第一端和输出VOUT108的输出端。在一些实施例中，在状态0和状态1二者下，可以将COUT106的第二端耦合至地面110。图2B分别示出了可用于一些实施例的四个电源开关PTOP202、NMID204、PMID206和NBOT208的四个栅极PTOP_G210、NMID_G212、PMID_G214和NBOT_G216的示例波形。在一些实施例中，VMID218可以连接至VOUT108，或者可以由单独的电压调节器提供，该电压调节器生成接近输入电压VIN104的1/2的电压。如图2B所示，在一些实施例中，PTOP_G210和PMID_G21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于开关电容调节器的电路，包括：/n第一电容器，其具有第一端和第二端；/n第一开关，其具有耦合至输入电压的第一端、耦合至所述第一电容器的第一端的第二端、以及控制端；/n第二开关，其具有耦合至所述第一开关的第二端的第一端、第二端、以及控制端；/n第三开关，其具有耦合至所述第二开关的第二端的第一端、耦合至所述第一电容器的第二端的第二端、以及控制端；/n第四开关，其具有耦合至所述第三开关的第二端的第一端、耦合至电源电压的第二端、以及控制端，/n其中在第一状态中：所述第一开关关断，所述第二开关接通，所述第三开关关断，并且所述第四开关接通；/n其中在第二状态中：所述第一开关接通，所述第二开关关断，所述第三开关接通，并且所述第四开关关断；/n并且其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端以及所述第四开关的控制端中的至少一个被耦合至转换速率随时间变化的控制信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 US 15/903,9741.一种用于开关电容调节器的电路，包括：
第一电容器，其具有第一端和第二端；
第一开关，其具有耦合至输入电压的第一端、耦合至所述第一电容器的第一端的第二端、以及控制端；
第二开关，其具有耦合至所述第一开关的第二端的第一端、第二端、以及控制端；
第三开关，其具有耦合至所述第二开关的第二端的第一端、耦合至所述第一电容器的第二端的第二端、以及控制端；
第四开关，其具有耦合至所述第三开关的第二端的第一端、耦合至电源电压的第二端、以及控制端，
其中在第一状态中：所述第一开关关断，所述第二开关接通，所述第三开关关断，并且所述第四开关接通；
其中在第二状态中：所述第一开关接通，所述第二开关关断，所述第三开关接通，并且所述第四开关关断；
并且其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端以及所述第四开关的控制端中的至少一个被耦合至转换速率随时间变化的控制信号。


2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一开关是PMOSFET，并且所述第一开关的控制端是所述PMOSFET的栅极。


3.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二开关是NMOSFET，并且所述第二开关的控制端是所述NMOSF...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·李，李志鹏，阿尔贝托·亚历山德罗·安吉洛·普杰利，汉斯·梅瓦特，
申请(专利权)人：莱恩半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US