阅读说明：本技术 电压转换器 (Voltage converter ) 是由 蔡宗谚 于 2019-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电压转换器,能够依据一输入电压而运行于一同步模式或一异步模式。该电压转换器包含：一电压检测电路,用来依据一输入端的输入电压产生一检测结果；一开关控制电路,用来依据该检测结果与一输出端的输出电压产生一第一开关控制信号与一第二开关控制信号；一第一开关,用来于该同步模式以及该异步模式下依据该第一开关控制信号间歇地导通；一第二开关,用来于该同步模式下依据该第二开关控制信号间歇地导通,以及用来于该异步模式下依据该第二开关控制信号不导通；以及一能量存储电路,电性连接该输入端与该输出端,用来依据该第一开关与该第二开关的导通状态存储及释放能量,以依据该输入电压调整该输出电压。(The invention discloses a voltage converter which can operate in a synchronous mode or an asynchronous mode according to an input voltage. The voltage converter includes: a voltage detection circuit for generating a detection result according to an input voltage of an input terminal; a switch control circuit for generating a first switch control signal and a second switch control signal according to the detection result and an output voltage of an output terminal; a first switch, for intermittently conducting according to the first switch control signal in the synchronous mode and the asynchronous mode; a second switch for being intermittently turned on in the synchronous mode according to the second switch control signal and being turned off in the asynchronous mode according to the second switch control signal; and the energy storage circuit is electrically connected with the input end and the output end and used for storing and releasing energy according to the conducting state of the first switch and the second switch so as to adjust the output voltage according to the input voltage.)

电压转换器

技术领域

本发明涉及电压转换器，尤其涉及能够运行于一同步模式与一异步模式的其中之一的电压转换器。

背景技术

电压转换器为本领域常见的电路，如专利号4,578,630的美国专利所示。一般电压转换器的形态包含同步型与异步型，同步型电压转换器的转换效率通常优于异步型电压转换器的转换效率。然而，尽管同步型电压转换器的转换效率较佳，在某些应用中，同步型电压转换器可能有其它问题。以射频装置的同步型降压转换器为例，当该同步型降压转换器的输入电压(例如：1.7V)与输出电压(例如：1.1V)相近时，该输入电压会对射频信号造成干扰，使得射频信号的相位噪声恶化。

鉴于上述，本领域需要一种能够顾及转换效率以及减少相近的输入电压与输出电压所造成的影响的电压转换器。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种电压转换器，以避免现有技术的问题。

本发明公开了一种电压转换器，能够依据一输入电压而运行于一同步模式与一异步模式的其中之一，该电压转换器的一实施例包含一电压检测电路、一开关控制电路、一第一开关、一第二开关、以及一能量存储电路。该电压检测电路用来依据一输入电压端的输入电压产生一检测结果。该开关控制电路用来依据该检测结果与一输出电压端的输出电压产生一第一开关控制信号与一第二开关控制信号。该第一开关用来于该同步模式以及该异步模式下依据该第一开关控制信号间歇地导通。该第二开关用来于该同步模式下依据该第二开关控制信号间歇地导通，以及用来于该异步模式下依据该第二开关控制信号不导通，其中该第一开关与该第二开关不同时导通。该能量存储电路电性连接该输入电压端与该输出电压端，用来依据该第一开关与该第二开关的导通状态存储及释放能量，以依据该输入电压调整该输出电压。通过上述技术特征，本发明的电压转换器能够在该输入电压与该输出电压不相近时，运行于该同步模式以顾及转换效率；并能够在该输入电压与该输出电压相近时，运行于该异步模式以减少相近的输入电压与输出电压所造成的影响。

有关本发明的特征、实作与技术效果，兹配合附图作优选实施例详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明的电压转换器的一实施例；

图2显示图1的能量存储电路的一实施例；

图3显示本发明的电压转换器的另一实施例；以及

图4显示图3的能量存储电路的一实施例。

符号说明

100 电压转换器

110 电压检测电路

120 开关控制电路

130 第一开关

140 第二开关

150 能量存储电路

160 节点

V_IN 输入电压

V_OUT 输出电压

V_SS 低电位端

300 电压转换器

310 电压检测电路

320 开关控制电路

330 第一开关

340 第二开关

350 能量存储电路

360 节点

具体实施方式

本发明公开了一种电压转换器，能够依据一输入电压而运行于一同步模式与一异步模式的其中之一；换言之，在该同步模式下，该电压转换器等效于一同步型电压转换器，在该异步模式下，该电压转换器等效于一异步型电压转换器。因此，该电压转换器能够在该输入电压与一输出电压不相近时，运行于该同步模式以顾及转换效率；并能够在该输入电压与该输出电压相近时，运行于该异步模式以减少相近的输入电压与输出电压所造成的影响。

图1显示本发明的电压转换器的一实施例。图1的电压转换器100是一降压转换器(bulk converter)，包含一电压检测电路110、一开关控制电路120、一第一开关130、一第二开关140、以及一能量存储电路150；图1的电压转换器100是一集成电路，然此并非本发明的实施限制；另外，图1的虚线代表选择性的路径，视实施需求而存在或不存在。

请参阅图1。电压检测电路110用来依据一输入端的输入电压V_IN产生一检测结果。举例来说，当电压检测电路110检测到该输入电压V_IN与后述的输出端的输出电压V_OUT的差异的绝对值低于一门限(例如：0.5V)时，电压检测电路110输出该检测结果，使得开关控制电路120产生用于一异步模式的一第一开关控制信号与一第二开关控制信号；当电压检测电路110检测到该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT的差异的绝对值不低于该门限时，电压检测电路110输出该检测结果，使得开关控制电路120产生用于一同步模式的该第一开关控制信号与该第二开关控制信号；当一实施需求要求该输出电压V_OUT需趋近一指定电压(例如：1.1V)时(亦即：该输出电压V_OUT会被调整为等于或近似于该指定电压)，电压检测电路110依据该指定电压的设定与该输入电压V_IN即可得知该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT之间的关系(例如：该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT的差异的绝对值是否低于该门限)；该门限可依实施需求而定。于一实作范例中，电压检测电路110为一N位元模拟至数字转换器，N为不小于一的整数，该N位元模拟至数字转换器依据该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT的关系输出一数字值作为该检测结果；于另一实作范例中，电压检测电路110为一电压比较器，该电压比较器比较该输入电压与一参考电压(例如：前述指定电压加上该门限)以输出一比较结果作为该检测结果。由于模拟至数字转换器与电压比较器的每一个单独而言可为已知为自行开发的电路，其细节在此省略。

请参阅图1。开关控制电路120用来依据电压检测电路110的检测结果与该输出端的输出电压V_OUT产生一第一开关控制信号与一第二开关控制信号；更详细地说，依据该检测结果，开关控制电路120能够通过该第一开关控制信号与该第二开关控制信号分别控制第一开关130与第二开关140运行于该同步模式与该异步模式的其中之一，此外，依据该输出电压V_OUT，开关控制电路120能够通过该第一开关控制信号与该第二开关控制信号分别控制第一开关130与第二开关140，以令该输出电压V_OUT趋近于一符合实施需求的电压。值得注意的是，在该开关控制电路120的控制下，第一开关130与第二开关140不会同时导通。于一实作范例中，开关控制电路120执行脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)与脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)的至少其中之一，以控制第一开关130与第二开关140的导通状态。由于开关控制电路120单独而言可为已知或自行开发的电路，其细节在此省略。

请参阅图1。第一开关130位于该输入电压V_IN的输入端与一节点160之间，第二开关140位于节点160与一低电位端V_SS(例如：接地端)之间。第一开关130用来于该同步模式以及该异步模式下依据该第一开关控制信号间歇地导通，以调整该输出电压V_OUT。第二开关140用来于该同步模式下依据该第二开关控制信号间歇地导通，以调整该输出电压；此时，电压转换器100是作为一同步电压转换器，具有较佳的转换效率。第二开关140还用来于该异步模式下依据该第二开关控制信号不导通，此时，电压转换器100是作为一异步电压转换器，能够减少相近的输入电压与输出电压所造成的影响。于一实作范例中，第一开关130与第二开关140的每一个为一晶体管，该晶体管的栅极用来接收该第一/第二开关控制信号，其中第二开关140包含一寄生二极管，该寄生二极管于该异步模式下作为一电流路径以供电流流过，因此，第二开关140在该异步模式下等效于一二极管。于一实作范例中，第一开关130为一第一型晶体管(例如：PMOS晶体管)，该第二开关为一第二型晶体管(例如：NMOS晶体管)。由于第一开关130与第二开关140的每一个单独而言可为已知或自行开发的电路，其细节在此省略。

请参阅图1。能量存储电路150电性连接该输入电压V_IN的输入端与该输出电压V_OUT的输出端，用来依据第一开关130与第二开关140的导通状态存储及释放能量，以依据该输入电压V_IN调整该输出电压V_OUT。能量存储电路150的一实施例示出于图2，包含一电感与一电容。该电感位于节点160与该输出电压V_OUT的输出端之间；该电容位于该输出电压V_OUT的输出端与该低电位端V_SS之间。由于该电感与该电容的每一个单独而言可为已知或自行开发的元件，其细节在此省略。

图3显示本发明的电压转换器的另一实施例。图3的电压转换器300是一升压转换器(boost converter)，包含一电压检测电路310、一开关控制电路320、一第一开关330、一第二开关340、以及一能量存储电路350；图3的电压转换器300是一集成电路，然此并非本发明的实施限制；另外，图3的虚线代表选择性的路径，视实施需求而存在或不存在。

请参阅图3。图3的电压检测电路310、开关控制电路320、第一开关330、第二开关340的配置与运行分别相仿于图1的电压检测电路110、开关控制电路120、第一开关130、第二开关140的配置与运行；对于上述电路而言，图1与图3的实施例之间的主要差异在于图1的输入电压V_IN高于输出电压V_OUT，而图3的输入电压V_IN低于输出电压V_OUT，因此，图1的电压检测电路110与图3的电压检测电路310是依据各自的电压检测条件来检测该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT之间的关系(例如：检测该输入电压V_IN与该输出电压V_OUT之间的差异的绝对值是否低于一门限)；另外，相较于图1，图3的第一开关330位于节点360与一低电位端V_SS之间，图3的第二开关340位于节点360与该输出电压V_OUT的输出端之间。

请参阅图3。能量存储电路350电性连接该输入电压V_IN的输入端与该输出电压V_OUT的输出端，用来依据第一开关330与第二开关340的导通状态存储及释放能量，以依据该输入电压V_IN调整该输出电压V_OUT。能量存储电路350的一实施例示出于图4，包含一电感与一电容。该电感位于该输入电压V_IN的输入端与节点360之间；该电容位于该输出电压V_OUT的输出端与该低电位端V_SS之间。由于该电感与该电容的每一个单独而言可为已知或自行开发的元件，其细节在此省略。

由于本领域技术人员能够参酌图1的实施例的公开来了解图3的实施例的细节与变化，亦即图1的实施例的技术特征均可合理应用于图3的实施例中，因此，重复及冗余的说明在此省略。

值得注意的是，在实施为可能的前提下，本技术领域技术人员可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述多个实施例中部分或全部技术特征的组合，借此增加本发明的实施的弹性。

综上所述，本发明的电压转换器能够于该输入电压与该输出电压相近时运行于该同步模式以具有高转换效率，并能够于该输入电压与该输出电压不相近时运行于该异步模式以减少相近的输入电压与输出电压所造成的影响。

虽然本发明的实施例如上所述，然而所述实施例并非用来限定本发明，本技术领域技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定者为准。