專利名稱：直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
技術(shù)背景在電學(xué)領(lǐng)域，電壓變換和電源管理是不可缺少的重要部分。直流/直流轉(zhuǎn) 換系統(tǒng)以其電能轉(zhuǎn)換效率高成為一種常用的電源節(jié)能技術(shù)，在需要節(jié)能的應(yīng)用中比如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、mp3等電子設(shè)備大量使用直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。隨著 小家電的迅速發(fā)展，直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)更顯得重要。當(dāng)前的供電電源比如干 電池具有不同的供電電壓，即使同一個(gè)型號(hào)的電池，在使用中，電壓會(huì)逐漸 下降，即直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的供電電源提供的輸入電壓在很大范圍內(nèi)變化， 要使得直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠在很大范圍變化的輸入電壓下工作，直流/直流 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必需設(shè)計(jì)得非常復(fù)雜。申請(qǐng)?zhí)枮?00410058421的中國專利申請(qǐng)公開一種直流/直流轉(zhuǎn)換器30, 如圖1所示，包括直流/直流轉(zhuǎn)換電路34、偵測(cè)電路36、控制電路38以及振 蕩器32。直流/直流轉(zhuǎn)換電路34，用于接收使能信號(hào)EN時(shí)，提供輸出電壓Vout 至存儲(chǔ)電容C;電阻R6表示負(fù)載。偵測(cè)電路36，用于根據(jù)存儲(chǔ)電容C上的輸出電壓Vout，產(chǎn)生第一電壓值 VI。偵測(cè)電路36為由第一、第二電阻R4、 R5所構(gòu)成的分壓電路，第一電壓 值VI為第二電阻R5的分壓。放大器39,與第一、第二電阻R4、 R5的連接端相連，用于將第一電壓 值VI進(jìn)4于放大?？刂齐娐?8，與放大器39相連，用于接收第一電壓值V1的放大值，并 具有串聯(lián)的施密特觸發(fā)器ST及反相器INV1。施密特觸發(fā)器ST的輸入端為放 大器39的第一電壓值VI的放大值；反相器INV1的輸入端與施密特觸發(fā)器 ST的輸出端相連。施密特觸發(fā)器ST具有第一、第二觸發(fā)電壓。當(dāng)輸入信號(hào) 高于第一觸發(fā)電壓時(shí)，輸出信號(hào)為第一邏輯電壓，例如為低；當(dāng)其輸入信號(hào) 降回第一觸發(fā)電壓時(shí)，其輸出信號(hào)會(huì)仍保持在第一邏輯電壓，直到其輸入信 號(hào)低于第二觸發(fā)電壓時(shí)，其輸出信號(hào)才變成第二邏輯電壓，例如為高，反相 器INV1對(duì)施密特觸發(fā)器ST的輸出信號(hào)進(jìn)行反相。因此，當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦1 低于預(yù)先設(shè)定的第二電壓值V2時(shí)，控制電路38輸出第一控制信號(hào)Sl至振蕩 器32;當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦1高于預(yù)先設(shè)定的第三電壓值V3時(shí)，輸出第二控制信 號(hào)S2至振蕩器32。
振蕩器32位于反相器INV1的輸出端與直流/直流轉(zhuǎn)換電路34之間。振 蕩器32在接收到第一控制信號(hào)Sl時(shí)關(guān)閉，且不輸出使能信號(hào)EN至直流/直 流轉(zhuǎn)換電路34，致使直流/直流轉(zhuǎn)換電路34會(huì)停止提供輸出電壓Vout至存儲(chǔ) 電容C及負(fù)載R6;振蕩器32在接收到第二控制信號(hào)S2時(shí)會(huì)導(dǎo)通，且輸出使 能信號(hào)EN至直流/直流轉(zhuǎn)換電路34，致使直流/直流轉(zhuǎn)換電路34提供輸出電 壓Vout至存儲(chǔ)電容C及負(fù)載R6。
根據(jù)上述公開的專利申請(qǐng)內(nèi)容，直流/直流轉(zhuǎn)換電路34、振蕩器32會(huì)依 據(jù)存儲(chǔ)電容C與負(fù)載R6上的輸出電壓Vout所控制，并不會(huì)一直保持開啟， 可以節(jié)省直流/直流轉(zhuǎn)換電路34、振蕩器的電源損耗。但是上述公開的技術(shù)中， 直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓與輸入電壓相同，比如由電池提供輸入電壓，由 于不同型號(hào)的電池提供的電壓不同，要采用不同型號(hào)的電池作為輸入電源， 直流/直流轉(zhuǎn)換器需要具有較大的工作電壓范圍；甚至同一電容量的干電池由 于使用時(shí)間的長短，電壓會(huì)在很大范圍內(nèi)發(fā)生變化，這也要求設(shè)計(jì)的直流/直 流轉(zhuǎn)換器能夠在很大范圍內(nèi)變化的輸入電壓下工作。然而，難以在工作電壓范圍比較大條件下設(shè)計(jì)復(fù)雜的直流/直流轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述直流/直流轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)的直流/直流轉(zhuǎn)換器可以在很大范圍內(nèi)變化的輸入電壓下工作。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括 直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成第二輸出電壓；
還包括電荷泵，產(chǎn)生第 一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓。
所述電荷泵進(jìn)一步包括
第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，用于產(chǎn)生的第一輸出電壓，與直流/直流轉(zhuǎn)換器 的每個(gè)元件的工作電壓輸入端相連；
第一偵測(cè)電路，與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路相連，根據(jù)第一輸出電壓產(chǎn)生 第一電壓值；
第一比較器， 一輸入端輸入第一電壓值，另一輸入端輸入第一參考電壓， 用于將第一電壓值與第一參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑妷褐档陀诘谝粎⒖茧?壓時(shí)，輸出第一比較信號(hào)，當(dāng)?shù)谝粋蓽y(cè)電壓高于或等于第一參考電壓時(shí)，輸 出第二比較信號(hào)；
第一控制電路，控制端與所述第一比較器的輸出端相連，用于當(dāng)接收到 第一比較信號(hào)時(shí)使第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路升高當(dāng)前第一輸出電壓；當(dāng)接收到 第二比較信號(hào)時(shí)使第 一直流/直流轉(zhuǎn)換電路維持當(dāng)前第 一輸出電壓。
所述第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路包括電源輸入端，用于輸入輸入電壓；第 一存儲(chǔ)電容， 一端接地，另一端作為第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端并輸出 第一輸出電壓，所述第一存儲(chǔ)電容與第一偵測(cè)電路并聯(lián)；至少一個(gè)背對(duì)背連 接的二極管開關(guān)，連接于所述電源輸入端與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路輸出端之間。
所述第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路包括
電源輸入端，用于輸入輸入電壓；
第一存儲(chǔ)電容， 一端接地，另一端作為第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端，
并輸出第一輸出電壓；
第一開關(guān)和第四開關(guān)，所述電源輸入端、第一開關(guān)、第四開關(guān)與第一直 流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端依次串聯(lián)；
第二開關(guān)和第三開關(guān)，所述電源輸入端、第二開關(guān)、第三開關(guān)與地依次 串聯(lián)；第一電容器，第一端與串聯(lián)的第一開關(guān)和第四開關(guān)的連接端相連，第 二端與串聯(lián)的第二開關(guān)和第三開關(guān)的連接端相連。
所述第一偵測(cè)電路進(jìn)一步包括第一電阻，具有第一端且與第一直流/直 流轉(zhuǎn)換電路輸出端相連；以及第二電阻，具有第一端且與第一電阻的第二端 相連，所述第二電阻的第二端接地，所述第二電阻上的電壓作為第一電壓值 并且輸入第一比較器的一個(gè)輸入端。
所述第一控制電路為振蕩器，振蕩器的控制端輸入第一比較器的第一比 較信號(hào)和第二比較信號(hào)，振蕩器的輸出端與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的所有開 關(guān)相連。
所述直流/直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括
第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)電源輸入端的輸入電壓產(chǎn)生第二輸出電壓；
第二偵測(cè)電路，用于根據(jù)第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路提供的第二輸出電壓， 產(chǎn)生第二電壓值；
誤差放大器， 一輸入端輸入第二電壓值，另一輸入端輸入第二參考電壓， 用于將第二偵測(cè)電路產(chǎn)生的第二電壓值與第二參考電壓之差進(jìn)行放大；第二比較器， 一輸入端與誤差放大器的輸出端相連，另一輸入端輸入斜 波振蕩信號(hào)，用于輸出脈寬調(diào)制信號(hào)且控制第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路的第二輸 出電壓。
所述第二偵測(cè)電路進(jìn)一步包括第三電阻，具有與第二直流/直流轉(zhuǎn)換電
路輸出端相連的第一端；以及第四電阻，具有與第三電阻的第二端相連的第
一端，所述第四電阻的第二端接地，所述第四電阻上的電壓作為第二電壓值。
所述第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路包括 電源輸入端，用于輸入輸入電壓；
第二存4渚電容， 一端接地，另一端作為第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端，
并輸出第二輸出電壓；
電感和第五開關(guān)，所述電源輸入端、電感、第五開關(guān)與第二直流/直流轉(zhuǎn)
換電路的輸出端依次串聯(lián)；
第六開關(guān)，與串聯(lián)的第五開關(guān)和第二存儲(chǔ)電容相并聯(lián)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過把電荷泵與直流/直 流轉(zhuǎn)換器相連，采用電荷泵的第一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓， 可以獲得輸入電壓在很大范圍內(nèi)變化的直流/直流轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明在電荷泵的第 一直流/直流轉(zhuǎn)換電^各中的電源輸入端與第 一輸出端 之間通過至少 一個(gè)背對(duì)背連接的二極管的開關(guān)相連，使得電源輸入端的輸入 電壓無論高于或低于第 一輸出電壓，都可以輸出穩(wěn)定的第 一輸出電壓作為直 流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的直流/直流轉(zhuǎn)換器；
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的帶有電荷泵的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)示意圖；圖3A是本發(fā)明的實(shí)施例的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路示意圖3B、 3C、 3D是本發(fā)明的采用的背對(duì)背連接的二極管開關(guān)三種實(shí)施方 式示意圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明把電荷泵與直流/直流轉(zhuǎn)換器相連形成直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，采用電 荷泵的輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓，防止了現(xiàn)有技術(shù)中由于直 流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓變化范圍較大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)直流/直流轉(zhuǎn)換器電路比較 困難。
本發(fā)明提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將輸 入電壓轉(zhuǎn)換成第二輸出電壓；還包括電荷泵，產(chǎn)生第一輸出電壓作為直流/直 流轉(zhuǎn)換器的工作電壓。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以描述。
參照?qǐng)D2,為本發(fā)明的帶有電荷泵的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)200的實(shí)施例示 意圖，所述直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)200包括
電荷泵20，用于為直流/直流轉(zhuǎn)換器21提供工作電壓。所述電荷泵20進(jìn) 一步包括
第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201，用于提供第一輸出電壓Voutl,與直流/直 流轉(zhuǎn)換器21的每個(gè)元件的工作電壓輸入端相連。
第一偵測(cè)電路202,與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201相連，根據(jù)第一輸出 電壓Voutl產(chǎn)生第一電壓值VI。所述第一偵測(cè)電路202進(jìn)一步包括第一電 阻R1，所述第一電阻R1具有第一端且與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的輸出 端相連；以及第二電阻R2，具有第一端且與第一電阻Rl的第二端相連，所述第二電阻R2的第二端接地，第二電阻R2上電壓作為第一電壓值VI，并且 輸入第一比較器203的一個(gè)輸入端，即第一電壓值VI與第一輸出電壓Voutl 相關(guān)。
第一比較器203, —輸入端輸入第一電壓值VI，另一輸入端輸入第一參 考電壓VREF1，用于將第一電壓值VI與第一參考電壓VREF1進(jìn)行比較，當(dāng) 第一電壓值低于第一參考電壓時(shí)，輸出第一比較信號(hào)，當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦1高于 或等于第一參考電壓VREF1時(shí)，輸出第二比較信號(hào)。具體為第一比較器203 的一個(gè)輸入端與所述第二電阻R2的第一端相連，所述第一比較器203的另一 個(gè)輸入端輸入第一參考電壓VREF1,所述第一參考電壓VREF1與直流/直流 轉(zhuǎn)換器21的各個(gè)元件的工作電壓相關(guān)。第一比較器203將第一電壓值VI與 第一參考電壓VREF1進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦I低于第一參考電壓時(shí)，表 明第一輸出電壓Voutl低于直流/直流轉(zhuǎn)換器21的各個(gè)元件的工作電壓，此時(shí) 輸出第一比較信號(hào)；當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦I高于等于第一參考電壓VREF1時(shí)，表 明第一輸出電壓Voutl高于等于直流/直流轉(zhuǎn)換器21的各個(gè)元件的工作電壓， 此時(shí)輸出第二比較信號(hào)。第一比較器203的輸出端與第一控制電路204的振 蕩器的輸入端相連。
第一控制電路204，所述第一控制電路204為振蕩器。所述振蕩器的控制 端與第一比較器203的輸出端相連；振蕩器的輸出端與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電 路201中的所有開關(guān)相連。當(dāng)?shù)谝豢刂齐娐?04接收到第一比較器203的第 一比較信號(hào)時(shí)，所述第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的開關(guān)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使第一直 流/直流轉(zhuǎn)換電路201升高當(dāng)前第一輸出電壓Voutl至直流/直流轉(zhuǎn)換器21的 各個(gè)元件的工作電壓；當(dāng)接收到第二比較信號(hào)時(shí)使第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201 的開關(guān)停止翻轉(zhuǎn)，使第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201維持當(dāng)前第一輸出電壓 Voutl。此處所述開關(guān)的翻轉(zhuǎn)是指第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201開關(guān)順序關(guān)閉和 斷開，詳見下文對(duì)圖3A的描述。所述直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)200還包括直流/直流轉(zhuǎn)換器21，所述直流/直流
轉(zhuǎn)換器21為后續(xù)電路提供工作電壓。其中，直流/直流轉(zhuǎn)換器21進(jìn)一步包括
第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205，根據(jù)電源輸入端的輸入電壓產(chǎn)生第二輸出 電壓Vout2。
第二偵測(cè)電路206，用于根據(jù)第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路提供的第二輸出電 壓Vout2，產(chǎn)生第二電壓值V2。所述第二偵測(cè)電路206包括第三電阻R3 ， 具有第一端且與第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205的輸出端相連；以及第四電阻R4， 具有第一端且與第三電阻R3的第二端相連，所述第四電阻R4的第二端接地， 第四電阻R4上電壓作為第二電壓值V2,并且輸入誤差放大器207的一個(gè)輸 入端，即第二電壓值V2與第二輸出電壓Vout2相關(guān)。
誤差放大器207， 一輸入端輸入第二電壓值V2，另一輸入端輸入第二參 考電壓VREF2，用于將第二偵測(cè)電路產(chǎn)生的第二電壓值V2與第二參考電壓 VREF2之差進(jìn)行放大，所述第二參考電壓VREF2與后續(xù)電路工作電壓相關(guān)。 具體為誤差放大器207的一個(gè)輸入端與所述第二偵測(cè)電路206的第四電阻 R4的第一端相連，其輸出端與第二比較器208的一輸入端相連。
第二比較器208， 一輸入端與誤差放大器207的輸出端相連，另一輸入端 與斜波振蕩器相連，輸入斜波振蕩信號(hào)，用于輸出脈寬調(diào)制信號(hào)且控制第二 直流/直流轉(zhuǎn)換電路205的第二輸出電壓Vout2 。
直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)200中的第五電阻R5為輸出負(fù)載。 參照?qǐng)D3A給出本發(fā)明的實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)200的第一直流/直流 轉(zhuǎn)換電^各201,包括電源輸入端，其與供電電源相連，輸入電壓Vin;第一 存儲(chǔ)電容Cl, 一端接地，另一端作為第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的輸出端， 并輸出第一輸出電壓Voutl;第一開關(guān)K1和第四開關(guān)K4，所述電源輸入端、 第一開關(guān)Kl 、第四開關(guān)K4與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的輸出端依次串聯(lián)；第二開關(guān)K2和第三開關(guān)K3，所述電源輸入端、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3 與地依次串聯(lián)；第一電容器C3，第一端與串聯(lián)的第一開關(guān)K1和第四開關(guān)K4 的連接端相連，第二端與串聯(lián)的第二開關(guān)K2和第三開關(guān)K3的連接端相連。
本發(fā)明的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201工作過程如下當(dāng)?shù)谝豢刂齐娐?04 接收到第一比較器203的第一比較信號(hào)時(shí)，第一控制電路204輸出使第一直 流/直流轉(zhuǎn)換電路201的開關(guān)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)信號(hào)，第一開關(guān)Kl、第三開關(guān)K3閉合； 第二開關(guān)K2、第四開關(guān)K4斷開；此時(shí)由電源輸入端對(duì)第一電容器C3進(jìn)行充 電，充電后第一電容器C3的電壓達(dá)到Vi，即B點(diǎn)電位達(dá)到Vi;然后，第二 開關(guān)K2、第四開關(guān)K4閉合，第一開關(guān)K1、第三開關(guān)K3斷開，此時(shí)，電源 輸入端和第一電容器C3上的電壓同時(shí)對(duì)第一存儲(chǔ)電容C1進(jìn)行充電，此時(shí)B 點(diǎn)電位達(dá)到Vin+Vi,由于充電時(shí)間有限，第一存儲(chǔ)電容Cl即第一輸出電壓 Voutl電壓不會(huì)一次達(dá)到Vin +Vi。本實(shí)施例的第一開關(guān)Kl閉合、第三開關(guān) K3閉合、第二開關(guān)K2和第四開關(guān)K4斷開，對(duì)第一電容器C3進(jìn)行充電；然 后第二開關(guān)K2閉合、第四開關(guān)K4閉合、第一開關(guān)K1和第三開關(guān)K3斷開， 對(duì)第一存儲(chǔ)C1進(jìn)行充電，這樣的過程稱為開關(guān)的一次翻轉(zhuǎn)，因此開關(guān)每翻轉(zhuǎn) 一次，第一存儲(chǔ)電容C1被充電一次，由于第一電容器C3比第一存儲(chǔ)電容C1 的電容小，每次充電將使第一輸出電壓Voutl升高一點(diǎn)，第一輸出電壓Voutl 上升的程度取決于第一電容器C3的電容大小和第一存儲(chǔ)電容C1充電時(shí)間長 短。
本實(shí)施例的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的第一開關(guān)Kl和第四開關(guān)K4中 至少有一個(gè)為背對(duì)背(back-to-back)連接的二極管開關(guān)。參照?qǐng)D3B、 3C和3D, 是本發(fā)明的采用的背對(duì)背連接的二極管開關(guān)三種實(shí)施方式。參照?qǐng)D3B,所述 二極管開關(guān)為由兩個(gè)PMOS晶體管構(gòu)成，將兩個(gè)PMOS晶體管的柵極輸入振 蕩器的振蕩信號(hào)，將兩個(gè)PMOS晶體管的體電極和源極相連，然后將兩個(gè) PMOS晶體管的源極相連，兩個(gè)PMOS晶體管的漏極引出作為二極管開關(guān)的兩端，此時(shí)，形成一個(gè)背對(duì)背連接的二極管開關(guān)電路。參照?qǐng)D3C，將兩個(gè)PMOS 晶體管的柵極輸入振蕩器的振蕩信號(hào)，PMOS晶體管的體電極和源極相連， 然后將兩個(gè)PMOS晶體管的漏極相連，將與體電極相連的PMOS晶體管的源 極引出作為二極管開關(guān)的兩端，同樣形成一個(gè)背對(duì)背連接的二極管開關(guān)電路。 參照?qǐng)D3D所述二極管開關(guān)還可以由一個(gè)NMOS晶體管構(gòu)成。NMOS晶體管 的柵極輸入振蕩器的振蕩信號(hào)，其體電極與漏極相連，NMOS晶體管的源極 和漏極分別引出作為二極管的兩端，形成一個(gè)背對(duì)背連接的二極管開關(guān)電路。 本發(fā)明的在電荷泵的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201中的電源輸入端與第 一輸出 端之間通過至少一個(gè)背對(duì)背連接的二極管開關(guān)相連，使得電源輸入端輸入不 同電壓下可以輸出穩(wěn)定的第一輸出電壓Voutl作為直流/直流轉(zhuǎn)換器21的工作 電壓。
本實(shí)施例第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的倍壓級(jí)數(shù)為二級(jí)，還可以根據(jù)實(shí)
際待轉(zhuǎn)換電壓的需要設(shè)計(jì)為三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)......，在此不應(yīng)過多限制本發(fā)
明的保護(hù)范圍。
電荷泵20的工作過程如下首先由外界"l是供輸入電源Vin作為電荷泵20 的輸入電源以及電荷泵20的各個(gè)元件的工作電壓。第一直流/直流電壓轉(zhuǎn)換電 路201在Vin電壓下，經(jīng)過n次開關(guān)翻轉(zhuǎn)之后，其輸出端輸出電壓為第一輸 出電壓Voutl,第 一輸出電壓Voutl經(jīng)過第 一偵測(cè)電路202的第二電阻R2分 壓，產(chǎn)生第一電壓值V1。第一電壓值V1輸入第一比較器203的一個(gè)輸入端， 第一比較器203的另一輸入端輸入第一比較電壓VREF1,第一比較電壓 VREF1與直流/直流轉(zhuǎn)換器21的工作電壓相關(guān)，第一比較器203將兩個(gè)輸入 端輸入的第一電壓值VI和第一參考電壓VREF1進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦I 低于第一參考電壓VREF1時(shí)，表明第一輸出電壓Voutl低于直流/直流轉(zhuǎn)換器 21的工作電壓，第一比較器203輸出第一比較信號(hào)比如為O至第一控制電路 204的振蕩器的控制端，振蕩器開始工作，輸出震蕩信號(hào)，使第一直流/直流電壓轉(zhuǎn)換電路201的第一開關(guān)Kl、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3及第四開關(guān) K4進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，開關(guān)每翻轉(zhuǎn)一次，使當(dāng)前第一輸出電壓Voutl繼續(xù)升高。
當(dāng)?shù)谝浑妷褐礦I等于或者高于第一參考電壓VREF1時(shí)，表明第一輸出 電壓Voutl等于或者高于直流/直流轉(zhuǎn)換器21的工作電壓，第一比較器203輸 出第二比較信號(hào)至第一控制電路204的振蕩器的控制端，振蕩器停止工作， 無振蕩信號(hào)輸出，使得第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的第一開關(guān)K1、第二開關(guān) K2、第三開關(guān)K3及第四開關(guān)K4停止翻轉(zhuǎn)，從而使第一輸出電壓Voutl維持 當(dāng)前電壓水平。
參照?qǐng)D4給出本實(shí)施例的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205,包括電源輸入 端，用于輸入輸入電壓Vin,與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路201的輸入電壓Vin 相同；第二存儲(chǔ)電容C2， 一端接地，另一端作為第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205 的輸出端，并輸出第二輸出電壓Vout2;電感L和第五開關(guān)K5，所述電源輸 入端、電感L、第五開關(guān)K5與第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205的輸出端依次串聯(lián)； 第六開關(guān)K6,與串聯(lián)的第五開關(guān)K5和第二存儲(chǔ)電容C2相并聯(lián)。
本實(shí)施例的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205工作過程如下首先第五開關(guān)K5 斷開，第六開關(guān)K6閉合，此時(shí)由輸入電壓對(duì)電感L進(jìn)行充電，此時(shí)電 儲(chǔ)存在電感L中；然后，第六開關(guān)K6斷開、第五開關(guān)K5閉合，此時(shí)，輸入 電壓Vin和電感L上存儲(chǔ)的電流能量轉(zhuǎn)化為電荷存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)電容C2中， 使得第二輸出電壓Vout2升高。本發(fā)明的第五開關(guān)K5斷開、第六開關(guān)K6閉 合，電感L上電流增大，能量被儲(chǔ)存，然后笫六開關(guān)K2斷開、第五開關(guān)K5 閉合，對(duì)第二存儲(chǔ)電容C2進(jìn)行充電的過程稱為開關(guān)的一次翻轉(zhuǎn)，因此開關(guān)每 翻轉(zhuǎn)一次，第二存儲(chǔ)電容C2被充電一次，使第二輸出電壓Vout2繼續(xù)升高。 第二輸出電壓Vout2升高的程度取決于第五開關(guān)K5和第六開關(guān)K6的翻轉(zhuǎn)時(shí) 間和翻轉(zhuǎn)頻率即可以通過脈寬調(diào)制或者頻率調(diào)制實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例中通過脈寬
調(diào)制實(shí)現(xiàn)，即通過延長第五開關(guān)K5和第六開關(guān)K6的翻轉(zhuǎn)時(shí)間使第二輸出電壓Vout2升高，意即第五開關(guān)K5閉合時(shí)間長，則電感L存儲(chǔ)能量高；第六開 關(guān)K6閉合時(shí)間長，則對(duì)第二存儲(chǔ)電容C2充電時(shí)間長，增加第二輸出電壓 Vout2。
本實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器21的工作過程與上述電荷泵20的工作過程 類似，首先由外界提供輸入電源Vin作為直流/直流轉(zhuǎn)換器21的輸入電源，由 電荷泵20的第一輸出電壓Voutl作為直流/直流轉(zhuǎn)換器21的各個(gè)元件的工作 電壓。第二直流/直流電壓轉(zhuǎn)換電路205的輸出端輸出第二輸出電壓Vout2，所 述第二輸出電壓Vout2作為后續(xù)電路的工作電壓。經(jīng)過第二偵測(cè)電路206的第 四電阻R4分壓，產(chǎn)生第二電壓值V2，第二電壓值V2輸入誤差放大器207 的第一輸入端，所述誤差放大器207的第二輸入端輸入第二參考電壓VREF2， 誤差放大器207將第二電壓值V2與第二參考電壓VREF2之差進(jìn)行放大，其 輸出端與第二比較器208的第一輸入端相連，第二比較器208的第二輸入端 與斜波振蕩器209相連，當(dāng)?shù)诙妷褐礦2低于第二參考電壓VREF2時(shí)，表 明第二輸出電壓Vout2低于后續(xù)電路的工作電壓，第二比較器208產(chǎn)生的脈寬 調(diào)制信號(hào)控制第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205中的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間較長，從而使得 當(dāng)前第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205的輸出電壓繼續(xù)升高。
當(dāng)?shù)诙妷褐礦2高于或等于第二參考電壓VREF2時(shí)，表明第二輸出電 壓Vout2高于或等于后續(xù)電路的工作電壓，第二比較器208輸出脈寬調(diào)制信號(hào) 至第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205,以控制第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路205的開關(guān)不 翻轉(zhuǎn)或者導(dǎo)通時(shí)間較短，使其維持當(dāng)前的第二輸出電壓Vout2。
本實(shí)施例如圖4所示的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電^各采用boost拓樸，本發(fā)明 的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路還可以采用buck拓樸、buck-boost拓樸、cuk拓樸、 sepic拓樸、zeta拓樸等，在此不應(yīng)過多限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例如 圖4所述的第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路脈寬調(diào)制，還可以為頻率調(diào)制等其他調(diào)制 方法，在此不應(yīng)過多限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明通過把電荷泵與直流/直流轉(zhuǎn)換器相連，采用電荷泵的第一輸出電 壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓，可以獲得輸入電壓在很大范圍內(nèi)變化的 直流/直流轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明在電荷泵的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路中的電源輸入端 與第一輸出端之間通過至少一個(gè)背對(duì)背連接的二極管的開關(guān)相連，使得電源 輸入端輸入不同輸入電壓下可以輸出穩(wěn)定的第 一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換 器的工作電壓。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成第二輸出電壓；其特征在于，還包括電荷泵，產(chǎn)生第一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述電荷泵 進(jìn)一步包括第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，用于產(chǎn)生的第一輸出電壓，與直流/直流轉(zhuǎn)換 器的每個(gè)元件的工作電壓輸入端相連；第一偵測(cè)電路，與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路相連，根據(jù)第一輸出電壓產(chǎn) 生第一電壓值；第一比較器， 一輸入端輸入第一電壓值，另一輸入端輸入第一參考電 壓，用于將第一電壓值與第一參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑妷褐档陀诘谝?參考電壓時(shí)，輸出第一比較信號(hào)，當(dāng)?shù)谝粋蓽y(cè)電壓高于或等于第一參考電 壓時(shí)，輸出第二比較信號(hào)；第一控制電路，控制端與所述第一比較器的輸出端相連，用于當(dāng)接收 到第 一比較信號(hào)時(shí)使第 一直流/直流轉(zhuǎn)換電路升高當(dāng)前第 一輸出電壓；當(dāng)接 收到第二比較信號(hào)時(shí)使第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路維持當(dāng)前第 一輸出電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一直 流/直流轉(zhuǎn)換電路包括電源輸入端，用于輸入輸入電壓；第一存儲(chǔ)電容， 一端接地，另 一端作為第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端并輸出第一輸出電 壓，所述第一存儲(chǔ)電容與第一偵測(cè)電路并聯(lián)；至少一個(gè)背對(duì)背連接的二極 管開關(guān)，連接于所述電源輸入端與第 一直流/直流轉(zhuǎn)換電路輸出端之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一直 流/直流轉(zhuǎn)換電路包括電源，餘入端，用于，命入，敘入電壓；第一存儲(chǔ)電容， 一端接地，另一端作為第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端，并輸出第一輸出電壓；第一開關(guān)和第四開關(guān)，所述電源輸入端、第一開關(guān)、第四開關(guān)與第一 直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端依次串聯(lián)；第二開關(guān)和第三開關(guān)，所述電源輸入端、第二開關(guān)、第三開關(guān)與地依次串聯(lián)；第一電容器，第一端與串聯(lián)的第一開關(guān)和第四開關(guān)的連接端相連， 第二端與串聯(lián)的第二開關(guān)和第三開關(guān)的連接端相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一偵 測(cè)電路進(jìn)一步包括第一電阻，具有第一端且與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電 路輸出端相連；以及第二電阻，具有第一端且與第一電阻的第二端相連， 所述第二電阻的第二端接地，所述第二電阻上的電壓作為第 一電壓值并 且輸入第一比較器的一個(gè)輸入端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控 制電路為振蕩器，振蕩器的控制端輸入第一比較器的第一比較信號(hào)和第 二比較信號(hào)，振蕩器的輸出端與第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的所有開關(guān)相 連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述直流/直 流轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)電源輸入端的輸入電壓產(chǎn)生第二輸出電壓；第二偵測(cè)電路，用于根據(jù)第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路提供的第二輸出電壓， 產(chǎn)生第二電壓值；誤差放大器， 一輸入端輸入第二電壓值，另一輸入端輸入第二參考電 壓，用于將第二偵測(cè)電路產(chǎn)生的第二電壓值與第二參考電壓之差進(jìn)行放大；第二比較器， 一輸入端與誤差放大器的輸出端相連，另一輸入端輸入 斜波振蕩信號(hào)，用于輸出脈寬調(diào)制信號(hào)且控制第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路的第 二車命出電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第二偵 測(cè)電路進(jìn)一步包括第三電阻，具有與第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路輸出端 相連的第一端；以及第四電阻，具有與第三電阻的第二端相連的第一端， 所述第四電阻的第二端接地，所述第四電阻上的電壓作為第二電壓值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述第二直 流/直流轉(zhuǎn)換電路包括電源輸入端，用于輸入輸入電壓；第二存儲(chǔ)電容， 一端接地，另一端作為第二直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出 端，并輸出第二輸出電壓；電感和第五開關(guān)，所述電源輸入端、電感、第五開關(guān)與第二直流/直流 轉(zhuǎn)換電路的輸出端依次串聯(lián)；第六開關(guān)，與串聯(lián)的第五開關(guān)和第二存儲(chǔ)電容相并聯(lián)。
全文摘要
一種直流/直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成第二輸出電壓；還包括電荷泵，用于為直流/直流轉(zhuǎn)換器提供工作電壓。本發(fā)明通過把電荷泵與直流/直流轉(zhuǎn)換器相連，采用電荷泵的第一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓，可以獲得輸入電壓在很大范圍內(nèi)變化的直流/直流轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明在電荷泵的第一直流/直流轉(zhuǎn)換電路中的電源輸入端與第一輸出端之間通過至少一個(gè)背對(duì)背連接的二極管的開關(guān)相連，使得電源輸入端輸入不同輸入電壓下可以輸出穩(wěn)定的第一輸出電壓作為直流/直流轉(zhuǎn)換器的工作電壓。
文檔編號(hào)H02M3/07GK101295925SQ200710040260
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者丁建國, 林慶龍 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司