本發(fā)明與電壓轉(zhuǎn)換器相關(guān)，并且尤其與能降低切換式電壓轉(zhuǎn)換器中的高頻電磁干擾(electro-magnetic interference,EMI)的技術(shù)相關(guān)。

背景技術(shù)：

一般而言，電子裝置的外接式電源或是內(nèi)部蓄電元件只會供應(yīng)一種固定大小的電壓。若包含兩種以上以不同電壓驅(qū)動的電路，電子裝置便需在內(nèi)部設(shè)置直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器。切換式電源(switched-mode power supply)因較線性變壓器(linear regulator)具有較佳的轉(zhuǎn)換效率，被廣泛應(yīng)用于需要直流-直流電壓轉(zhuǎn)換的裝置中。

根據(jù)輸出電壓與輸入電壓的大小相對關(guān)系，直流-直流切換式電源可分為升壓轉(zhuǎn)換器(boost converter)與降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)兩類。圖1A與圖1B分別呈現(xiàn)了這兩類轉(zhuǎn)換器的典型功能方塊圖。這兩個電路的共通處在于藉由周期性地切換開關(guān)S來移轉(zhuǎn)電能儲存元件(電感L)中的電能。轉(zhuǎn)換后電壓V_OUT相對于轉(zhuǎn)換前電壓V_DD的大小與開關(guān)S被設(shè)定為導(dǎo)通/不導(dǎo)通的工作周期相關(guān)，可依負(fù)載110、120的實際需求決定?，F(xiàn)行切換式電壓轉(zhuǎn)換器的問題在于，開關(guān)S自不導(dǎo)通狀態(tài)被切換為導(dǎo)通狀態(tài)的一瞬間，或是開關(guān)S自導(dǎo)通狀態(tài)被切換為不導(dǎo)通狀態(tài)的一瞬間，出入電壓轉(zhuǎn)換器的電流I_VDD、I_GND都會出現(xiàn)大幅度的電流量變化，因而為電壓轉(zhuǎn)換器的周邊電路以及使用轉(zhuǎn)換后電壓V_OUT的負(fù)載110、120帶來高頻電磁干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述高頻電磁干擾的問題，本發(fā)明提出一種新的切換式電壓轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種切換式電壓轉(zhuǎn)換器。該切換式電壓轉(zhuǎn)換 器耦接至一電壓源，且包含一電能儲存元件、多個開關(guān)與一控制器。該電能儲存元件耦接至該電壓源，且具有一切換端點。該多個開關(guān)各自耦接于該電能儲存元件的該切換端點與一電路節(jié)點之間。該控制器系用以切換該多個開關(guān)，使得該電能儲存元件的該切換端點被間歇性地耦接至該電路節(jié)點。該控制器控制該多個開關(guān)各自于不同時間點自一第一連接狀態(tài)切換為一第二連接狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種切換式電壓轉(zhuǎn)換器。該切換式電壓轉(zhuǎn)換器耦接至一電壓源，且包含一電能儲存元件、一開關(guān)與一控制器。該電能儲存元件耦接至該電壓源，且具有一切換端點。該開關(guān)耦接于該電能儲存元件的該切換端點與一電路節(jié)點之間。該多個開關(guān)中每一個開關(guān)所具有的電流驅(qū)動能力各自低于一預(yù)設(shè)門檻值。該控制器系用以切換該開關(guān)，使得該電能儲存元件的該切換端點被間歇性地耦接至該電路節(jié)點。該控制器輸出一展頻信號控制切換該開關(guān)的時間點。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種切換式電壓轉(zhuǎn)換器。該切換式電壓轉(zhuǎn)換器耦接至一電壓源，且包含一電能儲存元件、一開關(guān)、一控制器與一電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊(slew rate control module)。該電能儲存元件耦接至該電壓源，且具有一切換端點。該開關(guān)耦接于該電能儲存元件的該切換端點與一電路節(jié)點之間。該控制器針對該開關(guān)產(chǎn)生一控制信號。該電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊耦接于該開關(guān)和該控制器之間，并系用以根據(jù)該控制信號產(chǎn)生一開關(guān)控制信號，使得該開關(guān)控制信號相對于該控制信號具有較低的一電壓回轉(zhuǎn)率。該開關(guān)系受到該開關(guān)控制信號控制，使得該電能儲存元件的該切換端點被間歇性地耦接至該電路節(jié)點。

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以藉由以下發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

附圖說明

圖1A與圖1B分別呈現(xiàn)切換式升壓轉(zhuǎn)換器與切換式降壓轉(zhuǎn)換器的典型功能方塊圖。

圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖；圖2B～圖2D為該升壓轉(zhuǎn)換器中的控制信號的時序圖范例。

圖2E呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器可采用的控制信號產(chǎn)生電路。

圖3A～圖3C呈現(xiàn)數(shù)種展頻信號產(chǎn)生電路的功能方塊圖。

圖4A為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖；圖4B為該升壓轉(zhuǎn)換器中的控制信號的時序圖范例。

圖5呈現(xiàn)將本發(fā)明概念應(yīng)用于一切換式降壓轉(zhuǎn)換器的實施例。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中的切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖。

圖7A為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中的切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖；圖7B為該升壓轉(zhuǎn)換器中的控制信號的時序圖范例。

圖8A為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中的切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖；圖8B為該升壓轉(zhuǎn)換器中的控制信號的時序圖范例。

須說明的是，本發(fā)明的圖式包含呈現(xiàn)多種彼此關(guān)聯(lián)的功能性模塊的功能方塊圖。該等圖式并非細(xì)部電路圖，且其中的連接線僅用以表示信號流。功能性元件及/或程序間的多種互動關(guān)系不一定要透過直接的電性連結(jié)始能達(dá)成。此外，個別元件的功能不一定要如圖式中繪示的方式分配，且分布式的區(qū)塊不一定要以分布式的電子元件實現(xiàn)。

符號說明

VDD：轉(zhuǎn)換前電壓

VOUT：轉(zhuǎn)換后電壓

L：電感

D：二極管

S、S1、S2、S1A、S1B、S2A、S2B：開關(guān)

110、120、910、920、930、940：負(fù)載

200、400、600、700、800：升壓轉(zhuǎn)換器

250、450、550、650、750、850：控制器

TL、TC1、TC2：切換端點

N1A、N1B、N：電路節(jié)點

Ф1A、Ф1B、Ф2A、Ф2B、Ф：控制信號

300A～300C：展頻信號產(chǎn)生電路

310：N位計數(shù)器

320：N位電容陣列

330：施密特觸發(fā)器

340：D型正反器

350：運算放大器

360：N位電阻陣列

R、R1、R2、Rd：電阻

Cd、C1、C2：電容

M1～M3：晶體管

500：降壓轉(zhuǎn)換器

760、861、862：電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊

Ф₁’、Ф₂’：開關(guān)控制信號

IVDD、IGND：電流

具體實施方式

本發(fā)明的概念可應(yīng)用在各種切換式電壓轉(zhuǎn)換器。首先介紹將本發(fā)明概念應(yīng)用于切換式升壓轉(zhuǎn)換器的實施例。請參見圖2A中的功能方塊圖。升壓轉(zhuǎn)換器200包含一電能儲存元件(電感L)、一二極管D、多個開關(guān)(此實施例以兩個開關(guān)S_1A、S_1B為例)與一控制器250。升壓轉(zhuǎn)換器200接收來自外部的轉(zhuǎn)換前電壓V_DD，并將升壓轉(zhuǎn)換后的電壓V_OUT提供給負(fù)載910；轉(zhuǎn)換前電壓V_DD可以是由電源供應(yīng)器提供，也可以是由一電源產(chǎn)生器所提供，更明確地說，該電源產(chǎn)生器可以是一模擬電路，舉例而言，該模擬電路為一低壓降穩(wěn)壓器(LDO)。

電感L具有一切換端點T_L。開關(guān)S_1A耦接于切換端點T_L與電路節(jié)點N_1A之間，而開關(guān)S_1B耦接于切換端點T_L與電路節(jié)點N_1B之間。由圖2A可看出，電路節(jié)點N_1A、N_1B實際上是同一個電路節(jié)點(以下稱電路節(jié)點N)。因此，開關(guān)S_1A、S_1B可被視為并聯(lián)耦接于電感L的切換端點T_L與電路節(jié)點N之間。開關(guān)S_1A、S_1B受到控制器250產(chǎn)生的信號Ф_1A、Ф_1B控制?？刂破?50負(fù)責(zé)切換開關(guān)S_1A、S_1B，使得電感L的切換端點T_L被間歇性地耦接至電路節(jié)點N。

假設(shè)控制信號Ф_1A、Ф_1B具有高電壓準(zhǔn)位時開關(guān)S_1A、S_1B為導(dǎo)通，控制信 號Ф_1A、Ф_1B具有低電壓準(zhǔn)位時開關(guān)S_1A、S_1B為不導(dǎo)通。圖2B呈現(xiàn)控制信號Ф_1A、Ф_1B的一種時序圖范例。于此范例中，控制信號Ф_1A、Ф_1B各自大致為一方波信號。在大部分的時間里，控制信號Ф_1A、Ф_1B同時為高電壓準(zhǔn)位或同時為低電壓準(zhǔn)位，但控制信號Ф_1A每次的升緣出現(xiàn)時間點t_r1A皆略早于控制信號Ф_1B的升緣的出現(xiàn)時間點t_r1B。換句話說，控制器250控制開關(guān)S_1A、S_1B各自于不同時間點自不導(dǎo)通狀態(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，此范例中的控制信號Ф_1A、Ф_1B的降緣出現(xiàn)時間點則是大致相同(例如時間點t_f)。

一開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)被切換時，所引發(fā)的瞬間電流變化量的幅度正比于該開關(guān)的電流驅(qū)動能力。于一實施例中，為降低開關(guān)S_1A、S_1B被切換時出現(xiàn)的瞬間電流變化量，開關(guān)S_1A、S_1B所具有的電流驅(qū)動能力(亦即能協(xié)助切換端點T_L充電/放電的電流大小)被設(shè)計為各自低于一預(yù)設(shè)門檻值。如本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所知，愈大幅度的瞬間電流變化會帶來愈高強(qiáng)度的電磁干擾。實務(wù)上，該預(yù)設(shè)門檻值可由電路設(shè)計者依與電磁干擾測試相關(guān)的模擬結(jié)果或?qū)崉?wù)經(jīng)驗決定。舉例而言，若是利用金氧半場效晶體管來實現(xiàn)圖1A中的開關(guān)S及圖2A中的開關(guān)S_1A、S_1B，則開關(guān)S_1A、S_1B的晶體管尺寸可被設(shè)計為各自只有開關(guān)S的晶體管尺寸的一半，也就是令開關(guān)S_1A、S_1B各自的電流驅(qū)動能力只有開關(guān)S的一半，但開關(guān)S_1A、S_1B的電流驅(qū)動能力加成后大致與開關(guān)S相同。假設(shè)其他條件皆無差異，開關(guān)S_1A進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時為切換端點T_L放電的瞬間電流的變化量顯然會低于開關(guān)S進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)造成的瞬間電流的變化量。稍后進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)S_1B所帶來的瞬間電流變化量也會低于開關(guān)S進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)造成的瞬間電流變化量。藉由分散為切換端點T_L放電的瞬間電流變化量，以避免出入升壓轉(zhuǎn)換器200的電流I_VDD、I_GND出現(xiàn)大幅度的電流量變化，切換開關(guān)S_1A、S_1B造成的電磁干擾便可被控制為小于切換圖1A中開關(guān)S的電流造成的電磁干擾。

須說明的是，升壓轉(zhuǎn)換器200所包含的開關(guān)數(shù)量以及該等開關(guān)的電流驅(qū)動能力不以上述范例所述者為限。舉例而言，升壓轉(zhuǎn)換器200可改為包含三個開關(guān)，且令每一個開關(guān)各自的電流驅(qū)動能力只有開關(guān)S的三分之一。再舉例而言，升壓轉(zhuǎn)換器200所包含的兩個開關(guān)S_1A、S_1B的晶體管尺寸可被各自設(shè)計為開關(guān)S的晶體管尺寸的五分之四與五分之一。易言之，該多個開關(guān)各自所具有的電 流驅(qū)動能力可以相同，也可以不同。只要所有開關(guān)的電流驅(qū)動能力加成后足以在某個時限內(nèi)完成移轉(zhuǎn)電感L中的電能，便可在不減損升壓轉(zhuǎn)換器200的升壓轉(zhuǎn)換效果的情況下降低電磁干擾。實務(wù)上，該時限與升壓轉(zhuǎn)換器200的設(shè)計規(guī)格中所要求的轉(zhuǎn)換后電壓穩(wěn)定度相關(guān)。此外，開關(guān)S_1A、S_1B的實現(xiàn)方式可以是單個晶體管或是兩個晶體管組成的傳輸門(transmission gate)，但不限于金氧半場效晶體管。

圖2C呈現(xiàn)控制信號Ф_1A、Ф_1B的另一種時序圖范例。于此范例中，控制信號Ф_1A每次的降緣出現(xiàn)時間點t_f1A皆略晚于控制信號Ф_1B的降緣的出現(xiàn)時間點t_f1B。換句話說，控制器250控制開關(guān)S_1A、S_1B各自于不同時間點自導(dǎo)通狀態(tài)切換為不導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，控制信號Ф_1A、Ф_1B的升緣的出現(xiàn)時間點則是大致相同(例如時間點t_r)。相似地，這種電壓時序關(guān)系亦有助于分散開關(guān)S_1A、S_1B停止為切換端點T_L放電的瞬間電流變化量，因而得以降低電磁干擾。

圖2D呈現(xiàn)控制信號Ф_1A、Ф_1B的又一種時序圖范例。于此范例中，控制信號Ф_1A每次的升緣出現(xiàn)時間點t_r1A皆略早于控制信號Ф_1B的升緣的出現(xiàn)時間點t_r1B，且控制信號Ф_1A每次的降緣出現(xiàn)時間點t_f1A亦略早于控制信號Ф_1B的降緣的出現(xiàn)時間點t_f1B。相較于圖2B與圖2C呈現(xiàn)的控制信號，圖2D中分散不只一組狀態(tài)切換時間點的控制信號Ф_1A、Ф_1B，能更進(jìn)一步降低電磁干擾的程度。

實務(wù)上，控制器250可包含一個如圖2E所示的由兩個反相器構(gòu)成的延遲元件。將控制信號Ф_1A輸入該延遲元件所得到的延遲后控制信號即可做為控制信號Ф_1B，兩信號間具有圖2D所示的時序關(guān)系。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可理解，另有多種電路組態(tài)和元件可在不背離本發(fā)明精神的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的概念。須說明的是，該延遲元件貢獻(xiàn)的信號延遲量(也就是控制信號Ф_1A、Ф_1B的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間差)可由電路設(shè)計者自行決定。

于一實施例中，控制器250采用展頻(spread spectrum)信號做為控制信號Ф_1A及/或控制信號Ф_1B。圖3A呈現(xiàn)一種展頻信號產(chǎn)生電路的功能方塊圖。展頻信號產(chǎn)生電路300A包含一N位計數(shù)器310、一N位電容陣列320、一施密特觸發(fā)器(Schmitt trigger)330、一D型正反器340、一回授電阻R與一預(yù)設(shè)電容C_d。N為大于1的整數(shù)。N位計數(shù)器310根據(jù)一時鐘信號CLK持續(xù)改變一 計數(shù)結(jié)果(例如由0開始上數(shù)至2^N-1后再重新開始自0上數(shù))，并輸出對應(yīng)該計數(shù)結(jié)果的N個控制電壓V_SC1、V_SC2、…、V_SCN；每一個控制電壓可對應(yīng)于N個位中的一個位。該N個控制電壓系用以控制N位電容陣列320中的N個開關(guān)S_C1、S_C2、…、S_CN，藉此令N位電容陣列320中的N個電容C₁、C₂、…、C_N被選擇性地耦接至施密特觸發(fā)器330的輸入端，成為與預(yù)設(shè)電容C_d并聯(lián)的電容。耦接于施密特觸發(fā)器330的輸入端的所有電容統(tǒng)稱為一加總電容C_SUM，其電容值會對應(yīng)于N位計數(shù)器310輸出的控制信號而變化。圖3A中施密特觸發(fā)器330與D型正反器340的連接方式會使得控制信號Ф_1A成為一個持續(xù)振蕩的周期性方波信號，且控制信號Ф_1A的周期長度正比于回授電阻R與加總電容C_SUM的乘積。隨著加總電容C_SUM的不斷變化，控制信號Ф_1A的周期長度將于一可控制的范圍內(nèi)持續(xù)變化?？刂菩盘枾?sub>1A因而成為一展頻信號。

圖3B呈現(xiàn)另外一種展頻信號產(chǎn)生電路的功能方塊圖。展頻信號產(chǎn)生電路300B包含一N位計數(shù)器310、一N位電容陣列320、一D型正反器340、一運算放大器350、三個電阻(R、R1、R2)與一預(yù)設(shè)電容C_d。在圖3B中，N位計數(shù)器310與N位電容陣列320的運作方式可類似于圖3A所示者，于此不再贅述。藉由改變N位電容陣列320中各開關(guān)的連接方式，展頻信號產(chǎn)生電路300B所產(chǎn)生的信號Ф_1A可為一展頻信號。舉例而言，假設(shè)預(yù)設(shè)電容C_d的電阻量等于CX，且N等于4，則電容C₁、C₂、C₃、C₄的電阻量可被設(shè)計為分別等于0.01CX、0.02CX、0.04CX、0.08CX。相較于電容陣列320中所有開關(guān)被切換為不導(dǎo)通的情況，當(dāng)電容陣列320中所有開關(guān)全部被切換為導(dǎo)通，施密特觸發(fā)器330的輸入端連接的總電容量會增多為1.15CX，因而使得控制信號Ф_1A的周期長度增長，進(jìn)而令信號Ф_1A的頻率降低。

圖3C呈現(xiàn)又一種展頻信號產(chǎn)生電路的功能方塊圖。展頻信號產(chǎn)生電路300C包含一N位計數(shù)器310、一施密特觸發(fā)器330、一D型正反器340、一N位電阻陣列360、一預(yù)設(shè)電阻R_d與一預(yù)設(shè)電容C_d。相似地，N位計數(shù)器310可控制N位電阻陣列360中的N個開關(guān)S_C1、S_C2、…、S_CN，藉此令N位電阻陣列360中的N個電阻R₁、R₂、…、R_N各自選擇性地與預(yù)設(shè)電阻R_d串聯(lián)。藉由改變N位電阻陣列360中各開關(guān)的連接方式，展頻信號產(chǎn)生電路300C所產(chǎn)生的信號Ф_1A可為一展頻信號。舉例而言，假設(shè)預(yù)設(shè)電阻R_d的電阻量等于RX， 且N等于4，則電阻R₁、R₂、R₃、R₄的電阻量可被設(shè)計為分別等于0.01RX、0.02RX、0.04RX、0.08RX。相較于電阻陣列360中所有開關(guān)被切換為導(dǎo)通的情況，當(dāng)電阻陣列360中所有開關(guān)全部被切換為不導(dǎo)通，施密特觸發(fā)器330的輸入端與輸出端之間的總電阻量會增加為1.15RX，因而使得控制信號Ф_1A的周期長度增長，進(jìn)而令信號Ф_1A的頻率降低。

展頻信號本身具有能分散特定頻率的電磁干擾能量的特性。因此，使用展頻信號來控制切換開關(guān)S_1A及/或開關(guān)S_1B的時間點亦能達(dá)到降低高頻電磁干擾的效果。實務(wù)上，上述展頻信號的調(diào)變周期、跳頻規(guī)則或展頻量皆可不隨時間改變，也可皆隨時間改變。即使控制信號Ф_1A及/或控制信號Ф_1B為展頻信號而非固定周期的方波信號，只要開關(guān)S_1A、S_1B的電流驅(qū)動能力加成后足以在某個時限內(nèi)完成移轉(zhuǎn)電感L中的電能，便可在不減損升壓轉(zhuǎn)換器200的升壓轉(zhuǎn)換效果的情況下降低高頻電磁干擾。如本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可理解，另有多種產(chǎn)生展頻信號的方式，本發(fā)明的范疇不以此為限。

圖4A呈現(xiàn)將本發(fā)明概念應(yīng)用于另一切換式升壓轉(zhuǎn)換器的實施例。升壓轉(zhuǎn)換器400包含兩個電能儲存元件(電容C1、C2)、三個以金氧半場效晶體管實現(xiàn)的二極管(M1、M2、M3)、四個開關(guān)(S_1A、S_1B、S_2A、S_2B)與一控制器450。升壓轉(zhuǎn)換器400接收來自外部的一轉(zhuǎn)換前電壓V_DD，并輸出升壓轉(zhuǎn)換后的電壓V_OUT。電容C1具有一切換端點T_C1，電容C2具有一切換端點T_C2。開關(guān)S_1A、開關(guān)S_1B各自耦接于電容C1的切換端點T_C1與電壓供應(yīng)端VDD、接地端GND之間。開關(guān)S_2A、開關(guān)S_2B各自耦接于電容C2的切換端點T_C2與電壓供應(yīng)端VDD、接地端GND之間。藉由改變切換端點T_C1、切換端點T_C2的連接對象來移轉(zhuǎn)電容C1、C2中的電能，轉(zhuǎn)換后電壓V_OUT大致等于(3*V_DD–3*V_th)，其中V_th代表晶體管M1～M3的臨界電壓。

于一實施例中，開關(guān)S_1A、S_1B、S_2A、S_2B受到控制器450產(chǎn)生的信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B控制，且各自的電流驅(qū)動能力皆低于一預(yù)設(shè)門檻值。假設(shè)控制信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B具有高電壓準(zhǔn)位時系將切換端點T_C1、T_C2連接至電壓供應(yīng)端VDD，假設(shè)控制信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B具有低電壓準(zhǔn)位時系將切換端點T_C1、T_C2連接至接地端GND。圖4B呈現(xiàn)控制信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B的一種時序圖范例。于此范例中，控制信號Ф_1A每次的升緣出現(xiàn)時間點t_r1A皆 略早于控制信號Ф_1B的升緣的出現(xiàn)時間點t_r1B，且控制信號Ф_1A每次的降緣出現(xiàn)時間點t_f1A亦略早于控制信號Ф_1B的降緣的出現(xiàn)時間點t_f1B。另一方面，控制信號Ф_2A每次的升緣出現(xiàn)時間點t_r2A也是略早于控制信號Ф_2B的升緣的出現(xiàn)時間點t_r2B，且控制信號Ф_2A每次的降緣出現(xiàn)時間點t_f2A略早于控制信號Ф_2B的降緣的出現(xiàn)時間點t_f2B。

由圖4B可看出，提供給開關(guān)S_1A、S_1B的控制信號與提供給開關(guān)S_2A、S_2B的控制信號彼此大致為未重疊(non-overlapping)信號?？刂破?50將開關(guān)S_1A、S_1B各自于不同時間點自第一連接狀態(tài)(連接至電壓供應(yīng)端VDD)切換為第二連接狀態(tài)(連接至接地端GND)，亦控制開關(guān)S_1A、S_1B各自于不同時間點自第二連接狀態(tài)切換為第一連接狀態(tài)。相似地，控制器450將開關(guān)S_2A、S_2B各自于不同時間點自第一連接狀態(tài)(連接至電壓供應(yīng)端VDD)切換為第二連接狀態(tài)(連接至接地端GND)，亦控制開關(guān)S_2A、S_2B各自于不同時間點自第二連接狀態(tài)切換為第一連接狀態(tài)。如前所述，開關(guān)S_1A、S_1B、S_2A、S_2B所具有的電流驅(qū)動能力可被設(shè)計為各自低于一預(yù)設(shè)門檻值。配合圖4B中的電壓時序關(guān)系，出入升壓轉(zhuǎn)換器400的電流I_VDD、I_GND的瞬間電流變化量可被有效降低，進(jìn)而得以減少因此產(chǎn)生的高頻電磁干擾。

于另一實施例中，圖4A中的開關(guān)S_1A、S_1B、S_2A、S_2B受到控制器450產(chǎn)生的信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B控制，而信號Ф_1A、Ф_1B、Ф_2A、Ф_2B為控制器450所產(chǎn)生的展頻信號，控制器450可包括如圖3A所示的展頻信號產(chǎn)生電路，其余細(xì)節(jié)于此不再贅述。

圖5呈現(xiàn)將本發(fā)明概念應(yīng)用于一切換式降壓轉(zhuǎn)換器的實施例。降壓轉(zhuǎn)換器500包含一電能儲存元件(電感L)、一二極管D、多個開關(guān)(此實施例以兩個開關(guān)S_1A、S_1B為例)與一控制器550。降壓轉(zhuǎn)換器500接收來自外部的一轉(zhuǎn)換前電壓V_DD，并將降壓轉(zhuǎn)換后的電壓V_OUT提供給負(fù)載920。電感L具有一切換端點T_L。開關(guān)S_1A、S_1B并聯(lián)耦接于電感L的切換端點T_L與電壓供應(yīng)端VDD之間。開關(guān)S_1A、S_1B受到控制器550產(chǎn)生的信號Ф_1A、Ф_1B控制?？刂破?50負(fù)責(zé)切換開關(guān)S_1A、S_1B，使得電感L的切換端點T_L被間歇性地耦接至電壓供應(yīng)端VDD。在大部分的時間里，開關(guān)S_1A、S_1B會同時為導(dǎo)通，或同時為不導(dǎo)通。與先前所介紹的升壓實施例相似，降壓轉(zhuǎn)換器500可藉由令開關(guān)S_1A、S_1B的電流驅(qū)動能 力各自低于一預(yù)設(shè)門檻值，并控制開關(guān)S_1A、S_1B各自于不同時間點自一第一連接狀態(tài)切換為一第二連接狀態(tài)來達(dá)成降低高頻電磁干擾的效果。

須說明的是，升壓轉(zhuǎn)換器200、400與降壓轉(zhuǎn)換器500的基本運作原理(例如何以達(dá)成升壓、降壓效果)為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所知，于此不贅述。此外，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可理解，先前在介紹升壓轉(zhuǎn)換器200時描述的各種操作變化(例如改變開關(guān)數(shù)量、改變各開關(guān)的驅(qū)動能力的比例分配、采用展頻信號…等等)亦可應(yīng)用至升壓轉(zhuǎn)換器400與降壓轉(zhuǎn)換器500，其細(xì)節(jié)不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種直流-直流升壓轉(zhuǎn)換器，其功能方塊圖系繪示于圖6。升壓轉(zhuǎn)換器600包含一電能儲存元件(電感L)、一開關(guān)S、一二極管D與一控制器650。電感L具有一切換端點T_L。開關(guān)S耦接于切換端點T_L與電路節(jié)點N之間?？刂破?50系用以切換開關(guān)S，使得切換端點T_L被間歇性地耦接至電路節(jié)點N?？刂破?50根據(jù)一展頻信號Ф控制切換開關(guān)S的時間點。實務(wù)上，展頻信號Ф可利用例如圖3A～圖3C中的任一電路產(chǎn)生，但不以此為限。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可理解，前述利用展頻信號來降低高頻電磁干擾的發(fā)明概念可被應(yīng)用在各種切換式電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，不以圖6呈現(xiàn)的升壓轉(zhuǎn)換器為限。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種直流-直流升壓轉(zhuǎn)換器，其功能方塊圖系繪示于圖7A。升壓轉(zhuǎn)換器700包含一電能儲存元件(電感L)、一開關(guān)S、一二極管D、一控制器750與一電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760。電感L具有一切換端點T_L。開關(guān)S耦接于切換端點T_L與電路節(jié)點N之間?？刂破?50針對開關(guān)S產(chǎn)生一控制信號Ф，提供給電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760。電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760耦接于開關(guān)S和控制器750之間，并系用以根據(jù)控制信號Ф產(chǎn)生一開關(guān)控制信號Ф’，使得開關(guān)控制信號Ф’相對于控制信號Ф具有較低的一電壓回轉(zhuǎn)率(slew rate)。開關(guān)S系受到開關(guān)控制信號Ф’控制，使得電感L的切換端點T_L被間歇性地耦接至電路節(jié)點N。

假設(shè)開關(guān)控制信號Ф’具有高電壓準(zhǔn)位時開關(guān)S為導(dǎo)通，具有低電壓準(zhǔn)位時開關(guān)S為不導(dǎo)通。圖7B呈現(xiàn)控制信號Ф與開關(guān)控制信號Ф’的一種時序圖范例。于此范例中，控制信號Ф大致為一方波信號。在控制信號Ф的升緣出 現(xiàn)后(時間點t_r)，電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760令開關(guān)控制信號Ф’開始由低電壓準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換為高電壓準(zhǔn)位，并且在時間點t_r’大致完成轉(zhuǎn)換。相似地，在控制信號Ф的降緣出現(xiàn)后(時間點t_f)，電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760令開關(guān)控制信號Ф’開始由高電壓準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換為低電壓準(zhǔn)位，并且在時間點t_f’大致完成轉(zhuǎn)換。如本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所知，相對于控制信號Ф，電壓回轉(zhuǎn)率較低的開關(guān)控制信號Ф’所具有的高頻成分較少。利用開關(guān)控制信號Ф’來控制開關(guān)S能夠降低切換開關(guān)S時產(chǎn)生的高頻電磁干擾。從另一個角度說，藉由降低電壓回轉(zhuǎn)率，用以改變開關(guān)S的連接狀態(tài)的電流被分散在較長的時間(例如時間點t_r～時間點t_r’)中出現(xiàn)，因而得以避免會造成高頻電磁干擾的瞬間大幅度電流量變化。須說明的是，雖然在以上范例中電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊760對信號升緣與信號降緣皆有所調(diào)整，但即使僅降低對應(yīng)于信號升緣的電壓回轉(zhuǎn)率，或是僅降低對應(yīng)于信號降緣的電壓回轉(zhuǎn)率，亦能達(dá)到降低高頻電磁干擾的效果。

圖8A為將上述調(diào)整電壓回轉(zhuǎn)率的概念應(yīng)用于另一切換式升壓轉(zhuǎn)換器的功能方塊圖，以進(jìn)一步呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊的詳細(xì)實施例。相似于圖4A中的升壓轉(zhuǎn)換器400，升壓轉(zhuǎn)換器800系藉由改變切換端點T_C1、T_C2的連接對象來移轉(zhuǎn)電容C1、C2中的電能來進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，以令轉(zhuǎn)換后電壓V_OUT大致等于(3*V_DD–3*V_th)。于此實施例中，開關(guān)S1、S2各自為一個反相器，由兩個金氧半場效晶體管實現(xiàn)。當(dāng)信號Ф₁’具有高電壓準(zhǔn)位時，開關(guān)S1將切換端點T_C1連接至接地端GND；當(dāng)信號Ф₁’具有低電壓準(zhǔn)位時，切換端點T_C1則是被連接至電壓供應(yīng)端VDD。相似地，當(dāng)信號Ф₂’具有高電壓準(zhǔn)位時，切換端點T_C2被連接至接地端GND；當(dāng)信號Ф₂’具有低電壓準(zhǔn)位時，切換端點T_C2被連接至電壓供應(yīng)端VDD。

電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊861耦接于開關(guān)S1和控制器850之間，并且包含由兩個金氧半場效晶體管實現(xiàn)的一個反相器以及一個電阻R1。電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊862耦接于開關(guān)S2和控制器850之間，并且包含由兩個金氧半場效晶體管實現(xiàn)的一個反相器以及一個電阻R2?？刂破?50針對開關(guān)S1產(chǎn)生的控制信號Ф₁被提供至電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊861?？刂破?50針對開關(guān)S2產(chǎn)生的控制信號Ф₂則是被提供至電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊862。因為包含反相器的關(guān)系，電壓回轉(zhuǎn)率控制模塊861、862輸出的開關(guān)控制信號Ф₁’、Ф₂’大致反相于控制信號 Ф₁、Ф₂。另一方面，因為電阻R1、R2的關(guān)系，開關(guān)控制信號Ф₁’、Ф₂’的電壓回轉(zhuǎn)率各自低于控制信號Ф₁、Ф₂。實務(wù)上，電路設(shè)計者可藉由適當(dāng)選擇電阻R1、R2的大小來調(diào)整信號Ф₁’、Ф₂’的電壓回轉(zhuǎn)率。圖8B呈現(xiàn)控制信號Ф₁、Ф₂、開關(guān)控制信號Ф₁’、Ф₂’以及切換端點T_C1、T_C2的電壓的一種時序圖范例。如先前所述，利用電壓回轉(zhuǎn)率較低的開關(guān)控制信號Ф₁’、Ф₂’來控制開關(guān)S1、S2，能夠降低切換開關(guān)S1、S2時產(chǎn)生的高頻電磁干擾。

藉由以上較佳具體實施例的詳述，系希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán)利要求的范疇內(nèi)。