电压转换器的制作方法

专利名称：电压转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压转换器，尤其涉及一种具有较少功率损耗 的电压转换器。
背景技术：
随着科技的发展及社会的进步，电子产品的种类越来越多，电 子产品中的集成电路的集成程度也越来越高。而多数的电子产品需 要对其施加 一 稳定直流电压以使其工作。
电压转换器主要用来将输入的直流电压，作电压位准的调节， 并使其稳定在所设定的一电压值，其利用驱动上桥及下桥功率元件 的切换而产生脉波，此脉波经过电感电容组成的低通滤波器后产生
稳定的直流电压，以供给各种电子产品，具体请参阅Volkan Kursun 等人2004年在IEEE系统中发表的 "HIGH INPUT VOLTAGE STEP-DOWN DC-DC CONVERTERS FOR INTEGRATION IN A LOW VOLTAGE CMOS PROCESS" —文。
常用的电压转换器其一般包括一脉宽调变控制芯片，利用该脉 宽调变控制芯片所产生的驱动信号分别驱动该上桥及下桥功率元 件。该脉宽调变控制芯片通常为一封装好的芯片，其通过设置在其 上的基本引脚来实现其基本功能，即产生的驱动信号分别驱动该上 桥及下桥功率元件。但是，随着科技的发展，人们对该脉宽调变控 制芯片赋予了更多的功能，如过电流保护等等，以使采用该脉宽调 变控制芯片的电压转换器工作更完善，符合人们的需求。但是，相 应得，在增加这些功能的同时，其需要另外设置额外的引脚以与外 部各种电子器件相连接以实现上述功能。随着集成电路小型化的发 展趋势，该脉宽调变控制芯片在增加其功能的同时，也需要尽可能 地减小其尺寸。而该脉宽调变控制芯片上的这些额外的引脚极大地限制了使其小型化的可能性。
一种现有技术中所提供的电压转换器，其在所采用的脉宽调变 控制芯片上设置 一 多功能引脚，该脉宽调变控制芯片利用其基本引 脚来实现其基本功能，即提供驱动信号分别驱动该上桥及下桥功率 元件，而采用该多功能引脚来实现各种增加的功能，如过电流保护 等等。但是，该脉宽调变控制芯片与仅实现基本功能的脉宽调变控 制芯片相比，其还是需要多一个多功能引脚，因此该脉宽调变控制 芯片的尺寸还是比较大，不适合小型化的需求。

发明内容
下面将以实施例说明一种电压转换器，该电压转换器所采用的 脉宽调变控制芯片的引脚数比较少。
一种电压转换器，其包括一个脉宽调变控制芯片， 一上桥晶体 管， 一下桥晶体管， 一低通滤波器，该上桥晶体管的源极电连接至 一输入电压，其漏极与该下桥晶体管的漏极相连接，其相连接之处 定义为第一节点，该下桥晶体管的源极接地，该第一节点进一步电 连接至该低通滤波器的输入端，该低通滤波器的输出端作为该电压
转换器的输出端，该脉宽调变控制芯片上设置有BOOT引脚，PHASE 引脚，UGATE引脚，LGATE引脚，Vcc引脚以及GND引脚，通过这 些引脚，该脉宽调变控制芯片进行工作以驱动该上桥晶体管和该下 桥晶体管，该脉宽调变控制芯片内包括一电流源， 一上电复位电路， 一第一比较器， 一第一驱动器， 一第二驱动器以及一栅极控制逻辑 电路，该电流源与一第一二极管的负极相连接，该连接之处定义为 第三节点，该第一二极管的正极接地，该第一比较器的正向输入端 电连接至该第三节点，其反向输入端电连接至一第一参考电压，其 输出端至该上电复位电路的 一个输入端，该上电复位电路的另 一输 入端电连接至该脉宽调变控制芯片的Vcc引脚，通过该Vcc引脚与一 外接电压相连接，其输出端所输出的上电复位信号传输至该栅极控 制逻辑电路，该栅极控制逻辑电路接受该上电复位信号的控制，且 该栅极控制逻辑电路的第 一输出端电连接至该第 一驱动器的输入端，其第二输出端电连接至该第二驱动器的输入端，以输出一第一 脉冲信号及一与该第 一脉沖信号相反的第二脉冲信号以分别驱动该 第一驱动器及第二驱动器，该第一驱动器的正电压端子电连接至该
脉宽调变控制芯片的BOOT引脚，该第一驱动器的负电压端子电连 接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，该第 一 驱动器的输出端电 连接至该脉宽调变控制芯片的UGATE引脚，该第二驱动器的正电压 端子电连接至该脉宽调变控制芯片的Vcc引脚以与该外4妻电压相连 接，该第二驱动器的负电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片的 GND引脚以使其接地，该第二驱动器的输出端电连接至该脉宽调变 控制芯片的LGATE引脚，该外接电压电连接至 一 第二 二才及管的正 极，该第二二极管的负极电连接至一第一电容的一端，该连接之处 定义为第四节点，该第一电容的另一端电连接至该第一节点，该脉 宽调变控制芯片的BOOT引脚电连接至该第四节点，其PHASE引脚 电连接至该第 一 节点，其UGATE引脚电连接至该上桥晶体管的栅 极，其LGATE引脚电连接至该下桥晶体管的栅极，其中，该脉宽调 变控制芯片内还进一步包括一第一电阻，该第一电阻的一端电连接 至该第三节点，其另 一 端电连接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引 脚，以使该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚作为 一 多功能引脚。
优选的，该第 一 比较器的正向输入端通过 一 第 一 控制开关电连 接至该第三节点，该第 一 控制开关接受该栅极控制逻辑电路第 一 输 出端所输出的第 一脉沖信号的控制，以使该第 一比较器与该上桥晶 体管同步工作。
优选的，该低通滤波器包括一电感及一电容，该电感的一端作 为该低通滤波器的输入端，其电连接至该第一节点，该电感的另一 端电连接至该电容的一端，其连接之处定义为第二节点，其作为该 低通滤波器的输出端，该电容的另一端接地。
优选的，该脉宽调变控制芯片内还进 一 步包括 一 第二比较器， 该第二比较器的反向输入端电连接至该第三节点，其正向输入端电 连接至一第二参考电压，其输出端所输出的过电流信号传输至该栅极控制逻辑电路，该第二比较器，电流源，第一电阻以及下桥晶体 管组成 一 个过电流保护电路。
优选的，该第二比较器的反向输入端通过一 第二控制开关电连 接至该第三节点，该第二控制开关接受该栅极控制逻辑电路的第二 输出端所输出的第二脉冲信号的控制，以使该第二比较器与该下桥 晶体管同步工作。
优选的，该脉宽调变控制芯片内还进一步包括一第三比较器，. 该第三比较器的反向输入端接地，其正向输入端电连接至该脉宽调
变控制芯片的PHASE引脚，其输出端电连接至该栅极控制逻辑电路 以输出 一 逆电流控制信号至该栅极控制逻辑电路，该第三比较器与 该下桥晶体管组成 一 个逆电流控制电路。
优选的，该第三比较器的正向输入端通过一 第三控制开关电连 接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，该第三控制开关接受该栅 极控制逻辑电路第二输出端所输出的第二脉沖信号的控制，以使该 第三比较器与该下桥晶体管同步工作。
优选的，该脉宽调变控制芯片内还进一步设置一电感电流感测 器， 一计数步阶电流产生器， 一振荡器， 一第四比较器以及一第五 比较器，该电感电流感测器的输入端电连接至该第三节点，其输出 端电连接至该计数步阶电流产生器的输入端，该计数步阶电流产生 器的输出端电连接至该振荡器的输入端，该振荡器的输出端电连接 至该第五比较器的反向输入端，该第四比较器的正向输入端电连接 至一第三参考电压，其反向输入端电连接一反馈电压，该第四比较 器的输出端电连接至该第五比较器的正向输入端，该第五比较器的 输出端电连接至该栅极控制逻辑电路，该电感电流感测器，计数步 阶电流产生器，振荡器，第四比较器，第五比较器，电流源，以及 该第一电阻，下桥晶体管组成了一个轻载效率改善电路。
优选的，该电感电流感测器的输入端通过一第四控制开关电连 接至该第三节点，该第四控制开关接受该栅极控制逻辑电路第二输 出端所输出第二脉冲信号的控制，以使该电感电流感测器与下桥晶
9体管同步工作。
优选的，该反馈电压为该电压转换器的输出端所输出的电压。
优选的，该电压转换器进 一 步包括 一 第二电阻与 一 第三电阻， 该第二电阻的 一 端电连接至该电压转换器的输出端，其另 一 端电连
接至该第三电阻的一端，该连接之处定义为第五节点，该第三电阻 的另一端接地，该反馈电压为该第五节点处的电压。
相较于现有技术，本发明的电压转换器利用该脉宽调变控制芯
片上的PHASE引脚作为多功能引脚，从而实现各种扩展功能，如 过电流保护，逆电流控制，轻载效率改善等各种功能，其并不需要 额外设置多功能引脚，因此，该脉宽调变控制芯片上的引脚数较少， 其尺寸可以得到进一步地减少，其适应目前集成电路小型化的需求。


图l是本发明实施例所提供的一种电压转换器的电路示意图。
具体实施例方式
下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。 请参阅图l，本发明实施例提供的一种电压转换器100,该电压 转换器100为一Boost-Strap结构的电压转换器，其包括一脉宽调变控 制芯片200,串联在 一 输入电压Vin及接地电位GND之间的 一 上桥晶 体管110及一下桥晶体管120，及一低通滤波器130，该低通滤波器130 的输入端连接至该上桥晶体管110与该下桥晶体管12 0之间，该低通 滤波器130的输出端作为该电压转换器IOO的输出端Vout以输出 一稳 定的电压值。
该上桥晶体管IIO的源极电连接至该输入电压Vin,其漏极与该 下桥晶体管120的漏极相连接，该相连接之处定义为第 一节点A,该 下桥晶体管120的源极接地。该低通滤波器130的输入端电连接至该 第一节点A。该低通滤波器130可由一电感L及一电容C所组成，该电 感L的 一端作为该低通滤波器130的输入端，该电感L的另 一端与该电容C的一端相电连接，该连接之处定义为第二节点B,该电容C的 另 一 端接地，该第二节点B作为该电压转换器10 0的输出端Vo u t 。
该脉宽调变控制芯片200上设置有多个基本引脚，其包括BOOT 引脚，PHASE引脚，UGATE引脚，LGATE引脚，Vcc引脚以及GND 引脚。通过这些基本引脚，该脉宽调变控制芯片200进行工作以分别 驱动该上桥晶体管IIO以及该下桥晶体管120,使该电压转换器100 进行工作。
该脉宽调变控制芯片200内设置有一 电流源210, —上电复位电 路220(Power on Reset, POR), —第一比较器230, —第一驱动器240， 一第二驱动器250，以及一栅极控制逻辑电^各260。
该栅极控制逻辑电路2 6 0的第 一 输出端电连接至该第 一 驱动器 240的输入端，以输出一第一脉沖信号Vcl至该第一驱动器240。该 栅极控制逻辑电路260的第二输出端电连接至该第二驱动器250的输 入端，以输出 一第二脉沖信号Vc2至该第二驱动器250。该第一脉冲 信号Vcl与该第二脉冲信号Vc2为 一 对互反的信号。该第 一 驱动器 240与该第二驱动器250分别为一放大器。
该第 一 驱动器240的正电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片 200的BOOT引脚上，其负电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片 200的PHASE引脚上，其输出端电连接至该脉宽调变控制芯片200的 UGATE引脚上。
该第二驱动器2 5 0的正电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片 200的Vcc引脚上，其通过该Vcc引脚与 一外接电压Vcc相连接。该第 二驱动器250的负电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片200的 GND引脚上，其通过该GND引脚使该第二驱动器250的负电压端子 接地。(为了表示方便，图l中仅将该脉宽调变控制芯片200中的第二 驱动器250的负电压端子电连接至该GND引脚，而该脉宽调变控制 芯片200中的其他电子元件需要接地时，均采用直接接地的形式进行 体现，但是，本领域普通技术人员可以理解的是，该脉宽调变控制 芯片200中需要接地的电子元件的端口均是电连接至该GND引脚，通过该GND引脚使其接地)。该第二驱动器250的输出端电连接至该 脉宽调变控制芯片200的LGATE引脚。
该电流源210反接 一 第一 二极管211后接地，即该电流源2 10与该 第一二极管211的负极相连接，该相连接之处定义为第三节点C,该 第一二极管211的正极接地。
该上电复位电路220的 一个输入端电连接至该脉宽调变控制芯 片200的Vcc引脚上，其通过该Vcc引脚与该外接电压Vcc相连接，由 该外接电压Vcc提供给该上电复位电路220能量使其工作。该上电复 位电路220的另 一输入端电连接至该第 一比较器230的输出端。该第 一比较器230的正向输入端电连接至该第三节点C,其反向输入端电 连接至一第 一参考电压Vinsen。该上电复位电路220的输出端输出一 上电复位信号POR至该栅极控制逻辑电路260以使该栅极控制逻辑 电路260输出第 一脉冲信号Vcl及第二脉冲信号Vc2。优选地，该第 一比较器2 3 0的正向输入端电连接 一 第 一 控制开关2 3 1后电连接至该 第三节点C。该控制开关23 l接受该栅极控制逻辑电路260的第 一 输 出端所输出的第 一脉沖信号Vcl的控制，以使该第 一比较器230与该 上桥晶体管110同步工作。
该外接电压Vcc进一步地电连接至一第二二极管151的正极，该 第二二极管151的负极与 一第 一 电容152的 一端相连接，该连接之处 定义为第四节点D,该第一电容152的另一端电连接至该第一节点A。
该脉宽调变控制芯片200的BOOT引脚电连接至该第四节点D， 其UGATE引脚电连接至该上桥晶体管110的栅极，其PHASE引脚电 连接至该第 一 节点A,其L G AT E引脚电连接至该下桥晶体管12 0的栅极。
该脉宽调变控制芯片200内还进 一 步设置 一 第 一 电阻Rocset ，其 一端电连接至该第三节点C,另 一端电连接至该脉宽调变控制芯片 200的PHASE引脚，使该脉宽调变控制芯片200的PHASE引脚作为一 多功能引脚，以扩展该脉宽调变控制芯片200的功能。
该上电复位电路220与该第 一 比较器230以及上桥晶体管11 0组成了 一个电源侦测电路，以判断该电压转换器1 00是否处于工作状
态，即其利用该第一比较器240侦测该第一节点A处的电压，以判断 电压转换器IOO是否处于工作状态。
该电压转换器100的工作原理为当该脉宽调变控制芯片200被 致能后，该脉宽调变控制芯片2 0 0会发出 一 个致能信号至该栅极控制 逻辑电路260以致能该栅极控制逻辑电路260。在该栅极控制逻辑电 路260被致能后，该电压转换器IOO的输出端Vout所输出的电压仍为 0，而第 一驱动器240及第二驱动器250尚未有驱动信号输入。此时， 该栅极控制逻辑电路260发出 一 确认信号至该第 一 驱动器250 ，使第 一驱动器250导通该上桥晶体管110,该第一节点A及该脉宽调变控 制芯片200的PHASE引脚上的电压开始上升。
由于该第 一 比较器230通过第 一 控制开关23 1电连接至第三节点 C ,而第 一控制开关23 1受该栅极控制逻辑电路260的第 一 输出端所 输出的第一脉沖信号Vcl的控制，因此当上桥晶体管110导通时，该 第 一 控制开关2 3 1闭合，该第 一 比较器2 3 0开始工作。
该第 一 比较器230的正向输入端通过该第 一 电阻Rocset电连接 至该脉宽调变控制芯片200的PHASE引脚，因此，脉宽调变控制芯 片200的PHASE引脚上的电压上升，该第 一 比较器230的正向输入端 的电压上升。当该第 一 比较器230的正向输入端的电压大于其反向输 入端输入的第一参考电压Vinsen时，表示该输入电压Vin已经启动。
此时，该第 一 比4交器230的输出端输出一PORE信号至该上电复 位电路220，且当该上电复位电路220通过该脉宽调变控制芯片200 的Vcc引脚感测到该外接电压Vcc也被启动时，其输出 一上电复位信 号POR至该栅极控制逻辑电路260以使该栅极控制逻辑电路260第一 输出端输出第一脉冲信号Vcl,第二输出端输出第二脉冲信号Vc2。 该第 一脉冲信号Vcl与该第二脉沖信号Vc2分别透过该第 一驱动器 240及第二驱动器250以切换上桥晶体管IIO及下桥晶体管120。
由于该第 一脉冲信号Vcl与该第二脉冲信号Vc2为 一对互为相 反的信号，因此，当上桥晶体管IIO导通时，该下桥晶体管120截止；
13而当上桥晶体管110截止时，该下桥晶体管120导通。
当该上桥晶体管IIO导通，下桥晶体管120截止时，该输入电压 Vin通过上桥晶体管1 IO对该电感L及电容C所组成的低通滤波器130 进行充电；当该上桥晶体管110截止，下桥晶体管120导通时，该低 通滤波器130通过下桥晶体管120进行放电。在该低通滤波器130充放 电的过程中，该电压转换器100产生输出电流I，并将该输入电压Vin 转换成 一 个稳定的电压，并通过该电压转换器10 0的输出端Vo u t输 出。
由于该第 一 比较器230的正向输入端是通过第 一控制开关23 l后 电连接至第三节点C ,而该控制开关23 l接受该栅极控制逻辑电路 260的第 一输出端所输出的第 一脉沖信号Vcl的控制，因此，该第一 比较器230是与该上桥晶体管110同步工作的，即该上电复位电路 220，该第 一 比较器230以及上桥晶体管IIO所组成的电源侦测电路仅 侦测该上桥晶体管IIO导通时该脉宽调变控制芯片200的PHASE引 脚上的电压，以判断该电压转换器10 0是否处于工作状态。
由于该第一电阻Rocset是设置在该脉宽调变控制芯片200内，并 通过该第 一 电阻Rocset将该脉宽调变控制芯片200的第三节点C与该 脉宽调变控制芯片200的PHASE引脚相互电连接，因此，该脉宽调 变控制芯片200的PHASE引脚可以作为多功能引脚。
该脉宽调变控制芯片200内还进 一 步设置 一 第二比较器270 。该 第二比较器270的反向输入端电连接至该第三节点C,其正向输入端 电连接至一第二参考电压Voc。优选地，该第二比较器270的反向输 入端通过一第二开关271电连接至该第三节点C,该第二开关271接 受该栅极控制逻辑电路260的第二输出端所输出的第二脉冲信号 Vc2的控制，以使该第二比较器270与该下桥晶体管120同步工作。
该第二比较器270,电流源210,第 一电阻Rocset以及下才乔晶体 管120组成了 一个过电流保护电路，当该第二比较器270工作时，其 输出端输出 一过电流信号OC至该栅极控制逻辑电路260。
由于本发明的电压转换器1 OO还包括由第二比较器270 ，电流源210，第 一 电阻Rocset以及下桥晶体管120所组成的 一过电流保护电 路，因此，当该下桥晶体管120导通时，该电流源210 ，第 一 电阻Rocset 以及下桥晶体管120组成 一 个回路。由于该第二比较器270通过第二 控制开关271电连接至第三节点C ,而第二控制开关271受该栅极控 制逻辑电路260的第二输出端所输出的第二脉冲信号Vc2的控制，因 此当下桥晶体管120导通时，第二控制开关271闭合，该第二比较器 270开始工作。此时如果该脉宽调变控制芯片200上的PHASE引脚上 的电压低于该第二参考电压Vo c时，则表示该电压转换器10 0的输出 电流I过大，此时，该第二比较器270会发出过电流信号OC至该栅极 控制逻辑电路260,以使该上桥晶体管110及下桥晶体管120截止，从 而降低该输出电流I,对该电压转换器100形成过电流保护。
由于本发明的电压转换器IOO是利用该脉宽调变控制芯片200上 的PHASE引脚从而形成了由第二比较器270，电流源210，第一电阻 Rocset以及下桥晶体管120所组成的过电流保护电路，因此，其并不 需要额外地在该脉宽调变控制芯片200上设置引脚从而实现该过电 流保护功能。
此外，该脉宽调变控制芯片200内还可以进 一 步设置 一 第三比较 器280。该第三比较器280的反向输入端接地，其正向输入端电连接 至该脉宽调变控制芯片200的PHASE引脚，该第三比较器280的输出 端电连接至该栅极控制逻辑电路260的 一输入端。优选的，该第三比 较器280的正向输入端通过 一 第三控制开关28 1电连接至该脉宽调变 控制芯片200的PHASE引脚，该第三控制开关28 1的接受该栅极控制 逻辑电路260的第二输出端所输出的第二脉沖信号Vc2的控制，以使 该第三比较器280与该下桥晶体管120同步工作。
该第三比较器280与该下桥晶体管120组成了 一个逆电流控制电 路。当该第三比较器280工作时，其输出端输出 一 逆电流控制信号至 该栅极控制逻辑电路2 6 0 。
由于本发明的电压转换器IOO还包括由第三比较器280以及下桥 晶体管120所组成的逆电流控制电路，因此，当该下桥晶体管120导通时，由于该第三比较器280通过第三控制开关281电连接至第三节 点C,而第三控制开关2 81受该栅极控制逻辑电路2 6 0的第二输出端 所输出的第二脉沖信号Vc2的控制，因此当下桥晶体管120导通时， 第三控制开关281闭合，该第三比较器280开始工作。此时如果该脉 宽调变控制器200的PHASE引脚上的电压小于地电位，则表示该电 压转换器IOO处于非连续模式(DCM),会产生电流在该下桥晶体管 120逆流的现象，从而造成该电压转换器100的效率损耗，此时该第 三比较器2 8 0的输出端产生逆电流控制信号至该栅极控制逻辑电路 260,.以立即截止该下桥晶体管120,从而避免该电压转换器100的效 率损耗。
由于本发明的电压转换器IOO是利用该脉宽调变控制芯片200上 的PHASE引脚从而形成了由第三比较器280以及下桥晶体管120所 组成的逆电流控制电路，因此，其并不需要额外地在该脉宽调变控 制芯片200上设置引脚从而实现该逆电流保护的功能。
进 一 步地，该脉宽调变控制芯片200内还可以设置 一 电感电流感 测器291 (Inductor Current Sense)， 一计数步阶电流产生器 292(Counter & Current Step), —振荡器293, —第四比较器294以及 一第五比较器295。
该电感电流感测器291的输入端电连接至该第三节点C ，以感测 该脉宽调吏控制芯片200的PHASE引脚上的电压，该电感电流感测 器291的输出端电连接至该计数步阶电流产生器292的输入端，该计 数步阶电流产生器292的输出端电连接至该振荡器293的输入端，该 振荡器293的输出端电连接至该第五比较器295的反向输入端。
该第四比较器294的正向输入端电连接至一第三参考电压Vref, 其反向输入端电连接至一反馈电压，该反馈电压对应于该电压转换 器IOO的输出端Vout所输出的电压。在本实施例中，该电压转换器100 的输出端Vout进一 步串联一第二电阻161及一第三电阻162后接地， 该第二电阻161与第三电阻162的连接之处定义为第五节点E，将该 第五节点E处的电压Vfb作为该反馈电压。当然可以理解的是，该电
16压转换器100的输出端Vout所输出的电压也可以作为反馈电压。
该第四比较器294的输出端电连接至该第五比较器295的正向输 入端，该第五比较器2 9 5的输出端电连接至该栅极控制逻辑电路2 6 0 的另 一输入端。
优选的，该电感电流感测器291的输入端通过一第四控制开关 296电连接至该第三节点C ，以感测该脉宽调变控制芯片200的 PHASE引脚上的电压。该第四控制开关296接受该栅极控制逻辑电 路260的第二输出端所输出的第二脉冲信号Vc2的控制，以使该电感 电流感测器291与该下桥晶体管120同步工作。
该电感电流感测器291，计数步阶电流产生器292，振荡器293, 第四比较器294，第五比较器295,第一电阻Rocset,下桥晶体管120 及电流源210组成一个轻载效率改善电路，用以改善该电压转换器 10 0在轻载模式下的效率。
由于本发明的电压转换器IOO还包括由电感电流感测器291,计 数步阶电流产生器292,振荡器293，第四比较器294,第五比较器295, 电流源210,第 一 电阻Rocset以及下桥晶体管120组成的 一轻载效率 改善电路，因此，当该下桥晶体管120导通时，该电流源210,第一 电阻Rocset以及导通的下桥晶体管120组成一回^各。由于该电感电流 感测器2 91通过第四控制开关2 9 6电连接至第三节点C ,而第四控制 开关296受该栅极控制逻辑电路260的第二输出端所输出的Vc2信号 的控制，因此当下桥晶体管120导通时，第四控制开关296闭合，该 电感电流感测器291开始工作侦测脉宽调变控制器200的PHASE引 脚上的电流，即侦测判断该电流源210,第 一 电阻Rocset以及导通的 下桥晶体管120所组成回路中的电流。
该计数步阶电流产生器292通过电感电流感测器291所输出的信 号判断是否持续地产生轻载电流，如持续地产生轻载电流，则表示 该电压转换器100持续地处于轻载模式下，此时，该计数步阶电流产 生器292产生 一 电流至该振荡器293中，以降低该振荡器293的输出频 率，其输出频率通过第五比较器295输出至该栅极控制逻辑电路260以降低其输出的第 一脉冲信号Vcl及第二脉冲信号Vc2的频率，从而 降低了该上桥晶体管110及下桥晶体管120的切换频率，减少由于该 上桥晶体管IIO及下桥晶体管120的切换而造成的效率损耗，使采用 该电压转换器IOO的电子装置可以具有更长的待机时间。
由于本发明的电压转换器IOO主要是利用该脉宽调变控制芯片 200上的PHASE引脚从而形成了由电感电流感测器291，计数步阶电 流产生器292，振荡器293,第四比较器294，第五比较器295，第一 电阻Rocset，下桥晶体管120及电流源210所组成的轻载效率改善电 路，因此，其也相应得减少了该脉宽调变控制芯片200上的引脚数。
相较于现有技术，本发明的电压转换器IOO利用该脉宽调变控制 芯片200上的PHASE引脚作为多功能引脚，从而实现各种功能，如 过电流保护，逆电流控制，轻载效率改善等各种功能，其并不需要 额外设置多功能引脚，因此，该脉宽调变控制芯片200上的引脚数较 少，其尺寸可以得到进一步地减少，其适应目前集成电路小型化的需求。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，只要 其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化， 都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1. 一种电压转换器，其包括一个脉宽调变控制芯片，一上桥晶体管，一下桥晶体管，一低通滤波器，该上桥晶体管的源极电连接至一输入电压，其漏极与该下桥晶体管的漏极相连接，其相连接之处定义为第一节点，该下桥晶体管的源极接地，该第一节点进一步电连接至该低通滤波器的输入端，该低通滤波器的输出端作为该电压转换器的输出端，该脉宽调变控制芯片上设置有BOOT引脚，PHASE引脚，UGATE引脚，LGATE引脚，Vcc引脚以及GND引脚，通过这些引脚，该脉宽调变控制芯片进行工作以驱动该上桥晶体管和该下桥晶体管，该脉宽调变控制芯片内包括一电流源，一上电复位电路，一第一比较器，一第一驱动器，一第二驱动器以及一栅极控制逻辑电路，该电流源与一第一二极管的负极相连接，该连接之处定义为第三节点，该第一二极管的正极接地，该第一比较器的正向输入端电连接至该第三节点，其反向输入端电连接至一第一参考电压，其输出端至该上电复位电路的一个输入端，该上电复位电路的另一输入端电连接至该脉宽调变控制芯片的Vcc引脚，通过该Vcc引脚与一外接电压相连接，其输出端所输出的上电复位信号传输至该栅极控制逻辑电路，该栅极控制逻辑电路接受该上电复位信号的控制，且该栅极控制逻辑电路的第一输出端电连接至该第一驱动器的输入端，其第二输出端电连接至该第二驱动器的输入端，以输出一第一脉冲信号及一与该第一脉冲信号相反的第二脉冲信号以分别驱动该第一驱动器及第二驱动器，该第一驱动器的正电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片的BOOT引脚，该第一驱动器的负电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，该第一驱动器的输出端电连接至该脉宽调变控制芯片的UGATE引脚，该第二驱动器的正电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片的Vcc引脚以与该外接电压相连接，该第二驱动器的负电压端子电连接至该脉宽调变控制芯片的GND引脚以使其接地，该第二驱动器的输出端电连接至该脉宽调变控制芯片的LGATE引脚，该外接电压电连接至一第二二极管的正极，该第二二极管的负极电连接至一第一电容的一端，该连接之处定义为第四节点，该第一电容的另一端电连接至该第一节点，该脉宽调变控制芯片的BOOT引脚电连接至该第四节点，其PHASE引脚电连接至该第一节点，其UGATE引脚电连接至该上桥晶体管的栅极，其LGATE引脚电连接至该下桥晶体管的栅极，其特征在于，该脉宽调变控制芯片内还进一步包括一第一电阻，该第一电阻的一端电连接至该第三节点，其另一端电连接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，以使该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚作为一多功能引脚。
2. 如权利要求1所述的电压转换器，其特征在于，该第一比较器的正 向输入端通过一 第 一控制开关电连接至该第三节点，该第 一控制 开关接受该栅极控制逻辑电路第 一输出端所输出的第 一脉冲信号 的控制，以使该第一比较器与该上桥晶体管同步工作。
3. 如权利要求1所述的电压转换器，其特征在于，该低通滤波器包括 一电感及一电容，该电感的一端作为该低通滤波器的输入端，其 电连接至该第 一 节点，该电感的另 一 端电连接至该电容的 一 端， 其连接之处定义为第二节点，其作为该低通滤波器的输出端，该 电容的另 一 端接地。
4. 如权利要求1所述的电压转换器，其特征在于，该脉宽调变控制芯片内还进一步包括一第二比较器，该第二比较器的反向输入端电 连接至该第三节点，其正向输入端电连接至一第二参考电压，其 输出端所输出的过电流信号传输至该栅极控制逻辑电路，该第二 比较器，电流源，第一电阻以及下桥晶体管组成一个过电流保护 电路。
5. 如权利要求4所述的电压转换器，其特征在于，该第二比较器的反 向输入端通过一 第二控制开关电连接至该第三节点，该第二控制 开关接受该栅极控制逻辑电路的第二输出端所输出的第二脉冲信 号的控制，以使该第二比较器与该下桥晶体管同步工作。
6. 如权利要求1所述的电压转换器，其特征在于，该脉宽调变控制芯片内还进一步包括一第三比较器，该第三比较器的反向输入端接地，其正向输入端电连接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，其输出端电连接至该栅极控制逻辑电路以输出 一 逆电流控制信号至该栅极控制逻辑电路，该第三比较器与该下桥晶体管组成 一 个逆电流控制电^各。
7. 如权利要求6所述的电压转换器，其特征在于，该第三比较器的正向输入端通过 一 第三控制开关电连接至该脉宽调变控制芯片的PHASE引脚，该第三控制开关接受该栅极控制逻辑电路第二输出端所输出的第二脉沖信号的控制，以使该第三比较器与该下桥晶体管同步工作。
8. 如权利要求1所述的电压转换器，其特征在于，该脉宽调变控制芯片内还进一步设置一电感电流感测器， 一计数步阶电流产生器，一振荡器， 一第四比较器以及一第五比较器，该电感电流感测器的输入端电连接至该第三节点，其输出端电连接至该计数步阶电流产生器的输入端，该计数步阶电流产生器的输出端电连接至该振荡器的输入端，该振荡器的输出端电连接至该第五比较器的反向输入端，该第四比较器的正向输入端电连接至一第三参考电压，其反向输入端电连接一反馈电压，该第四比较器的输出端电连接至该第五比较器的正向输入端，该第五比较器的输出端电连接至该栅极控制逻辑电路，该电感电流感测器，计数步阶电流产生器，振荡器，第四比较器，第五比较器，电流源，以及该第一电阻，下桥晶体管组成了 一个轻载效率改善电路。
9. 如权利要求8所述的电压转换器，其特征在于，该电感电流感测器的输入端通过 一 第四控制开关电连接至该第三节点，该第四控制开关接受该栅极控制逻辑电路第二输出端所输出第二脉沖信号的控制，以使该电感电流感测器与下桥晶体管同步工作。
10. 如权利要求8所述的电压转换器，其特征在于，该反馈电压为该电压转换器的输出端所输出的电压。
11.如权利要求8所述的电压转换器，其特征在于，该电压转换器进一步包括一第二电阻与一第三电阻，该第二电阻的一端电连接至该电压转换器的输出端，其另 一 端电连接至该第三电阻的 一 端，该连接之处定义为第五节点，该第三电阻的另一端接地，该反馈电压为该第五节点处的电压。
全文摘要
本发明涉及一种电压转换器，其包括一个脉宽调变控制芯片，一上桥晶体管，一下桥晶体管，一低通滤波器，该脉宽调变控制芯片上设置有BOOT引脚，PHASE引脚，UGATE引脚，LGATE引脚，Vcc引脚以及GND引脚，通过这些引脚，该脉宽调变控制芯片进行工作以驱动该上桥晶体管和该下桥晶体管，该脉宽调变控制芯片利用该PHASE引脚作为一多功能引脚，从而实现各种扩展功能，如过电流保护，逆电流控制，轻载效率改善等各种功能。本发明的脉宽调变控制芯片并不需要额外设置多功能引脚，因此，该脉宽调变控制芯片上的引脚数较少，其尺寸可以得到进一步地减少，其适应目前集成电路小型化的需求。
文档编号H02M3/156GK101488713SQ20081000050
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月15日 优先权日2008年1月15日
发明者刘益盛 申请人:天钰科技股份有限公司