具有减少的输出泄漏的双输出DC－DC升压转换器的制作方法

本发明涉及dc－dc升压转换器领域，并且明确地说，涉及利用输出线之间的钳位以减少输出泄漏的双输出dc－dc升压转换器。

背景技术：

1、dc－dc升压转换器用于升高输入电压(同时降低输入电流)以生成高电压输出。dc－dc升压转换器的许多用途之一是在压电致动的微机电系统(mems)镜设备的驱动中。并入有mems反射镜设备的设备可利用两个此类mems反射镜设备以所需二维扫描图案在目标区域上扫描入射光束。

2、图1中示出了在用于驱动一对mems反射镜设备(例如，工作在相同频率或不同频率的一对mems反射镜设备)的系统中使用的已知示例dc－dc升压转换器1。dc－dc升压转换器1通过输入电感器l接收输入电压vin，输入电感器l连接到节点nn，在操作期间在节点nn处生成电压sw。第一二极管d1连接在节点nn和第一输出电容器c1之间，跨第一输出电容器c1生成第一升压输出电压vboostl。第一开关s1连接在节点nn和接地之间。第一开关s1由驱动主控制信号drive_main_sw操作。第二二极管d2通过开关s2(例如nmos晶体管)连接在节点nn和第二输出电容器c2之间。跨第二输出电容器c2生成第二升压输出电压vboostr(例如，可以低于第一升压输出电压vboostl)。nmos晶体管s2由驱动线控制信号drive_line_sw操作。

3、现在另外参考图2描述操作，其中电路1在升压电压vboostl和升压电压vboostr的阶段之间交替。在vboostl阶段开始时，如图2所示，开关控制信号drive_main_sw被断言以闭合开关s1，从而将节点nn接地。

4、当开关控制信号drive_main_sw被解除断言以断开开关s1时，在节点nn处生成升压电压sw，如图2中可见。结果，电流被传送到充电电容器c1，增加了存储在电容器c1上的电压vboostl。这是vboostl阶段期间的意图。

5、在vboostr阶段开始时，断言开关控制信号drive_main_sw以闭合开关s1，从而将节点nn接地。驱动线控制信号drive_line_sw在整个vboostr阶段保持断言。当断言开关控制信号drive_main_sw以断开开关s1时，在节点nn处生成升压电压sw，如图2中可见。结果，电流被输送到充电电容器c2，增加了存储在电容器c2上的电压vboostr。

6、出现的问题是，在vboostl阶段，nmos晶体管s2的栅极通过二极管d2的结两端的寄生电容以及通过nmos晶体管s2中的寄生漏极－栅极电容耦合到电压sw。结果，二极管d2的阴极处的电压vline也随着电压sw的升高而升高。这增加了由s2的栅极看到的电压，而与驱动线控制信号drive_line_sw无关，导致s2弱导通并且电流流入电容器c2，从而增加电压vboostr。这是不希望的，因为流入电容器c2的电流减少了流入电容器c1的电流，并且vboostl阶段旨在对电容器c1充电以升压vboostl。

7、解决此问题的一种方法是添加与s2串联的第二nmos晶体管，因为从其寄生漏极－栅极电容充电通过s2的电流将不足以对所添加的nmos晶体管的寄生漏极－栅极电容充电。然而，这增加了系统的复杂性，增加了当nmos晶体管导通时在vboostr阶段期间二极管d2和电容器c2之间的路径的电阻，并且增加了面积消耗。因此，需要进一步开发dc－dc升压转换器。

技术实现思路

1、本文公开了一种包括dc－dc升压转换器的设备。dc－dc升压转换器包括耦合在输入电压和输入节点之间的电感器，耦合在输入节点和第一输出节点之间生成第一输出电压的第一路径，耦合在输入节点和第二输出节点之间生成第二输出电压的第二路径，以及响应于第一控制信号选择性地将第二路径耦合到第一路径的第一开关。所述dc－dc升压转换器被配置为：在第一操作阶段中操作，在所述第一操作阶段中，所述第一路径使所述第一输出电压升压，并且在所述第一操作阶段中，通过断言所述第一控制信号以致使所述第一开关将所述第二路径耦合到所述第一路径来防止所述第二路径使所述第二输出电压升压；以及在第二操作阶段中操作，在所述第二操作阶段中，所述第二路径升压所述第二输出电压，并且在所述第二操作阶段中，防止所述第一路径升压所述第一输出电压。

2、第一路径可以包括第一二极管和第一电容器，第一二极管具有耦合到输入节点的阳极和耦合到第一输出节点的阴极，第一电容器耦合在第一输出节点和接地之间，其中第一输出电压跨第一电容器生成。

3、第二路径可以包括：第二二极管，具有耦合到输入节点的阳极和耦合到中间节点的阴极；第二开关，耦合在中间节点和第二输出节点之间，第二开关由第二控制信号控制；以及第二电容器，耦合在第二输出节点和接地之间，其中跨第二电容器生成第二输出电压。在第一操作阶段中，第一开关可以选择性地将中间节点耦合到第一二极管的阴极，并且可以在第二操作阶段期间断言第二控制信号，以使得第二开关选择性地将中间节点耦合到第二输出节点。

4、附加开关可以耦合在输入节点和接地之间，附加开关由附加控制信号控制，附加控制信号在第一操作阶段的第一部分期间被断言以闭合附加开关，并且在第一操作阶段的第二部分期间被解除断言以断开附加开关。另外，附加控制信号可以被断言以在第二操作阶段的第一部分期间闭合附加开关，并且被解除断言以在第二操作阶段的第二部分期间断开附加开关。

5、第二开关可以是nmos晶体管，其漏极耦合到中间节点，源极耦合到第二输出节点，并且栅极耦合以接收第二控制信号。

6、第一开关可以是pmos晶体管，其源极耦合到第一输出节点，漏极耦合到中间节点，并且栅极耦合以接收第一控制信号。

7、第一反馈电路可以耦合到第一输出节点，第一反馈电路生成第一反馈电压。第二反馈电路可以耦合到第二输出节点，第二反馈电路生成第二反馈电压。控制器可以被配置为基于第一和第二反馈电压生成第一和第二控制信号。

8、第一驱动电路装置可以由第一输出电压供电，并且第一微反射镜可以由第一驱动电路装置驱动。第二驱动电路装置可以由第二输出电压供电，并且第二微反射镜可以由第二驱动电路装置驱动。

9、本文还公开了一种dc－dc升压转换器，其包括耦合在输入节点与第一输出节点之间的第一二极管，其中第一电容器耦合在所述第一输出节点与接地之间，使得跨所述第一电容器生成第一输出电压。dc－dc升压转换器还包括耦合在输入节点和接地之间的第一开关，第一开关由第一控制信号操作，第二二极管耦合在输入节点和中间节点之间，第二开关耦合在中间节点和第二输出节点之间，第二开关由第二控制信号操作，其中第二电容器耦合在输出节点和接地之间，使得在第二电容器两端生成第二输出电压。第三开关耦合在中间节点和第一输出节点之间，第三开关由第三控制信号操作。控制器，被配置为生成所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号以便：在第一操作阶段中，在所述第一操作阶段的第一部分期间闭合所述第一开关并且在所述第一操作阶段的第二部分期间断开所述第一开关，在所述第一操作阶段期间断开所述第二开关，并且在所述第一操作阶段期间闭合所述第三开关；以及在第二操作阶段中，在所述第二操作阶段的第一部分期间闭合所述第一开关，并且在所述第二操作阶段的第二部分期间断开所述第一开关，在所述第二操作阶段期间闭合所述第二开关，并且在所述第二操作阶段期间断开所述第三开关。

10、第二开关可以是nmos晶体管，其漏极耦合到中间节点，源极耦合到第二输出节点，并且栅极耦合以接收第二控制信号。

11、第三开关可以是pmos晶体管，其源极耦合到第一输出节点，漏极耦合到中间节点，并且栅极耦合以接收第三控制信号。

12、第一反馈电路可以耦合到第一输出节点，第一反馈电路生成第一反馈电压。第二反馈电路可以耦合到第二输出节点，第二反馈电路生成第二反馈电压。控制器可以被配置为基于第一和第二反馈电压生成第一，第二和第三控制信号。

13、本文描述的方法包括：在第一操作阶段中操作dc－dc升压控制器，其中第一路径升压输入电压以生成第一输出电压，并且其中通过将第二路径钳位到第一路径来防止第二路径升压第二输出电压；以及在第二操作阶段中操作dc－dc升压控制器，其中第二路径升压第二输出电压并且其中防止第一路径升压第一输出电压，其中第二路径在第二操作阶段期间不钳位到第一路径。

14、该方法还包括：在第一操作阶段中，在第一操作阶段的第一部分期间对耦合到输入电压的电感器充电，并且在第一操作阶段的第二部分期间允许电感器放电。

15、该方法还包括：在第二操作阶段中，在第二操作阶段的第一部分期间对电感器充电，并且在第二操作阶段的第二部分期间允许电感器放电。