CN104660041B - 低损耗增压及减压电压转换器 - Google Patents

低损耗增压及减压电压转换器 Download PDF

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Abstract

本申请案涉及低损耗增压及减压电压转换器。一种开关模式DC‑DC电压转换器(10)包含呈电荷泵形式的升压级(30)及降压级(20)。提供控制电路(40)，所述控制电路(40)启用所述降压级(20)的操作，同时也启用所述电荷泵级(30)，后续接着在输入电压及输出电压增加时停用所述电荷泵级(30)。所述降压转换器级(20)经构造使得其将所述输出电压调节为高于停用所述电荷泵级(30)的电压的电压。避免了主电流路径中由于需要功率FET或其它切换装置所致的传导损耗。

Description

低损耗增压及减压电压转换器
相关申请案的交叉参考
不适用。
关于联邦资助研究或研发的声明
不适用。
技术领域
本发明为电压转换器的领域。更具体来说，本发明的实施例针对于例如在DC电力供应器及DC电机驱动应用等等中使用的DC-DC开关模式电压转换器。
背景技术
电压转换器电路为具有将由经调节DC电压驱动的负载的许多电气与电子系统的常见组件。举例来说，许多电子系统包含需要相对稳定的DC电压的集成电路及其它负载。如此，这些系统通常包含用于将从电池或经由整流器从AC线路电压接收的未经调节DC输入电力转换成待施加到集成电路或其它系统负载(例如DC电机)的稳定的经调节DC电力输出的DC电力供应器。
DC电力供应器中通常包含的一种常见类型的DC-DC电压转换器电路在此项技术中称为开关模式DC-DC电压转换器。如此项技术中已知，开关模式DC-DC“降压”转换器(或“减压”转换器)产生平均比其输入电压低的输出电压，而“升压”转换器(或“增压”转换器)产生平均比其输入电压高的输出电压。现代常规经调节DC电力供应器通常包含实际上是“降压”与“升压”转换器电路类型的组合的“降压-升压”拓扑的开关模式DC-DC转换器。降压-升压电压转换器能够产生可比所接收输入电压高或低的输出电压。
图1是常规非反相降压-升压DC-DC电压转换器2的示意图。如此项技术中为典型的，经由开关SW1将输入端子IN处的电压施加到电感器4的一端。电感器4的所述同一端还通过开关SW2耦合到接地。电感器4的另一端本身通过开关SW3耦合到接地；此节点还经由开关SW4耦合到电容器6的一个板且在输出端子OUT处耦合到负载LD。电容器6跨越输出端子OUT与接地而连接。开关SW1到SW4通常构造为功率场效应晶体管(FET)，其中其栅极由控制逻辑(未展示)控制。
在电压转换器2作为“降压-升压”转换器的操作中，开关SW1及SW3共同周期性地切换断开及闭合，而开关SW2及SW4共同但与开关SW1及SW3互补地周期性地切换断开及闭合。通常，在切换转变之间强制“空载”时间以避免开关SW1及SW2两者同时闭合的短路状况。在循环的其中开关SW1及SW3闭合(且开关SW2及SW4断开)的那些部分期间，从输入端子IN激励电感器4。在循环的其中开关SW2及SW4闭合(且开关SW1及SW3断开)的那些部分期间，将由电感器4存储的能量递送到负载LD，其中电容器6用作用以减少输出端子OUT处的纹波的滤波电容器。
然而，如上文所述，开关SW1到SW4通常实施为功率FET。在大多数应用中，这些功率FET必定为相对大的，特别是对于其中在DC电力供应器中或在DC电机驱动应用中实施电力转换器2的那些情况。由于这些开关SW1到SW4中的每一者每循环切换两次，因此这些功率FET中的切换损耗可为显著的。另外，穿过这些功率FET的传导损耗随着电压转换器2所需的输出电流的电平的增加而增加。
为了最小化由于用于实现开关SW1到SW4的功率FET所致的切换损耗，可使电压转换器2在单独的“降压”及“升压”模式中操作而非使其作为其中所有开关SW1到SW4每循环切换两次的降压-升压转换器操作。通过控制逻辑来强制这些单独的操作模式，所述控制逻辑根据输出电压Vout与其切换操作模式的参考电压(例如，所要输出电压电平)的比较而控制开关SW1到SW4的状态。根据此操作式样，电压转换器2通常经控制以在例如输入电压相对低(例如，低于参考电压)的时间期间在其升压模式中操作，且在例如输入电压相对高(例如，高于参考电压)的时间期间在其降压模式中操作。
图2a图解说明电压转换器2在其升压模式中的操作。在此升压模式中，控制逻辑(未展示)使开关SW2在所有时间保持断开，且使开关SW1在所有时间保持闭合。此控制逻辑还控制开关SW3及SW4以互补方式断开及闭合，通常在转变之间具有空载时间以避免短路情形。在操作中，在循环的其间开关SW3闭合且开关SW4断开的那些部分期间从输入端子IN激励电感器4。在循环的其间开关SW4闭合且开关SW3断开的相反部分期间，将由电感器4存储的能量递送到电容器6及负载LD，从而提升输出端子OUT处的电压。开关SW3、SW4的工作循环确定输出端子OUT处的电压；输出电压Vout的所要电平通常高于输入端子IN处的电压，如此项技术中已知。
相反地，图2b图解说明电压转换器2在其降压模式中的操作。在此模式中，控制逻辑使开关SW4保持闭合且使开关SW3保持断开，同时开关SW1及SW2以互补方式被切换断开及闭合，再次强制空载时间以避免短路。在例如开关SW1闭合且开关SW2断开的时间期间，由来自输入端子IN的电流激励电感器4。相反地，在例如开关SW1断开且开关SW2闭合的时间期间，将由电感器4存储的电流施加到负载LD。电容器6有效地作为滤波电容器操作，从而减少负载LD处的输出电压Vout中的纹波。再次，开关SW1、SW2的工作循环确定输出端子OUT处的电压；在电压转换器2的此降压模式操作中，所要输出电压通常低于输入端子IN处的电压。
然而，在图2b的降压配置中，只要电力转换器2在此模式中操作，实施开关SW4的功率FET便闭合，从而呈现直接在电感器4与负载LD之间的高电流路径中的电阻。特定来说，在其中启用升压模式操作(图2a)达仅短暂时间周期(例如在系统通电期间)(且其中负载LD的电流要求通常相当低)的电力转换器2的应用中，电力转换器2将主要在降压配置中操作。在降压模式中穿过实施始终闭合的开关SW4的功率FET的电阻损耗可为相当显著的。
发明内容
本发明的实施例提供一种可在减压(“降压”)及增压(“升压”)模式中操作且其中比常规电压转换器显著减少电阻损耗的开关模式DC-DC电压转换器。
本发明的实施例提供其中不再需要时最小化升压模式切换的此电压转换器。
本发明的实施例提供在其增压与减压操作模式之间提供平滑转变且反之亦然的此电压转换器。
参考以下说明书连同其图式的所属领域的技术人员将明了本发明的实施例的其它目标及优点。
本发明的实施例可实施为一种包含并联连接于输入端子与输出端子之间的降压转换器级及电荷泵级的电压转换器。所述电压转换器包含控制电路，所述控制电路在输出电压达到第一输出电压电平后即刻停用所述电荷泵级且控制所述降压转换器级以将所述输出电压电平调节为高于所述第一输出电压电平的第二输出电压电平。
附图说明
图1是常规降压-升压电压转换器的呈示意形式的电路图。
图2a及2b是图1的常规降压-升压电压转换器当分别在单独的升压及降压模式中操作时的呈示意形式的电路图。
图3是根据本发明的实施例的电压转换器的呈框形式的电路图。
图4是根据本发明的实施例的电压转换器的呈示意形式的电路图。
图5是图解说明根据本发明的实施例的图3及4的电压转换器的操作的电压转移曲线图。
具体实施方式
将结合本发明的实施例(即，实施为在集成电路中实现的开关模式DC-DC电压转换器)来描述本发明。应理解，以下描述仅以实例方式提供且并不打算限制所主张的本发明的真实范围。
图3在一般意义上图解说明根据本发明的实施例的开关模式DC-DC电压转换器10的构造。如上文所提及，预期电压转换器10将通常以一般连同其它功能一起嵌入于较大规模集成电路内的单片集成电路来实现，但替代地实施为独立集成电路。或者，预期电压转换器10的组件中的一些或全部可由离散组件来实现。如图3中所展示，电压转换器10包含呈降压转换器级20的形式的减压转换器及呈电荷泵级30的形式的增压转换器，其中的每一者接收输入端子IN且耦合到输出端子OUT，负载LD可连接于所述输出端子OUT处。如从图3显而易见，降压转换器级20及电荷泵级30彼此并联连接于输入端子IN与输出端子OUT之间。控制电路40具有接收输出端子OUT处的电压以及输入端子IN处的电压的输入，且操作以控制降压转换器级20及电荷泵级30的操作，如下文将描述。在本发明的一些实施例中，控制电路40还接收一或多个参考电压Vref以供用于其对级20、30的控制。
在其一般操作中，控制电路40在输入端子IN处的电压通电时启用电荷泵级30以将输出端子OUT处的电压升压。在相对低的输入端子IN电压下，降压转换器级20由控制电路停用。在端子IN处的电压上升到高于某一阈值电平时，控制电路40启用降压转换器级20以开始调节输出端子OUT处的电压。根据本发明的实施例，降压转换器级20将输出端子OUT处的电压调节到的电平高于控制电路40停用电荷泵级30时的输出电压电平。降压转换器级20与电荷泵级30之间的此重叠(在此期间，两个级20、30正将输出端子OUT充电)实现电荷泵操作及降压转换器操作的两个模式之间的平滑转变。
现在将参考图4及5来详细地描述根据本发明的特定实施例的电压转换器20的实例的构造及操作。
如图4中所展示，降压转换器级20以用于降压模式电压转换器的常规方式构造。在此实施方案中，开关SW1、SW2串联连接于输入端子IN与接地之间。如此项技术中为典型的，开关SW1、SW2各自构造为功率FET，其中其源极-漏极路径串联连接且其栅极由控制逻辑22控制。开关SW1、SW2的特定构造可遵循若干个常规配置中的任一者，包含单个FET、背对背成对式FET的配置等等。开关SW1、SW2之间的共同节点处的开关节点SWN连接到电感器24的一端，电感器24的另一端连接到输出端子OUT。滤波电容器26以常规方式连接于输出端子OUT与接地之间。如从图4显而易见，在本发明的此实施例中，无切换晶体管与电感器24串联连接于开关节点SWN与输出端子OUT之间。
降压转换器级20的控制逻辑22对应于如在降压模式电压转换器中使用的常规逻辑，但根据本发明的此实施例可由控制电路40(具体来说，经由其比较器44)选择性地启用，如下文将进一步详细地描述。当启用降压转换器级20时，控制逻辑22以相对于彼此互补的方式控制开关SW1及SW2的切换，其中在转变之间具有适当空载时间以确保两者不同时闭合。开关SW1、SW2的工作循环将以常规方式相对于输入端子IN处的电压控制输出端子OUT处的电压。具体来说，在例如开关SW1闭合且开关SW2断开的时间期间，电感器24由来自输入端子IN的电流激励；相反地，在此实施例中，在例如开关SW1断开且开关SW2闭合的时间期间，由电感器24存储的电流被施加到输出端子OUT处的负载LD。电容器26有效地作为滤波电容器操作，从而减少负载LD处的输出电压Vout中的纹波。在本发明的此实施例中，切换工作循环经由控制电路40(具体来说，经由其比较器48)通过来自输出端子OUT的反馈来控制，如下文将进一步详细地描述。
或者，开关SW2可由二极管(例如，其中其阴极在开关节点SWN处且其阳极在接地处)替换，如此项技术中针对降压电压转换器所已知。在此情况中，控制逻辑22将仅控制开关SW1。在切换循环的其中开关SW1断开的那些部分期间，由电感器24存储的电流将以上文所描述的方式类似地施加到输出端子OUT处的负载LD。还预期降压转换器级20的构造的其它替代方案。
图4还图解说明根据本发明的此实施例的电荷泵级30的构造。在此实施方案中，输入端子IN借助于(在此实例中)任选箝位电路32耦合到由串联耦合于输入端子IN与输出端子OUT之间的一对二极管31、33组成的二极管链。箝位电路32为相对于输入端子IN处的电压限制电荷泵级30可将输出端子OUT升压到的电压的常规箝位电路。举例来说，可将箝位电路32实现为在输入端子IN处的电压低于某一阈值电平时闭合且在输入端子IN处的电压高于所述阈值电平时断开的压控开关(即，晶体管电路)。尽管箝位电路32为任选的(即，二极管链可直接连接到输入端子IN)，但其提供在正常操作期间限制由电荷泵级30汲取的电流的优点。
电荷泵级30的电荷泵操作由时钟信号CLK驱动，所述时钟信号CLK是在其中实现电压转换器10的集成电路内的别处或在所述集成电路外部产生的。时钟信号CLK被施加到“与”门34(其从控制电路40接收信号，如下文将详细地描述)的一个输入，“与”门34的输出被施加到缓冲器链36。缓冲器链36的输出被施加到电容器38的一侧，电容器38的另一侧连接到二极管31、33之间的节点。
在操作中，将时钟信号CLK以所要频率及工作循环施加到“与”门34。当启用电荷泵级30时(即，在控制电路40将高逻辑电平施加到“与”门34时)，所述时钟信号CLK由“与”门34转发到缓冲器链36。在时钟循环的其中缓冲器链36在其输出处呈现低逻辑电平(即，接地)的部分期间，电容器38充电到对应于输入端子IN处的电压的电压减去跨越二极管31的阈值电压降及跨越箝位电路32的任何电压降。在时钟信号CLK进行其下一转变时，缓冲器链36将其输出驱动到高电平，此将二极管33的阳极处的电压“泵激”到又一较高电压(其经充电电压加上缓冲器链36的输出处的高电平电压)，因为跨越电容器38的电压无法即时改变。由于二极管33在此时被正向偏置，因此所述较高电压被施加到输出端子OUT且在时钟信号CLK的相反相位期间通过二极管33的作用维持于所述电平下。此操作继续，只要电荷泵级30在如上文所描述的箝位电路32所允许的程度内保持被启用即可。
预期根据其它常规降压电压转换器布置，降压转换器级20可替代地经构造及操作。类似地，预期根据除上文所描述的基于二极管的双极构造之外的常规电荷泵电路布置，电荷泵级30可替代地经构造及操作。参考本说明书的所属领域的技术人员将认识到如在根据本发明的电压转换器10的构造中有用的对这些级20、30的特定布置的此类替代方案及其它变化形式。
如上文结合降压转换器级20的控制逻辑22所提及，本发明的此实施例中的控制电路40包含可以常规方式构造的比较器44。在此实施方案中，比较器44在其正输入处接收输入端子IN且在其负输入处接收输入参考电压VBUCK_ON，且使其输出耦合到控制逻辑22。输入参考电压VBUCK_ON为在其中实现电压转换器10的集成电路内的别处或在所述集成电路外部(通常通过常规带隙参考电压电路或另一类型的常规电压调节器或其它参考电路)产生的参考电压，如此项技术中已知。在本发明的此实施例中，如施加到比较器44的输入参考电压VBUCK_ON确立启用降压转换器级20的输入电压。在图4中所展示的实例中，响应于输入端子IN处于高于输入参考电压VBUCK_ON的电压，比较器44以上文所描述的方式将其输出驱动到高逻辑电平以启用控制逻辑22及降压转换器级20，具体来说，通过启用控制逻辑22以控制开关SW1、SW2而经由电感器24将在输入端子IN处接收的电力施加到输出端子OUT。相反地，在本发明的此实施例中，当比较器44响应于输入端子IN处的电压低于输入参考电压VBUCK_ON而停用降压转换器级20时，控制逻辑22使开关SW1、SW2两者保持断开。
控制逻辑40还包含分压器42，在本发明的此实施例中，分压器42由电阻器在输出端子OUT与参考供应电压(例如，接地)之间的串联连接构造。分压器42在其经串联连接的电阻器之间的接合处界定两个节点N1、N2，其中节点N1界定于比节点N2到输出端子OUT更近的点处。根据本发明的此实施例，在图4的布置(其中输出端子OUT处的电压相对于接地具有正极性)中，针对输出端子OUT处的任何非零电压，节点N1处的电压将始终高于节点N2处的电压。
节点N1施加到控制逻辑40中的比较器46的负输入，且参考电压Vref施加到比较器46的正输入。施加到比较器46的参考电压Vref将通常不同于施加到比较器44的输入参考电压VBUCK_ON，以允许独立于经调节输出电压而优化启用降压转换器级20的电压，如下文将描述。然而，并不要求这两个电压彼此不同。比较器46的输出施加到“与”门34的一个输入。响应于节点N1处的电压低于参考电压Vref，比较器46的输出处的高电平启用“与”门34以对时钟信号CLK做出响应，因此启用电荷泵级30的操作。相反地，在输出端子OUT处的电压上升到使节点N1处的电压高于参考电压Vref的电平后，比较器46向“与”门34发布低电平，这阻止时钟信号CLK被施加到缓冲器链36及电容器38，从而有效地停用电荷泵级30。
分压器42中的节点N2连接到控制电路40中的比较器48的负输入；比较器48的正输入接收参考电压Vref，且比较器48的输出耦合到降压转换器级20的控制逻辑22。控制电路40的比较器48操作以通过控制开关SW1、SW2的工作循环而调制由降压转换器级20施加到输出端子OUT的电压。在此实例中，如果节点N2处的电压低于参考电压Vref，那么比较器48的输出将处于高电平，从而向控制逻辑22指示输出端子OUT处的电压低于其所要经调节电平；作为响应，控制逻辑22将控制开关SW1、SW2以便增加输出端子OUT处的电压。相反地，如果节点N2处的电压高于参考电压Vref，那么比较器48的输出被驱动为低，响应于此，控制逻辑22控制开关SW1、SW2以便允许输出端子OUT处的电压下降。
再次，尽管图4图解说明将相同参考电压Vref施加到比较器46及48，但这些比较器46、48可接收不同参考电压。在任何情况中，根据本发明的实施例，降压转换器级20将以比启用电荷泵级30的电压高的电压调节输出端子OUT处的电压。在图4的实例中通过分压器42的构造来实施此操作，使得对于其中将相同参考电压Vref施加到比较器46、48两者的情况，节点N1处的电压必定高于节点N2处的电压。
此外，在替代方案中，可在控制电路40中包含类似于比较器44的比较器以响应于输入端子IN处的电压超过输入参考电压而选择性地启用电荷泵级30。举例来说，可将此比较器的输出作为另一输入施加到“与”门34。如从以下描述将变得显而易见，期望启用电荷泵级30的此输入电压将为相对低的(即，远低于输入参考电压VBUCK_ON)，因为电荷泵级30既定在启用降压转换器级20之前开始泵激输出端子OUT处的电压。
现在结合图4参考图5，现在将描述根据本发明的此实施例的电压转换器10的操作，借助于其在输入电压Vin(即，图4的输入端子IN处的电压)与输出电压Vout(即，输出端子OUT处的电压)之间的转移函数进行描述。特定来说，此描述将参考其中在正常操作中将输入电压Vin从低电压(例如，接地)通电到其最终稳态电压的通电情形。当然，预期参考本说明书的所属领域的技术人员将能够容易地理解电压转换器10在其它操作条件下的操作。
以低输入电压Vin开始，控制电路40启用电荷泵级30且停用降压转换器级20。更特定来说，对于低于输入参考电压VBUCK_ON的稳定输入电压Vin，比较器44将低输出电平呈现到控制逻辑22，控制逻辑22又使开关SW1、SW2两者保持断开且因此将电感器24及输出端子OUT与输入端子IN切断连接。在此条件下，在输入电压Vin处于某一非零电平但低于输入参考电压VBUCK_ON的情况下，电荷泵级30经启用以产生处于经调节电平VoutCP的输出电压Vout，经调节电平VoutCP主要由时钟信号CLK的频率及工作循环确定。只要端子OUT处的输出电压低于经调节电平VoutCP，节点N1处的电压就将低于参考电压Vref，从而致使比较器46启用电荷泵级30以随着时钟信号CLK的循环提升输出电压。
随着通电过程继续，输入电压Vin增加到电平VBUCK_ON，此时降压转换器级20由比较器44启用。一旦经启用及操作，降压转换器级20便将接着尝试将输出电压Vout调节到电压VoutBUCK，在本发明的此实施例中，电压VoutBUCK对应于在其下节点N2处的电压匹配比较器48处的参考电压Vref的输出电压Vout。在此时间期间，降压转换器级20及电荷泵级30两者被启用且操作。然而，在本发明的此实施例中，降压转换器级20将把输出电压Vout调节到的电压VoutBUCK高于电荷泵级30将电压Vout调节到的电压VoutCP。因此，降压转换器级20将把输出端子OUT处的电压驱动为高于电压VoutCP，此将在节点N1处呈现高于参考电压Vref的电压。这致使比较器46在其输出处驱动低电平，使得“与”门34阻止来自缓冲器链36及电容器38的时钟信号CLK，因此停用电荷泵级30。因此，在高于电压VoutCP的输出电压下，电荷泵级30被停用。由于电荷泵级30(即使被启用)无法将输出端子OUT放电，因此降压转换器级20将控制输出电压。此操作方式导致从电荷泵操作(即，增压模式)到减压(即，降压)模式操作中的平滑转变。
如上文所描述，由于分压器42的构造及节点N1、N2的布置，节点N1处的电压必定高于节点N2处的电压。在降压转换器级20操作的情况下，输出电压Vout将最终达到对应于节点N2处的电压等于比较器48处的参考电压Vref的电平VoutBUCK且被调节为所述电平。在本发明的此实施例中，节点N1处的电压将必定高于参考电压Vref，从而停用电荷泵级30。箝位电路32也将限制在停用电荷泵级30的输入电压电平Vin下通过二极管31、33从输入端子IN汲取的电流。预期在其中实现电压转换器10的集成电路的正常操作期间，在降压转换器级20调节输出电压Vout且电荷泵级30被停用的情况下，此操作条件将通常为稳态条件。
然而，假如输入电压Vin下降到低于在其下降压转换器级20可本身维持输出电压Vout的电平的电平且在节点N1处的电压下降到低于参考电压Vref后，比较器46将即刻再次启用电荷泵级30以使输出电压Vout升压。
因此，总的来说，预期本发明的此实施例的电压转换器10的电荷泵级30将在通电期间且在输入电压Vin相对低的其它时间期间(此通常将在低电流操作期间)使输出端子OUT处的电压升压。随着在较高电流操作状态中，输入电压Vin朝向其稳态电平增加，降压转换器级20操作以将输出电压Vout调节为所要电平，其中电荷泵级30接着被停用。
根据本发明的实施例的电压转换器10的构造相对于例如上文关于图1、2a及2b所描述的常规降压-升压电压转换器而提供重要优点。特定来说，本发明的实施例提供一种电压转换器，其能够在低电流操作状态期间通过电荷泵级的操作使输出电压升压到高于输入电压，从而导致所要输出电压的较快速且较高效形成，但在高电流减压转换器操作状态期间不牺牲传导损耗。特定来说，如图4的实例中所展示，根据本发明的实施例的电压转换器不包含在主电流电路分支中的串联功率FET或其它切换装置(包含在此高电流操作期间保持处于其闭合(即，传导)状态中的此功率FET或切换装置)。因此，通过本发明的实施例避免了在常规降压-升压电压转换器(例如，图1及2b的开关SW4)中所经历的传导损耗(在一些实施方案中其可为显著的)。根据本发明的实施例，实现此重要优点，同时还提供升压与降压操作模式之间的平滑转变，如上文所描述。
预期参考本说明书的所属领域的技术人员将明了上文所描述的本发明的实施例的各种替代方案及变化形式。特定来说，一个此种变化为通过施加与上文所描述的电压相反的极性的电压(例如，输入电压Vin低于接地电压，以产生负输出电压Vout)而实现的电压转换器的构造及操作。在所述情况中，预期在此描述及所附权利要求书中所使用的相对术语(例如，“较高”、“较低”、“高于”、“低于”等等)是参考电压及电流的量值而适用，同时理解相反极性。预期对上文所描述的实施方案的这些以及其它替代方案及变化形式在如所主张的本发明的真实范围内。
尽管已根据本发明的实施例中的一或多者描述了本发明，但当然，预期已参考本说明书及其图式的所属领域的技术人员将明了对这些实施例的修改形式及替代方案，此类修改形式及替代方案获得本发明的优点及益处。预期此类修改形式及替代方案在如本文中先前所主张的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种电压转换器电路，其包括：
降压转换器级，其耦合到输入端子及输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；
电荷泵级，其耦合到所述输入端子及所述输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；及
控制电路，其用于响应于所述输出端子处的所述电压高于第一输出电压电平而停用所述电荷泵级且用于控制所述降压转换器级以将所述输出电压调节为第二输出电压电平，其中所述第二输出电压电平高于所述第一输出电压电平。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电荷泵级包括：
切换式二极管-电容器电路，其耦合于所述输入端子与所述输出端子之间且接收时钟信号，所述切换式二极管-电容器电路响应于所述时钟信号而操作。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路包括：
分压器，其由串联连接于所述输出端子与参考供应电压之间的多个电阻器构成，且沿着所述多个电阻器界定第一及第二节点，所述第一节点比所述第二节点到所述输出端子更近；及
第一比较器，其具有耦合到所述第一节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述电荷泵级的输出，用于响应于所述第一节点处的电压而启用及停用所述电荷泵级。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述电荷泵级包括：
二极管链，其串联耦合于所述输入端子与所述输出端子之间；
电容器，其在一侧上连接到所述二极管链的节点；
门控时钟电路，其具有耦合到所述电容器的另一侧的输出，具有接收时钟信号的第一输入且具有耦合到所述第一比较器的所述输出的第二输入，所述门控时钟电路用于响应于所述分压器的所述第一节点处的所述电压低于所述参考电压而施加对应于所述时钟信号的信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述电荷泵级进一步包括：
箝位电路，其耦合于所述输入端子与所述二极管链之间，用于响应于所述输入端子处的所述电压而限制从所述输入端子施加到所述二极管链的电流。
6.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制电路进一步包括：
第二比较器，其具有耦合到所述第二节点的第一输入及耦合到所述参考电压的第二输入，且具有耦合到所述降压转换器级的输出。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述控制电路进一步包括：
第三比较器，其具有耦合到所述输入端子的第一输入、耦合到输入参考电压的第二输入及耦合到所述降压转换器级的输出，用于响应于所述输入端子处的所述电压高于其第二输入处的所述输入参考电压而启用所述降压转换器级。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述输入参考电压不同于施加到所述第一及第二比较器的所述参考电压。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路还用于响应于所述输入端子处的所述电压高于输入参考电压而启用所述降压转换器级。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述控制电路包括：
比较器，其具有耦合到所述输入端子的第一输入、耦合到所述输入参考电压的第二输入及耦合到所述降压转换器级的输出，用于响应于所述输入端子处的所述电压高于其第二输入处的所述输入参考电压而启用所述降压转换器级。
11.一种操作DC-DC电压转换器以将在输入端子处接收的DC电压转换为输出端子处的DC电压的方法，其包括以下步骤：
将时钟信号施加到耦合于所述输入端子与所述输出端子之间的电荷泵电路以增加所述输出端子处的所述电压；
响应于所述输出端子处的所述电压超过第一电压电平，停用所述电荷泵电路；及
响应于所述输入端子处的所述电压超过输入参考电压，操作降压转换器级以将所述输出端子处的所述电压调节为高于所述第一电压电平的第二电压电平。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
响应于所述输入端子处的所述电压而限制从所述输入端子施加到所述电荷泵电路中的二极管链的电流。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述停用步骤包括：
将耦合于所述输出端子与参考供应电压之间的分压器的第一节点处的电压与第一参考电压进行比较；及
响应于所述第一节点处的所述电压超过所述第一参考电压，阻止所述时钟信号被施加到所述电荷泵电路。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述操作所述降压转换器级的步骤包括：
将所述分压器的第二节点处的电压与第二参考电压进行比较，所述分压器的所述第二节点处的所述电压低于所述分压器的所述第一节点处的所述电压；及
响应于将分压器的所述第二节点与所述第二参考电压进行比较而控制所述降压转换器级中的开关。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一及第二参考电压处于相同电压。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
将所述输入端子处的所述电压与所述输入参考电压进行比较；
其中所述操作所述降压转换器级的步骤包括响应于所述比较步骤而控制所述降压转换器级中的开关。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
在所述停用步骤之后且响应于所述输出端子处的所述电压下降到低于所述第一电压电平，启用所述电荷泵电路。
18.一种电压转换器电路，其包括：
降压转换器级，其耦合到输入端子及输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；
电荷泵级，其耦合到所述输入端子及所述输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；及
控制电路，其包括：
分压器，其由串联连接于所述输出端子与参考供应电压之间的多个电阻器构成且沿着所述多个电阻器界定第一及第二节点，所述第一节点比所述第二节点到所述输出端子更近；
第一比较器，其具有耦合到所述第一节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述电荷泵级的输出，用于启用及停用所述电荷泵级；及
第二比较器，其具有耦合到所述第二节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述降压转换器级的输出。
19.根据权利要求18所述的电路，其中所述降压转换器级包括：
切换晶体管，其连接于所述输入端子与开关节点之间，所述开关节点耦合到参考供应电压；
电感器，其耦合于所述开关节点与所述输出端子之间；
滤波电容器，其跨越所述输出端子及所述参考供应电压而耦合；及
控制逻辑，其用于控制所述切换晶体管，
其中所述降压转换器级不包含与所述电感器串联连接于所述开关节点与所述输出端子之间的切换晶体管。
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