TW201109876A - A method of reducing IC pin of pulse width modulation regulator integrate chip, and the pulse width modulation regulator integrate chip and the circuit thereof - Google Patents

Description

201109876 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種穩壓器ic及其應用電路，尤針對一 種減少脈寬調變穩壓器1C輸入接腳的方法及其電路。 【先前技術】 第一圖係一典型同步壓降直流/直流轉換電路 (Synchronous Buck DC-to-DC converter circuit)之示意圖。 此直流/直流轉換電路具有二個開關QLQ2串接於一輪入 端（即用以通入輸入電壓訊號Vin)與一接地端G之間，並 且交替導通。透過改變此二個開關Q1,Q2之導通週期 cycle)，即可調整輸出電壓v〇的準位。濾波電路係由—雷 感L1與一電容C2所構成，連接至此二個開關Qi，q2之^ 點以穩定輸出電壓Vo。 前述串接於輸入端與接地端G之開關Q1，Q2多採用N 型金氧半場效電晶體，以獲致較低的導通耗損。不過，對 於耦接至輸入端之高壓開關Q1而言，必須提供一電位高 於輸入電壓訊號Vin之驅動電壓，方能驅動此高聲開關q^。 如圖中所示，為了提供驅動高壓開關Q1所需之電壓， 一個典型的方法就是利用一自舉電容 capacit〇r)Cl墊高驅動電壓的準位。如圖中所示，自舉電容 C1之一端係耦接至一電壓供應端以接收一驅動電壓訊號 Vcc ’另一端係耦接至低壓開關Q2。當低壓開關卩2被^ 通時，在電壓供應端與接地端G之間構成一充電袼徑對自 舉電容C1充電，藉以將自舉電容C1之高壓側的電位 至輸入電壓訊號Vin之上，以驅動高壓開關Qi。 201109876 f直流/直流轉換電路具有—脈寬調變穩壓器】c i i，以 控制南壓開關Q1與Q2之導通週期。此脈寬調變穩壓器IC 11具有八個接腳，依序為HSD、BST、VIN、RAMp、、

VCC、LSD、GND，其中，VIN接腳係用以接收一個輸入 電壓訊號Vin ’ GND接腳為接地端，HSD接腳以及lsd 接腳係用以輸出第一驅動訊號hsd (Highsidedrive)、及 第二驅動訊號LSD (Low side drive)分別用以驅動高壓開 關Φ、與低壓開關Q2，BST接腳係用以接收一個B:〇st 電壓以驅動高壓開關Q1，RAMp接腳制以接收—個銀齒 波訊號Vmmp提供脈寬調變穩壓器Icu，vcc接腳= 以提供脈寬調變穩_ Ϊ⑶運作所需之軸電源壓，'FB 接腳係用以接收-個來自同步壓降直流/直流轉換電路 之輸出端的回授訊號Vfb以進行回授控制。 直流/直流轉換電路10包含一個由電阻R1、R2 分壓電路，以及由電阻R4、電容C3、電阻R3以及赢 極體U3所組成的回授電路。輸出電壓v〇經過 回授電路轉換產生回授訊號Vfb。 ” … 自舉電容C1係用以產生一電位高於輸入 Boost電壓。脈寬調變穩壓器IC!!的RAMp接腳。θ =之 電容C4連接’透過對此電容C1交替充放電，以產=二一 鋸齒波訊號Vramp至脈寬調變穩壓器ICU内 —個 比較後提供脈寬調變（PWM)控制器產生第—及^供進行 訊號HSD、LSD以調整電晶體開關以、〇2 第二驅動 v Y的導通调细 •與調整。此誤差放大器之輸出端需要連接—電 夂I禾 在脈寬調變穩壓器IC11内部通常具有一〜〜4 ° 器，用以比較回授訊號Vfb與一參考電壓以進行呶差放大 償與調整。此誤差放大器之輪出踹豐β 二丁電路的補 圖 201109876 以過濾回授訊號Vfb中不必要的雜訊。此電容通常係設置 在脈寬調變穩壓器IC11之外部，並透過一 COMP接腳(未 圖示）連接至脈寬調變穩壓器IC11。不過，此架構會導致 接腳數量的增加，造成製作成本的提升，甚至會導致脈寬 調變穩壓器IC11無法搭配現有的1(：封裝結構。另一方面， 若將此電容設置於脈寬調變穩壓器IC11内部，則會導致 =寸增加，同時，由於設置於IC内之電容無法依據實際的 而求進行調整，也會影響使用上的彈性。 【發明内容】 本發明提供一種減少脈寬調變穩壓器IC接腳的方法 及其電路fht。根據本發明減少脈寬調變穩㈣IC 腳’則可空出額外的輸人接腳以供其他輸人訊號使用。利 ，本發明之方法可靈活輕輸人接腳的輸人錢，以達到 不杧加1C的接腳數的情狀下，藉著調整1C内部電路 夕部電路設計的方法，以增加10輸人訊號的種類。— 根據本發明，提供—種減少—脈寬調變穩壓器Ic =的：法’該脈寬調變穩壓器1c係用以將-輸入電壓 錢轉換為-輪出電壓，該方法包括：敎一接腳，= :::應ΐ;異於該輸入電壓訊號之輸入訊號，該輪入气 二，4二S該=:電械位於高準位之時間大致相 方波；’以二 轉換單元將該輸入訊號轉換為- ' 、據該方波喊敍—脈£調變驅動訊號。 腳數明’提供一種減少—脈寬調變穩壓器1c之接 腳數置的方法’該方法包括：提供—週械之輸 接 利用4波器將該輸人電壓訊號與-回授訊號混^ 201109876 產生-混波訊號，該輸入電壓訊號 號·’利用-接腳接收該混波訊說i率遠高於該回授訊 該混波訊_行取樣，以分Μ —取樣訊號對 訊號，該取樣訊號之解遠高於該壓訊號與該回授 根據本發明，提供—種穩壓器後訊號。 關之導通週期，以將—輪人電壓訊用以控制至少一開 包括：一接腳，用以捿收一異於該=轉換為一輸出電壓， 號，該輸入訊號之持續時間與該g電壓訊號之輸 入訊

之時間大致相同，但波型不同；—轉電壓訊號位於高準位 用以將該輸入訊號轉換為一方波訊^矣單元，耦接該接腳， 制器，依據該方波訊號產生至少―7〜二以及一脈寬調變控 該開關之導通週期。 脈怠調變驅動訊號控制 根據本發明，提供一種脈寬調 換電路，接收一輸入電 门^壓降直流/直流轉 至少-開關，透過改變該出電墨’包括: 塵之準位，·-穩壓哭Ir，目^料週期糊整該輸出電 該輸入電壓訊ί之輸入背、哕：接腳’用以接收-異於 準位之時間大致相同，但波型不同； 轉換早7L，耦接該接腳，用以將該輸人訊號轉換為一方 波訊號丄=及一脈寬調變控制器，依據該方波訊號產生至 少一脈寬調變驅動訊號，以控制該開關之導通週期。 根據本發明’提供一種脈寬調變同步壓降直流/直流轉 換电路’包括.一混波器’接收一輸入電壓訊號與一回授 訊號’混合後產生一混波訊號，該輸入電壓訊號之頻率遠 高於該回授訊號；一穩壓器1C，包括：一輸入訊號接腳， 接收該混波訊號；一比較器，比較該混波訊號與一預設電 201109876 堅準位，以產生一第一輸出訊號，該第一輸出訊號 週期與該輪人電壓訊號相同；-誤差放大器，據除該、'二 汛號中之鬲頻部分，以產生一對應於該回授訊號之二私 出讯唬；以及一脈寬調變控制器，比較該 ；： -輸心ίΓ比較訊號，並依序該比較訊號與該第 κ唬，產生一脈寬調變控制訊號。 公知提出本案之發赚念，本發明之機制係與 技術戴然不同，俾以提供一種減少脈寬調變穩 ::::法及同步壓降直流/直流轉換的電路設計，：促進 以上之概述與接下來的詳細說明及附圖， 進:步說日林發日料達成航目的所採取之方式、 =二：有關本發明的其他目的及優點’將在後續的；月 及圖式中加以闡述。 【實施方式】 、第一圖所示為根據本發明第一實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路之示意圖。如圖中所示，此同步壓降直流/ 直流轉換電路20具有一個脈寬調變穩壓器IC21。圖中係 以一具有八個接腳之脈寬調變穩壓器IC21為例進行說 明。此八個接腳分別標示為vcc、FB、c〇Mp、pHASE、 ^SD、VSS、HSD、BST。值得注意的是，此脈寬調變穩壓 器IC21省略了第一圖之脈寬調變穩壓器Icn所具有之 VIN接腳。VIN接腳是用以接收輸入電壓訊號vin。而於 士發明之第一實施例中，輸入電壓訊號Vin則是與自舉高 壓訊號共用BST接腳。因此，本實施例之脈寬調變穩壓器 IC21可將此省略下來的接腳作為c〇Mp接腳。 201109876 此同步壓降直流/直流轉換電路20具有二個開關 Q1,Q2串接於一輸入端與一接地端之間’並且交替導通。 透過改變此二個開關Q1，Q2之導通週期（duty cycle) ’即可 調整輸出電壓Vo的準位。此同步壓降直流/直流轉換電路 20並具有一自舉電容C5(bootstrap capacitor)耦接至BST接 腳。此自舉電容C5之一端係連接至開關Q2與開關Q1之 接點，另一端則是透過一個二極體D2耦接於一電源供應 端以接收驅動電壓訊號Vcc。並且，此二極體D2係並聯一 電阻R7。就一實施例而言，在自舉電容C5與BST接腳間 可另外串接一個二極體D3。 同時請參照第三圖與第四圖。第三圖所示為本實施例 之脈寬調變穩壓器IC21之内部電路的示意圖。圖中係以一 個二次側同步壓降直流/直流轉換電路30為例進行說明。 第四圖所示為本實施例之驅動電壓訊號Vcc、輸入電壓訊 號Vin、自舉高壓訊號CKBST、第一驅動訊號HSD以及產 生於IC21内部之還原訊號Vinl的訊號波形圖。其中，驅 動電壓訊號V c c為一直流電壓訊號。產生於b S T接腳之訊 號即為自舉高壓訊號CKBST ’第一驅動訊號HSD係用以 驅動高壓開關Q1。首先’當低壓開關Q2被導通，驅動電 壓訊號Vcc透過二極體D2對自舉電容C5快速充電，藉以 將自舉電容C5之高壓側的電壓準位（即自舉高壓訊號 CKBST)提升至與驅動電壓訊號Vcc相同。隨後，當高壓 開關Q1被導通時，高壓開關Q1的輸出端的電壓準位（亦 即自舉電容C5之低壓側的電壓準位)會提升至與輸入電壓 訊號Vin相同’而墊高自舉電容C5之高壓側的電壓準位。 201109876 因此’當輸入電壓訊號Vin為高準位，自舉高壓訊號CKBST 之電壓準位會被墊高至相當於輸入電壓訊號Vin與驅動電 壓訊號Vcc電位的總和（於此為方便說明，並未計入因為 電阻R7以及二極體D2、D3所產生之電壓降）。接下來， 自舉電容C5所儲存之能量會透過電阻R7放電，而使自舉 高壓訊號CKBST的準位逐漸下降。然後，當輸入電壓訊 號Vin轉為低準位時，自舉高壓訊號CKBST的電壓準位會 被迅速拉低。 如前述，自舉高壓訊號CKBST之持續時間與輸入電 壓訊號Vin位於高準位之時間大致相同，但二者之波型不 同。由於此自舉高壓訊號CKBST之電位可以拉高到輸入 電壓訊號Vin之上。因此’脈寬調變穩壓器IC21可利用自 舉高壓訊號CKBST產生電位高於輸入電壓訊號vin之苐 一驅動^I號HSD以驅動南壓開關Q1，因而可以確保高壓 開關Q1正常運作。 如第三圖所示’脈寬調變穩壓器IC21具有一轉換單元 33 ’用以將自高壓供應接腳(BST接腳)接收之自舉高壓訊 虎CKBST轉換為一方波訊號Vinl。舉例來說，如於本實 施例所示’轉換單元33可為一遲滞比較器31。此遲滯比 較器31接收自舉高壓訊號CKBST、一第一參考電位Vrise 與一第二參考電位VfaH，並將此自舉高壓訊號CKBST與 第一參考電位Vrise以及第二參考電位Vfall進行比較，以 產生一方波還原訊號Vinl。此轉換單元33之輸出端係連 接至一脈寬調變控制器32。脈寬調變（PWM)控制器32 則是根據自舉向壓訊號CKB S T訊?虎以及遲滯比較器31所 201109876 產生之方波還原訊號Vinl，產生第一驅動訊號HSD及第 二驅動訊號LSD以分別控制高壓開關qi及低壓開關q2 之導通週期。 同時請參照第四圖所示，當自舉高壓訊號CKBST的 上升段(rising edge)高於第一參考電壓¥如6時，則觸發遲 滯比較器31輸出高準位。隨後’當自舉高壓訊號CKBST 訊號的下降段(falling edge)低於第二參考電壓vfall時，則 觸發遲滯比較器31轉為輸出低準位，從而產生一個方波還 原訊號Vinl。就一較佳實施例而言，此第一參考電位Vrise 係低於第二參考電位Vfall。此外，由於自舉高壓訊號 CKBST與輸入電壓訊號Vin具有大致相同之工作周期 (dutycycle)，因此’透過轉換單元33產生之還原訊號vinl 也會與輸入電壓訊號Vin具有大致相同的工作周期。藉 此，脈寬調變穩壓器IC21即可透過轉換單元33產生與輸 入電壓訊號Vin相同工作周期之還原訊號vinl。 如前述，本發明之第一實施例，產生一自舉高壓訊號 CKBST輸入選定的高壓供應接腳（BST接腳）。此自舉高 壓訊號CKBST之波型雖然與輸入電壓訊號Vin不同，但是 自舉高壓訊號CKBST之持續時間與輸入電壓訊號Vin位 於高準位之時間大致相同。此自舉高壓訊號CKBST —方 面經過位於脈寬調變穩壓器IC21内部之轉換單元33轉換 為具有方波特性之還原訊號Vinl，另一方面也提供脈寬調 變控制器32產生驅動訊號HSD所需之高電壓。同時，脈 寬調變控制器3 2接收還原訊號Vi η 1，並依據還原訊號Vi η 1 產生驅動訊號HSD,LSD。藉if：，即可省略用以接收輸入電 11 201109876 壓訊號Vin之接腳VIN。 弟五圖所示為根據本發明第二實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路50之電路示意圖。圖中係以一個二次側同 步壓降直流/直流轉換電路50為例進行說明。第六圖所示 為根據本實施例之輸入電壓訊號Vin、回授訊號Vfb、此兩 訊號的累加波形Mix以及取樣訊號的波形圖。本實施例之 脈寬調變穩壓器IC51亦是省略了第一圖之脈寬調變穩壓 器IC11所具有之VIN接腳。不過’不同的是，本實施例 利用FB接腳接收此輸入電壓訊號vin。 如第五圖所示，此同步壓降直流/直流轉換電路5〇之 輸出端具有一個由電阻R5、R6組成的分壓電路，用以產 生回授訊號Vfb。輸入電壓訊號Vin與回授訊號Vfb係傳 送至一個混波器54。同時請參照第六圖所示，輸入電壓訊 號Vin之頻率遠高於回授訊號vfb之頻率，因此，混波器 54可利用回授訊號vfb作為載波，混合高頻之輸入電壓訊 號Viri與低頻之回授訊號vfb，以產生一個混合訊號 傳送至脈寬調變穩壓器IC51之FB接腳。 脈寬調變穩壓器IC51之内部具有一轉換單元56，用 以將FB接腳接收之混合訊號Mix轉換成一方波訊號 Vin2。此轉換單元56具有二個開關S1，S2、一比較器52、 一誤差放大器53以及一訊號產生器55。其中，開關S1與 S2之一端與回授電壓（FB)接腳連接，開關S1與幻之另 一端分別連接至一個比較器52以及一個誤差放大器53。 開關S1與S 2之開關頻率係受到訊號產生器5 5所產生之取 樣訊號的控制，以分別產生第一取樣訊號及第二取樣訊號 12 201109876 傳送至比較器52與誤差放大器53。比較器％以及誤差放 大器53分別根據第一取樣訊號及第二取樣訊號產生第一 還原訊號Vin2及第二還原訊號Vfb2。 請同時參照第六圖所示’由於取樣訊號的頻率遠高於 輸入電壓訊號Vin與回授訊號Vfb之頻率，因此，第一取 樣訊號與第二取樣訊號都具有對應於輸入電壓訊號Vin之 高頻部分與對應於回授訊號Vfb之低頻部份。比較器52 具有接收一預設電壓準位與，接收第一取樣訊號，且將第 一取樣訊號與預設電壓準位進行比較，即可產生一個第一 輸出還原訊號Vin2，且此第一輸出還原訊號Vin2係一具 有與輸入電壓訊號Vin相同工作週期之方波訊號。誤差放 大器53接收第二取樣訊號，並將第二取樣訊號之高頻部份 雜訊濾除，即可產生一個對應於回授訊號Vfb之第二輸出 還原訊號Vfb2，且此第二輸出還原訊號Vfb2之波型與回 授訊號Vfb相類似。即是，透過比較器52可將混合訊號 Mix分離出輸入電壓訊號Vin，且誤差放大器53則可分離 出混合訊號Mix中之回授訊號Vfb。脈寬調變(PWM)控制 器則是比較弟·一返原訊號Vfb2與一斜波訊號以產生一比 較訊號，並依據此比較訊號與第一還原訊號Vin2，第一驅 動訊號HSD及第二驅動訊號LSD，以控制高壓開關Q1及 低壓開關Q2之導通週期。 第七圖所示為根據本發明第三實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路70之電路示意圖。圖中係以一個二次側同 步壓降直流/直流轉換電路70為例進行說明。第八A圖所 示為根據第七圖之同步壓降直流/直流轉換電路70之輸入 電壓訊號Vin、斜坡訊號Vramp以及還原訊號Vin3 —較佳 13 201109876 實施例的波形圖。本實施例之脈寬調變穩壓器IC71亦是省 略了第一圖之脈寬調變穩壓器IC11所具有之VIN接腳。 不同的是’本實施例利用RAMP接腳接收輸入電壓訊號 Vin ° 如圖中所示，此同步壓降直流/直流轉換電路70係設 置於變壓器T之二次側’接收變壓器τ之二次側所產生之 一輸入電壓訊號Vin。同步壓降直流/直流轉換電路70具有 一外部轉換單元耦接至RAMP接腳。此外部轉換單元係接 收輸入電壓訊號Vin，並將輸入電壓訊號Vin轉換為一第 一電流訊號11對電容C6充電。此電容C6所儲存之電位係 對應於輸入RAMP接腳之斜波訊號Vramp。 此外部轉換單元具有一充電路徑與一放電路徑，用以 對電容C6充放電。充電路徑係由一個二極體D4與一電阻 R8所構成’放電路控係由一個二極體D5與一電阻R9所 構成。其中，二極體D4係順向連接於輸入電壓訊號Vin 之供應k與電谷C6之間’二極體05則是反向連接於輸入 電壓訊號Vin之供應端與電容C6之間。在本實施例中，電 容C6係設置於脈寬調變穩壓器IC71之外部，並連接至 RAMP接腳。不過本發明並不限於此，電容C6亦可設置 於脈寬調變穩壓器IC71之内部。此外，在脈寬調變穩壓器 IC71之内部具有一電流源72與一開關S3串接至電容C6。 利用開關S3之導通與否，控制電流源72對電容C6之充 電。 請同時參照第八A圖所示’當輸入電壓訊號vin轉為 高準位’輸入電壓訊號Vin產生一充電電流η流經二極體 D4對電容C6緩慢充電，以提高RAMP接腳之準位。當電 201109876 合C6儲存之電位（亦即RA^p接腳之準位)超過一 一 ，叫開關通:此時，電流㈣^ 合C6充電。值得注意的.電流源72對於電容充電之 度係大於充電電流U對於電容C6充電之速度。因此，、 Vramp讯號之斜率主要是由電流源所決定。隨後，春 入书壓戒號Vln轉為低準位，電容C6會透過由二極體D5 所構成之放電路徑快速放電。由於電容c6透過二極體D5 放電之速度大於電流源72對電容C6充電的速度，因此， 鲁電容儲存之電位會逐漸下降。*當電容c6儲存之電位（亦 即RAMP接腳之準位)低於一第二預設電壓¥2時，開關幻 關斷，電流源72停止對電容充電。 脈寬調變穩壓器IC71之内部具有一轉換單元76連接 至斜坡訊號RAMP接腳以接收斜波訊號vramp。於本實施 例中，轉換單元76具有一比較器73。比較器73之第一輸 入端輸入一斜坡訊號Vramp、第二輸入端則輸入第一預設 電壓VI、第三輸入端則輸入第二預設電壓V2，且第一預 設電壓VI小於第二預設電壓V2。當斜波訊號Vramp大於 鲁 第一預設電壓V卜比較器73輸出高準位之訊號。隨後， 當斜波訊號Vramp小於第二預設電壓V2，比較器73改為 輪出低準位之訊號。藉此’此轉換單元76可以將斜波訊號 Vramp轉換為方波訊號Vin3，並且，此方波訊號Vin3之工 作週期大致與輸入電壓訊號Vin相同。開關S3之導通與否 係依據比較器73之輸出訊號Vin3而決定。進一步來說， 當斜波訊號Vramp上升至大於第一預設電壓VI，比較器 73輸出高準位之訊號而導通開關S3，使電流源72對電容 C6快速充電。當斜波訊號Vramp下降至小於第二預設電壓 15 201109876 V2，比較器73改為輸出低準位之热號關斷開關S3，而停 止電流源72對電容.C6之充·電。 .* .-.. :.· t * .K * ~r * r |·: ；. ~·· * ' 脈寬調變穩壓器ic7i i内部i具有一脈寬調變控制 斋32與一回授比較電路75。此回授比較電路75可為一誤 差放大器。比較器73的輸出端透過一緩衝器74與脈寬調 變（PWM)控制器32連接。誤差放大器75之第一輸入端 係輸入斜坡訊號Vramp，第二輸入端係輪入一回授訊號 Vfb。誤差放大器75之輸出端亦與脈寬調變（PWM)控制 益32連接。 脈寬調變（PWM)控制器32根據來自轉換單元76之 鲁 方波訊號Vin3以及誤差放大器75輸出的比較訊號Vfb3產 生第一驅動訊號HSD以及第二驅動訊號LSD以分別控制 高壓開關Q1及低壓開關Q2的導通週期。 弟八B圖所示為根據第七圖之同步壓降直流/直流轉 換電路之輸入電壓訊號Vin、斜坡訊號Vramp以及還原訊 號Vin3另一較佳實施例的波形圖。 如第八B圖所示，當輸入電壓訊號Vin轉為高準位 時’輸入電壓訊號Vin透過二極體D4對電容C6缓慢充電。_ 當電容C6之電位提升至超過第一預設電壓V1，比較器 輸出高準位之訊號Vin3，且開關S3接收此高準位之訊號 而導通。此時，電流源72產生一充電電流13開始對電容 C6進行充電。充電電流13遠大於充電電流〗丨。當電容匸6 之電位上升至與第二預設電壓V2相同時，比較器73改為 輸出低準位訊號，開關S3接收此低準位之訊號Vin3而關 斷。此時’電流源72停止對電容C6充電，電容C6的電 位則被箝制在與第二預設電壓V2大致相同之電位。隨後， 16 201109876 當輸入電壓訊號Vin轉為低準位，電容c6會透過二極體 D4所構成之放電路徑快速放電，使電容c6之電位快速下 降。藉此，即可產生斜坡訊號Vramp。另一方面，斜波訊 號Wmp亦可透過比較器73轉換輸出一方波訊號·， 亚且，此方波訊號Vin3具有與輸人電壓^ A_ 之工作週期。 π第九圖所示為根據本發明實施例之減少脈寬調變穩壓 斋1C之接腳的方法的流程圖。 •切 • 首先，如步驟沾1所示，選擇脈寬調變穩壓器IC上之 一個輸入接腳。此接腳係對應至一異於輸人電壓訊號％ 的輪入訊號。並且此接腳所對應之輸入訊號的持續時間與 輸入電壓訊號Vin位於高準位的時間大致相同，但波形不: 同。舉例來說，第三圖之實施例即是選定BST接腳，同時 °月參妝第四圖所示，透過BST接腳輸入之自舉高壓訊號 CKBST其持續時間與輸入電壓訊號Vin位於高準位的時間 大致相同。另外，第七圖之實施例即是選定RAMP接腳。 鲁同時請參照第八A圖所示，透過RAMP接腳輸入之斜坡訊 號vramp的持續時間與輸入電壓訊號vin位於高準位的時 間大致相同。 接著’如步驟S92所示，利用一轉換單元將前述透過 選定之接腳所輸入之訊號轉換為一個方波訊號，例如第四 圖中之訊號Vin2與第八A圖中之訊號Vin3。然後，如步 驟S93所示，將此方波訊號傳送至脈寬調變穩壓器Ic之脈 寬調變控制器並據以產生脈寬調變驅動訊號’以分別控制 南壓開關以及低壓開關之導通週期。藉此，即可減少脈寬 17 201109876 調變穩壓器Ic上之VIN接 接腳供其他輸人訊號使用。 彳叫供—個額外的 及圖^而^上t用僅為本發明的具體實施例之詳細說明 以下述之申請專利範圍為 發月之所有範圍應 明之領域内，可輕易思及之變化或修姊皆可以在本發 案所界定之專利範B。 认飾自了^在以下本 【圖式簡單說明】 第一圖係一典型同步壓降直流/直流轉換電路 · (Synctamous Buck DC_t〇_DC 晴卿如 drcuit)之示意圖。 第一圖所不為根據本發明第一實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路之示意圖。 第二圖所示為根據本發明第一實施例之脈寬調變穩壓 器1C之内部電路之示意圖。 第四圖所示為根據本發明第一實施例之驅動電壓訊號 Vcc、輸入電壓訊號Vin、自舉高壓訊號CKBST訊號、第 一驅動訊號HSD以及還原訊號vinl的訊號波形圖。 鲁 第五圖所示為根據本發明第二實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路之電路示意圖。 第六圖所示為根據本發明第二實施例之輸入電壓訊號 Vin、回授訊號Vfb、此兩訊號的累加波形Mix以及取樣訊 號的波形圖。 第七圖所示為根據本發明第三實施例之同步壓降直流 /直流轉換電路之電路示意圖。 18 201109876 第八A圖及第八B圖所示為根據本發明第三實施例之 輸入電壓訊號Vin、斜坡訊號Vramp以及還原訊號Vin3之 較佳實施例的波形圖。 第九圖所示為根據本發明實施例之減少脈寬調變穩壓 器1C之接腳的方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 10、 20、30、50、70 :同步壓降直流/直流轉換電路

11、 21、51、71 :脈寬調變穩壓器1C 32 :脈寬調變控制器 31 :遲滯比較器 52、 73 :比較器 33、56、76 :轉換單元 53、 75 :誤差放大器 54 ： 混波器 55 ： 訊號產生器 72 ： 電流源 74 ： 缓衝器 Q1 :高壓開關 Q2 :低壓開關 Cl、C5 :自舉電容 C2、C3、C4、C6 :電容

Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 :電阻 L1 :電感 D2、D3、D4、D5 :二極體 19 201109876 SI、S2、S3 :開關 T :變壓器 U3 :齊納二極體

Vrise、VI :第一參考電壓

Vfall、V2 :第二參考電壓 591 :選定一接腳 592 :利用一轉換單元進行訊號轉換 593 :根據轉換後之訊號產生脈寬調變驅動訊號

20

Claims (1)

1. 201109876 七、申請專利範圍： 1、 一種減少一脈寬調變穩壓器IC之接腳數量的方法，該脈 寬調變穩壓器ic係用以將—輸人電壓訊㈣換為一輸 出電壓’該方法包括： 、’ 選定一接腳，該接腳係對應至一異於該輸入電壓訊號之 輸入訊號，該輸入訊號之持續時間與該輪入電壓訊號 位於尚準位之時間大致相同，但波型不同； 利用一轉換單元將該輸入訊號轉換為一方波訊號；以及 依據該方波訊號產生一脈寬調變驅動訊號。 2、 如申請專利範圍第丄項之方法，其中，該捿腳係一斜波 訊號(RAMP)接腳，該輸入訊號係一斜波訊號。 3、 如申請專利範圍第2項之方法，其中’產生該斜波訊號 之步驟包括： 當該輸入電壓訊號轉為高準位，將該輸入電壓訊號轉換 為一第一電流訊號，透過該斜波訊號接腳對一電容充 電； § δ亥電谷儲存之電位超過一第一預設電壓，利用一電流 源對該電容充電，使該電容儲存之電位上升；以及 當該輸入電壓訊號轉為低準位’停止該第一電流訊號， 並建立一放電路徑使該電容快速放電，以產生該斜波 訊號。 4、 如申請專利範圍第3項之方法，其中’該電流源對該電 容充電之速度遠大於該第一電流訊號對該電容充電之 速度。 5、 如申請專利範圍第3項之方法，其中，該電容透過該放 電路徑放電之速度大於該電流源對該電容充電之速度。 21 201109876 6如申明專利範圍第5項之方法，其中，當該電容儲存之 電位上升超過一第二預設電壓，該電流源停止對該電容 充電。 7如申.月專利範圍第5項之方法，其中，當該電容儲存之 電位下降低於一第二預設電壓，該電流源停止對該電容 充電。 8、如中請專利範圍第2項之方法，其中，該轉換單元係一 比較器。 9申請專利範圍第！項之方法，其中 ，該脈寬調變穩壓 φ °° 控希〗南壓開關(high side switch)與一低壓開關 (low side switch)之導通週期，該捿腳係一高壓供應(BST) 接腳’該輸入訊號係〜自舉(b〇〇tstrap)高壓訊號以提供驅 動該高壓開關所需之電壓位準。 1 0、如中請專利範圍第9項之方法，其中，產生該自舉高 壓訊號之步騾包括： i、電疋供應§fl號對一自舉電容(bootstrap capacitor) 充電；以及 利用該自舉電容儲存之電位塾高該輸入電壓訊號之準· 位以產生邊自舉高壓訊號。 1 1、如申請專利範圍第9項之方法，其中，該轉換單元係 一遲滯比較器’該遲滯比較器係設定有一第一參考電壓 準位與一第二參考電壓準位。 1 2、一種減少一脈寬調變穩壓器汇之接腳數量的方法，該 方法包括： 提供一週期性之輪入電壓訊號； 利用一混波器將該輸入電壓訊號與一回授訊號混合以 22 201109876 產生一混波訊號，該輸入電壓訊號之頻率遠高於該回 授訊號； 利用一接腳接收該混波訊號；以及 利用一取樣訊號對該混波訊號進行取樣，以分離出該輸 入電壓訊號與該回授訊號，該取樣訊號之頻率遠高於 該回授訊號。 1 3、一種脈寬調變穩壓器1C，用以控制至少一開關之導通 週期，以將一輸入電壓訊號轉換為一輸出電壓，包括： 一接腳，用以接收一異於該輸入電壓訊號之輸入訊號， 該輸入訊號之持續時間與該輸入電壓訊號位於高準 位之時間大致相同，但波型不同； 一轉換單元，耦接該接腳，用以將該輸入訊號轉換為一 方波訊號；以及 一脈寬調變控制器，依據該方波訊號產生至少一脈寬調 變驅動訊號控制該開關之導通週期。 1 4、如申請專利範圍第1 3項之脈寬調變穩壓器1C，其 中，該接腳係一斜波訊號(RAMP)接腳，該輸入訊號係一 斜波訊號。 1 5、如申請專利範圍第1 4項之脈寬調變穩壓器1C，其 中，該接腳係耦接一外部轉換單元，該外部轉換單元係 用以將該輸入電壓訊號轉換為一第一電流訊號對一電 容充電，該電容所儲存之電位係對應於該斜波訊號。 1 6、如申請專利範圍第1 5項之脈寬調變穩壓器1C，更包 括一電流源與一充電開關，串接至該電容，當該電容儲 存之電位超過一第一預設電壓，該充電開關導通使該電 流源對該電容充電，當該輸入電壓訊號轉為低準位，該 23 201109876 7 8 2 〇 2 2 2 該恭t =路構成—放電路徑對該電容快速放電，而使 电今储存之電位快速下降。 中，二:專利補第1 6項之脈寬調變穩壓器1C，其 號對：電電容充電之速度遠大於該第—電流訊 J必罨谷充電之速度。 中，t專利祀圍第1 6項之脈寬調變穩壓器IC，其 兮雷j料賴放電路贱電之速度大践電流源對 忒電各充電之速度。 =二專利乾圍第i 8項之脈寬調變穩壓器1C，其 ζ錢讀存之電位上升超過—第二預設電壓，該 電〜源停止對該電容充電。 巾，!二專利範圍第1 8項之脈寬調變穩壓器IC，其 電谷儲存之電位下降低於—第二預設電壓，該 屯"丨〔源停止對該電容充電。 :叫專，範圍第i 4項之脈寬調變穩壓器1C，其 5义轉換單元係一比較器。 括t申=專利乾圍第1 4項之脈寬調變穩壓器IC，更包 生-:授，k電路，依據該斜波訊號與—回授訊號，產 1較心虎輸人該脈寬調變控制器，該脈寬調變控制 .0, w亥方波汛諕與該比較訊號產生該脈寬調變驅動 机疏。 ▲明專利範圍第1 3項之脈寬調變穩壓器IC，其 雜制器產生二個脈寬調變驅動訊號分別 二 回壓開關與—低壓開關之導通週期，該接腳係一 =堅供應(BST)接腳’該輸入訊號係-自舉(bootstrap)高 塗訊號以提供驅_高壓開_需之電壓。 24 201109876 2 4、如申請專利範圍第2 3項之脈寬調變穩壓器IC，其 中，該高壓供應接腳係耦接至一自舉電容（bootstrap capacitor)，該自舉電容係耦接於一電源供應端與該低壓 開關之間，該自舉高壓訊號係產生於該自舉電容之高壓 側。 2 5、如申請專利範圍第2 3項之脈寬調變穩壓器1C，其 中，該轉換單元係一遲滯比較器，該遲滯比較器係設定 有一第一參考電壓準位與一第二參考電壓準位。 2 6、如申請專利範圍第2 5項之脈寬調變穩壓器1C，其 中，該第一參考電壓準位係用以與該輸入訊號之上升段 (rising edge)的電壓值進行比幸交，該第二參考電壓準位係 用以與該輸入訊號之下降段(falling edge)的電壓值進行 比較，該第一參考電壓準位低於該第二參考電壓準位。 2 7、一種脈寬調變同步壓降直流/直流轉換電路，接收一輸 入電壓訊號並產生一輸出電壓，包括： 至少一開關，透過改變該開關之導通週期以調整該輸出 電壓之準位；以及 一脈寬調變穩壓器1C，具有： 一接腳，用以接收一異於該輸入電壓訊號之輸入訊 號’該輸入訊號之持續時間與該輸入電壓訊號位於 高準位之時間大致相同，但波型不同； 一轉換單元，耦接該接腳，用以將該輸入訊號轉換為 一方波訊號；以及 一脈寬調變控制器，依據該方波訊號產生至少一脈寬 調變驅動訊號，以控制該開關之導通週期。 25 201109876 2 8、如申請專利範圍第2 7項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該接腳係一斜波訊號丨尺八河卩)接 腳，該輪入訊號係一斜波訊號。 2 9、如申請專利範圍第2 8項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，更包括一外部轉換電路，耦接該接腳， 該外部轉換單元係接收該輸入電壓訊號，並將該輸入電 壓訊號轉換為一第一電流訊號對一電容充電，該電容所 儲存之電位係對應於該斜波訊號。 3 0、如申請專利範圍第2 9項之脈寬調變同步壓降直流， 直流轉換電路，其中’該電容係外接於該接腳。 3 1、如申請專利範圍第2 9項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該電容係内建於該脈寬調變穩壓 器1C内。 3 2、如申請專利範圍第2 9項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該脈寬調變穩壓器ic具有一電流 源與一充電開關，串接至該電容，當該電容儲存之電位 超過一第一預設電壓’該充電開關導通使該電流源對該 電容充電，當該輸入電壓訊號轉為低準位，該外部轉換 電路構成一放電路徑對該電容快速放電，而使該電容儲 存之電位快速下降。 3 3、如申請專利範圍第3 2項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該電流源對該電容充電之速度遠 大於該第一電流訊號對該電容充電之速度，該電容透過 該外部轉換電路放電之速度大於該電流源對該電容充 電之速度。 26 201109876 3 4、如申請專利範圍第3 2項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，當該電容儲存之電位上升超過一 第二預設電壓，該電流源停止對該電容充電。 3 5、如申請專利範圍第3 2項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，當該電容儲存之電位下降低於一 第二預設電壓，該電流源停止對該電容充電。 3 6、如申請專利範圍第3 2項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該轉換單元係一比較器。 3 7、如申請專利範圍第2 8項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該脈寬調變穩壓器ic具有一回授 比較電路，依據該斜波訊號與一回授訊號，產生一比較 訊號輸入該脈寬調變控制器，該脈寬調變控制器依據該 方波訊號與該比較訊號產生該脈寬調變驅動訊號。 3 8、如申請專利範圍第2 7項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該開關之數量為二，該二個開關 分別為一高壓開關與一低壓開關，串接於一用以提供該 輸入電壓訊號之輸入端與一接地端間，該脈寬調變控制 器產生二個脈寬調變驅動訊號分別控制該二個開關之 導通週期，該接腳係一高壓供應（BST)接腳，該輸入訊 號係一自舉(bootstrap)高壓訊號以提供驅動該高壓開關 所需之電壓。 3 9、如申請專利範圍第3 8項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該高壓供應接腳係耦接至一自舉 電容(bootstrap capacitor)，該自舉電容係耗接於一電源供 應端與該低壓開關之間，該自舉高壓訊號係產生於該自 舉電容之高壓側。 27 201109876 4 0、如中請專利範圍第3 8項之錢調變同步壓降直 直流轉換電路，其中，該轉換單元係—遲滞比㈣，ζ/ 遲滞比較器係設定有一第一參考電壓準㈣ 考電壓準位。 〃一* 4 1、如申請專·圍第4 〇項之脈寬調變同步壓降直流/ 直流轉換電路，其中，該第-參考t壓準位係用以與該 輸入讯號之上升段(rising edge)的電壓值進該 二參考電壓準位係用以與該輸入訊號之下降段(faUing

   edge)的電壓值進行比較，該第一參考電壓準位低於該第 二參考電壓準位。 4 2、 一種脈見调變同步壓降直流/直流轉換電路，包括： 一混波器’接收一輸入電壓訊號與一回授訊號，混合後 產生一混波訊號’該輸入電壓訊號之頻率遠高於該回 授訊號； 一脈寬調變穩壓器1C，包括： 一輸入訊號接腳，接收該混波訊號；

   一比較器，比較該混波訊號與一預設電壓準位，以產 生一第一還原訊號，該第一還原訊號之導通週期與 該輸入電壓訊號相同； 一誤差放大器，濾除該混波訊號中之高頻部分，以產 生一對應於該回授訊號之第二還原訊號；以及 一脈寬調變控制器，比較該第二還原訊號與一斜波訊 號以產生一比較訊號，並依據該比較訊號與該第一 還原訊號，產生一脈寬調變驅動訊號。 28