TW202341628A - 直流－直流轉換器、電力管理積體電路、電子裝置以及直流－直流轉換器的操作方法 - Google Patents

直流－直流轉換器、電力管理積體電路、電子裝置以及直流－直流轉換器的操作方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種DC-DC轉換器，包含：第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與DC-DC轉換器的輸出端子之間，且基於第一脈衝控制信號進行切換；第二切換電路，連接於輸出端子與接地之間，且基於第二脈衝控制信號進行切換；脈衝控制信號產生電路，接收與輸出電壓相關聯的第一電壓的第一位準及第一參考電壓的第二位準，其中，回應於第二位準高於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第一脈衝控制信號以增加輸出電壓，且其中，回應於第二位準低於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第二脈衝控制信號。

Description

具有脈衝跳躍功能和按時控制功能的DC-DC轉換器以及包括其的電子裝置
本揭露的實例實施例提供一種DC-DC轉換器及包含其的電子裝置，所述DC-DC轉換器能夠藉由在重負載至輕負載瞬態情況下經由適應性及穩定的脈衝跳躍可變控制使模式切換穩定來減少超越，且能夠根據流動通過負載的負載電流藉由基於負載電流可變地調整按時來最佳化或改良效率及紋波電壓。 [相關申請案的交叉參考]
本申請案根據35 U.S.C. § 119主張2022年4月8日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2022-0044196號的優先權，其揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
連接至出口以操作的電子產品可使用將AC電壓轉換為DC電壓的AC-DC轉換器。因為大部分半導體組件基於DC電壓操作，半導體組件通常包含AC-DC轉換器。
安裝於單板上的積體電路具有獨特操作電壓範圍，且積體電路使用的電壓精確度是不同的。
當將不穩定電壓供應至積體電路時，積體電路可非正常地操作或可受特性退化的影響。相應地，DC-DC轉換器用以供應由積體電路使用的電壓或使供應至積體電路的電壓穩定。
DC-DC轉換器為將DC源自一個電壓位準轉換為另一電壓位準的電子電路或機電裝置。DC-DC轉換器為電力轉換器的實例。
DC-DC轉換器主要使用於可攜式電子裝置，所述可攜式電子裝置由電池供電，諸如行動電話及膝上型電腦。可攜式電子裝置包含多個子電路，所述多個子電路中的各者常常使用高於或低於自電池或外部電壓供應裝置供應的供應電壓的位準的電壓位準。
根據實例實施例，一種DC-DC轉換器包含：第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與DC-DC轉換器的輸出端子之間，且第一切換電路經組態以基於第一脈衝控制信號進行切換；第二切換電路，連接於輸出端子與接地之間，且第二切換電路基於第二脈衝控制信號進行切換；脈衝控制信號產生電路，接收與輸出電壓相關聯的第一電壓的第一位準及第一參考電壓的第二位準，其中，回應於第二位準高於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第一脈衝控制信號以增加輸出電壓，且其中，回應於第二位準低於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第二脈衝控制信號以降低輸出電壓；以及脈衝跳躍控制電路。脈衝跳躍控制電路經組態以基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號判定是否將第二脈衝控制信號傳遞至第二切換電路，且第一脈衝控制信號及第二脈衝控制信號為互補信號。
根據實例實施例，一種電子裝置包含：包含DC-DC轉換器的電力管理積體電路，所述DC-DC轉換器包含輸出端子及回饋電壓端子；過濾自輸出端子輸出的輸出電壓且產生過濾電壓的負載；以及由過濾電壓供電的裝置。DC-DC轉換器包含：第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與輸出端子之間，且第一切換電路經組態以基於第一脈衝控制信號進行切換；第二切換電路，連接於輸出端子與接地之間，且第二切換電路經組態以基於第二脈衝控制信號進行切換；脈衝控制信號產生電路，接收與輸出電壓相關聯的第一電壓的第一位準及第一參考電壓的第二位準，其中，回應於第二位準高於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第一脈衝控制信號以增加輸出電壓，且其中，回應於第二位準低於第一位準，脈衝控制信號產生電路經組態以產生第二脈衝控制信號以降低輸出電壓；以及脈衝跳躍控制電路。即使第二位準低於第一位準，脈衝跳躍控制電路經組態以基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號判定是否將第二脈衝控制信號傳遞至第二切換電路，且第一脈衝控制信號及第二脈衝控制信號為互補信號。
根據實例實施例，一種DC-DC轉換器的操作方法包含：回應於與輸出端子的輸出電壓相關聯的第一電壓小於第一參考電壓，產生第一脈衝控制信號以用於增加輸出電壓；回應於第一電壓大於第一參考電壓，產生第二脈衝控制信號以用於降低輸出電壓；以及基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號，判定是否將第二脈衝控制信號傳遞至第二切換電路，且第一脈衝控制信號及第二脈衝控制信號為互補信號，所述DC-DC轉換器包含：第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與輸出端子之間，且基於第一脈衝控制信號進行切換；及第二切換電路，連接於輸出端子與接地之間，且基於第二脈衝控制信號進行切換。
圖1為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。
參考圖1，電子裝置100包含DC-DC轉換器200及負載300。
電子裝置100為行動裝置、個人電腦（personal computer；PC）或伺服器的固態硬碟，且行動裝置的實例包含智慧型手機、平板電腦、電子書閱讀器、隨身電腦、行動上網裝置（mobile Internet device；MID）、數位媒體播放、數位相機、智慧型手錶等。
DC-DC轉換器200的實例包含降壓轉換器或降壓-升壓轉換器。根據一些實例實施例，DC-DC轉換器200可藉由獨立DC-DC轉換器實施或可整合於電力管理積體電路（power management integrated circuit；PMIC）中。PMIC可整合於半導體基底上。
可將調節DC-DC轉換器200的輸出電壓VIx的負載300的輸出電壓VOUT供應至圖11中所示出的裝置（例如，晶片系統（system on Chip；SoC））或圖12中所示出的裝置（例如，諸如DRAM的揮發性記憶體裝置或諸如快閃記憶體裝置的非揮發性記憶體裝置）。負載300不管其名字包含過濾DC-DC轉換器200的輸出電壓VIx的功能及整流輸出電壓VIx的功能。
DC-DC轉換器200包含稱為高側切換電路的第一切換電路、稱為低側切換電路的第二切換電路以及控制電路220。
第一切換電路包含第一驅動器202、稱為高側電力電晶體的第一電力電晶體204以及稱為高側二極體的第一二極體HD。第一切換電路執行上拉電路的功能，所述上拉電路回應於第一脈衝控制信號HSCLK而增加輸出端子210的輸出電壓VIx。
第一驅動器202放大第一脈衝控制信號HSCLK以產生第一閘極控制信號HDRV。
第一電力電晶體204連接於接收DC電壓VIN的電力線201與輸出端子210之間，且回應於第一閘極控制信號HDRV而增加輸出端子210的輸出電壓VIx。DC電壓VIN可為例如電池或電壓調節器的DC電源的輸出電壓。
第一二極體HD連接於第一電力電晶體204的源極與汲極之間。
第二切換電路包含第二驅動器206、稱為低側電力電晶體的第二電力電晶體208以及稱為低側二極體的第二二極體LD。第二切換電路執行下拉電路的功能，所述下拉電路回應於第二脈衝控制信號LSCLK而降低輸出端子210的輸出電壓VIx。
第二驅動器206放大第二脈衝控制信號LSCLK以產生第二閘極控制信號LDRV。舉例而言，當脈衝跳躍模式控制信號CCM處於高位準時，第一驅動器202及第二驅動器206經設計使得電力電晶體204及電力電晶體208不同時接通或關斷。
第二電力電晶體208連接於輸出端子210與接地VSS之間，且可回應於第二閘極控制信號LDRV而降低輸出端子210的輸出電壓VIx。電力電晶體204及電力電晶體208中的各者可藉由NMOS電晶體實施。
第二二極體LD連接於第二電力電晶體208的源極與汲極之間。
控制電路220控制關於電力電晶體204及電力電晶體208的脈衝跳躍操作及按時控制操作。控制電路220藉由使用輸出電壓VIx間接監測負載電流Iload中的變化，基於監測結果適應性地調整按時Ton，且基於脈衝跳躍模式控制信號CCM及基於將輸出電壓VIx的位準與接地電壓進行比較的結果產生的零電流偵測信號ZCS來控制脈衝跳躍模式。
控制電路220包含紋波注入電路（或仿真器）222、相加電路224、第一比較器226、SR鎖存器228、按時控制電路230、脈衝跳躍控制電路240、零電流感測器250、去故障電路260、二極體電流偵測器270以及模式偵測器280。
紋波注入電路222藉由使用輸出電壓VIx仿真流動通過負載300的電感器「L」的電感電流IL，且產生包含紋波的仿真電壓Vrpl。
相加電路224藉由將經由回饋電壓端子212輸入的回饋電壓Vfb與仿真電壓Vrpl相加來產生第一電壓Vsum。
負載300包含電感器「L」、多個電阻器R1、電阻器R2以及電阻器ESR、電容器「C」以及恆定電流源310。
電感器「L」連接於DC-DC轉換器200的輸出端子210與負載輸出端子301之間，且產生電感電流IL。
電阻器R1及電阻器R2串聯連接於負載輸出端子301與接地VSS之間，且在著負載輸出端子301的電壓基於電阻器R1及電阻器R2的電阻的分配比經分配時產生回饋電壓Vfb。
電阻器ESR及電容器「C」串聯連接於負載輸出端子301與接地VSS之間。
恆定電流源310連接於負載輸出端子301與接地VSS之間且產生輸出電流（替代地稱為「負載電流」）Iload。
脈衝控制信號產生電路包含第一比較器226及SR鎖存器228。
第一比較器226接收且比較輸入至第一輸入端子（例如，非反相輸入端子）的第一參考電壓Vref的位準及輸入至第二輸入端子（例如，反相輸入端子）的第一電壓Vsum的位準。當第一參考電壓Vref的位準等於或高於第一電壓Vsum的位準時，第一比較器226產生具有高位準的第一比較電壓Vcomp；當第一參考電壓Vref的位準低於第一電壓Vsum的位準時，第一比較器226產生具有低位準的第一比較電壓Vcomp。
SR鎖存器228可回應於第一比較電壓Vcomp及按時控制信號ON_TIME而控制第一脈衝控制信號HSCLK及第二脈衝控制信號LSCLK中的各者（或可替代地，中的至少一者）的按時持續時間。舉例而言，第一脈衝控制信號HSCLK及第二脈衝控制信號LSCLK可為互補信號。
SR鎖存器228包含：設置輸入「S」，接收第一比較電壓Vcomp；重置輸入「R」，接收按時控制信號ON_TIME；輸出端子「Q」，輸出第一脈衝控制信號HSCLK；以及反相或補充輸出端子QB，輸出第二脈衝控制信號LSCLK。
按時控制電路230判定第一電力電晶體204供應電感電流IL的按時Ton（或第一電力電晶體204的激勵時間）。詳細地，按時Ton意謂第一脈衝控制信號HSCLK的高位準持續時間或第一電力電晶體204的按時持續時間。
按時控制電路230可適應性地調整按時Ton，以用於最小化或減少各別模式DCM_MODE、模式BCD_MODE以及模式CCM_MODE中的切換損失及紋波的目的，且因此，可最佳化或改良輸出電流Iload。當輸出電流Iload的位準變得較高時，按時控制電路230可增加按時Ton。相應地，當按時Ton增加時，第一電力電晶體204的切換頻率降低，且因此切換損失降低。
圖2為圖1中所示出的按時控制電路的電路圖。
參考圖2，按時控制電路230包含恆定電流源231、恆定電流源233以及恆定電流源235、切換器SW1、切換器SW2、切換器SW3以及切換器SW4、具有電容Cramp的電容器以及比較器238。
第一電流供應電路回應於第一模式控制信號DCM而將第一恆定電流I_DCM供應至比較器238的第一輸入端子237-1。第一電流供應電路包含第一恆定電流源231及第一切換器SW1，且第一恆定電流源231及第一切換器SW1串聯連接於供應DC電壓VIN的電力線237與比較器238的第一輸入端子237-1之間。
第一恆定電流源231產生第一恆定電流I_DCM，且第一切換器SW1回應於第一模式控制信號DCM而將第一恆定電流I_DCM供應至第一輸入端子237-1。
第二電流供應電路回應於第二模式控制信號BCM而將第二恆定電流I_BCM供應至比較器238的第一輸入端子237-1。第二電流供應電路包含第二恆定電流源233及第二切換器SW2，且第二恆定電流源233及第二切換器SW2串聯連接於供應DC電壓VIN的電力線237與比較器238的第一輸入端子237-1之間。
第二恆定電流源233產生第二恆定電流I_BCM，且第二切換器SW2回應於第二模式控制信號BCM而將第二恆定電流I_BCM供應至第一輸入端子237-1。
第三電流供應電路回應於第三模式控制信號CCM，亦即脈衝跳躍模式控制信號而將第三恆定電流I_CCM供應至比較器238的第一輸入端子237-1。第三電流供應電路包含第三恆定電流源235及第三切換器SW3，且第三恆定電流源235及第三切換器SW3串聯連接於供應DC電壓VIN的電力線237與比較器238的第一輸入端子237-1之間。
第三恆定電流源235產生第三恆定電流I_CCM，且第三切換器SW3回應於第三模式控制信號CCM而將第三恆定電流I_CCM供應至第一輸入端子237-1。
第二恆定電流I_BCM在量上小於第三恆定電流I_CCM，且第三恆定電流I_CCM在量上小於第一恆定電流I_DCM。亦即，I_BCM ＜ I_CCM ＜ I_DCM。
第四切換器SW4連接於第一輸入端子237-1與接地VSS之間，且當第一脈衝控制信號HSCLK處於低位準時接通。
具有電容Cramp的電容器連接於第一輸入端子237-1與接地VSS之間，當第四切換器SW4關斷時充電，且當第四切換器SW4接通時放電。
比較器238接收且比較供應至第一輸入端子237-1的電壓Vramp的位準及供應至第二輸入端子237-2的第二參考電壓Von_time_ref的位準。比較器238在電壓Vramp的位準等於或高於第二參考電壓Von_time_ref的位準時，產生具有高位準的按時控制信號ON_TIME，且在電壓Vramp的位準小於第二參考電壓Von_time_ref的位準時，產生具有低位準的按時控制信號ON_TIME。舉例而言，第一輸入端子237-1為非反相輸入端子，且第二輸入端子237-2為反相輸入端子。
圖3A至圖3C為用於描述圖2中所示出的按時控制電路的操作的相關信號的時序圖。
參考圖3A，HSCLK_DCM意謂當DC-DC轉換器200在第一模式中操作時的第一脈衝控制信號HSCLK；HSCLK_BCM意謂當DC-DC轉換器200在第二模式中操作時的第一脈衝控制信號HSCLK；HSCLK_CCM意謂當DC-DC轉換器200在第三模式中操作時的第一脈衝控制信號HSCLK。
相應地，圖1中所示出的第一脈衝控制信號HSCLK意謂HSCLK_DCM、HSCLK_BCM以及HSCLK_CCM中的一者，且圖1中所示出的第二脈衝控制信號LSCLK意謂第一脈衝控制信號HSCLK的反相版本。
參考圖3B，Vramp_DCM意謂當DC-DC轉換器200在第一模式中操作時的電壓Vramp；Vramp_BCM意謂當DC-DC轉換器200在第二模式中操作時的電壓Vramp；Vramp_CCM意謂當DC-DC轉換器200在第三模式中操作時的電壓Vramp。相應地，Vramp意謂Vramp_DCM、Vramp_BCM以及Vramp_CCM中的一者。
參考圖3C，Ton_DCM意謂當DC-DC轉換器200在第一模式中操作時的按時Ton；Ton_BCM意謂當DC-DC轉換器200在第二模式中操作時的按時Ton；Ton_CCM意謂當DC-DC轉換器200在第三模式中操作時的按時Ton。相應地，圖1中所示出的按時Ton意謂Ton_DCM、Ton_BCM以及Ton_CCM中的一者。
當I_BCM ＜ I_CCM ＜ I_DCM時，Ton_BCM ＞ Ton_CCM ＞ Ton_DCM。
各按時Ton由以下等式1來判定。 [等式1]
參考圖1及圖3A至圖3C，假設第三模式控制信號CCM處於高位準且按時控制信號ON_TIME處於低位準，不考慮零電流感測器250的輸出信號ZCS的位準，脈衝跳躍控制電路240將第二脈衝控制信號LSCLK旁路至第二驅動器206。
由於當第一參考電壓Vref的位準高於第一電壓Vsum的位準時，第一比較電壓Vcomp經設定為高位準，故基於輸入至設置輸入「S」的高位準的第一比較電壓Vcomp，SR鎖存器228將高位準的第一脈衝控制信號HSCLK輸出至第一驅動器202且將低位準的第二脈衝控制信號LSCLK輸出至第二驅動器206。
由於第一驅動器202回應於高位準的第一脈衝控制信號HSCLK而產生高位準的第一閘極控制信號HDRV，且第二驅動器206回應於低位準的第二脈衝控制信號LSCLK而產生低位準的第二閘極控制信號LDRV，故接通第一電力電晶體204，且第二電力電晶體208保持關斷狀態。相應地，輸出端子210的輸出電壓VIx由第一電力電晶體204增加。在此情況下，第一電壓Vsum亦增加。
由於按時控制電路230在按時Ton之後產生轉換為高位準的按時控制信號ON_TIME，故基於輸入至重置輸入「R」的高位準的按時控制信號ON_TIME，SR鎖存器228將低位準的第一脈衝控制信號HSCLK輸出至第一驅動器202且將高位準的第二脈衝控制信號LSCLK輸出至第二驅動器206。
由於第一驅動器202回應於低位準的第一脈衝控制信號HSCLK而產生低位準的第一閘極控制信號HDRV，且第二驅動器206回應於高位準的第二脈衝控制信號LSCLK而產生高位準的第二閘極控制信號LDRV，故關斷第一電力電晶體204，且接通第二電力電晶體208。相應地，輸出端子210的輸出電壓Vix由第二電力電晶體208降低。亦即，第一電壓Vsum亦降低。
當第一電壓Vsum降低且第一電壓Vsum小於第一參考電壓Vref時，第一比較電壓Vcomp的位準轉換為高位準。相應地，由於僅接通電力電晶體204及電力電晶體208中的第一電力電晶體204，故輸出端子210的輸出電壓Vix增加，且第一電壓Vsum亦增加。
隨後，由於按時控制電路230在按時Ton之後產生轉換為高位準的按時控制信號ON_TIME，故僅接通電力電晶體204及電力電晶體208中的第二電力電晶體208。在此情況下，輸出端子210的輸出電壓Vix降低，且第一電壓Vsum亦降低。
由於重複第一電壓Vsum的位準降低至低於第一參考電壓Vref的位準的過程及第一電壓Vsum的位準增加至高於第一參考電壓Vref的位準的過程，故DC-DC轉換器200可調節輸出電壓Vix。
如圖1中所示出，脈衝跳躍控制電路240包含第一AND閘極242及第二AND閘極244。
第一AND閘極242藉由對零電流偵測信號ZCS及第三模式控制信號CCM的反相版本執行AND操作來產生輸出信號AO1。
第二AND閘極244藉由對SR鎖存器228的反相輸出端子QB的輸出信號及第一AND閘極242的輸出信號AO1執行AND操作來產生第二脈衝控制信號LSCLK，且將第二脈衝控制信號LSCLK輸出至第二驅動器206。
當第三模式控制信號CCM處於高位準時，脈衝跳躍控制電路240將第二脈衝控制信號LSCLK旁路至第二驅動器206。
此外，當第三模式控制信號CCM處於低位準時，零電流偵測信號ZCS處於低位準，且第一電壓Vsum的位準高於第一參考電壓Vref的位準，第一脈衝控制信號HSCLK處於低位準，且第二脈衝控制信號LSCLK處於高位準。在此情況下，高位準的第二脈衝控制信號LSCLK經旁路至第二驅動器206。
然而，在第三模式控制信號CCM處於低位準且第一電壓Vsum的位準高於第一參考電壓Vref的位準的狀態中，當零電流偵測信號ZCS自低位準轉換為高位準時，脈衝跳躍控制電路240防止高位準的第二脈衝控制信號LSCLK輸出至第二驅動器206。
因此，電力電晶體204及電力電晶體208保持關斷狀態，直至第一電壓Vsum的位準低於第一參考電壓Vref的位準。當符合上述條件時，DC-DC轉換器200執行關斷所有電力電晶體204及電力電晶體208的脈衝跳躍操作。相應地，防止電力電晶體204及電力電晶體208中的各者的不必要切換操作。
圖4為圖1中所示出的零電流感測器的電路圖，且圖5A至圖5E為用於描述圖4中所示出的零電流感測器的操作的相關信號的時序圖。
為執行脈衝跳躍操作，零電流感測器250藉由使用輸出電壓Vix間接偵測到電感電流IL為零，且當預期電感電流IL為零時產生高位準的零電流偵測信號ZCS。圖5A繪示電感電流IL隨時間的波形，且圖5B繪示由電感電流IL影響的輸出電壓Vix的波形。
在零電流偵測信號ZCS保持高位準以執行脈衝跳躍操作時，脈衝跳躍控制電路240輸出低位準的第二脈衝控制信號LSCLK，且因此，關斷第二電力電晶體208。當關斷第二電力電晶體208時，防止電感電流IL減小至0安培（A）或更短。
圖4的零電流感測器250包含比較器252及D正反器254。
參考圖4及圖5C，比較器252接收且比較輸入至第一輸入端子252-1（例如，非反相輸入端子）的輸出電壓Vix及輸入至第二輸入端子252-2（例如，反相輸入端子）的接地電壓。當輸出電壓Vix的位準等於或高於接地電壓的位準時，比較器252將高位準的比較信號COMP輸出至D正反器254的時脈端子CK；當輸出電壓Vix的位準低於接地電壓的位準時，比較器252將低位準的比較信號COMP輸出至D正反器254的時脈端子CK。
參考圖4、圖5D以及圖5E，D正反器254回應於高位準的比較信號COMP而產生高位準的零電流偵測信號ZCS。
D正反器254包含接收具有高位準「H」的電壓的輸入端子「D」、輸出零電流偵測信號ZCS的輸出端子「Q」以及接收第一脈衝控制信號HSCLK的重置端子RST。零電流偵測信號ZCS保持高位準，直至第一脈衝控制信號HSCLK自低位準轉換為高位準。當第一脈衝控制信號HSCLK自低位準轉換為高位準時，D正反器254經重置。亦即，零電流偵測信號ZCS設置為低位準。
如圖1中所示出，包含去故障延遲Tzd的去故障電路260移除包含於零電流偵測信號ZCS中的故障且產生去故障（或無故障）零電流偵測信號ZCSD。零電流偵測信號ZCS及去故障零電流偵測信號ZCSD的波形在圖9中作為實例示出。
圖6為圖1中所示出的第二二極體電流偵測器的電路圖，且圖7A至圖7F為用於描述圖6中所示出的第二二極體電流偵測器的操作的相關信號的時序圖。
第二二極體電流偵測器270在第二電力電晶體208關斷之後立即偵測輸出電壓Vix的位準，且藉由使用偵測結果間接判定電感電流IL的谷值電流的方向是為正（+）方向抑或為負（-）方向。
第二二極體電流偵測器270包含負電源271、比較器273、延遲電路275、第一AND閘極277以及第二AND閘極279。
負電源271的電壓為負電壓NVG（例如，-0.3伏），且比較器273接收且比較輸入至第一輸入端子273-1（例如，非反相輸入端子）的負電壓NVG的位準及輸入至第二輸入端子273-2（例如，反相輸入端子）的輸出電壓Vix的位準。當負電壓NVG的位準高於輸出電壓Vix的位準時，比較器273產生高位準的輸出信號AO2；當負電壓NVG的位準低於輸出電壓Vix的位準時，比較器273產生低位準的輸出信號AO2。
延遲電路275將第二脈衝控制信號LSCLK延遲與延遲時間Td一樣多且產生延遲脈衝控制信號LSSEN。
第一AND閘極277對比較器273的輸出信號AO2及延遲脈衝控制信號LSSEN執行AND操作。
第二AND閘極279藉由對第一AND閘極277的輸出信號AO3及第三模式控制信號CCM執行AND操作來產生電壓偵測信號LSDIODE。
參考圖7A及圖7B，當電感電流IL在谷值VAL1及谷值VAL2中的各者處大於0安培時，電感電流IL自由移動（free-wheel）至第二二極體LD，且因此，輸出電壓Vix降低（或下降）與第二二極體LD的臨限電壓（例如，0.7伏）一樣多。
然而，當電感電流IL在谷值VAL3及谷值VAL4中的各者處小於0安培時，電感電流IL自由移動至第一二極體LD，且因此，輸出電壓Vix比DC電壓VIN高得與第一二極體HD的臨限值電壓（例如，0.7伏）一樣多。
為防止輸出電壓Vix在電感電流IL的峰值PK1至峰值PK5中的各者（或可替代地，中的至少一者）處下降與二極體HD及二極體LD中的各者（或可替代地，中的至少一者）的臨限值電壓一樣多，在第一電力電晶體204的切換操作結束之後，在延遲時間Td期間，二極體電流偵測器270屏蔽第一二極體HD的電流的偵測以判定谷值VAL1及谷值VAL2中的各者處的電感電流IL的方向。
圖8為用於描述圖1中所示出的模式偵測器的各模式的脈衝跳躍功能及按時控制功能的流程圖，且圖9為用於描述圖1中所示出的模式偵測器的各模式的脈衝跳躍功能及按時控制功能的相關信號的波形圖。
將參考圖1至圖9描述模式偵測器280的操作。
在稱為輕負載模式的第一模式DCM_MODE中，啟用脈衝跳躍功能，啟用監測零電流偵測信號ZCS及去故障零電流偵測信號ZCSD的功能，且禁用偵測電壓偵測信號LSDIODE的功能。在第一模式DCM_MODE中，僅第一模式控制信號DCM經激活至高位準。
在稱為中負載模式的第二模式BCM_MODE中，啟用脈衝跳躍功能，啟用監測零電流偵測信號ZCS及去故障零電流偵測信號ZCSD的功能，且禁用偵測電壓偵測信號LSDIODE的功能。在第二模式BCM_MODE中，僅第二模式控制信號BCM經激活至高位準。
在稱為重負載模式的第三模式CCM_MODE中，禁用脈衝跳躍功能，禁用監測零電流偵測信號ZCS及去故障零電流偵測信號ZCSD的功能，且啟用偵測電壓偵測信號LSDIODE的功能。在第三模式CCM_MODE（亦即，脈衝跳躍模式中），僅第三模式控制信號CCM（亦即，脈衝跳躍模式控制信號）經激活至高位準。 1.       自第一模式（DCM_MODE）切換至第二模式（BCM_MODE）
在第一模式DCM_MODE中，經由零電流偵測信號ZCS間接判定輸出電流Iload。參考圖9的第一時間點t 1，當在第一參考（N）週期或更多週期（N為自然數）期間不連續產生零電流偵測信號ZCS時（MC100），模式偵測器280判定輸出電流Iload為高的，如下文等式2，且模式偵測器280的模式自第一模式DCM_MODE切換至第二模式BCM_MODE；按時控制電路230增加按時Ton以用於在第二模式BCM_MODE中減少第一電力電晶體204的切換損失的目的。 [等式2]
在等式2中，輸出電流Iload為流動通過恆定電流源310的電流，IPP_DCM表示在第一模式DCM_MODE中電感電流IL的峰值-峰值電流，且週期表示具有鋸齒波形的電感電流IL的一個時段。 2.       自第二模式（BCM_MODE）切換至第一模式（DCM_MODE）
參考圖9，在第四時間t 4處，當零電流偵測信號ZCS的脈衝寬度Tzcd大於去故障電路260的延遲時間Tzd且在延遲時間Tzd經過之後立即產生高位準的去故障零電流偵測信號ZCSD時（MC300），DC-DC轉換器200的模式自第二模式BCM_MODE切換至第一模式DCM_MODE。
在穩定狀態中，當在時間等於或長於對應於「TSW_BCM+Tzd」的時間期間不再切換電力電晶體204及電力電晶體208中的各者時，模式偵測器280可判定輸出電流Iload為低的，如下文等式3。在下文等式中，TWS_DCM表示在第一模式DCM_MODE中具有鋸齒波形的電感電流IL的一個時段，TWS_BCM表示在第二模式BCM_MODE中具有鋸齒波形的電感電流IL的一個時段，且TWS_CCM表示在第三模式CCM_MODE中具有鋸齒波形的電感電流IL的一個時段。
相應地，DC-DC轉換器200可藉由使用具有足夠延遲時間Tzd的去故障電路260確保模式BCM_MODE與模式DCM_MODE之間的滯後來穩定控制模式。在此情況下，按時控制電路230執行用於減小按時Ton的操作。 [等式3]
在上述等式3中，IPP_BCM表示在第二模式BCM_MODE中電感電流IL的峰值-峰值電流。 3.       自第二模式（BCM_MODE）切換至第三模式（CCM_MODE）
參考圖9的第二時間點t 2，當在第一參考（N）週期或更多週期期間不連續產生零電流偵測信號ZCS時（MC200），模式偵測器280判定輸出電流Iload為高的，如下文等式4，且模式偵測器280的模式自第二模式BCM_MODE切換至第三模式CCM_MODE，且釋放脈衝跳躍功能以用於改良脈衝負載瞬態特性。亦即，脈衝跳躍模式控制信號CCM處於低位準。
隨著模式偵測器280的模式自第二模式BCM_MODE切換至第三模式CCM_MODE，按時控制電路230執行減小按時Ton的操作。 [等式4] 4.       自第三模式（CCM_MODE）切換至第二模式（BCM_MODE）
當脈衝跳躍功能在第三模式CCM_MODE中釋放時，模式偵測器280不再監測零電流偵測信號ZCS。即使模式偵測器280不再監測零電流偵測信號ZCS，二極體電流偵測器270藉由在第二電力電晶體208關斷之後立即監測輸出電壓Vix的位準來間接判定輸出電壓Vix的位準。
當電壓偵測信號LSDIODE處於高位準時，模式偵測器280判定電感電流IL的方向為谷值VAL1及谷值VAL2中的各者處的正方向。
由於判定輸出電流Iload高於IPP_CCM/2，故模式偵測器280保持第三模式CCM_MODE。
如圖9中所示出，在第三時間點t 3處，亦即，當在第二參考（M）週期（M為自然數）期間不產生具有高位準的電壓偵測信號LSDIODE時（MC400），模式偵測器280判定輸出電流Iload為高的，如下文等式5，且模式偵測器280的模式自第三模式CCM_MODE切換至第二模式BCM_MODE。 [等式5]
在上述等式5中，IPP_CCM表示在第三模式CCM_MODE中電感電流IL的峰值-峰值電流。
由於第二模式BCM_MODE中的按時Ton_BCM長於第三模式CCM_MODE中的按時Ton_CCM，故IPP_BCM大於IPP_CCM。相應地，可在模式CCM_MODE與模式BCM_MODE之間確保滯後。
再次參考圖8及圖9，在模式偵測器280在第一模式DCM_MODE中操作時，當在第一參考（N）週期期間未偵測到零電流偵測信號ZCS時（MC100）（亦即，當零電流偵測信號ZCS不在第一參考（N）週期期間雙態觸變時）（操作S110中的是），模式偵測器280的模式自第一模式DCM_MODE切換至第二模式BCM_MODE。雙態觸變意謂數位信號重複地具有低至高的轉換及高至低的轉換（亦即，重複地具有「1」及「0」）。
然而，當零電流偵測信號ZCS在第一參考（N）週期期間雙態觸變至少一次時（操作S110中的否），保持模式偵測器280的第一模式DCM_MODE。
在模式偵測器280在第二模式BCM_MODE中操作時，當零電流偵測信號ZCS在第一參考（N）週期期間雙態觸變至少一次且未偵測到去故障零電流偵測信號ZCSD時（操作S120中的CD1），保持模式偵測器280的第二模式BCM_MODE。
在模式偵測器280在第二模式BCM_MODE中操作時，當零電流偵測信號ZCS在第一參考（N）週期期間雙態觸變至少一次且偵測到去故障零電流偵測信號ZCSD時（操作S120中的CD2），模式偵測器280的模式自第二模式BCM_MODE切換至第一模式DCM_MODE。
在模式偵測器280在第二模式BCM_MODE中操作時，當在第一參考（N）週期期間未偵測到零電流偵測信號ZCS且未偵測到去故障零電流偵測信號ZCSD時（操作S120中的CD3），模式偵測器280的模式自第二模式BCM_MODE切換至第三模式CCM_MODE。
在模式偵測器280在第三模式CCM_MODE中操作時，當在第二參考（M）週期期間未偵測到零電壓偵測信號LSDIODE時（操作S130中的是），模式偵測器280的模式自第三模式CCM_MODE切換至第二模式BCM_MODE。
在模式偵測器280在第三模式CCM_MODE中操作時，當在第二參考（M）週期期間偵測到電壓偵測信號LSDIODE至少一次時（操作S130中的否），保持模式偵測器280的第三模式CCM_MODE。
圖10A至圖10D為根據圖1中所示出的脈衝跳躍控制電路存在抑或不存在的相關信號的波形圖。
參考圖1及圖10A至圖10D，由於第一比較器226為類比比較器，故歸因於第一比較器226的延遲，在第一比較器226中出現偏移。
相應地，在實際操作中，第一比較器226操作為好像比較第一電壓Vsum與實際參考電壓V REF_Actual移位了偏移電壓Vos一樣，而非第一參考電壓Vref（參考圖10B）。在此情況下，由於回饋電壓Vfb的斜率沿輸出電流Iload變化，故如圖10B中所示出，執行如同第一參考電壓Vref沿負載電流Iload變化的操作。
在負載瞬態情況下，根據輸出電流Iload改變偏移電壓Vos導致更大的超越。
然而，當使用根據本揭露的脈衝跳躍功能時，如圖10C中所示出，脈衝跳躍控制電路240將脈衝跳躍操作開始的時間點自第一時間點t 1延遲至第二時間點t 2。在此情況下，第一時間點t 1為超越開始的時間點。
當脈衝跳躍操作的開始時間點自第一時間點t 1延遲至第二時間點t 2時，實際參考電壓V REF_Actual在負載300的輸出電壓VOUT達到平均電壓位準之後經移位，且因此，超越降低。
圖11為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。參考圖11，電子裝置400包含電源（或DC電壓產生器）410、PMIC 420、負載300以及裝置430。電子裝置400的實例為行動裝置及個人電腦（PC），但本揭露不限於此。
電子裝置400可為行動裝置、PC、車載資訊娛樂（in-vehicle infotainment；IVI）系統或車載娛樂（in-car entertainment；ICE）系統。
產生DC電壓PW的電源410的實例為電池或電壓調節器。由電源410產生的DC電壓PW可用作DC-DC轉換器200中的DC電壓VIN。
PMIC 420包含圖1中所示出的DC-DC轉換器200，且DC-DC轉換器200及負載300經由端子210及端子212連接。
負載300調節DC-DC轉換器200的輸出電壓Vix以產生負載輸出電壓VOUT且將負載輸出電壓VOUT供應至裝置430。
由負載輸出電壓VOUT供電的裝置430可為晶片系統（SoC）。SoC 430包含記憶體裝置、控制記憶體裝置的操作的處理器等。
圖12為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。
電子裝置500包含：PMIC 510，包含圖1中所示出的DC-DC轉換器200；負載300；記憶體控制器520；以及多個記憶體裝置531、記憶體裝置533以及記憶體裝置535（記憶體裝置1 531、記憶體裝置2 533以及記憶體裝置3 535）。電子裝置500可為伺服器或記憶體模組的SSD。
DC-DC轉換器200使用自外部接收的DC電壓PW作為DC電壓VIN。DC-DC轉換器200及負載300經由端子210及端子212連接。
負載300調節DC-DC轉換器200的輸出電壓Vix以產生負載輸出電壓VOUT且將負載輸出電壓VOUT供應至多個記憶體裝置531、記憶體裝置533以及記憶體裝置535。
多個記憶體裝置531、記憶體裝置533以及記憶體裝置535中的各者可為揮發性記憶體裝置或非揮發性記憶體裝置；揮發性記憶體裝置可為動態隨機存取記憶體（dynamic random access memory；DRAM）；非揮發性記憶體裝置可為快閃記憶體裝置。
根據本揭露的一些實例實施例，一種DC-DC轉換器及包含其的電子裝置可藉由在重負載至輕負載瞬態情況下經由適應性及穩定的脈衝跳躍可變控制使模式切換穩定來減小超越，且可根據負載電流藉由基於間接監測流動至與DC-DC轉換器連接的負載的負載電流的結果可變地調整DC-DC轉換器的按時來最佳化或改良效率及紋波電壓。
上文所揭露的元件及/或功能區塊中的任一者可包含或實施於處理電路系統中，所述處理電路系統諸如包含邏輯電路的硬體，諸如執行軟體的處理器的硬體/軟體組合，或其組合。舉例而言，記憶體控制器520可實施為處理電路系統。處理電路系統可特定包含但不限於中央處理單元（central processing unit；CPU）、算術邏輯單元（arithmetic logic unit；ALU）、數位信號處理器、微電腦、場可程式化閘陣列（field programmable gate array；FPGA）、晶片系統（System-on-Chip；SoC）、可程式化邏輯單元、微處理器、特殊應用積體電路（application-specific integrated circuit；ASIC）等。處理電路系統可包含諸如電晶體、電阻器、電容器等中的至少一者的電組件。處理電路系統可包含諸如包含AND閘極、OR閘極、NAND閘極、NOT閘極等中的至少一者的邏輯閘極的電組件。
處理器、控制器及/或處理電路系統可經組態以藉由特定程式化以執行彼等動作或步驟（諸如利用FPGA或ASIC）來執行動作或步驟，或可經組態以藉由執行自記憶體接收的指令來執行動作或步驟，或其組合。
在已參考本揭露的一些實例實施例來描述本揭露時，所屬領域中具有通常知識者將顯而易見，在不脫離如以下申請專利範圍中所闡述的本揭露的精神及範圍的情況下，可對本揭露進行各種改變及修改。
100、400、500:電子裝置 200:DC-DC轉換器 201、237:電力線 202:第一驅動器 204:第一電力電晶體 206:第二驅動器 208:第二電力電晶體 210、Q:輸出端子 212:回饋電壓端子 220:控制電路 222:紋波注入電路 224:相加電路 226:第一比較器 228:SR鎖存器 230:按時控制電路 231、233、235、310:恆定電流源 237-1、252-1、273-1:第一輸入端子 237-2、252-2、273-2:第二輸入端子 238、252、273:比較器 240:脈衝跳躍控制電路 242、277:第一AND閘極 244、279:第二AND閘極 250:零電流感測器 254:D正反器 260:去故障電路 270:二極體電流偵測器 271:負電源 275:延遲電路 280:模式偵測器 300:負載 301:負載輸出端子 410:電源 420、510:PMIC 430:裝置 520:記憶體控制器 531、533、535:記憶體裝置 AO1、AO2、AO3:輸出信號 BCM:第二模式控制信號 BCM_MODE:第二模式 C:電容器 CCM:脈衝跳躍模式控制信號/第三模式控制信號 CCM_MODE:第三模式 CK:時脈端子 COMP:比較信號 Cramp:電容 D:輸入端子 DCM:第一模式控制信號 DCM_MODE:第一模式 ESR、R1、R2:電阻器 H:高位準 HD:第一二極體 HDRV:第一閘極控制信號 HSCLK、HSCLK_BCM、HSCLK_CCM、HSCLK_DCM:第一脈衝控制信號 IPP_BCM、IPP_CCM、IPP_DCM:峰值-峰值電流 I_BCM:第二恆定電流 I_CCM:第三恆定電流 I_DCM:第一恆定電流 Iload:負載電流/輸出電流 IL:電感電流 L:電感器 LD:第二二極體 LDRV:第二閘極控制信號 LSCLK:第二脈衝控制信號 LSDIODE:電壓偵測信號 LSSEN:延遲脈衝控制信號 MC_100、MC_200、MC_300、MC_400:週期 NVG:負電壓 ON_TIME:按時控制信號 PK1、PK2、PK3、PK4、PK5:峰值 PW、VIN:DC電壓 QB:反相輸出端子 R:重置輸入 RST:重置端子 S:設置輸入 S110、S120、S130:操作 SW1、SW2、SW3、SW4:切換器 t 1:第一時間點 t 2:第二時間點 t 3:第三時間點 t 4:第四時間 Td:延遲時間 Ton、Ton_BCM、Ton_CCM、Ton_DCM:按時 TWS_BCM、TWS_CCM、TWS_DCM:時段 Tzd:去故障延遲/延遲時間 Tzcd:脈衝寬度 VAL1、VAL2、VAL3、VAL4:谷值 Vcomp:第一比較電壓 Vfb:回饋電壓 VIx、VOUT:輸出電壓 Von_time_ref:第二參考電壓 Vos:偏移電壓 Vramp、Vramp_BCM、Vramp_CCM、Vramp_DCM:電壓 Vref:第一參考電壓 V REF_Actual:實際參考電壓 Vrpl:仿真電壓 Vsum:第一電壓 VSS:接地 ZCS:零電流偵測信號 ZCSD:去故障零電流偵測信號
本揭露的上述及其他目標及特徵將藉由在其實例實施例中參考隨附圖式詳細描述而變得更顯而易見。 圖1為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。 圖2為圖1中所示出的按時控制電路的電路圖。 圖3A至圖3C為用於描述圖2中所示出的按時控制電路的操作的相關信號的時序圖。 圖4為圖1中所示出的零電流感測器的電路圖。 圖5A至圖5E為用於描述圖4中所示出的零電流感測器的操作的相關信號的時序圖。 圖6為圖1中所示出的第二二極體電流偵測器的電路圖。 圖7A至圖7F為用於描述圖6中所示出的第二二極體電流偵測器的操作的相關信號的時序圖。 圖8為用於描述圖1中所示出的模式偵測器的各模式的脈衝跳躍功能及按時控制功能的流程圖。 圖9為用於描述圖1中所示出的模式偵測器的各模式的脈衝跳躍功能及按時控制功能的相關信號的波形圖。 圖10A至圖10D為根據圖1中所示出的脈衝跳躍控制電路存在抑或不存在的相關信號的波形圖。 圖11為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。 圖12為示出根據本揭露的一些實例實施例的包含提供脈衝跳躍功能及按時控制功能的DC-DC轉換器的電子裝置的方塊圖。
100:電子裝置
200:DC-DC轉換器
201:電力線
202:第一驅動器
204:第一電力電晶體
206:第二驅動器
208:第二電力電晶體
210、Q:輸出端子
212:回饋電壓端子
220:控制電路
222:紋波注入電路
224:相加電路
226:第一比較器
228:SR鎖存器
230:按時控制電路
240:脈衝跳躍控制電路
242:第一AND閘極
244:第二AND閘極
250:零電流感測器
260:去故障電路
270:二極體電流偵測器
280:模式偵測器
300:負載
301:負載輸出端子
310:恆定電流源
AO1:輸出信號
BCM:第二模式控制信號
C:電容器
CCM:脈衝跳躍模式控制信號/第三模式控制信號
DCM:第一模式控制信號
ESR、R1、R2:電阻器
HD:第一二極體
HDRV:第一閘極控制信號
HSCLK:第一脈衝控制信號
Iload:負載電流
IL:電感電流
L:電感器
LD:第二二極體
LDRV:第二閘極控制信號
LSCLK:第二脈衝控制信號
LSDIODE:電壓偵測信號
ON_TIME:按時控制信號
QB:反相輸出端子
R:重置輸入
S:設置輸入
Ton:按時
Tzd:去故障延遲
Vcomp:第一比較電壓
Vfb:回饋電壓
VIN:DC電壓
VIx、VOUT:輸出電壓
Vref:第一參考電壓
Vrpl:仿真電壓
VSS:接地
Vsum:第一電壓
ZCS:零電流偵測信號
ZCSD:去故障零電流偵測信號

Claims (20)

  1. 一種DC-DC轉換器，包括： 第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與所述DC-DC轉換器的輸出端子之間，且所述第一切換電路經組態以基於第一脈衝控制信號進行切換； 第二切換電路，連接於所述輸出端子與接地之間，且所述第二切換電路經組態以基於第二脈衝控制信號進行切換； 脈衝控制信號產生電路，經組態以接收與所述輸出端子的輸出電壓相關聯的第一電壓的第一位準及第一參考電壓的第二位準，其中回應於所述第二位準高於所述第一位準，所述脈衝控制信號產生電路經組態以產生所述第一脈衝控制信號以增加所述輸出電壓，且其中回應於所述第二位準低於所述第一位準，所述脈衝控制信號產生電路經組態以產生所述第二脈衝控制信號以降低所述輸出電壓；以及 脈衝跳躍控制電路，其中所述脈衝跳躍控制電路經組態以基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路，以及 其中所述第一脈衝控制信號及所述第二脈衝控制信號為互補信號。
  2. 如請求項1所述的DC-DC轉換器，其中所述脈衝控制信號產生電路包含 第一比較器，經組態以將所述第一位準與所述第二位準進行比較且輸出第一比較電壓，以及 SR鎖存器，包含：設置輸入端子，經組態以接收所述第一比較電壓；重置輸入端子，經組態以接收用於控制所述第一脈衝控制信號的脈衝寬度的按時控制信號；輸出端子，經組態以輸出所述第一脈衝控制信號；以及反相輸出端子，經組態以輸出所述第二脈衝控制信號。
  3. 如請求項2所述的DC-DC轉換器，更包括： 第二比較器，包含第一輸入端子、經組態以接收第二參考電壓的第二輸入端子以及經組態以產生所述按時控制信號的輸出端子； 第一電流供應電路，經組態以回應於模式控制信號而將第一電流供應至所述第一輸入端子； 第二電流供應電路，經組態以回應於所述脈衝跳躍模式控制信號而將第二電流供應至所述第一輸入端子；以及 電容器，連接於所述第一輸入端子與所述接地之間， 其中所述第二電流的量大於或小於所述第一電流的量。
  4. 如請求項1所述的DC-DC轉換器，其中所述脈衝跳躍控制電路包含 第一及（AND）閘極，經組態以接收所述零電流偵測信號及反相脈衝跳躍模式控制信號，以及 第二AND閘極，經組態以基於所述第一AND閘極的輸出信號的反相版本判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路。
  5. 如請求項4所述的DC-DC轉換器，更包括： 零電流感測器，經組態以回應於所述輸出電壓的位準等於或高於接地電壓而產生第三位準的所述零電流偵測信號且回應於所述第一脈衝控制信號轉換為所述第三位準而產生第四位準的所述零電流偵測信號，所述第四位準低於所述第三位準。
  6. 如請求項4所述的DC-DC轉換器，更包括： 第一比較器，經組態以將所述輸出電壓的位準與所述接地電壓進行比較；以及 D正反器，包含：輸入端子，經組態以接收高位準的電壓；時脈端子，與所述第一比較器的輸出端子連接；重置端子，經組態以接收所述第一脈衝控制信號；以及輸出端子，經組態以輸出所述零電流偵測信號。
  7. 如請求項6所述的DC-DC轉換器，更包括： 去故障電路，經組態以藉由將所述零電流偵測信號延遲與去故障延遲時間一樣多來產生去故障零電流偵測信號； 第二比較器，經組態以將負參考電壓的位準與所述輸出電壓的位準進行比較； 延遲電路，經組態以延遲所述第二脈衝控制信號； 第三AND閘極，經組態以接收所述第二比較器的輸出信號及所述延遲電路的輸出信號；以及 第四AND閘極，經組態以對所述第三AND閘極的輸出信號及所述脈衝跳躍模式控制信號執行AND操作以輸出電壓偵測信號。
  8. 如請求項7所述的DC-DC轉換器，其中所述脈衝跳躍控制電路經組態以回應於第三位準的所述零電流偵測信號而防止將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路，所述第三位準的所述零電流偵測信號是回應於所述輸出電壓的位準高於所述接地電壓及第四位準的所述脈衝跳躍模式控制信號而產生的，所述第四位準低於所述第三位準。
  9. 如請求項7所述的DC-DC轉換器，更包括： 模式偵測器，經組態以接收自所述D正反器輸出的所述零電流偵測信號、自所述去故障電路輸出的所述去故障零電流偵測信號以及所述電壓偵測信號，且所述模式偵測器經組態以基於所述零電流偵測信號是否繼續雙態觸變、將對應於所述零電流偵測信號的脈衝寬度的時間與所述去故障延遲時間進行比較的結果以及所述電壓偵測信號是否繼續雙態觸變來判定是否激活所述脈衝跳躍模式控制信號。
  10. 一種電力管理積體電路，包括： 半導體基底；以及 如請求項1所述的DC-DC轉換器，整合於所述半導體基底上。
  11. 一種電子裝置，包括： 包含DC-DC轉換器的電力管理積體電路，所述DC-DC轉換器包含輸出端子及回饋電壓端子； 經組態以過濾自所述輸出端子輸出的輸出電壓且產生過濾電壓的負載；以及 經組態以由所述過濾電壓供電的裝置， 其中所述DC-DC轉換器包含 第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與所述輸出端子之間，且所述第一切換電路經組態以基於第一脈衝控制信號進行切換； 第二切換電路，連接於所述輸出端子與接地之間，且所述第二切換電路經組態以基於第二脈衝控制信號進行切換； 脈衝控制信號產生電路，經組態以接收與所述輸出電壓相關聯的第一電壓的第一位準及第一參考電壓的第二位準，其中，回應於所述第二位準高於所述第一位準，所述脈衝控制信號產生電路經組態以產生所述第一脈衝控制信號以增加所述輸出電壓，且其中，回應於所述第二位準低於所述第一位準，所述脈衝控制信號產生電路經組態以產生所述第二脈衝控制信號以降低所述輸出電壓；以及 脈衝跳躍控制電路， 其中，所述脈衝跳躍控制電路經組態以基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路，以及 其中所述第一脈衝控制信號及所述第二脈衝控制信號為互補信號。
  12. 如請求項11所述的電子裝置，其中所述脈衝控制信號產生電路包含 第一比較器，經組態以將所述第一位準與所述第二位準進行比較且輸出第一比較電壓，以及 SR鎖存器，包含：設置輸入端子，經組態以接收所述第一比較電壓；重置輸入端子，經組態以接收用於控制所述第一脈衝控制信號的脈衝寬度的按時控制信號；輸出端子，經組態以輸出所述第一脈衝控制信號；以及反相輸出端子，經組態以輸出所述第二脈衝控制信號。
  13. 如請求項12所述的電子裝置，其中所述DC-DC轉換器更包括 仿真器，經組態以藉由使用所述輸出電壓來仿真流動通過包含於所述負載中的電感器的電感電流且產生包含紋波的仿真電壓，以及 相加電路，經組態以藉由將經由所述回饋電壓端子自所述負載回饋的回饋電壓與所述仿真電壓相加來產生所述第一電壓。
  14. 如請求項12所述的電子裝置，其中所述DC-DC轉換器更包括 第二比較器，包含第一輸入端子、接收第二參考電壓之第二輸入端子以及輸出所述按時控制信號之輸出端子， 第一電流供應電路，經組態以回應於模式控制信號而將第一電流供應至所述第一輸入端子， 第二電流供應電路，經組態以回應於所述脈衝跳躍模式控制信號而將第二電流供應至所述第一輸入端子，以及 電容器，連接於所述第一輸入端子與所述接地之間， 其中所述第二電流的量大於或小於所述第一電流的量。
  15. 如請求項11所述的電子裝置，其中所述脈衝跳躍控制電路包含 第一AND閘極，經組態以接收所述零電流偵測信號及反相脈衝跳躍模式控制信號，以及 第二AND閘極，經組態以基於所述第一AND閘極的輸出信號的反相版本判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路。
  16. 如請求項15所述的電子裝置，其中所述DC-DC轉換器更包括 零電流感測器，經組態以回應於所述輸出電壓的位準等於或高於接地電壓而產生第三位準的所述零電流偵測信號且回應於所述第一脈衝控制信號轉換為所述第三位準而產生第四位準的所述零電流偵測信號，所述第四位準低於所述第三位準。
  17. 如請求項11所述的電子裝置，更包括： DC電壓產生器，經組態以產生所述DC電壓， 其中所述電子裝置為行動裝置，以及 其中所述裝置為系統晶片。
  18. 如請求項11所述的電子裝置，更包括： 控制器，經組態以控制所述裝置的操作， 其中所述電子裝置為記憶體模組，以及 其中所述裝置為揮發性記憶體裝置或非揮發性記憶體裝置，且所述控制器為記憶體控制器。
  19. 一種DC-DC轉換器的操作方法，所述DC-DC轉換器包含：第一切換電路，連接於接收DC電壓的電力線與輸出端子之間，且基於第一脈衝控制信號進行切換；及第二切換電路，連接於所述輸出端子與接地之間，且基於第二脈衝控制信號進行切換，所述方法包括： 回應於與所述輸出端子的輸出電壓相關聯的第一電壓小於第一參考電壓，產生所述第一脈衝控制信號以用於增加所述輸出電壓； 回應於所述第一電壓大於所述第一參考電壓，產生所述第二脈衝控制信號以用於降低所述輸出電壓；以及 基於零電流偵測信號及脈衝跳躍模式控制信號，判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路， 其中所述第一脈衝控制信號及所述第二脈衝控制信號為互補信號。
  20. 如請求項19所述的方法，其中判定是否將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路包含 回應於所述輸出電壓等於接地電壓，產生第一位準的所述零電流偵測信號， 將第二位準的所述脈衝跳躍模式控制信號反相以產生所述第一位準的所述脈衝跳躍模式控制信號，所述第二位準低於所述第一位準， 藉由對所述第一位準的所述零電流偵測信號及所述第一位準的所述脈衝跳躍模式控制信號執行AND操作來產生第一AND信號， 將所述第一AND信號反相以產生反相第一AND信號，以及 基於對所述第二脈衝控制信號及所述反相第一AND信號執行AND操作的結果，防止將所述第二脈衝控制信號傳遞至所述第二切換電路。
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