TWI233250B - Low loss DC/DC converter - Google Patents

Low loss DC/DC converter Download PDF

Info

Publication number
TWI233250B
TWI233250B TW092129617A TW92129617A TWI233250B TW I233250 B TWI233250 B TW I233250B TW 092129617 A TW092129617 A TW 092129617A TW 92129617 A TW92129617 A TW 92129617A TW I233250 B TWI233250 B TW I233250B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
switch
output
switches
item
Prior art date
Application number
TW092129617A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200421698A (en
Inventor
Sehat Sutardja
Original Assignee
Marvell World Trade Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marvell World Trade Ltd filed Critical Marvell World Trade Ltd
Publication of TW200421698A publication Critical patent/TW200421698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI233250B publication Critical patent/TWI233250B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/165—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/166—Soft switching
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

1233250 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種直流對直流(DC/DC)轉換器。 【先前技術】 在一些應用中，直流/直流轉換器可使用高轉換頻率操作。例如， 為了符合用於特定負載之回應時間要求，可能會需要以十計至以百計 之死赫兹等級的轉換頻率。然而，使用較高的轉麵率，電源由於問 極轉換損失造成之功率耗散可能會增加到一無法接受之程度。 圖1顯不在稱為「降壓式(buck)」配置之下降配置中的一直流/ 直流轉換器系統100。一脈衝寬度調變(PWM)控制器11〇控制一 p開 關120與- N開關130 ’其等係使用功率電晶體實施。一負載14〇可 經由-電感器150與-電容器160^p開關12_η開關13〇的輸 出。 系統100能以許多方法耗散電力，各方法均會降低系統的效率。 例如，由於開啟狀態之_電阻(稱為!^η)造成的電阻損耗會減低系 統之效率。為了減少‘。„造成之電力損耗，可使用較大的電晶體。 然而，較大的電晶體在閉極與源極間會出現增加的電容G。此 隨後會增加所謂的電晶體閘極損耗。對於跨接電容^以—頻率消 換的一電壓V而言，閘極損耗係由下列等式(1)定義： 閘極損耗=1/2 Cgs V2 f 等式(l) 在相當低頻率(例如，在約100千赫等級之頻率上)時，間極損耗 也許明顯條IW。細’如纽収啸換鮮時，肇損耗可 1233250 月匕對在系統卿中之電力耗散有實質上之影響。 【發明内容】 本I明之目的在於提供一種直流對直流轉換器，該直流對直流轉 4奐器包^ 幵關，5亥第一開關用以於第一控制端啟動一電壓時， 於第輸出端上輸出一第一電壓且前述轉換器也可包含一第二開 關°亥第—開關用以於第二控制端啟動一電麼時於第二輸出端輪出一 第一電Μ，且前述第二輸出端與第一輸出端連接。 剷述第一控制端可選擇性地連接Ν>2個不同電壓中之任一電
壓，且前述第二控制端可辦性地連接Μ>2财同f射之任 壓。 I 前述第-開關與第二開關可包含：例如，第—與第二電晶體，而 别述第-與第二輸出端包含前述第一與第二電晶體所屬之錄，且前 述第與第_控制端包含前述第一與第二電晶體所屬之間極。 前述轉換器也可包含-多級控制器，該多級控制器係與前述第〜 控制端連接。第-多級控制器可包括N>2個驅動器，其中㈣至” 之各驅動H選擇性地供應—不同輕％至前述第—控制端，而前述n 個驅動器於一足夠時間内可選擇性地供應前述不同電壓，使在第一柃 制端處之電壓與前述不同電壓平衡。 前述轉換器也可包含-與第二控制端連接之第二多級控制器，讀 第二多級控制器可包含M>2個驅動器，其中m=1至m==N之各驅動 器選擇性地供應-不同賴Vm至該第二控綱處，且該第—與第二 夕級控制裔可此父替地開啟前述第-開關與第二開關，而前述第〜輪 1233250 出而鄕—輸出端經由，例如_電感器與—電容器可與一負載連接。 ^本&明之另一目的在於提供一種直流對直流轉換器包含一積體 電路^積體電路具有_第__，該第用以於第—控制端啟 +電私’於第-輸出端輸出_第_電壓，且該積體電路也可包含 第開關，δ亥第一開關用以於第二控制端啟動一電麼時，於第二輸 出而輸出第一電壓，且前述第二輸出端與第一輸出端連接。 前述積體電路也可包含一與該第一控制端連接之第一多級控制 器，該第一多級控制器可包含N>2個驅動器，其中㈣至n=N之各 驅動器選擇性地供應-不同賴％至前述第—控制端，且前述则固 驅動器中至少一驅動器可包含一電容。 前述轉換器也可包含-與積體電路分離之電容器，其中前述電容 器之電容係包含於N驅動財之任_驅動器之電財，且該電容器可 為P個電容財之―，其中各p個電容器之電容係包含於前述N個 驅動器中至少一驅動器之電容中。 前述積體電路也可包含-與該第二控制端連接之第二多級控制 器，且該第二多級控·可包含M>2個驅動器，其中㈣至㈣ 之各驅動ϋ選擇性地供應-不同電壓^至前述第二控制端。 本發明又-目的在於提供-種錢對麵轉補，該直流對直‘ 轉換器可包含-具有丨個_之第1關纟轉，該第―_組件用 於相關控制端啟動-電壓，而使相關輸出端輪出—電壓，而與第— 關組件輸出端連接之各第-輸出端係、設置1出電駐—負載，而 1233250 或多個i開關可包含與一相關控制端連接的一相關多級控制器，該相 關多級控制器之第i控制器可包含N(i)個驅動器，該n(i)=i至 之各驅動器選擇性地供應一不同之電麼〜至相關控制端，其中！個 開關中至少一開關之N(i)大於2。 前述轉換器可進一步包含一具有1個開關之第二開關組件，該各 J個開關用以於相關控制端啟動-電壓，而使相關輸出端輸出1 壓’而各個該等相關輸出端可連接—第二開關組件輸出端，且該第二 開關組件輸出端可連接前述第一開關組件輸出端。 該-或多個J開關可包含與一相關控制端連接的一相關多級控制 器’例如’該相關多級控制器之第j控制器可包含卿固驅動器，該 至.NG)之各驅動器選擇性地供應一不同電壓^至相_ 制端，其中J個開關中至少一開關iN(j)係大於2。 本發明之再-目的在於提供一種方法，該方法包含··一具有I個 開關之第-開關組件，該第一開關組件於輸出處交替產生—第—輪: 電壓丄及-具幻個開關之第二開關組件，該第二開關組件於^處 產生-第二輸出，且該第i關組件之輸出可與前 = 件之輸出連接。 輸出電壓可包含開啟該第一開關組件，該第1 ° InW=1 i n(i)=N(i)之不同賴Vn⑴至該^ 關中第1開關之—相關控制端，而選擇性地供應不同電壓Vni ^ 一供應電壓v1(i)，該供應電壓v⑹在第i開關係為截止狀態nw 1233250 ^ ]電5 Vlnt(1) ’且其後在該第i開關係開啟處供應—電壓⑴， 其中ν_係介於V1(i)與vN(i)間。 產生該第二輸it!電壓可包括麟該第二_組件。開啟該第二開 關組件可包含選概地供應m(j)=1至邮)糊之不㈣壓至該 等J開關中第j開關之-相關控制端。選擇性地供應不同電壓％⑴可 包各供應-電壓v1(j) ’而使第j開關為截止狀態，後續供應一中間電 壓Vimco，且後續供應一電壓νΜω，而使第j開關為動作狀態，其中 Vi_係介於ν1(〇與VM①間。 该方法可進-步包含將第—輸出賴與第二輸出電_波，以產 生-大體上直流電壓。該大體上直流電壓也可被供應至_負載。 開啟第-開關組件可包含選擇性地依序供應一電壓V2至複數個！ 開關，及供應一電壓％至該等複數個I開關。該方法可包括供應v2 至該等1@關中至少-開關且同時供應％至該等W關中_不同之開 關0 本發明之再一目的在於提供一種直流對直流轉換器可包含於前 述直流對直流轉換器的一節點處產生一第一輸出電壓之構件，該轉換 器可進一步包含於該節點處產生與該第一輸出電壓交替的一第二輸 出電壓之構件。用於產生第一輸出電壓的構件可包含用於選擇性地供 應n=l至rp=N(i)不同電壓，至該等I開關中第i開關的一控制端之構 件，其中該不同電壓包括一在相關第丨開關係關閉處的一電壓Vu、在 該第i開關係開啟處的—電壓ν_，及一介於Vli與ν_間的一十間 1233250 電壓 vint(i)。 本發明之再-目的在於提供-種直流對錢賴器可包含第— 開關於第一控制端啟動一電壓時於第一輪出端構件上輪出一第—電 壓。該轉換器可進-步包含-第二開關於第二控制端啟動一電塵時於 第二輪出端構件上輸出一第二電壓，且與第一輸出端連接之。 該第一控制端構件可選擇性地連接N>2個電壓 。 T < 。该弟二 控制端構件可選擇性地連接Μ>2個電壓中之一。 該轉換器可進一步包括一用於控制該第—開關構件之第—多級 控制構件。該第-多級㈣構件可連接該第—控制端構件，且可包括 Ν個驅動器構件’ n=1至η=Ν之各驅動器構件係用於選擇性地供應— 不同電壓vn至該第-㈣端構件，其巾Ν敍於2 ^ 本發明之再-目的在於提供_種直流對直流轉換器可包括—積 體電路。該積體電路可包括-第—開關構件，該第—開關構件用以於 第一控制端構件啟動-電壓時，於第—輪出端構件輪出_第—電麼。 該積體電路价嫩來嶋件，鱗二_件係用於在 一與該第-輸出端構件連接，錄第二控制端構件啟動—電壓時於第 二輸出端構件上輸出-第二賴，且該轉換器可進—步包括一用帅 制該第一·構件之第-多級控制構件。該㈠級控制構件可連接 該第一控制端構件，且可包括Ν個驅動器構件，各η=ι至η=Ν之驅 動器構糊於選擇性地供應—不晴％至該第—控制端構件， 其中Ν係大於2。 10 1233250 5亥積體電路可進—步包括一用於控制該第一開關構件之多級控 制構件。鄕―乡嶋罐爾縣-議構件，且可包括N 個驅動器構件，夂 干各n-l至n=N之驅動器構件係用於選擇性地供 ㈣電覆V„至該第一控制端構件，其中N係大於2。該等n個驅動 器構件中至J _構件可包括—相關電容構件。 〜鱗換器可進-步包括—與該積體電路分離之第二電容構件，該 第電谷構件的一電容係包括在該等n個驅動構件中之一的該相關 電容内。 本發明之再—目的在於提供—種直流對錢轉難可包括一第 一開關組件構件’該第·"_組件構件包括I個開關構件，用以於一 相關控制端構件啟動時，於—侧輸出端構件上輪出一電壓， 各相關輸出端構件可連接一經設置以輸出一電麼至—負載的第一開 關組件構件輸出端構件。該等!轉換構件之一或多個可進一步包括一 相關多級控娜件’用於控_關構件，該侧多級控娜件連接一 相關控制端構件。該等相關多級控制構件之第噌件可包括N(轉動 構件’各·1 h①哪)驅動構件係用於選擇性地供應一不同電壓
VnW至相關控制端構件，其中用於J轉換構件中至少一構件之N(i)係 大於2。 從 附圖及以下說明書中提出本發明一或多個具體實施的 該，明書與附圖以及”專利範圍，可明瞭其他的特徵與優勢。 【實施方式】 本文揭示之低祕直流/直流轉換ϋ可提供在增加轉_率上之明 1233250 顯優勢。諸如直流/直流轉換器之輸出調整器係揭示於細年6月^ 日申請之美國專辦請錢第__號中，其係以方式全數 併入本文令。 如上所述，-直流/直流轉換器可藉由交替地開與閉之二開關的輸 出據波，而提供-直流電虔至_負載。圖2顯示依據—些實施之低損 耗直流/直流轉換器之一系統200。 系統测包括第-開關加與第二個開關跡第一開關別可於 -第一控制端212啟動一電壓時，於一第一輸出端211上輸出一電壓， 相同地，第二開關220可於第二控制端迎啟動一電壓時，於一第二 輸出端221上輸出-電壓。第一開關21〇與第二開關可交替地開 啟與關閉，且將第-開關與第二開關之輸出使用一瀘波器23〇加以濾 波。經濾波，使直流之輸出可提供予一負載24〇。 與在相關控制端處直接從開關係關閉處的一電壓轉換至開關係開 啟處的-電壓而開啟第一開M 210與第二開_ 220 *同的是，該相關 控制端可選擇性地連接-些不同電壓中之一。即，第一開關210與第 -開關220可選擇性地連接一在相關開關係關閉處的一第一電壓、在 相關開關係、開啟處的第二電壓，及介於第—電壓和第二電壓間的一或 多個中間電壓。 相關控制端可選擇性地以一些方法與不同電壓連接。例如，系統 200可包括一多級連接器2丨5，以選擇性地連接N個不同電壓位準與第 -控制端212。對於第一開關細，％⑴可為在第_開關21()係關閉處 12 1233250 的一電壓，而VN⑴可為第一開關210係開啟處的一電壓。與直接在vul) 與間轉換不同的是，多級連接器215選擇性地連接諸如γ2⑴與V,) 的一或多個中間電壓至第一控制端212。同樣地，第二多級連接器225 可選擇性地連接Μ個不同電壓位準v1(2)到VM(2)至第二控制端222，以 開啟第二開關220。 第一開關210與第二開關220可用類似方式加以關閉。即，相關控 制端可選擇性地連接一些不同電壓中之一，而非從一該相關開關係開啟 的一第二電壓直接轉換到該相關開關係關閉處的一第一電壓。 根據圖2的一直流/直流轉換器可比依習知方式開與關之開關更為有 效。在一示範性實例中，第一開關21〇與第二開關22〇可為第一與第二 電晶體，且第一控制端212與第二控制端222可為該等電晶體之相關閘 極。 對於第-開關210, V,⑴相當於電晶體係關閉處的一電壓，而％⑴ 相當於電晶體係完全開啟處的一電壓。同樣地，對於第二開關22〇而言， v1(2)相當於電晶體係關閉處的—電壓，而Vm(2)相當於電晶體係完全開啟 處的-電壓。第-與第二電晶體各具有—相關—難及源極電容^。 如上所述，在頻率f操作的一電晶體開關可具有一取決於&的相關 閘極損耗。根據等式⑴，如直接在Vi⑴與Vn⑴間轉換該問極電壓，第〆 開關的閘極損耗會等於C s (匕(1)_-K⑴)2厂。 gS 2 7 假定有N個平均分佈之電壓位準，對於各(叫電壓變化，每電廢 變化的閘極損耗係顯示於等式(2)中·· 13 1233250 等式(2) 等式(3) 閘極損耗每位準=丄〔(匕⑴一 γ⑴)-) 因為有从1個步階，由等式(3)可定出淨閘極損耗： 間極她 因此，理論上之淨閘極損耗係1/(Ν_υ乘以在一直接於％⑴與％⑴ 間轉換之系統中的損失(不管係開啟或關閉該第一開關）。在閘極損耗上 達成之改進可能會比理論上少。例如，如果該閘極電壓於轉換至下一位 準别未元全定於—巾間電壓位準，閘極損耗之實際改進也許會比理論上 少〇 如等式(3)所示，使用較大之N值可導致在淨閘極損耗上更大的改 進…、:而，因為經由此等中間電壓位準之步進需要一定時間，大體上會 為N選擇一適當值，用於改進閘極損耗且在一合理時間内完成該轉換。 在一些貫施中，N可介於4至8之範圍内。 圖3A顯示根據一些實施的一直流/直流轉換器系統3〇〇。一第一 NMOS電晶體320之閘極310係連接一多級控制器33〇。控制器33〇選 擇性地供應離散電壓位準340-0至340-N至閘極310。多級控制器330 可包括例如驅動器348-1的N+1驅動器。驅動器348-1包括用於電荷儲 存與再循環的一電容332-1及一開關機構，以選擇性地供應電壓位準 340-1到閘極310。一些N+1驅動器可包括一開關機構，以選擇性地供 應一相關電壓至閘極，但可能不包括一相關電容器。可選擇電容332-1 的值，以提供足夠之電荷儲存與再循環能力。對於一具有一閘_源極電容 14 1233250
Cgs的電晶體而吕，電容332-1大體上遠比cgs大。系統300可進一步包 括一第二多級控制器360。多級控制器36〇可連接第二pM〇s電晶體35〇 之閘極355。多級控制器360可包括Μ個驅動器，以對閘極355選擇性 地供應Μ個不同電壓位準。 在一些實施令，多級控制器330之至少一部份可包括在一積體電 路。然而，因為用於電荷儲存與再循環之電容大體上遠比cgs大，將所 有電谷包括在積體電路上可能是困難與昂貴的。因此，提供一些晶片外 之電荷儲存容量也許較有利；意即與包括多級控制器33〇其他元件的一 積體電路分離。 第一電晶體320與弟二電晶體350可交替地開啟；即，當第二電晶 體350係關閉時可開啟第一電晶體32〇(或在一些情況下僅開啟），反之亦 然。一大體上直流之電壓可藉由使用一電感器370與一電容器380，將 在第一電晶體320與第二電晶體350之汲極處的信號濾波而提供予一負 載 390 〇 第一電晶體320藉由將在閘極310處的一電壓開啟與關閉，該電壓 在一第一電晶體320係關閉處之第一電壓340-0與第一電晶體320係開 啟處之第二電壓340-N間轉換。然而，與將電晶體32〇的閘極31〇直接 在第一電壓340-0與第二電壓340_；^間(如，在〇伏特與5伏特或12伏 特間)直接轉換不同的是，閘極310係在第一電壓與第二電壓間，經由中 間電壓位準340-1至340-(Ν-1)轉換。 此等不同電壓位準340-0至340-N可使用(例如)一包括電阻器3344 15 1233250 至334-N之分壓器加以提供。請注意電阻器334]至）烟應足夠大， 口此在刀£器中耗政之功率最小。在一些實施中，電阻器至％々π 可實質上相同，因此這些電壓位準係平均地分佈。在其他實施中，這些 電阻器334·1至33傾中至少-電阻器可與—或多個個其他電阻器不同。 请注意在圖3Α中顯示的分壓器只是許多用於提供不同電壓位準的 遥擇中之-。可使用其他配置。例如，運用運算放大器、婁丈位至類比(D/A) 轉換器或電流供應源之電壓供應源均可使用。 圖3Β顯示一系統305，係依據一其中一第二電晶體35〇為pM〇s 電晶體之實施。第二電晶體350的一閘極355係連接一多級控制器365。 控制器365選擇性地供應離散電壓345-0至345-M至閘極355。在系統 305中，一第一電晶體320係一 NMOS電晶體，以一控制器335連接第 一電晶體320的閘極310。如圖3A的實施中，該等不同電壓位準345-0 至345-M可使用電阻式分壓器提供’同時可使用電容器提供電容電荷儲 存與再循環。 圖4顯示一糸統400 ’其中一第一電晶體420與一第二電晶體450 二者均為NMOS電晶體。第一多級控制器430選擇性地連接n個不同 電壓位準與第一電晶體420之閘極410，而第二多級控制器415選擇性 地連接Μ個不同電壓位準與第二電晶體450之閘極455。 在圖4顯示之實例中，Μ等於5。第二多級控制器415選擇性地供 應電壓位準440-1至440-5至閘極455。對於此實施，電壓位準440-1係 等於在第一電晶體420與第二電晶體450之汲極處的電壓Vx。一對應於 1233250 電壓位準440-5之節點係經由一二極體秘連接至一啟動電壓I，且因 此對於-理想之二極體，賴位準输5等於Vx+Vbs。。對應於電壓位 準440-5之該節點係經由一具有電容等於c即的啟動電容器，連接至一 對應於電壓位準440-1之節點。 圖4顯示一決定該等中間電壓位準之電阻式分壓器。當在分壓器中 的每-電__時，賴轉幡2等於1/4(Vx+Vbs)，輕位準樣3 等於i/2(vx+Vbs)，且電壓位準Μ"等於3/4(Vx+Vbs)。如參考圖3a所 述可使用其他配置以提供不同之電壓位準。 在本文中描述之系統與技藝可提供額外的優勢。例如，當圖2的第 一開關210與第二開關22〇係電晶體(如圖3A、3B與4中辦，選擇性地 供應-些不同電壓而非直接開與關該電晶體將可減少電晶體之應力，且 因此減少該等糊電晶體之平均失效時間。 圖5A為閘-源極電流Ids胁源極電壓&之圖形，係用於不同之 閑源極電紐VGS。在圖5A中與Vgs和&之高值相對應的高應力區 _中’電晶體會經歷應力且可能開始崩潰1複及/或延長電晶體高應 力時間會縮短電晶體之壽限。 將閘極電壓從電晶體係關閉處的一電壓(v〇ff)直接轉換至電晶體是 完全開啟處的，…)可置該電晶體於圖5A的，力區内。 例如，就娜碰^碰W，&與I令能較高，且 電晶體可在對應於較高應力區5⑻中點5〇1之&與^處操作。當在 間極下之區域已耗盡主要載子時Vds會減低且產生_反_。一段時間 17 1233250 後’ Vds與vgs會與低應力區510中的一點502對應。大體上，在較高 應力區500花費愈長時間，對電晶體壽限之衝擊愈大。 藉由選擇性地供應一或多個中間電壓位準至閘極，而非在v〇n與 V〇ff間直接轉換電壓(如，使用上述與在圖3A、3B與4中說明之系統）， vgs與VDS可保留在圖5A之低應力區51〇中。例如，可藉著選擇性地供 應相當於圖5A中顯示之該等中間電壓位準而將一電晶體開啟。首先可 用Vgs-1將電壓從v〇ff增加到第一中間電壓位準。就在電壓改變以後，
Vgs與VDS會與在圖5A中較低應力區51〇中之一點5〇3對應。閘極下之 區域的主要載子損耗開始，且汲源電壓降低，因此該電晶體係在一點5〇4 處操作。 電壓可然後從VGS=1增加到VGS=2。就在電壓改變以後，電晶體係 在點5〇5操作，此仍在低應力區51〇中。&繼續減少直到電晶體在 —點506操作。同樣地，就在間極電壓從VGS=2增加到Vgs=3以後，該 電晶體係在-點5〇7操作，然後在一與&之低值相對應之點5⑽處。 最後’就在難賴從Vgs=3抑到n)以後，電晶體是在低應 力區M0内之點5〇2操作’且隨著曲線到所顯示的&低位準。 對於上述的開啟過程，5〇2至5〇8各點均在低應區51〇内而非較 高應力區巾。因此，選雜地供射_壓位準至_，可減少或乂 消除電晶體在較高應力區5〇〇操作之時間。 在-些貫財，可提供-開敝件控制如㈣電敎變的時序， 因此可避免向應力情況。提供_關組件控繼可允許以與_特定應力 18 1233250 限定值相容的一最小時間完成該轉換。圖5B顯示包括此一開關組件控 制态的一系統5〇5。系統505包括可藉由選擇性地供應不同電壓位準於 一閘極510以開啟與關閉的一第一電晶體開關52〇。例如，一多級連接 裔525(其可為多位準控制器的一部分)可將不同電壓選擇性地供應至閘 極 51 〇。 系統505包括一第二電晶體開關550，其開啟與關閉可藉由使用一 多位準連接器515選擇性地供應不同電壓位準至一閘極。一與第一 電晶體520之汲極522及第二電晶體開關55〇之源極5幻連接的電壓偵 測益56〇會測量該源/沒極電壓vDs。同樣地，一電壓债測器紹可測量 第二開關550之Vds。電壓偵測器56〇的輸出可提供至一開關組件控制 器 562。 為了開啟第-開關52()，可將閘極電壓從在第一開關汹係關閉處 的一第-電_換至-第-中間電塵位準。電顧測器56〇輸出&至 開關組件控制器562。開關組件控制器562可將由物貞測器56〇提供 的- vDS測量值與一限定值Vds(限定值)比較。當&之測量值低於 vDS(限定值)時時，開關組件控制器562可提供一信號至多級連接器仍， 以將閘極5H)處的電駿第一中間電驗準改變成第二中間電壓鱗。’ 可重複該過程直到間極51〇處的電壓位準足以完全開啟第一開關汹。 可用一類似過程來開與關第二開_，係使用_測器565鱼開關 組件控制器567。請注意雖然圖5B中顯示分離的電壓偵測器與開關組件 控制器，但其等無須是分離的 19 1233250 如上所述’如果閑極電壓在轉換成下—位準前不完全定於一供應的 中間電壓位準，在閘極祕上的實際改進可能會比理論上少。缺而，使 用-單-多位準控電晶體系統可_要不符實際之長安定時間。圖 6顯示電流從該等儲存電容器中之—流到功率電晶體的閘極之關係圖。 電流呈現出一大的峰值與一長安定時間。 圖7顯示-提供較小電流峰值與較小安定時間的一系統之實 施。與-單-多級控制器/電晶體系統不同的係使用一些系統。即，⑷固 多級控制器7KM至胤連接有__電晶體73(m到73請之 閘極72(M到720-M。在-些實施中，各控制器购到7ι〇·μ選擇性 地依序供應不同電壓位準。例如，71(Μ選雜地依序供應電麼 位準715-0⑴到715-Ν(1)，而控制器71〇·2選擇性地依序供應電麼位準 715-〇(2)到715-N(2)。該等電壓位準之的數目及/或大小對每一健制器 而言’可相同或可不同。 可選擇Μ以提供需求之轉換時間與峰值電流。在一些實施中，可選 擇Μ介於約10與約1000間。藉由使用控制器7l(M到71〇颔依序供應 不同電壓’電晶體73G_1至730·Μ可被迅速地開與關，不會在一 ρψΜ 輸出站之供應電壓上導致一大的暫態電流。 對於系統内(諸如系統700)内M==10且N=4之實例，圖8顯示在 魏荷儲存裝置與該電晶體蝴瞧間流_電流，該電晶體係從Μ% 經由1/2VS與3/4Vs轉換至Vs。在時間tQ，經由控制器71(M供應之電壓 係從1/4VS轉換至1/2Vs。在一時間間隔Δί(其可能小於如所示第一電晶 20 1233250 體之安定時間)後’經由控制器710-2供應之電壓係從1/4VS轉換至 1/2VS。經由控制器710-3到7KM0供應之電壓係依序地從i/4Vs轉換至 1/2VS。因為各電晶體730-1至730_10係相當小，各安定時間及峰值 電流ipeak係實質上比使用一單一大型電晶體之情形小。
在時間t!，經由控制器710-1供應之電壓係從1/2vs轉換至3/4Vs。 時間間隔(trt〇)可小於經由所有控制器woj至71〇_1〇轉換至1/2%所需 時間(如圖8所示），或者可與經由所有控制器轉換至所供應電壓所需時 間相同或更多。經由其餘控制器供應之電壓可接著從1/2Vs轉換至 3/4Vs。同樣地，在一時間b，經由控制器71〇-1供應之電壓係從3/4% 轉換至Vs ’經由其餘控制器710-2到710-10供應之電壓係依序地從3/4Vs 轉換至Vs。 雖然使用的時間可有變化，但在一些實施中Δί可在約兆分之5〇秒 的等級’（trto)可在約半奈秒之等級，且從高電壓到低電壓之轉變(或反之 亦然)可在約5奈秒的等級。 在一些實施，經由一些控制器供應之電壓可通過少於所有該等N個 電壓位準步進地實施，或直接介於開啟電壓與開閉電壓之間。此可減少 在該等高與低電壓位準間轉變所耗費之時間。圖9顯示多級控制器9^4 與910-4從〇伏特的一低電壓位準，通過三中間電壓位準(1/4Vs、i/2Vs 與3/4Vs)轉換成一高電壓Vs之實施。 14選擇性地供應所有中間電壓位準不同的是，經由一控制器9i〇_2 供應之電壓係直接地從低電壓(在此例中為〇伏特)轉換到高電壓％。經 21 1233250 由控制杰910-3供應之電壓係通過一 i/2vs之單一中間電壓位準轉
換。雖然所顯示之控制器910-2與910-3的結構是與圖9之控制器91(M 和910-4不同，在一些實施中各控制器可具有相同結構。在此一實施中， 經由特定控制器應用之電壓位準的順序可使用(例如)軟體實施。 可藉由減少在關閉第-開關與開啟第二個開關間轉變之時間（「無效 時間(deadtime)」）而獲得更快的回應時間。藉由重疊開關間之轉變可減 少無效時間。 在一實例中，第一開關可為一 NMOS電晶體而第二開關可為一 PMOS電曰曰體。在開啟δ亥pm〇S電晶體前，供應娜|Qs電晶體之閘極的 電壓係從V，通過該等中間電壓位準步進到v_。為了減少無效時 間，在供應至NMOS電晶體閘極之電壓是v。孽)前，可開始開啟pM〇s 電晶體之程序。例如，供應於NMOS電晶體之閘極的電壓可當供應至 NM〇S電晶體之閘極的電壓是係在一非乂。卿之中間電壓位準時，從 V〇ff(P)改變成該第一中間電壓位準。 因為PMOS電曰曰體係開启欠’在裝置間轉變期間產生大電壓過載保護 電流的危險係實質地減少。在-些實齡，可選擇最低龍位準值以有 利於此轉變。 圖10示範此過私。對於此貫例，NMQS電晶體在時間b開啟，一 供應電壓等於Vs。在時間tl，NM〇s電晶體閘極之電壓從％減至醫s。 在時間b，電壓從3/4Vs減至1/2VS。 在時間A ’ NMOS電晶體閘極的電壓從1/2%減至1/4%。在大約相 22 1233250 同時間，至PMOS電晶體閘極的電壓係從ν_ρ)降至該中第一間電壓位 準(在此，從〇伏特至約1/4VS)。因此，可將無效時間減少一約等於該安 定時間之量。 上文中已說明一些不同實施例。但應瞭解，可進行各種不脫離本發 明的精神與範疇之修改。例如，雖然在此顯示降壓式配置用於示範，所 描述之系統與技藝可使用其他直流/直流轉換器之實施。因此，其他具體 實施例係落入下列申請專利範圍之範疇。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示習知之直流/直流轉換器的電路圖。 圖2係顯示本發明之一直流/直流轉換器之電路圖。 圖3A係顯示本發明另一實施例之一直流/直流轉換器之電路圖。 圖3B係顯示本發明又一實施例之一直流/直流轉換器之電路圖。 圖4係顯示本發明再一實施例之一直流/直流轉換器之電路圖。 圖5A係顯示本發明Vgs為不同值時之Ids對Vds之曲線圖。 圖5B係顯示本發明一具有開關組件控制器之直流/直流轉換器之 電路圖。 圖6係顯示本發明單一電晶體實施中電流與時間函數之關係圖。 圖7係顯示本發明一具有Μ個電晶體實施例之電路圖。 圖8係顯示本發明使用多個電晶體之電流對時間之關係圖。 圖9係顯示本發明一些未經由所有中間電壓位準轉換之控制器的 電路圖。 S 10係顯示本發明電晶體於轉變中部份重叠之電麼對時間之關係 23 1233250 圖。 [主要元件符號對照說明] 200 —糸統 21〇 一第一開關 211 ---第一輸出端 212—第一控制端 215…第一多級連接器 220…第二開關 221…第二輸出端 222 —第二控制端 225…第二多級連接器 230 ---慮波裔 240…負載 300—直流/直流轉換為 305 —糸統 310…閘極 320 — NMOS電晶體 33〇…第一多級控制器 332—電容器 334—電阻器 340…電壓位準 345…電壓位準 348 —驅動裔 350—第二PMOS電晶體 355…閘極 360---第二多級控制器 365…多級控制器 370…電感裔 380—電容器 390…負載 400…系統 410…閘極 415…第二多級控制器 420…第一電晶體 430…第一多級控制器 445…二極體 450…第二電晶體 505…系統 510…閘極 515…多級連接器 520第一電晶體開關 522 — >及極 523…源極 525 --_多級連接器 550—第二電晶體 555…閘極 560…電壓偵測器 562---開關組件控制器 565 —電壓偵測益 700…系統 710…多級控制器 720…閘極 730—-開關電晶體 910 —多級控制為 24

Claims (1)

1233250 拾、申請專利範圍： L一種直流對直流轉換器，包含： 一第-開關，該第-開關用以於第—控制端啟動—電壓時於第一輸 出端輸出-第-電壓，其中該第-控制端選擇性地連接n>2個不同電 壓中之一；及 一第二開關’該第二開關用以於第二控制端啟動—電壓時於第二輸 出端輪出-第二電壓，且前述第二輪出端與第—輪出端連接，其中該第 二控制端選擇性地連接M>2個不同電壓中之一。 2·如申請專利範圍第1項所述之直流對直流轉換H，其中前述第_開關具 有一第一電晶體。 3·如申請專利範圍第1項所述之直流對直流轉換器，進一步包含N個電 源，該各電源供應N個不同電壓中之一。 士申明專利範圍第1項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一開關包 含一具有一源極與一汲極之電晶體，且進一步包含一電壓偵測器，以偵 測介於前述源極與汲極間之電位差。 5.如申晴專利範圍第4項所述之直流對直流轉換器，進一步包含一回應前 述電壓偵測器之開關組件控制器，及進一步連接前述第一控制端，且其 中該第一控制端依前述開關組件控制器選擇性地連接N>2個不同電歷 中之任一電壓。 6·如申請專利範圍第1項所述之直流對直流轉換器，進一步包含與前述第 25 1233250 一控制端連接之第一多級控制器，該第一多級控制器具有N個驅動器， 該n=l至n=N的各驅動器選擇性地供應前述N個不同電壓中之一不同 電壓Vn至該第一控制端。 7·如申請專利範圍第6項所述之直流對直流轉換器，進一步包含與前述第 二控制端連接的一第二多級控制器，該第二級準控制器具有M個驅動 器，該m=l至m=M之各驅動器選擇性地供應前述]V[個不同電壓中之 一不同電壓Vm至該第二控制端。 8·如申請專利範圍第6項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一多級控 制器具有一轉換機構，用以選擇性地與第一控制端之N>2個不同之供 應電壓連接。 9. 如申請專利範圍第6項所述之直流對直流轉換器，其中該等N個驅動 器之至少一驅動器具有一電容。 10. 如申請專利範圍第9項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一多級 控制器之至少一部份係包含於一積體電路中，且其中前述^^驅動器之 至少一驅動器的電容具有一未被包括於前述積體電路内的一電容器之 電容。 11.如申請專利範圍第1 〇項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一開關 包含一具有閘極及源極之電晶體，該閘極與源極間具有一電容c ，且 其中未被包含於前述積體電路内之電容器的電容係大於c 泛如申請專繼圍第10項所述之直流對直流轉換器，其中前述N個驅 26 1233250 動器之至少-驅魅之電容進—步包含前述積體電路之—或多個元件 晶片上之電容。 13.如申請專利翻第1()項所述之直流對直流轉換器，其中前述電容器係 P個電容H巾之-，且其巾各p電容器之電容係包含於前训驅動器中 至少一驅動器之電容中。 M.如申請專利翻第述之直流對直流轉換器，其巾p係少於N。 15.如申請專利範圍第13項所述之直流對直流轉換器，其中p係大於或等 於N。 16·如申請專利賴第6項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一開關 包含-PMOS電晶體，其中前述第一控制端係為前述pM〇s電晶體之 閘極，且其中前述N個驅動器具有三個驅動器，以選擇性地供應一電 壓Vi而使PMOS電晶體截止、一電壓％而使pM〇s電曰曰曰體動作，及 一介於\^與V3間的一中間電壓％。 Π.如申請專利範圍第16項所述之直流對直流轉難，其中前述N個驅 動器進-步包括-第四驅動器，以選擇性地供應另一中間電壓v4，且 其中V*係介於V!與γ3間。 1S·如申請專利範圍第6項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一開關 包含-NMOS電晶體，其中該第一控制端係為跑〇8電晶體之問極， 且其中前述N個驅動器具有三個驅動器，以選擇性地供應一電龄1而 使NMOS電晶體動作、一電壓％而使觀〇8電晶體截止，及一介於 27 1233250 ▽1與v3間的一中間電壓V2。 19_如申請專利範圍第18項所述之直流對直流轉換器，其巾前述n_ 動器進一步包含一第四驅動器，以選擇性地供應另_中間電壓^^，且 其中v4係介於％與v3間。 2〇.如申請專概圍第6賴述之直觸直流轉絲，其巾麵N個驅動 器係用以選擇性地供應該不同電壓Vn於一足夠時間，用於使前述第一 控制端之電壓實質上與vn平衡。 21·如申請專利範圍第1項所述之直流對直流轉換器，其中前述第一開關 係包含於-第-開關組件中，該第一開關組件具幻個開關，該各⑽ 開關用以於相關控制端啟動一電壓，而使相關輸出端輸出一電壓，該等 相關輸出端各與一經設置以輸出一電壓至一負載之第一轉換組件連 接，該等I個開關之一或多個進一步具有一與一相關控制端連接之相關 多級控制器，該等相關多級控制器中之第i多級控制器可包括n⑴驅動 器，該n(i)=l至n(i)=N⑴之各驅動器選擇性地供應一不同電壓^⑴至該 相關控制端，其中用於該等I個開關中至少一開關之伙〇係大2。 22·如申請專利範圍第21項所述之直流對直流轉換器，其中該第二開關係 包含於一第二開關組件中，該第二開關組件具有j個開關，該等】個開 關用以於相關控制端啟動一電壓，而使相關輸出端輸出一電壓，各該等 相關輸出端連接一與該第一轉換組件輸出端連接之第二轉換組件輸出 端’該等J個開關之-或多個進-步具有一與一相關控制端連接的相關 28 1233250 多級控制裔’该等相關多級控制器中的一第j多位準控制器可包括N① 驅動器，該n(j)=l至n(j)=N①之各驅動器選擇性地供應一不同電壓 至該相關控制端，其中用於該等J個開關中至少一開關之哪)係大於2。 23.如申請專利範圍第21項所述之直流對直流轉換器，其中該等j個開關 具有I個電晶體，且其中前述相關控制端包含該相關電晶體之閘極。 24·如申請專利範圍第η項所述之直流對直流轉換器，其中前述^固開關 各包含一與該相關控制端連接之相關多級控制器。 25·如申請專利範圍第21項所述之直流對直流轉換器，其中前述各相關多 級控制器之N(i)係相同。 π如申請專利範圍第21項所述之直流對直流轉換器，其中前述相關多級 控制器中至少一些的N(i)係不同。 27·—種直流對直流電源轉換之方法，該方法包含·· 於具有-I個開關之第-開關組件之輸出處交替產生一第一輪出電 壓’及於具有-J個開關之第二開關組件之輸出處交替產生_第二輪出 Μ，且該第-開關組件之輸出與前述第二開關组件之輸出連接，其中 產生該第-輸出電Μ包含開啟該第一開關組件，且其中開啟該第一開關 組件包含： 選擇性地供應η①至η(㈣(i)不同輕^至該等j開關之第丨 開關之-相關控制端，其中選擇性地供應該等不同碰V响包含—供應 龍V⑹，該供應電壓V⑹在第；開關係為截止狀態，而後供應—^ 29 1233250 電壓V_，且後該供應電壓vN(i)在帛i義係為動作狀態，其中 係介於v1(i)與VN(i)間。 28.如申請專纖_ 27項所述之直流對直流電轉換之方法，其中產生 所述第二輸出電壓包含開啟前述第二開關組件，且其中開啟該第二開關 組件包含： 選擇性地供應m(j)==1至m①=M(i)不同電壓vm①至該等J開關中第j 糊之相關控制端，其中選擇性地供應不同電壓Vm⑴包含於供應一電 f κο在第j開關係為截止狀態，而後供應一中間電壓〜⑴，及後供應 電壓νΜω在該第J•開關係為動作狀態，其中vint⑴係介於Vl⑴與VM⑴間。 申叫專利錢第27項所述之直流對直流電源轉換之方法，進-步包 將為第-輸出電壓與該第二輸出電壓遽波 ，以產生一直流電壓。 如申叫專利範圍第27項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中開啟 Λ第開關組件包含選擇性地供應_賴ν·=ν2至該特數個Z開
及i、應-龍V3(i)==V3至該等植個〗開關。 申％專利細第3〇項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中選擇 也七、應$電壓％至該等複數個I開關及供應該電壓％至該等複數個 Θ關包合供應該電壓v3至該等複數個〗開關中至少—開關，及同時供 應°亥電壓V2至該等複數個I剩巾-*同之開關。 •如申清專利範圍第 30項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中選擇 性地供應該電壓 V2依序至該等複數個I開關，包含依序地供應該電壓 30 1233250 v2至各i=i至i=l開關，且其中供應該電壓％至該等複數個1開關包含 依序地供應該電壓V3至各該等丨開關，且其中供應該電壓％至該等複 數個I開關中至少-開關，及同時供應該電壓v2至該等複數個1開關中 一不同之開關包含，在供應該電壓V2該卜J關前供應該電壓％至該 i=l開關。 33·如申請專利範圍第2?項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中產生 «亥第一輸出電壓包含開啟該第二開關組件，且其中開啟該第二開關組件 包含： 選擇性地供應mG)=l至不同電壓Vm⑴至該等j開關令一 第j開關之-相關控制端，其中選擇性地供應不同電壓％⑴，該不同電 壓ν_具有供應-電壓Vl(D，而使前述第j開關為截止狀態，而後供應 中間電壓vint(j)，及後供應—電壓vM(j)，而使第』開關為動作狀態， 其中Vimco係介於V,⑴與VM⑴間；及 /、中於n開關組件之輸出處交替產生_第_輸出電壓，及於第二 開關組件之輸出處交替產生一第二輸出電壓，該第—輸出電壓與第二輸 出電壓包含開啟前述第一開關組件，同時選擇性地供應一電壓v_)至 各J=1至j=J開關，其中ν〇βω係為反應第j開關為截止狀態之電壓。 如申請專纖_27柄述之直流對直錢轉換之方法，其中產生 該第二輸出電壓包含開啟該第二關組件j其中開啟該第二開關組件 包含： 31 1233250 選擇性地供應m〇)=l至mG)=M〇)不同電壓Vm(D至該等j開關中_ 第j開關之一相關控制端，其中選擇性地供應不同電壓Vm⑴，該不同電 壓具有一供應一電壓，而使前述第j開關為截止狀態，而後供 應一中間電壓νίηίω，及後供應一電壓VM⑴，而使前述第j開關為動作 狀態，其中vint⑴係介於V!⑴與v_間；及 其中於第一開關組件之輸出處交替產生一第一輸出電壓，及於第二 開關組件之輸出處交替產生一第二輸出電壓，該第一輸出電壓與第二輪 出電壓包含開啟該第一開關組件，同時選擇性地供應一與v〗⑴不同之電 壓ν〇ίϊω至該等j=1至j=J開關中至少一開關。 35·如申請專利範圍第34項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中與 viti)不同之電壓係V2⑴。 36·如申請專利範圍第27項所述之直流對直流電源轉換之方法，其中 為於j=l至j=J開關之各至少一開關僅動作之電壓。 32
TW092129617A 2002-10-25 2003-10-24 Low loss DC/DC converter TWI233250B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42144702P 2002-10-25 2002-10-25
US10/621,058 US7161342B2 (en) 2002-10-25 2003-07-15 Low loss DC/DC converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200421698A TW200421698A (en) 2004-10-16
TWI233250B true TWI233250B (en) 2005-05-21

Family

ID=32073533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092129617A TWI233250B (en) 2002-10-25 2003-10-24 Low loss DC/DC converter

Country Status (5)

Country Link
US (3) US7161342B2 (zh)
EP (1) EP1414143B1 (zh)
JP (2) JP3887368B2 (zh)
CN (1) CN100352152C (zh)
TW (1) TWI233250B (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7161342B2 (en) * 2002-10-25 2007-01-09 Marvell World Trade Ltd. Low loss DC/DC converter
JP2008501233A (ja) * 2004-05-28 2008-01-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 低電圧ｃｍｏｓトランジスタを用いた高電圧スイッチ
US7190152B2 (en) * 2004-07-13 2007-03-13 Marvell World Trade Ltd. Closed-loop digital control system for a DC/DC converter
US7075343B2 (en) * 2004-12-07 2006-07-11 Analog Devices, Inc. Self-timed switching regulator pre-driver
JP4717449B2 (ja) * 2005-01-19 2011-07-06 セイコーインスツル株式会社 スイッチング・レギュレータ回路
FR2900289B1 (fr) * 2006-04-20 2008-08-29 Converteam Sas Circuit de commutation pour la mise en serie des igbt
JP4629648B2 (ja) * 2006-11-28 2011-02-09 ザインエレクトロニクス株式会社 コンパレータ方式ｄｃ−ｄｃコンバータ
US20130235630A1 (en) * 2007-03-03 2013-09-12 Laurence P. Sadwick Multiple driver power supply
CA2655013A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-22 Queen's University At Kingston Current-source gate driver
TWI363474B (en) * 2008-11-13 2012-05-01 Advanced Analog Technology Inc Bootstrap circuit and bulk circuit thereof
US8183845B2 (en) * 2008-11-24 2012-05-22 Exelis, Inc. Low voltage power supply
EP2299569B1 (de) 2009-09-21 2014-07-16 BIONIC Engineering 5D+ AG Gleichspannungsschaltwandler und Gleichspannungsschaltwandlungsverfahren
JP2012074890A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Sumitomo Electric Device Innovations Inc スイッチ及びスイッチの制御方法
US9461640B2 (en) 2012-12-21 2016-10-04 Mitsubishi Electric Corporation Switching element drive circuit, power module, and automobile
JP6069700B2 (ja) * 2013-02-18 2017-02-01 ミツミ電機株式会社 スイッチング電源回路、電子装置、および半導体集積回路装置
KR102038625B1 (ko) * 2013-02-26 2019-10-30 삼성전자주식회사 고전자이동도 트랜지스터의 게이트전압 조절 방법 및 장치
DE102014214246B3 (de) * 2014-04-24 2015-07-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Schalten eines halbleiterbasierten Schalters und Sensor zur Erfassung einer Stromänderungsgeschwindigkeit an einem halbleiterbasierten Schalter
US9735678B2 (en) * 2015-09-04 2017-08-15 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Voltage converters with asymmetric gate voltages
US10469065B2 (en) * 2018-03-01 2019-11-05 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Multi-level gate control for transistor devices
DE102018218785A1 (de) * 2018-11-05 2020-05-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Schaltungseinheit und Verfahren zur Steuerung von Lastströmen
JP7118027B2 (ja) * 2019-04-17 2022-08-15 三菱電機株式会社 ゲートドライバ
DE102019210104A1 (de) * 2019-07-09 2021-01-14 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zum Schalten von Schaltelementen
US11552561B1 (en) * 2022-01-24 2023-01-10 Empower Semiconductor, Inc. Switched capacitor recirculating converter circuits
US11824448B2 (en) * 2022-07-05 2023-11-21 Omid Shoaei Multiple-output direct current (DC)-DC converter

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8100033A (nl) * 1981-01-07 1982-08-02 Philips Nv Signaaloverdrachtsinrichting met een in stappen instelbare overdrachtskarakteristiek.
JPH02237220A (ja) 1989-03-09 1990-09-19 Fujitsu Ltd 出力回路
US5010261A (en) 1989-12-08 1991-04-23 General Electric Company Lossless gate driver circuit for a high frequency converter
US5276603A (en) 1990-05-03 1994-01-04 Crown International, Inc. Sixteen level power supply with asynchronous controller
JP2892815B2 (ja) 1990-11-02 1999-05-17 株式会社日立製作所 Ｉｇｂｔの駆動回路
JPH0568130A (ja) 1991-09-05 1993-03-19 Fuji Xerox Co Ltd 密着型イメ−ジセンサ
JPH066195A (ja) 1992-06-18 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 出力ドライバ回路
US5610807A (en) 1994-10-14 1997-03-11 Matsushita Electric Works, Ltd. Power converting system with a plurality of charging capacitors
JPH08182305A (ja) 1994-12-27 1996-07-12 Matsushita Electric Works Ltd スイッチ駆動回路
US5687067A (en) 1995-05-30 1997-11-11 Philips Electronics North America Corporation Low noise controller for pulse width modulated converters
JP3421507B2 (ja) 1996-07-05 2003-06-30 三菱電機株式会社 半導体素子の駆動回路
JP3564893B2 (ja) 1996-09-02 2004-09-15 株式会社明電舎 電圧制御形スイッチング素子のゲート駆動回路
JP3505122B2 (ja) 2000-03-14 2004-03-08 株式会社日立製作所 電源装置
JP4432215B2 (ja) 2000-06-05 2010-03-17 株式会社デンソー 半導体スイッチング素子のゲート駆動回路
US6462962B1 (en) 2000-09-08 2002-10-08 Slobodan Cuk Lossless switching DC-to-DC converter
JP2002199708A (ja) 2000-12-22 2002-07-12 Hitachi Ltd Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US7161342B2 (en) * 2002-10-25 2007-01-09 Marvell World Trade Ltd. Low loss DC/DC converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP4332166B2 (ja) 2009-09-16
JP2005137033A (ja) 2005-05-26
EP1414143A3 (en) 2005-01-12
US20040080302A1 (en) 2004-04-29
JP2006314197A (ja) 2006-11-16
CN1531177A (zh) 2004-09-22
JP3887368B2 (ja) 2007-02-28
US20050237046A1 (en) 2005-10-27
EP1414143A2 (en) 2004-04-28
CN100352152C (zh) 2007-11-28
US7148673B2 (en) 2006-12-12
US7161342B2 (en) 2007-01-09
EP1414143B1 (en) 2017-04-26
US7271573B2 (en) 2007-09-18
US20060273778A1 (en) 2006-12-07
TW200421698A (en) 2004-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI233250B (en) Low loss DC/DC converter
CN110492732B (zh) 高转换比率的混合开关功率转换器
US6222352B1 (en) Multiple voltage output buck converter with a single inductor
JP6685282B2 (ja) 多相バックコンバータ回路及び方法のための共用ブートストラップキャパシタ
US7372241B1 (en) Apparatus and method for switching voltage regulation
KR101774583B1 (ko) 스위칭 레귤레이터
KR102369236B1 (ko) 단일 제어 루프를 갖는 다중-출력 부스트 레귤레이터
EP2144355B1 (en) Voltage converter
US7388560B2 (en) Power supply apparatus
WO2006057107A1 (ja) スイッチング電源
US20090206772A1 (en) Dc-dc converter and method for minimizing battery peak pulse loading
JP2005304210A (ja) 電源ドライバ装置及びスイッチング電源装置
WO2006126639A1 (ja) 切り替え可能なスイッチングレギュレータおよびリニアレギュレータを備える電源装置
EP1804368A1 (en) Method for DC/DC conversion and DC/DC converter arrangement
CN101218735A (zh) 降压型开关调节器及其控制电路、使用了它的电子设备
JP6791722B2 (ja) 電源レギュレータ
WO2006043370A1 (ja) スイッチング電源制御回路およびスイッチング電源装置ならびにそれを用いた電子機器
US20120229107A1 (en) System and method for current sensing within a voltage regulator
JP4853003B2 (ja) ソフトスタート回路及びこれを用いたスイッチング電源
CN102195319A (zh) 充电控制装置和负载驱动装置
TWI410173B (zh) Ｌｅｄ驅動器及驅動方法
US20070253229A1 (en) Startup for DC/DC converters
TWI408542B (zh) 用於供應電源的設備
US6226194B1 (en) DC/DC converter
JP2014011841A (ja) スイッチングレギュレータ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees