TWI501526B - 直流－直流轉換器與半導體裝置 - Google Patents

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Description

直流-直流轉換器與半導體裝置
本技術領域相關於直流-直流轉換器及半導體裝置。
各種電子裝置、及電力推動載具等包括將直流電力轉換為另一直流電力的直流-直流轉換器(也稱為直流轉換器電路或直流至直流電力供應器)。例如，在具有大變動之電壓的基礎上，將直流-直流轉換器用於產生固定輸出電壓或具有不同值的複數個輸出電壓。
作為直流-直流轉換器之組態的範例，專利文件1揭示包括線圈、二極體、及電晶體的非絕緣式直流-直流轉換器。
有各種類型的非絕緣式直流-直流轉換器，諸如，昇壓直流-直流轉換器、降壓直流-直流轉換器、反相直流-直流轉換器、以及昇壓及降壓直流-直流轉換器。
昇壓直流-直流轉換器將輸入直流電壓轉換為高於該輸入直流電壓的直流電壓並輸出該較高的直流電壓。降壓直流-直流轉換器將輸入直流電壓轉換為低於該輸入直流電壓的直流電壓並輸出該較低的直流電壓。反相直流-直流轉換器具有將昇壓直流-直流轉換器的線圈及二極體彼此互換的組態。反相直流-直流轉換器將輸入直流電壓轉換為具有與該輸入直流電壓的極性相反之極性的直流電壓並輸出具有該相反極性的直流電壓。
專利文件2揭示作為非絕緣式直流-直流轉換器的昇壓直流-直流轉換器、降壓直流-直流轉換器、以及反相直流-直流轉換器。
專利文件3揭示反相直流-直流轉換器之組態的範例。圖6描繪包括在專利文件3之反相直流-直流轉換器中的轉換器控制器610及切換元件606。
在圖6中，轉換器控制器610包括負-至-正電壓轉換電路601、誤差放大器603、脈衝寬度調變比較器604、以及緩衝器電晶體605。
從反相直流-直流轉換器的反饋電壓輸出終端，將沒有任何改變之係負電壓的反饋電壓(VFB)供應至轉換器控制器610的反饋電壓輸入終端607。在轉換器控制器610中，負-至-正電壓轉換電路601將係負電壓之供應反饋電壓(VFB)轉換為正電壓，並將負-至-正電壓轉換電路601的輸出輸入至誤差放大器603。誤差放大器603比較負-至-正電壓轉換電路601的輸出及參考電壓Vref 。
[參考文件]
[專利文件1]日本已公告專利申請案案號第S58-086868號
[專利文件2]PCT國際公告編號第2008/087781號
[專利文件3]日本已公告專利申請案案號第2009-303313號
在圖6的反相直流-直流轉換器中，反饋電壓係負電壓；因此，在轉換器控制器610中必需將係負電壓的供應反饋電壓轉換為正電壓，以比較反饋電壓與係正電壓的參考電位Vref 。因此，圖6中的反相直流-直流轉換器設有使用其將反饋電壓轉換為正電壓的負-至-正電壓轉換電路601。在控制器中以此方式將係負電壓之反饋電壓轉換為正電壓的情形中，該控制器的組態變得複雜。
另外，如圖6所描繪的，當反相直流-直流轉換器的控制器需要複雜組態時，不能將使用在昇壓直流-直流轉換器、或降壓直流-直流轉換器等中的控制器使用為反相直流-直流轉換器的控制器。
本發明之實施例的目的係提供包括控制電路並具有簡單組態的直流-直流轉換器。
本發明之實施例的目的係提供包括具有簡單組態之控制電路的直流-直流轉換器。
本發明的實施例係直流-直流轉換器。該直流-直流轉換器包括電力轉換部，包括切換元件、第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部、第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者、第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者、固定電流源，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者、以及控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件。該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、從該固定電流源輸出之參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式1。
[方程式1]
該控制電路可能包括參考電壓產生電路以及控制訊號產生部。
本發明的實施例係直流-直流轉換器。該直流-直流轉換器包括電力轉換部，包括切換元件、第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部、第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者、第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者、以及控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件。該控制電路包括參考電流產生電路。該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、藉由參考電流產生電路產生的參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式2。
[方程式2]
該電力轉換部可能包括線圈、電容器、以及二極體。
該直流-直流轉換器可能係反相直流-直流轉換器或丘克直流-直流轉換器。
本發明的實施例可提供包括控制電路並具有簡單組態的直流-直流轉換器。
本發明的實施例可提供包括具有簡單組態之控制電路的直流-直流轉換器。
將參考該等圖式描述描述本發明之實施例的範例。須注意本發明未受限於以下描述，因為熟悉本發明之人士將輕易地理解可無須脫離本發明之精神及範圍而產生各種變化及修改。因此，不應將本發明理解為受下列實施例的描述限制。在部分情形中，參考該等圖式，將相同的參考數字共用於不同圖式中的相同部位。另外，在部分情形中，將相同的影線型樣施用至相似部分，且在不同圖式中該等相似部分不必以參考數字指定。
須注意不同實施例中的內容可視情況與另一者組合。此外，實施例的內容可視情況彼此置換。
另外，在此說明書中，使用術語「k(k係自然數)」以避免組件之間的混淆，且該術語並未在數字上限制組件。
須注意通常將二點的電位之間的差(也稱為電位差)稱為電壓。然而，在電路中，在部分情形中使用一點之電位及作為參考使用的電位(也稱為參考電位)之間的電位差。另外，在部分情形中，將伏特(V)使用為電壓及電位之任一者的單位。因此，在此說明書中，除非另有指定，有時將一點的電位及參考電位之間的電位差使用為該點的電壓。
須注意在此說明書中，片語「A與B彼此連接」指示A與B彼此直接連接的情形、及A與B彼此電性連接之情形等。具體地說，「A與B彼此連接」的描述包括依據電路操作將A及B視為具有實質相同之電位的情形，例如，A及B經由切換元件連接，諸如電晶體，以及A及B經由切換元件的導通具有彼此實質相同之電位的情形、及A及B經由電阻器連接且產生在該電阻器之二端的電位之間的電位差不影響包括A及B之電路的操作之情形等。
在此說明書中，電晶體的「開啟」狀態意指其源極及汲極電性連接，而電晶體的「關閉」狀態意指其源極及汲極未電性連接。
須注意本發明在其分類中包括可將直流-直流轉換器使用於其中的所有半導體裝置：例如，積體電路(例如，微處理器及影像處理電路)、RFID(射頻識別)標籤、記憶體媒體、太陽能電池、包括發光元件的照明裝置、以及半導體顯示裝置。另外，半導體顯示裝置在其分類中包括使用直流-直流轉換器的半導體顯示裝置，諸如，液晶顯示裝置、以有機發光元件(OLED)為代表之發光元件設置於其中的照明裝置、電子紙、數位微鏡裝置(DMD)、電漿顯示面板(PDP)、及場發射顯示器(FED)等。
(實施例1)
在此實施例中，將參考圖1描述直流-直流轉換器之組態的範例。圖1描繪作為直流-直流轉換器之範例的反相直流-直流轉換器之組態。
在圖1中，直流-直流轉換器包括電力轉換部104、電阻器106(在下文中，稱為第一電阻器)、電阻器108(在下文中，稱為第二電阻器)、電阻器110(在下文中，稱為第三電阻器)、固定電流源112、以及控制電路114。
電力轉換部104包括切換元件102、線圈132、電容器134、以及二極體136。
將切換元件102的第一終端連接至輸入終端120，並將切換元件102的第二終端連接至二極體136的陰極。切換元件102控制輸入終端120與二極體136的陰極之間的連接。具體地說，當切換元件102在開啟狀態時，將輸入電壓Vin 從輸入終端120輸入至直流-直流轉換器，且當切換元件在關閉狀態時，停止輸入電壓Vin 至直流-直流轉換器的輸入。
可能將具有切換功能的半導體元件使用為切換元件102。在此實施例中，例如，將電晶體描述為切換元件102。該電晶體的切換可藉由閘極-源極電壓Vgs 控制。
將線圈132之終端的一者連接至二極體136之陰極，並將線圈132之終端的另一者連接至終端122。將電容器134之終端的一者連接至輸出終端124並將電容器134之終端的另一者連接至終端122。將二極體136之陽極連接至輸出終端124。
將第一電阻器106之終端的一者連接至輸出終端124並將第一電阻器106之終端的另一者連接至第三電阻器110之終端的一者。將第二電阻器108之終端的一者連接至第三電阻器110之終端的一者並將第二電阻器108之終端的另一者連接至終端122。將第三電阻器110之終端的另一者連接至固定電流源112，並從固定電流源112輸入參考電流Iref 。
將控制電路114連接於第三電阻器110之終端的另一者及固定電流源112之間。將反饋電壓Vfb 供應至控制電路114。另外，控制電路114藉由控制閘極-源極電壓Vgs 控制切換元件102的開/關。
將輸入電壓Vin 供應至作為直流-直流轉換器之輸入的輸入終端120。經由電力轉換部104將輸入電壓Vin 供應至輸出終端124，作為直流-直流轉換器的輸出電壓Vout 。將參考電位Vcom 供應至終端122。
須注意在此說明書中，具有高於參考電位Vcom 之電位的電壓(相關於參考電位Vcom 為正的電壓)係正電壓，且具有低於參考電位Vcom 之電位的電壓(相關於參考電位Vcom 為負的電壓)係負電壓。
須注意在此說明書中，參考電位Vcom 係0V。參考電位Vcom 僅需成為相關於輸入電壓Vin 、輸出電壓Vout 、反饋電壓Vfb 、以及參考電位Vref 等的參考電位。因此，可能將參考電位Vcom 設定在0V以外的電位(例如，GND)。
圖1的直流-直流轉換器在藉由使用電阻器106及電阻器108將輸出電壓Vout 分割而產生之電壓的基礎上，使用電阻器110及固定電流源112得到反饋電壓Vfb 。
此處，將於下文描述反饋電壓Vfb 高於零的情形。
可藉由下列方程式3表示反饋電壓Vfb 、參考電流Iref 、及第三電阻器110的電阻R3 之間的關係。在方程式3中，以Va 表示在電阻器106及電阻器108間之節點的電壓。
[方程式3]
V fb =V a +I ref ‧R 3
此處，可藉由下列方程式4表示電壓Va 、及流經第二電阻器108的電流I2 以及第二電阻器108的電阻R2 之間的關係。
[方程式4]
V a =I 2 ‧R 2
可藉由下列方程式5表示電流I2 及流經第一電阻器106的電流I1 之間的關係。在方程式5中，以Iref 表示經由第三電阻器110從固定電流源112供應至第二電阻器108之終端的一者之參考電流。
[方程式5]
I 2 =I 1 +I ref
藉由下列方程式6表示供應至輸出終端124的電壓(輸出電壓Vout )。在方程式6中，以R1 表示第一電阻器106的電阻。
[方程式6]
V out -V a =I 1 ‧R 1
根據方程式3至6，反饋電壓Vfb 可藉由下列方程式7表示。
[方程式7]
因此，藉由下列方程式8表示反饋電壓Vfb 係正電壓(Vfb >0)的情形。
[方程式8]
因此，將第一電阻器106的電阻R1 、第二電阻器108的電阻R2 、第三電阻器110的電阻R3 、以及參考電流Iref 設定成滿足方程式8；因此，即使供應至輸出終端124的電壓(輸出電壓Vout )為負電壓(Vout <0)，仍可得到係正電壓的反饋電壓(Vfb >0)。
如上文所述，將第一電阻器106的電阻R1 、第二電阻器108的電阻R2 、第三電阻器110的電阻R3 、以及參考電流Iref 設定成使得可得到係正電壓的反饋電壓(Vfb >0)。在控制電路114中，比較係正電壓的反饋電壓Vfb 及係正電壓的參考電位Vref ，以控制切換元件102，且因此控制電路114的組態不必係複雜的。因此，控制電路114的組態可係簡單的。
須注意除了反相直流-直流轉換器外，將丘克直流-直流轉換器提供為回應於係正電壓的輸入電壓Vin 輸出係負電壓之輸出電壓Vout 的直流-直流轉換器。在上文的描述中，描述反相直流-直流轉換器，但此實施例可施用至丘克直流-直流轉換器。
其他類型的直流-直流轉換器係昇壓直流-直流轉換器、降壓直流-直流轉換器、及單端初級電感轉換器(SEPIC)等。此等直流-直流轉換器回應於係正電壓的輸入電壓Vin 輸出係正電壓的輸出電壓Vout 。在此等直流-直流轉換器中，供應至控制電路的反饋電壓Vfb 係從正電壓的輸出電壓Vout 得到，且因此係正電壓。
另一方面，描述於此實施例中的反相直流-直流轉換器具有回應於係正電壓之輸入電壓Vin 輸出係負電壓之輸出電壓Vout 的組態。在係負電壓之輸出電壓Vout 的基礎上產生並供應至控制電路114的反饋電壓Vfb 可係正電壓。因此，可沒有任何改變地將用於昇壓直流-直流轉換器、或降壓直流-直流轉換器等的控制電路施用至描述於此實施例中的反相直流-直流轉換器。
(實施例2)
在此實施例中，將參考圖2描述包括在直流-直流轉換器中的控制電路之組態的範例。
在圖2中，控制電路200包括參考電壓產生電路202、調整器電路204、控制訊號產生部206。圖2中的控制電路200對應於圖1中的控制電路114。
將控制電路200連接至終端218。從終端218供應低電源供應電壓Vss 。控制電路200操作有輸入電壓Vin 及低電源供應電壓Vss 之間的電壓。此處，低電源供應電壓Vss 相關於高電源供應電壓Vdd 滿足Vss <Vdd 。須注意可能將低電源供應電壓Vss 設定在參考電位Vcom 。在下文描述中，Vss 係0V。
參考電壓產生電路202具有產生參考電位Vref 的參考。此處，在輸入電壓Vin 係正電壓(Vin >0)的情形中，參考電位Vref 係正電壓(Vref >0)。另外，可將能帶隙參考電路、或使用電晶體之臨界電壓間的差之電路等使用為參考電壓產生電路202。
調整器電路204在已供應之參考電位Vref 的基礎上產生高電源供應電壓Vdd 並將高電源供應電壓Vdd 供應至控制訊號產生部206。
圖5描繪調整器電路204之組態的範例。在圖5中，調整器電路包括操作放大器504、電晶體506、電阻器511、以及電阻器512。
使用圖5中的調整器電路，可得到基於下列方程式9的高電源供應電壓Vdd 。此處，以R51 表示電阻器511的電阻並以R52 表示電阻器512的電阻。
[方程式9]
以此方式，圖5中的調整器電路可在供應自終端501之參考電位Vref 的基礎上產生高電源供應電壓Vdd 並可從終端502輸出高電源供應電壓Vdd 。
須注意控制電路200不必包括調整器電路204，且可將輸入電壓Vin 作為電源直接供應至控制訊號產生部206。
控制訊號產生部206包括誤差放大器212、操作放大器214、以及振盪器216。
誤差放大器212將參考電位Vref 及反饋電壓Vfb 之間的差放大並將已放大之差的訊號輸入至操作放大器214。操作放大器214比較從誤差放大器212輸入之已放大差的訊號及從振盪器216輸入的三角波(鋸齒波形)，依據比較結果調整負載率，並產生脈衝寬度調變(PWM)訊號。切換元件102係藉由從操作放大器214輸出的脈衝寬度調變訊號控制。
(實施例3)
在此實施例中，將描述產生參考電流Iref 並設置在直流-直流轉換器中的電路之組態的範例。
在描述於實施例1中的圖1中，控制電路114及產生參考電流Iref 的固定電流源112係分開設置的。另一方面，可將產生參考電流Iref 的電路設置在控制電路114中，取代固定電流源112。
在此實施例中，將參考圖3描述產生參考電流Iref 並設置在控制電路114中的電路之組態的範例。
圖3描繪產生參考電流Iref 的電路之組態的範例(在下文中，稱為參考電流產生電路)。參考電流產生電路包括參考電壓產生電路302、放大器304、電晶體306、電晶體308、電晶體310、以及電阻器312。從終端316供應高電源供應電壓Vdd 。從終端318供應低電源供應電壓Vss 。
參考電壓產生電路302具有產生參考電位Vref 的參考。此處，參考電位Vref 係正電壓(Vref >0)。另外，可將能帶隙參考電路、或使用電晶體之臨界電壓間的差之電路等使用為參考電壓產生電路302。
使用圖3的參考電流產生電路，可得到基於下列方程式10的參考電流Iref 。此處，以R32 表示電阻器312的電阻。
[方程式10]
以此方式，圖3中之產生參考電流Iref 的電路可在參考電位Vref 的基礎上產生參考電流Iref 並可從終端314輸出參考電流Iref 。
可將設置在描述於實施例2中之控制電路200中的參考電壓產生電路202使用為圖3中的參考電壓產生電路302。亦即，可將在參考電壓產生電路中產生的參考電位Vref 用於圖2中的控制訊號產生部206及圖3中之參考電流產生電路的放大器304。
因此，可省略產生參考電流Iref 的固定電流源112，使得直流-直流轉換器的組態可係簡單的並可將直流-直流轉換器小型化。
可將圖3中之產生參考電流Iref 的電路併入控制電路200中。因此，直流-直流轉換器的組態可係簡單的並可將直流-直流轉換器小型化。
(實施例4)
在此實施例中，將參考圖4描述參考電壓產生電路之組態的範例。可將該組態施用至描述於實施例2中的參考電壓產生電路202及描述於實施例3中的參考電壓產生電路302。
作為參考電壓產生電路之組態的範例，將參考圖4描述藉由使用PIN二極體之能帶隙產生參考電壓的參考電壓產生電路。須注意該電路也稱為能帶隙參考電路。
在圖4中，能帶隙參考電路包括電阻器411、電阻器412、電阻器413、PIN二極體421、n(n係自然數)個並聯連接的PIN二極體422、以及操作放大器430。
使用圖4的能帶隙參考電路，可得到基於下列方程式11的參考電位Vref 。此處，以R41 表示電阻器411的電阻、以R43 表示電阻器413的電阻、以kT/q(k：波茲曼常數、q：基本電荷、T：絕對溫度)表示PIN二極體422的熱電壓、並以Vd2 表示PIN二極體422的順向電壓。電阻器412的電阻等於電阻器411的電阻。
[方程式11]
以此方式，圖4中的能帶隙參考電路可產生參考電位Vref ，並可從終端402輸出參考電位Vref 。
(實施例5)
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於各種電子裝置。例如，可將直流-直流轉換器用於攝影機，諸如，數位相機或視訊攝影機、行動電話、個人數位助理、電子書終端、可攜式遊戲機、數位相框、及音訊再生裝置等。
將參考圖7A至7D描述使用描述於上述實施例中的直流-直流轉換器之電子裝置的範例。
圖7A描繪行動電話的範例。在行動電話中，將顯示部2012併入外殼2011中。外殼2011可能包括操作鍵2013、外部連接部2014、揚聲器2015、麥克風2016、及操作鍵2017等。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於驅動行動電話的積體電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於積體電路，可提供具有簡單組態之積體電路的行動電話。
圖7B描繪電子書終端的範例。該電子書終端包括第一外殼2021及第二外殼2022之二外殼，藉由轉軸2023將彼等彼此結合。第一外殼2021及第二外殼2022係藉由轉軸2023連接並可沿著轉軸2023開啟及關閉。將第一顯示部2024併入第一外殼2021中。將第二顯示部2025併入第二外殼2022中。第二外殼2022可能包括操作鍵2026、電源開關2027、及揚聲器2028等。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於驅動電子書終端的積體電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於積體電路，可提供具有簡單組態之積體電路的電子書終端。
圖7C及7D描繪數位相機的範例。須注意圖7D描繪描繪於圖7C中之數位相機的背側。在數位相機中，將顯示部2032併入外殼2031中。外殼2031包括鏡頭2033。外殼2031可能包括操作鍵2034、及操作鍵2035等。另外，該數位相機可能具有天線並可能藉由在天線接收訊號，諸如，影像訊號及音訊訊號，使顯示部2032作為電視接收器等的顯示媒體。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於驅動數位相機的積體電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於積體電路，可提供具有簡單組態之積體電路的數位相機。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於各種電力推動載具。例如，可將直流-直流轉換器用於電動車、混合動力載具、火車載具、維修載具、購物車、輪椅、或電動單車等。
將參考圖8A及8B描述使用描述於上述實施例中的直流-直流轉換器之電力推動載具的範例。
圖8A描繪電動單車的範例。當電流流經發動機單元2111時，電動單車取得電力。電動單車包括供應流經發動機2111之電流的電池2112、電力轉換電路2113、把手2114、車輪2115、及座墊2116等。雖然圖8A未描繪用於充電電池2112的機構，可能將發電機等提供為充電電池2112的機構。另外，雖然將踏板描繪於圖8A中，並不需要設置踏板。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於電力轉換電路2113。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於電力轉換電路2113，可提供具有簡單組態之電力轉換電路的電動單車。
圖8B描繪電動車的範例。當電流流經發動機單元2121時，電動車取得電力。電動車包括供應流經發動機單元2121之電流的電池2122、電力轉換電路2123、及控制電池2122或電力轉換電路2123的控制電路2124等。雖然圖8B未描繪用於充電電池2122的機構，可能將發電機等提供為充電電池2122的機構。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於電力轉換電路2123。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於電力轉換電路2123，可提供具有簡單組態之電力轉換電路的電動車。
可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於各種照明裝置。例如，可將直流-直流轉換器用於包括發光二極體(LED)元件或電致發光(EL)元件的照明裝置。照明裝置的範例係桌燈、室內照明裝置、及車燈等。照明裝置可能係具有彎曲表面之照明部、或可撓照明裝置等的照明裝置。
將參考圖12描述使用描述於上述實施例中的直流-直流轉換器之照明裝置的組態。
圖12描繪照明裝置之組態的範例。在圖12中，在整流器1202中將從AC電源輸入的交流電壓(例如，100V的交流電壓)轉換為直流電壓，並作為輸入電壓Vin 輸入至直流-直流轉換器1204。直流-直流轉換器1204轉換輸入電壓Vin 並輸出輸出電壓Vout 。從直流-直流轉換器1204將輸出電壓Vout 供應至發光元件1206之終端的一者(例如，陰極)。將參考電位Vcom 供應至發光元件1206之終端的另一者(例如，陽極)。
須注意整流器1202在圖12中包括四個整流元件，但整流器1202的組態並未受限於此。另外，可將LED元件或EL元件使用為發光元件1206。再者，可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器使用為直流-直流轉換器1204。
其次，將參考圖13解釋將丘克直流-直流轉換器使用為描述於圖12中之直流-直流轉換器1204的範例。
圖13描繪用於照明裝置的丘克直流-直流轉換器之組態的範例。在圖13中，丘克直流-直流轉換器1330包括切換元件1300、二極體1302、電容器1304、電容器1305、電阻器1306、電阻器1308、線圈1309、線圈1310、電阻器1311、固定電流源1312、以及控制電路1314。
從丘克直流-直流轉換器1330將輸出電壓Vout 供應至發光元件1340之終端的一者(例如，陰極)。將參考電位Vcom 供應至發光元件1340之終端的另一者(例如，陽極)。
在丘克直流-直流轉換器1330中，藉由電容器1305分隔輸入終端1320及發光元件1340。使用此種組態，即使發光元件1340之陽極及陰極短路的缺陷等發生時，仍可保護在輸入終端1320之側上的元件。
然後，將參考圖10A及10B及圖11描述使用描述於上述實施例中的直流-直流轉換器之照明裝置的範例。
圖10A描繪桌燈的範例。圖10A的桌燈包括照明部3101、燈罩3102、可調整臂3103、支撐3104、基座3105、及開關3106等。照明部3101設有發光裝置。可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於控制發光裝置的電路或驅動桌燈的驅動器電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於此等電路，可提供具有簡單電路組態的桌燈。
圖10B描繪作為包括具有彎曲表面之照明部的照明裝置之範例的桌燈之另一範例。圖10B中的桌燈包括照明部3201、支撐3202、及支撐基座3203等。照明部3201設有發光裝置。另外，照明部3201可具有彎曲表面。須注意雖然在圖10B中，將卷曲照明部使用為照明部3201，照明部3201的形狀並未受限於此。藉由使用具有彎曲表面的照明部，可更自由地設計照明裝置。可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於控制發光裝置的電路或驅動桌燈的驅動器電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於此等電路，可提供具有簡單電路組態的桌燈。
須注意在圖10B中，桌燈包括具有彎曲表面的照明部，但此實施例並未受限於此。可將具有彎曲表面的照明部用於各種照明裝置。因此，可提供具有簡單電路組態並設置在具有彎曲表面之照明部中的照明裝置。
此外，可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於可撓照明裝置。在此情形中，可更自由地計設照明裝置。另外，可將可撓照明裝置設置在具有彎曲表面的物件及具有複雜型式的物件上；因此，該照明裝置可更廣泛地使用。例如，在可撓照明裝置係載具(例如，車)之照明裝置的情形中，可針對車頂、儀表盤、及擋風玻璃等設置該照明裝置。因此，可提供具有簡單電路組態的可撓照明裝置。
圖11描繪室內照明裝置的範例。在圖11中，將照明裝置3301設置在天花板上，並將照明裝置3302設置(安裝或嵌入)在牆壁上。另外，設置卷曲的照明裝置3303。可將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於控制包括在照明裝置中之照明裝置的電路或驅動照明裝置的驅動器電路。藉由將描述於上述實施例中的直流-直流轉換器用於此等電路，可提供具有簡單電路組態的室內照明裝置。
[範例1]
在此範例中，將描繪在係負電壓之輸出電壓Vout 的基礎上得到之係正電壓的反饋電壓Vfb 之量測結果。
圖9描繪使用在此範例中的電路組態。圖9中的電路組態對應於一部分的直流-直流轉換器。
在此範例中，如圖9所描繪的，將電阻器906(在下文中，稱為第一電阻器)、電阻器908(在下文中，稱為第二電阻器)、電阻器910(在下文中，稱為第三電阻器)、固定電流源912、以及控制電路914用於電路組態。
將第一電阻器906之終端的一者連接至輸出終端924並將第一電阻器906之終端的另一者連接至第三電阻器910之終端的一者。將第二電阻器908之終端的一者連接至第三電阻器910之終端的一者並將第二電阻器908之終端的另一者連接至終端922。將第三電阻器910之終端的另一者連接至固定電流源912，並從固定電流源912輸入參考電流Iref 。
將控制電路914連接於第三電阻器910之終端的另一者及固定電流源912之間。將反饋電壓Vfb 供應至控制電路914。
此處，將第一電阻器906的電阻R1 設定為100kΩ、將第二電阻器908的電阻R2 設定為1kΩ、將從固定電流源912輸入的參考電流Iref 設定為2μA、並將供應至終端922的參考電位Vcom 設定為0V。
表1顯示隨著第三電阻器910之電阻R3 的改變量測下列值的結果：從輸出終端924輸出的輸出電壓Vout 、在電阻器906及電阻器908間之節點的電壓Va 、以及反饋電壓Vfb 。
如表1所示，證實可在係負電壓之輸出電壓Vout 的基礎上得到係正電壓的反饋電壓Vfb 。
此申請案基於2010年8月26日向日本特許廳申請的日本專利申請案編號第2010-189490號，以及2011年4月12日向日本特許廳申請的日本專利申請案編號第2011-087854號，該等專利之教示全文以提及之方式併入本文中。
102、606、1300．．．切換元件
104．．．電力轉換部
106、108、110、312、411、412、413、511、512、906、908、910、1306、1308、1311．．．電阻器
112、912、1312．．．固定電流源
114、200、914、1314、2124．．．控制電路
120、1320．．．輸入終端
122、218、314、316、318、401、402、501、502、922．．．終端
124、924．．．輸出終端
132、1309、1310．．．線圈
134、1304、1305．．．電容器
136、1302．．．二極體
202、302．．．參考電壓產生電路
204．．．調整器電路
206．．．控制訊號產生部
212、603．．．誤差放大器
214、430、504．．．操作放大器
216．．．振盪器
304．．．放大器
306、308、310、506．．．電晶體
421、422．．．PIN二極體
601．．．負-至-正電壓轉換電路
604．．．脈衝寬度調變比較器
605．．．緩衝器電晶體
607．．．反饋電壓輸入終端
610．．．轉換器控制器
1202．．．整流器
1204．．．直流-直流轉換器
1206、1340．．．發光元件
1330．．．丘克直流-直流轉換器
2011、2021、2022、2031．．．外殼
2012、2024、2025、2032．．．顯示部
2013、2017、2026、2034、2035．．．操作鍵
2014．．．外部連接埠
2015、2028．．．揚聲器
2016．．．麥克風
2023．．．轉軸
2027．．．電源開關
2033．．．鏡頭
2111、2121．．．發動機
2112、2122．．．電池
2113、2123．．．電力轉換電路
2114．．．把手
2115．．．車輪
2116．．．座墊
3101、3201．．．照明部
3102‧‧‧燈罩
3103‧‧‧可調整臂
3104、3202‧‧‧支撐
3105‧‧‧基座
3106‧‧‧開關
3203‧‧‧支撐基座
3301、3302、3303‧‧‧照明裝置
I1 、I2 ‧‧‧電流
Iref ‧‧‧參考電流
R1 、R2 、R3 、R32 、R41 、R43 、R51 、R52 ‧‧‧電阻
Va ‧‧‧電壓
Vcom 、vref ‧‧‧參考電位
Vd2 ‧‧‧順向電壓
Vdd ‧‧‧高電源供應電壓
Vfb ‧‧‧反饋電壓
Vin ‧‧‧輸入電壓
Vout ‧‧‧輸出電壓
Vss ‧‧‧低電源供應電壓
圖1描繪直流-直流轉換器之組態的範例。
圖2描繪控制電路之組態的範例。
圖3描繪產生參考電流的電路之組態的範例。
圖4描繪參考電壓產生電路之組態的範例。
圖5描繪調整器電路之組態的範例。
圖6描繪反相直流-直流轉換器之組態的範例。
圖7A至7D描繪電子裝置的範例。
圖8A及8B描繪電力推動載具的範例。
圖9描繪電路組態。
圖10A及10B各者描繪照明裝置的範例。
圖11描繪照明裝置的範例。
圖12描繪照明裝置之組態的範例。
圖13描繪用於照明裝置的丘克直流-直流轉換器之組態的範例。
102．．．切換元件
104．．．電力轉換部
106、108、110、．．．電阻器
112．．．固定電流源
114．．．控制電路
120．．．輸入終端
122．．．終端
124．．．輸出終端
132．．．線圈
134．．．電容器
136．．．二極體
I1 、I2 ．．．電流
Iref ．．．參考電流
R1 、R2 、R3 ．．．電阻
Va ．．．電壓
Vcom ．．．參考電位
Vfb ．．．反饋電壓
Vin ．．．輸入電壓
Vout ．．．輸出電壓

Claims (13)

  1. 一種直流-直流轉換器，包含：電力轉換部，包括切換元件；第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部；第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；固定電流源，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者；以及控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件，其中該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、從該固定電流源輸出之參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式：
  2. 如申請專利範圍第1項之直流-直流轉換器，其中該控制電路包含參考電壓產生電路以及控制訊號產生部。
  3. 一種直流-直流轉換器，包含：電力轉換部，包括切換元件；第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部；第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；且控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件，其中該控制電路包含參考電流產生電路，且其中該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、由該參考電流產生電路產生的參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式：
  4. 如申請專利範圍第1或3項之直流-直流轉換器，其中將該第二電阻器之終端的另一者電性連接至被供應參考電位的終端。
  5. 如申請專利範圍第1或3項之直流-直流轉換器，其中該電力轉換部包含線圈、電容器、以及二極體。
  6. 如申請專利範圍第1或3項之直流-直流轉換器， 其中該直流-直流轉換器係反相直流-直流轉換器。
  7. 如申請專利範圍第1或3項之直流-直流轉換器，其中該直流-直流轉換器係丘克(Cuk)直流-直流轉換器。
  8. 一種半導體裝置，包含：直流-直流轉換器，將相關於參考電位的正電壓輸入至其並自其輸出相關於該參考電位的負電壓，該直流-直流轉換器包含：電力轉換部，包括切換元件；第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部；第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；固定電流源，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者；以及控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件，其中該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、從該固定電流源輸出之參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式：
  9. 一種半導體裝置，包含：直流-直流轉換器，將相關於參考電位的正電壓輸入至其並自其輸出相關於該參考電位的負電壓，該直流-直流轉換器包含：電力轉換部，包括切換元件；第一電阻器，其終端之一者電性連接至該電力轉換部；第二電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；第三電阻器，其終端之一者電性連接至該第一電阻器之終端的另一者；且控制電路，電性連接至該第三電阻器之終端的另一者並組態成控制該切換元件，其中該控制電路包含參考電流產生電路，且其中該第一電阻器的電阻R1 、該第二電阻器的電阻R2 、該第三電阻器的電阻R3 、由該參考電流產生電路產生的參考電流Iref 、以及從該電力轉換部輸出之輸出電壓Vout 滿足下列方程式：
  10. 如申請專利範圍第8或9項的半導體裝置，其中將該第二電阻器之終端的另一者電性連接至被供 應該參考電位的終端。
  11. 如申請專利範圍第8或9項的半導體裝置，其中該直流-直流轉換器係反相直流-直流轉換器或丘克直流-直流轉換器。
  12. 一種電子裝置，使用如申請專利範圍第8或9項的半導體裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項之電子裝置，其中該電子裝置係攝影機、行動電話、個人數位助理、電子書終端、可攜式遊戲機、數位相框、或音訊再生裝置。
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