TWI506932B - 電壓轉換積體電路 - Google Patents

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Description

電壓轉換積體電路
本發明是有關於一種電壓轉換積體電路，且特別是有關於一種可變換模式的電壓轉換積體電路。
在習知的升壓式電壓轉換電路的技術領域中，常見的升壓式電壓轉換電路包括電感式以及電容式的電壓轉換電路。
電容式的電壓轉換電路具有一個電容以及多個開關，電容式的電壓轉換電路可以透過開關的反覆的切換動作，來改電容兩端所接收的電壓準位，並透過電容的充放電動作，來提升電壓轉換電路使所產生升壓輸出電壓的電壓準位為輸入電壓的數倍，來完成升壓的動作。
電感式電壓轉換電路則具有一個電感以及多個開關，透過開關週期性的切換動作，使電感可以依據輸入電壓進行反覆的充放電動作，並藉此產生數倍於輸入電壓的升壓輸出電壓。
由於電容式的電壓轉換電路以及電感式電壓轉換電路需要不同的電路元件來配合應用，在積體電路化的電壓轉換電路中，要同時提供電容式的電壓轉換電路以及電感式電壓轉換電路 兩種選項來供使用者挑選，勢必需要很多個接腳來配合應用。如此一來，積體電路的佈局面積勢必會增大，造成成本的上升。
本發明提供一種電壓轉換積體電路，可變換其操作的模式。
本發明的電壓轉換積體電路包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關以及控制電路。第一開關耦接在第一電壓接腳以及第一開關接腳間，第一開關受控於控制信號以導通或斷開。第二開關耦接在第二開關接腳以及第二電壓接腳間，第二開關受控於控制信號以導通或斷開。第三開關耦接在第一開關接腳以及第三電壓接腳間，第三開關受控於控制信號以導通或斷開。第四開關耦接在第二開關接腳以及參考接地端間，第四開關受控於控制信號以導通或斷開。控制電路耦接第一、第二、第三以及第四開關，接收模式設定信號以產生控制信號。
在本發明的一實施例中，上述的模式設定信號用以設定電壓轉換積體電路為電感式升壓電路或為電容式升壓電路。
在本發明的一實施例中，上述的第一電壓接腳用以接收輸入電壓，第二及第三電壓接腳產生升壓輸出電壓，第一及第二開關接腳耦接至電感的第一端，且電感的第二端接收輸入電壓，模式設定信號設定電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
在本發明的一實施例中，上述的第一及第二電壓接腳用 以接收輸入電壓，第三電壓接腳產生升壓輸出電壓，第一及第二開關接腳耦接至電感的第一端，且電感的第二端接收輸入電壓，模式設定信號設定電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
在本發明的一實施例中，上述的第二電壓接腳產生升壓輸出電壓，第二開關接腳耦接至電感的第一端，且電感的第二端接收輸入電壓，第一及該第三電壓接腳以及第一開關接腳浮接，模式設定信號設定電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
在本發明的一實施例中，上述的第一及第二電壓接腳用以接收輸入電壓，第三電壓接腳產生升壓輸出電壓，第一開關接腳耦接至電容的第一端，且第二開關接腳耦接至電容的第二端，模式設定信號設定電壓轉換積體電路為電容式升壓電路。
在本發明的一實施例中，電壓轉換積體電路更包括模式設定接腳，模式設定接腳耦接至控制電路以接收模式設定信號。
在本發明的一實施例中，電壓轉換積體電路更包括模式設定信號產生器，模式設定信號產生器耦接至控制電路以產生模式設定信號。
基於上述，本發明在電壓轉換積體電路中固定接腳中配置多個開關，藉由與電壓接腳以及開關接腳與電容或電感不同的連接關係，並透過模式設定信號來產生控制開關的控制信號。如此一來，單一個電壓轉換積體電路可以在不需要增加積體電路的接腳的數量上，扮演電容式或電感式的升壓電路，提升電壓轉換積體電路的使用效益。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200‧‧‧電壓轉換積體電路
110、210‧‧‧控制電路
SW1~SW4‧‧‧開關
VP1~VP3‧‧‧電壓接腳
SWP1、SWP2‧‧‧開關接腳
MSP‧‧‧模式設定接腳
GND‧‧‧參考接地端
CTRL[1]~CTRL[4]‧‧‧控制信號
MS‧‧‧模式設定信號
220‧‧‧模式設定信號產生器
C1‧‧‧電容
L1‧‧‧電感
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧升壓輸出電壓
圖1繪示本發明一實施例的電壓轉換積體電路100的示意圖。
圖2A繪示本發明另一實施例的電壓轉換積體電路200的示意圖。
圖2B繪示本發明另一實施例的電壓轉換積體電路200的另一實施方式。
圖3A~圖3D分別繪示電壓轉換積體電路的不同的實施方式的示意圖。
以下請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的電壓轉換積體電路100的示意圖。電壓轉換積體電路100包括開關SW1~SW4、控制電路110、電壓接腳VP1~VP3以及切換接腳SWP1及SWP2。其中，開關SW1耦接在電壓接腳VP1以及開關接腳SWP1間，開關SW2耦接在電壓接腳VP2以及開關接腳SWP2間，開關SW3耦接在電壓接腳VP3以及開關接腳SWP1間，開關SW4則耦接在參考接地端GND以及開關接腳SWP2間。另外，開關SW1~SW4均耦接至控制電路110，控制電路110產生控制信號 CTRL，其中，控制信號CTRL包括控制信號CTRL[1]~CTRL[4]。
開關SW1~SW4分別受控於控制信號CTRL[1]~CTRL[4]以導通或斷開，其中，開關SW1~SW4可分別依據控制信號CTRL[1]~CTRL[4]以反覆導通及斷開，且開關SW2、SW4不同時導通。
此外，控制電路110更接收模式設定信號MS，並依據模式設定信號MS來產生控制信號CTRL[1]~CTRL[4]。其中，模式設定信號MS用以設定電壓轉換積體電路100為電容式升壓電路或電壓式升壓電路。其中，當模式設定信號MS設定電壓轉換積體電路100為電容式升壓電路，控制電路110所產生的控制信號CTRL[1]~CTRL[4]會控制開關SW1~SW4進行電容式升壓電路相對應的切換動作。反之，當模式設定信號MS設定電壓轉換積體電路100為電感式升壓電路，控制電路110所產生的控制信號CTRL[1]~CTRL[4]會控制開關SW1~SW4進行電感式升壓電路相對應的切換動作。
關於電容式升壓電路以及電感式升壓電路的開關切換動作為本領域具通常知識者所熟知的技術，在此恕不多贅述。
請參照圖2A，圖2A繪示本發明另一實施例的電壓轉換積體電路200的示意圖。電壓轉換積體電路200包括開關SW1~SW4、控制電路110、電壓接腳VP1~VP3以及切換接腳SWP1及SWP2。並且，電壓轉換積體電路200還包括模式設定接腳MSP。模式設定接腳MSP耦接至控制電路210，而控制電路210 可透過模式設定接腳MSP由電壓轉換積體電路200外部來接收模式設定信號MS。也就是說，電壓轉換積體電路200可以透過接腳選擇(pin option)的方式，來進行模式設定信號MS的設定動作，或也可以由電壓轉換積體電路200外的另一積體電路來傳送模式設定信號MS以設定電壓轉換積體電路200的動作模式。
請參照圖2B，圖2B繪示本發明另一實施例的電壓轉換積體電路200的另一實施方式。在圖2B中，電壓轉換積體電路200沒有設置模式設定接腳MSP，而另包括模式設定信號產生器220。模式設定信號產生器220耦接至控制電路210，模式設定信號產生器220用以產生模式設定信號MS，並傳送模式設定信號MS至控制電路210。在此，模式設定信號產生器220可以是一個唯讀記憶體，並依據其所儲存的資料來產生模式設定信號MS。使用者可以透過對模式設定信號產生器220燒寫入資料，來設定模式設定信號MS。或者，模式設定信號產生器220也可以是一個命令解碼器，使用者可以將命令資料傳送至模式設定信號產生器220，並使模式設定信號產生器220解碼使用者所傳至的命令資料來產生模式設定信號MS。
在關於應用電路方面，電壓轉換積體電路可以依據所要進行的操作模式的不同，來透過電壓接腳以及開關接腳來連接不同的被動元件。以下請參照圖3A~圖3D，其中，圖3A~圖3D分別繪示電壓轉換積體電路的不同的實施方式的示意圖。
在圖3A中，藉由電壓轉換積體電路100來與電容C1及 輸入電壓VIN相連接，以使電壓轉換積體電路100為電容式升壓電路。其中，電壓接腳VP1以及VP2共同接收輸入電壓VIN，開關接腳SWP1耦接至電容C1的第一端，開關接腳SWP2則耦接至電容C1的第二端。如此一來，透過模式設定信號MS設定控制電路110來使開關SW1~SW4進行電容式升壓電路的切換動作，電壓轉換積體電路100的電壓接腳VP3上可產生升壓輸出電壓VOUT。
在圖3B中，電壓接腳VP1以及VP2共同接收輸入電壓VIN，開關接腳SWP1與SWP2共同耦接至電感L1的第一端，電感L1的第二端則耦接至輸入電壓VIN。並且，透過模式設定信號MS設定控制電路110來使開關SW1~SW4進行電感式升壓電路的切換動作，電壓轉換積體電路100的電壓接腳VP3上可產生升壓輸出電壓VOUT。
在圖3C中，電壓接腳VP1接收輸入電壓VIN，開關接腳SWP1與SWP2共同耦接至電感L1的第一端，電感L1的第二端則耦接至輸入電壓VIN，另外，電壓接腳VP2耦接至電壓接腳VP3。並且，透過模式設定信號MS設定控制電路110來使開關SW1~SW4進行電感式升壓電路的切換動作，電壓轉換積體電路100的電壓接腳VP3上可產生升壓輸出電壓VOUT。
在圖3D中，開關接腳SWP2耦接至電感L1的第一端，電感L1的第二端則耦接至輸入電壓VIN，另外，電壓接腳VP1、VP3以及開關接腳SWP1均浮接(floating)。並且，透過模式設定 信號MS設定控制電路110來使開關SW2及SW4進行電感式升壓電路的切換動作，電壓轉換積體電路100的電壓接腳VP2上可產生升壓輸出電壓VOUT。附帶一提的，本實施方式中的開關SW1及SW3可以恆保持在斷開的狀態。
綜上所述，本發明的電壓轉換積體電路可以透過固定的腳位來連接不同的被動元件，配合模式設定信號MS的設定，來選擇進行電感式或電容式的升壓動作，並藉此產生升壓輸出電壓。如此一來，不需要多的腳位來配合升壓模式的選擇動作，有效節省電路成本。
100‧‧‧電壓轉換積體電路
110‧‧‧控制電路
SW1~SW4‧‧‧開關
VP1~VP3‧‧‧電壓接腳
SWP1、SWP2‧‧‧開關接腳
GND‧‧‧參考接地端
CTRL[1]~CTRL[4]‧‧‧控制信號
MS‧‧‧模式設定信號

Claims (7)

  1. 一種電壓轉換積體電路，包括：一第一開關，耦接在一第一電壓接腳以及一第一開關接腳間，該第一開關受控於一控制信號以導通或斷開；一第二開關，耦接在一第二開關接腳以及一第二電壓接腳間，該第二開關受控於該控制信號以導通或斷開；一第三開關，耦接在該第一開關接腳以及一第三電壓接腳間，該第三開關受控於該控制信號以導通或斷開；一第四開關，耦接在該第二開關接腳以及一參考接地端間，該第四開關受控於該控制信號以導通或斷開；以及一控制電路，耦接該第一、第二、第三以及第四開關，接收一模式設定信號以產生該控制信號，其中該模式設定信號用以設定該電壓轉換積體電路為電感式升壓電路或為電容式升壓電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中該第一電壓接腳用以接收一輸入電壓，該第二及第三電壓接腳產生一升壓輸出電壓，該第一及該第二開關接腳耦接至一電感的第一端，且該電感的第二端接收該輸入電壓，該模式設定信號設定該電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中該第一及該第二電壓接腳用以接收一輸入電壓，該第三電壓接腳產生一升壓輸出電壓，該第一及該第二開關接腳耦接至一電感的第 一端，且該電感的第二端接收該輸入電壓，該模式設定信號設定該電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中該第二電壓接腳產生一升壓輸出電壓，該第二開關接腳耦接至一電感的第一端，且該電感的第二端接收該輸入電壓，該第一及該第三電壓接腳以及該第一開關接腳浮接，該模式設定信號設定該電壓轉換積體電路為電感式升壓電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中該第一及該第二電壓接腳用以接收一輸入電壓，該第三電壓接腳產生一升壓輸出電壓，該第一開關接腳耦接至一電容的第一端，且該第二開關接腳耦接至該電容的第二端，該模式設定信號設定該電壓轉換積體電路為電容式升壓電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中更包括一模式設定接腳，該模式設定接腳耦接至該控制電路以接收該模式設定信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電壓轉換積體電路，其中更包括一模式設定信號產生器，該模式設定信號產生器耦接至該控制電路以產生該模式設定信號。
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