TWI531146B - 電壓轉換積體電路及啓動控制方法 - Google Patents

Description

電壓轉換積體電路及啟動控制方法

本發明係關於一種電壓轉換體積電路及其啟動控制方法，尤其係關於一種開關型直流/直流電壓轉換電路。

目前在消費性電子設備、顯示終端等多個應用領域中，均需要採用電壓轉換積體電路為其他功能電路，例如微處理器、顯示模組、背光模組等，提供工作電壓。然，在使用過程中，當電壓轉換積體電路在連接負載啟動時，電壓轉換積體電路經常會出現無法正常啟動之現象，從而導致採用該電壓轉換積體電路之消費性電子或顯示終端無法正常工作，降低了用戶之使用體驗。

有鑑於此，有必要提供一種工作穩定性較高之電壓轉換積體電路及其啟動控制方法。

一種電壓轉換積體電路，包括電壓轉換電路與控制電路，該電壓轉換電路包括第一輸入端與第一輸出端，該第一輸入端用於接收第一直流輸入電壓，該第一輸出端用於輸出第一直流輸出電壓，該控制電路用於控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓。該控制電路包括反饋電路、第一模式切換電路、時鐘產生電路、第一切換電路以及一鉗位電路。該反饋電路電性連接該第一輸出端與該第一切換電路，用於偵測該第一輸出端的電壓，並輸出對應之反饋訊號至該第一切換電路；該第一模式切換電路電性連接該第一輸入端與該第一輸出端，用於偵測並判定該第一直流輸出電壓與該第一直流輸入端電壓之電壓差值，並依據該電壓差值輸出對應之第一控制訊號，該第一控制訊號具有高電位與低電位；該鉗位電路電性連接該第一模式切換電路與該時鐘產生電路，該鉗位電路接收該第一控制訊號，並且自該第一控制訊號首次由第一電位轉換為第二電位時，開始持續在一鉗位時間段內輸出一鉗位訊號，該鉗位訊號使得該時鐘產生電路處於持續輸出時鐘訊號狀態。該第一切換電路依據該時鐘訊號或反饋訊號輸出對應之脈衝訊號控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓。

一種電壓轉換積體電路之啟動控制方法，該電壓轉換積體電路至少包括電壓轉換電路與控制電路，該電壓轉換電路包括用於接收第一直流輸入電壓第一輸入端與第一輸出端，該電壓轉換電路用於將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓，並自該第一輸出端輸出，該控制電路用於控制該電壓轉換電路之工作。該啟動控制方法包括：

控制電壓轉換電路上電啟動;

偵測該第一直流輸出電壓與該第一直流輸入電壓之電壓差值；

在該電壓轉換電路上電啟動至當該電壓差值小於一預設的第一預定值之時間段，控制該電壓轉換積體電路處於低壓差啟動模式，並提供第一控制訊號，該第一控制訊號控制一時鐘產生電路處於未輸出時鐘訊號之狀態，並輸出第一脈衝訊號至該電壓轉換電路，控制該第一輸出電壓線性升高；

當該電壓差值首次等於或大於該第一預定值時，控制該電壓轉換積體電路處於脈寬調變工作模式，並在一鉗位時間段內，提供鉗位訊號啟動一時鐘產生電路，使得該時鐘產生電路處於持續輸出時鐘訊號狀態；

依據該時鐘訊號輸出脈衝訊號至該電壓轉換電路，控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓，且使得該第一直流輸出電壓間歇性升高。

相較於先前技術，該電壓轉換積體電路在其進入脈寬調變模式開始之鉗位時間段內，將第一模式切換電路輸出的第一控制訊號Sctrl鉗位至一高電位，從而使得時鐘產生電路在鉗位時間段均處於時鐘訊號輸出狀態，進而達到控制電壓轉換電路之第一直流輸出電壓間歇性升高，同時，即使在鉗位時間段內第一直流輸出電壓與第一直流輸入電壓之電壓差值大於第一預定值，使得第一控制訊號處於低電位狀態，亦不會使得電壓轉換電路1返回至低壓差啟動模式，造成時鐘產生電路停止輸出時鐘訊號之情形，有效降低電壓轉換積體電路在連接負載時無法正常啟動之機率。

圖1為本發明一較佳實施例中電壓轉換積體電路之電路結構示意圖。

圖2為圖1所示電壓轉換積體電路之訊號時序圖。

下面結合附圖具體說明本發明電壓轉換積體電路及其啟動控制方法。

經對傳統電壓轉積體電路進行研究發現，電壓轉換積體電路中時鐘發生電路自啟動至輸出時鐘訊號具有一定時間延遲，由此，當電壓轉換積體電路在連接有負載啟動時，亦即重載啟動時，由於在該延遲時間段內無時鐘訊號之控制則會導致電壓轉換積體電路之輸出電壓迅速降低，進而即使時鐘產生電路輸出時鐘訊號後，電壓轉換積體電路之輸出電壓仍然出現在輸入電壓附近震蕩，最終導致電壓轉積體電路無法正常啟動。

請參閱圖1，其為本發明一較佳實施例中電壓轉換積體電路1之電路結構示意圖，該電壓轉換積體電路1包括電壓轉換電路10與控制電路20。其中，該控制電路20控制該電壓轉換電路10進行電壓轉換，並且將轉換獲得之電壓提供給負載LOAD，以驅動負載LOAD正常工作。

該電壓轉換電路10用於接收第一直流輸入電壓Vin，並將第一直流輸入電壓Vin轉換為該第一直流輸出電壓Vout。

具體地，該電壓轉換電路10包括第一輸入端101、第一電感元件L、第一開關元件Q1、第二開關元件Q2與第一儲能電容Co以及第一輸出端102。該第一輸入端101用於接收第一直流輸入電壓Vin。該第一電感元件L與該第一開關元件Q1串接於該第一輸入端101與接地端GND之間。該第二開關元件Q2電性連接於該第一電感元件L與第一輸出端102之間。該第一儲能電容Co電性連接於該第一輸出端102與接地端GND之間，該第一開關元件Q1與該第二開關元件Q2選擇性導通，使得第一直流輸入電壓Vin藉由該第一電感元件L為第一輸出端102提供第一直流輸出電壓Vout。本實施例中，以該電壓轉換電路10為一直流/直流升壓轉換電路(step-up converter /boost converter)為例進行說明，亦即該第一直流輸出電壓Vout大於該第一直流輸入電壓Vin。可以理解，在本法明其他實施例中，該電壓轉換電路10亦可為直流/直流降壓轉換電路（step-down converter /buck converter），或者直流/直流升/降壓轉換電路(boost/buck converter)，另外，第一開關元件Q1與第二開關元件Q2分別為N型電晶體與P型電晶體。

控制電路20用於控制該電壓轉換電路10之電壓轉換。具體地，控制電路20包括反饋電路210、第一模式切換電路220、鉗位電路230、用於輸出時鐘訊號CLK之時鐘產生電路240以及第一切換電路250。

該反饋電路210電性連接該第一輸出端102與該第一模式切換電路220之間，用於偵測該第一輸出端102的電流，並將該第一輸出端102的電流作為反饋訊號FB自至反饋訊號輸出端211輸出至該第一模式切換電路220。該反饋電路210包括二感測電阻Rf，該二感測電阻Rf串連於該第一輸出端102與接地端GND之間，同時，該二電阻Rf之間的一節點作為反饋訊號輸出端211。

該第一模式切換電路220電性連接該第一輸入端101與該第一輸出端102，用於偵測並判定該第一直流輸出電壓Vout與該第一直流輸入電壓Vin之電壓差值(Vdiff)，並依據該電壓差值(Vdiff)輸出對應之第一控制訊號Sctrl。該第一控制訊號Sctrl為一脈寬調製(Pulse Width Modulation, PWM)訊號。

具體地，當該電壓差值(Vdiff)大於第一預定值時，該第一控制訊號Sctrl為低電位(0)；當該電壓差值(Vdiff)小於或等於該第一預定值時，該第一控制訊號Sctrl為高電位(1)。本實施例中，該第一預定值為0.2，同時，可以理解，該電壓差值(Vdiff)為正數。在本發明其他實施例中，當該電壓差值Vdiff大於第一預定值時，該第一控制訊號可為高電位；當該電壓差值Vdiff小於或等於該第一預定值時，該第一控制訊號為低電位，並不以此為限。可以理解，該第一預定值並不限於0.2V，該第一預定值之範圍為0~0.3V。

當電壓轉換積體電路1自上電啟動至該第一直流輸出電壓Vout與該第一直流輸入電壓Vin的電壓差值Vdiff大於該第一預定值期間，該第一模式切換電路220控制該電壓轉換積體電路1處於低壓差啟動模式(low dropout mode, LDO mode)；當該第一直流輸出電壓Vout與該第一直流輸入電壓Vin的電壓差值Vdiff首次等於或小於該第一預定值後，該第一模式切換電路220控制該電壓轉換積體電路1處於脈寬調制工作模式(PWM mode)。

該鉗位電路230包括控制訊號輸入端231與鉗位訊號輸出端233，該控制訊號輸入端231電性連接於該第一模式切換電路220，用於接收該第一控制訊號Sctrl。該鉗位電路230接收該第一控制訊號Sctrl，並且自該第一控制訊號Sctrl中首次由低電位上升為高電位時，該第一模式切換電路220控制電壓轉換積體電路1進入PWM 模式，該鉗位電路230持續在一鉗位時間段Tq(見圖2)輸出一鉗位訊號OSC(請參見圖2)，並且在該鉗位時間段Tq之後輸出該第一控制訊號Sctrl。鉗位訊號輸出端233電性連接該時鐘產生電路240及該第一切換電路250，並輸出該鉗位訊號OSC及第一控制訊號Sctrl至該時鐘產生電路240與第一切換電路250。該鉗位訊號OSC使得該時鐘產生電路240在該鉗位時間段Tq期間處於持續輸出時鐘訊號狀態，且該第一切換電路250處於工作狀態。本實施方式中，鉗位時間段Tq的範圍0-200微秒，但不限於此，該鉗位時間段Tq可依據電壓轉換積體電路1之實際設計進行調整。

具體地，鉗位電路230包括定時元件235與邏輯電路237。

該定時元件235包括一啟動計時端235a與完成計時輸出端235b。該啟動計時端235a電性連接於該鉗位訊號輸出端233，並且在該鉗位訊號OSC控制下開始對鉗位時間段Tq進行計時。該完成計時輸出端235b電性連接該邏輯電路237，該定時元件235在對該鉗位時間段Tq完成計時後，自完成計時輸出端235b輸出一完成計時訊號St(請參見圖2)至該邏輯電路237。本實施例中，該完成計時訊號St在鉗位時間段Tq內為低電位，在對鉗位時間段Tq完成計時後為高電位。

該邏輯電路237用於在該鉗位時間段Tq內輸出該鉗位訊號OSC，並在該鉗位時間段Tq之後輸出該第一控制訊號Sctrl。

邏輯電路237包括觸發器(flip-flop)FF與邏輯或陣列電路Lor，該觸發器FF包括時鐘訊號端CK、輸入端D、復位端RS及輸出端Q。該時鐘訊號端CK電性連接該控制訊號輸入端231，接收該第一控制訊號Sctrl。該輸入端D電性連接於第一輸入端101，用於接收高電位之第一直流輸入電壓Vin。該復位端RS用於接收復位訊號Re(見圖2)，其電性連接該完成計時輸出端235b，並且將該完成計時訊號St作為復位訊號Re。該輸出端Q電性連接該邏輯或陣列電路Lor。

該觸發器FF用於在該鉗位時間段Tq內依據該第一控制訊號Sctrl與該輸入端D接收之電位之第一直流輸入電壓Vin，自輸出端Q輸出一高電位之鎖存訊號Sq至該邏輯或陣列電路Lor，並在接收到該完成計時訊號St後，輸出一低電位之鎖存訊號Sq至該邏輯或陣列電路Lor。本實施例中，觸發器FF可為D型觸發器。

該邏輯或陣列電路Lor包括二邏輯輸入端Lin與一邏輯輸出端Lout，其中一該邏輯輸入端Lin電性連接該輸出端Q電性連接，接收自該觸發器FF輸出之鎖存訊號Sq；另外一該邏輯輸入端Lin電性連接該控制訊號輸入端231，接收該第一控制訊號Sctrl；該邏輯輸出端Lout電性連接該鉗位訊號輸出端233，用於選擇性地輸出該鉗位訊號OSC或者該第一控制訊號Sctrl。

該邏輯或陣列電路Lor包括邏輯與或非元件L1與邏輯非元件L2，該邏輯與或非元件L1包括兩個第二輸入端L11與一個第二輸出端L12，該兩個第二輸入端L11分別電性連接二邏輯輸入端Lin，該第二輸出端L12電性連接該邏輯非元件L2。該邏輯非元件L2包括一第三輸入端L21與一第三輸出端L22，該第三輸入端L21電性連接該第二輸出端L12，該第三輸出端L22電性連接該邏輯輸出端Lout。

該時鐘產生電路240包括第一使能端241與時鐘訊號輸出端243，該時鐘產生電路240在第一使能端241接收到一高電位之訊號時開始啟動，並自該時鐘訊號輸出端243輸出具有第一佔空比之脈衝波形之時鐘訊號CLK。本實施例中，該時鐘產生電路240為一振盪器。

該第一切換電路250依據該時鐘訊號CLK或反饋訊號FB輸出對應之脈衝訊號控制該電壓轉換電路10將該第一直流輸入電壓Vin轉換為該第一直流輸出電壓Vout。

該第一切換電路250包括時鐘輸入端251、第二使能端253以及反饋輸入端255以及脈衝訊號輸出端257，該時鐘輸入端251電性連接該時鐘產生電路240，接受該時鐘訊號CLK。第二使能端253電性連接鉗位電路230的鉗位訊號輸出端233，接受該鉗位訊號OSC以及第一控制訊號Sctrl。反饋輸入端255電性連接反饋電路210的反饋訊號輸出端211。脈衝訊號輸出端257電性連接該電壓轉換電路10，用於輸出脈衝訊號，該脈衝訊號用於控制該第一開關元件Q1、第二開關元件Q2之導通或者截止。

當電壓轉換積體電路1處於低壓差啟動模式(LDO mole)時，該時鐘產生電路240未輸出時鐘訊號CLK至該第一切換電路250，該第一切換電路250輸出第一脈衝訊號SW1控制該第一開關元件Q1處於截止狀態，同時控制該第二開關元件Q2處於導通狀態，並使得該第一直流輸出電壓Vout線性升高。

當電壓轉換積體電路1處於脈寬調變工作模式(PWM mole)，且該時鐘產生電路240自啟動至輸出時鐘訊號CLK期間，也即是時鐘產生電路240延遲輸出的延遲時間段Td內，該第一切換電路250輸出第二脈衝訊號SW2，控制該第一開關元件Q1處於導通狀態，同時控制該第二開關元件Q2處於截止狀態，以使得電壓轉換積體電路1中第一電感元件L存儲能量。

當電壓轉換積體電路1在脈寬調變工作模式，並且當該時鐘產生電路240輸出該時鐘訊號時，該第一切換電路250依據該時鐘訊號CLK輸出第三脈衝訊號SW3，控制該第一開關元件Q1與該第二開關元件Q2連續且呈週期性交替地處於導通狀態，使得該第一直流輸出電壓Vout間歇性地升高直至一輸出閾值電壓Vout_set(見圖2)。

更為具體地，當該第一切換電路250在接收到該時鐘訊號CLK時，且在該時鐘訊號CLK的上升沿時，輸出具有高電位的第三脈衝訊號SW3，從而使得第一開關元件Q1處於導通狀態，同時使得第二開關元件Q2處於截止狀態，第一電感元件L開始儲能；在該時鐘訊號CLK的下降沿時，輸出具有低電位的第三脈衝訊號SW3，使得第一開關元件Q1處於截止狀態，同時使得第二開關元件Q2處於導通狀態，第一電感元件L為第一儲能電容Co充電，第一直流輸出電壓Vout則開始上升。

當電壓轉換積體電路1在脈寬調變工作模式，且在鉗位時間段Tq之後，時鐘產生電路240依據第一控制訊號Sctrl輸出時鐘訊號CLK。可以理解，在鉗位時間段Tq之後，第一直流輸出電壓Vout均處於大於第一直流輸入電壓Vin之狀態，故時鐘產生電路240應均處於啟動狀態並保持時鐘訊號CLK之正常輸出，故第一切換電路250在鉗位時間段Tq之後輸出之脈衝訊號與在鉗位時間段Tq內輸出之第三脈衝訊號SW3相同。

請參閱圖2，其為如圖1所示電壓轉換積體電路1的啟動控制之時序圖，其中，Vout-set為輸出閾值電壓，Vin表示第一直流輸入電壓的波形圖，Vin-0.2V表示低於第一直流輸入電壓Vin 0.2伏特的電壓波形圖，Vin-0.3V表示低於第一直流輸入電壓Vin-0.3伏特的電壓波形圖，Vout表示第一直流輸出電壓的波形圖，Sctrl表示第一控制訊號的波形圖，Re表示計時器233輸出之復位訊號，Sq表示觸發器FF輸出之鎖存訊號的波形圖，OSC表示鉗位元電路230輸出之鉗位訊號的波形圖，Q1/Q2表示切換電路250分別在低壓差啟動模式LDO mode以及脈寬調變工作模式PWM mode輸出之脈衝訊號波形圖，也即是第一脈衝訊號SW1、第二脈衝訊號SW2與第三脈衝訊號SW3的波形圖，CLK為時鐘產生電路240輸出的時鐘訊號的波形圖。

現結合圖1與圖2，具體說明電壓轉換積體電路1連接負載啟動工作之過程。

在t1時刻，電壓轉換積體電路1連接負載LOAD上電啟動，此時，由於第一直流輸出電壓Vout為0V，則該第一直流輸出電壓Vout與該第一直流輸入電壓Vin的電壓差值Vdiff大於該第一預定值，第一模式切換電路220控制該電壓轉換積體電路1處於低壓差啟動模式，並輸出低電位的第一控制訊號Sctrl，時鐘產生電路240並未啟動，亦並未開始輸出時鐘訊號CLK至該第一切換電路250。同時，第一切換電路250輸出第一脈衝那個信號SW1至電壓轉換電路10，控制第一開關元件Q1處於截止狀態，同時控制該第二開關元件Q2處於導通狀態，該第一直流輸入電壓Vin藉由第一電感元件L對第一儲能電容Co進行充電，並使得該第一直流輸出電壓Vout開始快速線性升高。

在t2時刻，第一直流輸出電壓Vout上升至Vin-0.2V之電壓，由此，該第一直流輸出電壓Vout與該第一直流輸入電壓Vin之電壓差值Vdiff首次小於該第一預定值，故第一模式切換電路220控制該電壓轉換積體電路1處於脈寬調變工作模式，並輸出高電位的第一控制訊號Sctrl。

鉗位電路230中觸發器FF與邏輯或陣列電路Lor之邏輯與或非元件L1啟動，觸發器FF的復位端RS接收低電位的復位訊號Re，同時在時鐘訊號端CK接收之第一控制訊號Sctrl以及輸入端D之控制下輸入高電位之鎖存訊號Sq，故邏輯或陣列電路Lor在高電位之鎖存訊號Sq以及高電位的第一控制訊號Sctrl控制下輸出高電位之鉗位訊號OSC。

時鐘產生電路240與第一切換電路250在高電位之鉗位訊號OSC控制下啟動，但時鐘產生電路240自啟動至輸出時鐘訊號CLK存在延遲時間段Td，亦即在T2開始之延遲時間段Td內，第一切換電路250並未接收到時鐘訊號CLK。因此，第一切換電路250在延遲時間段Td內，該第一切換電路250輸出高電位之第二脈衝訊號SW2，控制該第一開關元件Q1處於導通狀態，同時控制該第二開關元件Q2處於截止狀態，故該第一直流輸出電壓Vout開始自Vin-0.2V之電壓降低。

同時，定時元件235在高電位之鉗位訊號OSC之控制下對鉗位時間段Tq開始進行計時。

在t3時刻，時鐘產生電路240開始輸出時鐘訊號CLK，在該時鐘訊號CLK的上升沿，第一切換電路250則輸出具有高電位的第三脈衝訊號SW3，從而使得第一開關元件Q1處於導通狀態，同時使得第二開關元件Q2處於截止狀態，第一電感元件L開始儲能，第一直流輸出電壓Vout持續下降。

在t4時刻，在時鐘訊號CLK下降沿，第一切換電路250輸出低電位的第三脈衝訊號SW3，從而使得第一開關元件Q1處於截止狀態，同時使得第二開關元件Q2處於導通狀態，第一電感元件L為第一儲能電容Co充電，第一直流輸出電壓Vout則開始上升。

在t5時刻，時鐘訊號CLK上升沿，第一切換電路250輸出高電位的第三脈衝訊號SW3，繼續使得第一開關元件Q1處於導通狀態，第二開關元件Q2處於截止狀態，第一電感元件L開始儲能，第一直流輸出電壓Vout開始下降。

以此類推，第一直流輸出電壓Vout在第一切換電路250輸出的第三脈衝訊號SW3之控制下間歇性升高，且第一直流輸出電壓Vout在該間歇性升高過程中最低點的電壓亦逐漸升高，並且大於第一直流輸入電壓Vin。

在t6時刻，定時元件235完成對鉗位時間段Tq之計時，該定時元件235輸出高電位之完成計時訊號St，亦即觸發器FF之復位端RS接收到高電位之復位訊號Re，則觸發器FF輸出低電位之鎖存訊號Sq，則鉗位訊號OSC與邏輯或陣列電路Lor接收之第一控制訊號Sctrl相同，亦即鉗位電路230在鉗位時間段Tq完成計時後，將第一控制訊號Sctrl輸出至時鐘產生電路240與第一切換電路250，則時鐘產生電路240與第一切換電路250在第一控制訊號Sctrl控制下輸出與第三脈衝訊號SW3相同之脈衝訊號至電壓轉換電路10，使得電壓轉換電路10輸出正常之第一直流輸出電壓Vout驅動負載LOAD。

另外，當電壓轉換積體電路1未連接負載LOAD啟動時，如圖2所示，在t2時刻，雖然第一切換電路250控制第一開關元件Q1處於導通狀態，而第二開關元件Q2處於截止狀態，但是由於第一輸出端102並未連接負載LOAD，則第一直流輸出電壓Vout亦不會下降，而在時鐘訊號CLK輸出後，該第一直流輸出電壓Vout亦可快速升高，從而達到穩定之輸出電壓。

相較於先前技術，該電壓轉換積體電路1在其進入PWM模式開始之鉗位時間段Tq內，將第一模式切換電路220輸出的第一控制訊號Sctrl鉗位至一高電位，從而使得時鐘產生電路240在鉗位時間段Tq均處於時鐘訊號輸出狀態，進而達到控制電壓轉換電路10之第一直流輸出電壓Vout間歇性升高，同時，即使在鉗位時間段Tq內第一直流輸出電壓Vout與第一直流輸入電壓Vin之電壓差值Vdiff大於第一預定值，使得第一控制訊號Sctrl處於低電位狀態，亦不會使得電壓轉換積體電路1返回至LDO模式，造成時鐘產生電路240停止輸出時鐘訊號CLK之情形，有效降低電壓轉換積體電路1在連接負載LOAD時無法正常啟動之機率。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧電壓轉換積體電路

10‧‧‧電壓轉換電路

20‧‧‧控制電路

LOAD‧‧‧負載

Vin‧‧‧第一直流輸入電壓

Vout‧‧‧第一直流輸出電壓

101‧‧‧第一輸入端

L‧‧‧第一電感元件

Q1‧‧‧第一開關元件

Q2‧‧‧第二開關元件

Co‧‧‧第一儲能電容

102‧‧‧第一輸出端

GND‧‧‧接地端

210‧‧‧反饋電路

220‧‧‧第一模式切換電路

230‧‧‧鉗位電路

240‧‧‧時鐘產生電路

250‧‧‧第一切換電路

Rf‧‧‧電阻

211‧‧‧反饋訊號輸出端

231‧‧‧控制訊號輸入端

233‧‧‧鉗位訊號輸出端

235‧‧‧定時元件

237‧‧‧邏輯電路

235a‧‧‧啟動計時端

235b‧‧‧完成計時輸出端

FF‧‧‧觸發器

CK‧‧‧時鐘訊號端

D‧‧‧輸入端

RS‧‧‧復位端

Q‧‧‧輸出端

Lor‧‧‧邏輯或陣列電路

Lin‧‧‧邏輯輸入端

Lout‧‧‧邏輯輸出端

L1‧‧‧邏輯與或非元件

L2‧‧‧邏輯非元件

L11‧‧‧第二輸入端

L12‧‧‧第二輸出端

L21‧‧‧第三輸入端

L22‧‧‧第三輸出端

241‧‧‧第一使能端

243‧‧‧時鐘訊號輸出端

251‧‧‧時鐘輸入端

253‧‧‧第二使能端

255‧‧‧反饋輸入端

257‧‧‧脈衝訊號輸出端

Tq‧‧‧鉗位時間段

OSC‧‧‧鉗位訊號

St‧‧‧完成計時訊號

Sctrl‧‧‧第一控制訊號

Sq‧‧‧鎖存訊號

CLK‧‧‧時鐘訊號

Td‧‧‧延遲時間段

無

1‧‧‧電壓轉換積體電路

10‧‧‧電壓轉換電路

20‧‧‧控制電路

LOAD‧‧‧負載

Vin‧‧‧第一直流輸入電壓

Vout‧‧‧第一直流輸出電壓

101‧‧‧第一輸入端

L‧‧‧第一電感元件

Q1‧‧‧第一開關元件

Q2‧‧‧第二開關元件

Co‧‧‧第一儲能電容

102‧‧‧第一輸出端

GND‧‧‧接地端

210‧‧‧反饋電路

220‧‧‧第一模式切換電路

230‧‧‧鉗位電路

240‧‧‧時鐘產生電路

250‧‧‧第一切換電路

Rf‧‧‧電阻

211‧‧‧反饋訊號輸出端

231‧‧‧控制訊號輸入端

233‧‧‧鉗位訊號輸出端

235‧‧‧定時元件

237‧‧‧邏輯電路

235a‧‧‧啟動計時端

235b‧‧‧完成計時輸出端

FF‧‧‧觸發器

CK‧‧‧時鐘訊號端

D‧‧‧輸入端

RS‧‧‧復位端

Q‧‧‧輸出端

Lor‧‧‧邏輯或陣列電路

Lin‧‧‧邏輯輸入端

Lout‧‧‧邏輯輸出端

L1‧‧‧邏輯與或非元件

L2‧‧‧邏輯非元件

L11‧‧‧第二輸入端

L12‧‧‧第二輸出端

L21‧‧‧第三輸入端

L22‧‧‧第三輸出端

241‧‧‧第一使能端

243‧‧‧時鐘訊號輸出端

251‧‧‧時鐘輸入端

253‧‧‧第二使能端

255‧‧‧反饋輸入端

257‧‧‧脈衝訊號輸出端

Claims (18)

1. 一種電壓轉換積體電路，包括電壓轉換電路與控制電路，該電壓轉換電路包括第一輸入端與第一輸出端，該第一輸入端用於接收第一直流輸入電壓，該第一輸出端用於輸出第一直流輸出電壓，該控制電路用於控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓，其中，該控制電路包括反饋電路、第一模式切換電路、時鐘產生電路、第一切換電路以及一鉗位電路，
   該反饋電路電性連接該第一輸出端與該第一切換電路，用於偵測該第一輸出端的電壓，並輸出對應之反饋訊號至該第一切換電路；
   該第一模式切換電路電性連接該第一輸入端與該第一輸出端，用於偵測並判定該第一直流輸出電壓與該第一直流輸入端電壓之電壓差值，並依據該電壓差值輸出對應之第一控制訊號，該第一控制訊號具有高電位與低電位；
   該鉗位電路電性連接該第一模式切換電路與該時鐘產生電路，該鉗位電路接收該第一控制訊號，並且自該第一控制訊號首次由第一電位轉換為第二電位時，開始持續在一鉗位時間段內輸出一鉗位訊號，該鉗位訊號使得該時鐘產生電路處於持續輸出時鐘訊號狀態；及
   該第一切換電路依據該時鐘訊號或反饋訊號輸出對應之脈衝訊號控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓。
2. 如請求項1所述之電壓轉換積體電路，其中，該鉗位時間段之時長範圍為0-200微秒。
3. 如請求項1所述之電壓轉換積體電路，其中，該鉗位電路包括控制訊號輸入端、鉗位訊號輸出端、定時元件與邏輯電路，該控制訊號輸入端電性連接該第一模式切換電路，用於接收該第一控制訊號，該邏輯電路用於在該鉗位時間段內依據該第一控制訊號輸出該鉗位訊號，該鉗位訊號輸出端電性連接該時鐘產生電路與該切換電路，用於輸出該鉗位訊號，該定時元件用於在該鉗位訊號控制下開始計時直至達到該鉗位時間段。
4. 如請求項3所述之電壓轉換積體電路，其中，該定時元件用於在該鉗位訊號控制下開始計時，並且在對該鉗位時間段計時完成後輸出一完成計時訊號至該邏輯電路，該邏輯電路依據該完成計時訊號輸出該第一控制訊號至該時鐘產生電路與該第一切換電路。
5. 如請求項4所述之電壓轉換積體電路，其中，該邏輯電路包括觸發器與邏輯或陣列電路，該觸發器包括時鐘訊號端、輸入端、復位端及輸出端，該時鐘訊號端接收該第一控制訊號，該觸發器的輸入端接收一高電位訊號，該觸發器的復位端電性連接該定時元件，並接收該定時元件輸出之完成計時訊號，該觸發器的該輸出端電性連接該或門元件，該觸發器用於在該鉗位時間段內依據該第一控制訊號與該輸入端之高電位訊號輸出一高電位之鎖存訊號至該邏輯或陣列電路，並在接收到該完成計時訊號後，輸出一低電位之鎖存訊號至該邏輯或陣列電路，該邏輯或陣列電路包括二邏輯輸入端與一邏輯輸出端，該其中一邏輯輸入端接收自該觸發器輸出之高電位訊號，另一邏輯輸入端電性連接於該控制訊號輸入端，接收該第一控制訊號，該邏輯輸出端電性連接該鉗位訊號輸出端，用於輸出該鉗位訊號及該第一控制訊號。
6. 如請求項5所述之電壓轉換積體電路，其中，該邏輯或陣列電路包括邏輯與或非元件與邏輯非元件，該邏輯與或非元件包括兩個第二輸入端與一個第一輸出端，該兩個第二輸入端分別電性連接該二邏輯輸入端，該第二輸出端電性連接該邏輯非元件，該邏輯非元件包括一第三輸入端與一第三輸出端，該第三輸入端電性連接該第二輸出端，該第三輸出端電性連接該鉗位訊號輸出端。
7. 如請求項1所述之電壓轉換積體電路，其中，當該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差大於一預定的第一預定值時，該第一模式切換電路輸出低電位之第一控制訊號；當該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差等於或者小於該第一預定值時，該第一模式切換電路輸出高電位之第一控制訊號。
8. 如請求項7所述之電壓轉換積體電路，其中，在該電壓轉換電路上電啟動至該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差大於該第一預定值期間，該電壓轉換積體電路處於低壓差啟動模式；在該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差首次等於或者小於該第一預定值，第一控制訊號首次由低電位轉換為高電位，且該電壓轉換積體電路處於脈寬調制工作模式。
9. 如請求項8所述之電壓轉換積體電路，其中，當該電壓轉換積體電路處於低壓差啟動模式時，該第一控制訊號使得該時鐘產生電路未輸出該時鐘訊號；當該電壓轉換積體電路處於脈寬調制工作模式時，該鉗位電路依據該第一控制訊號在該鉗位時間段內輸出該鉗位訊號控制該時鐘產生電路輸出該時鐘訊號，並在該鉗位時間段之後輸出該第一控制訊號控制該時鐘產生電路輸出該時鐘訊號。
10. 如請求項9所述之電壓轉換積體電路，其中，該電壓轉換電路為一升壓轉換電路，包括第一電感元件、第一開關元件、第二開關元件與第一儲能電容，該第一電感元件與該第一開關元件串接於該第一輸入端與地之間，該第二開關元件電性連接於該第一電感元件與第一輸出端之間，該第一儲能電容電性連接於該第一輸出端與地之間，該第一開關元件與該第二開關元件在該切換電路之控制下選擇性導通。
11. 如請求項10所述之電壓轉換積體電路，其中，在該低壓差啟動模式且該第一切換電路在未接收到該時鐘訊號時，該第一切換電路輸出第一脈衝訊號控制該第一開關元件處於截止狀態，同時控制該第二開關元件處於導通狀態，該第一直流輸出電壓線性升高；在該脈寬調制工作模式，且該時鐘產生電路自接收到該鉗位至輸出該時鐘訊號之時間段內，該第一切換電路輸出第二脈衝訊號，控制該第一開關元件處於導通狀態，且控制該第二開關元件處於截止狀態，而當該時鐘產生電路輸出該時鐘訊號之後，該第一控制電路輸出第三脈衝訊號控制該第一開關元件與該第二開關元件連續且交替地處於導通狀態。
12. 如請求項1所述之電壓轉換積體電路，其中，該反饋電路包括二感測電阻，該二感測電阻串連於該第一輸出端與地之間，同時，該二電阻之間的一節點作為反饋訊號輸出端。
13. 如請求項1所述之電壓轉換積體電路，其中，該電壓轉換電路為升壓轉換電路。
14. 一種電壓轉換積體電路之啟動控制方法，該電壓轉換積體電路至少包括電壓轉換電路與控制電路，該電壓轉換電路包括用於接收第一直流輸入電壓第一輸入端與第一輸出端，該電壓轉換電路用於將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓，並自該第一輸出端輸出，該控制電路用於控制該電壓轉換電路之工作，該啟動控制方法包括：
    控制電壓轉換電路上電啟動;
    偵測該第一直流輸出電壓與該第一直流輸入電壓之電壓差值；
    在該電壓轉換電路上電啟動至當該電壓差值小於一預設的第一預定值之時間段，控制該電壓轉換積體電路處於低壓差啟動模式，並提供第一控制訊號，該第一控制訊號控制一時鐘產生電路處於未輸出時鐘訊號之狀態，並輸出第一脈衝訊號至該電壓轉換電路，控制該第一輸出電壓線性升高；
    當該電壓差值首次等於或大於該第一預定值時，控制該電壓轉換積體電路處於脈寬調變工作模式，並在一鉗位時間段內，提供鉗位訊號啟動一時鐘產生電路，使得該時鐘產生電路處於持續輸出時鐘訊號狀態；
    依據該時鐘訊號輸出脈衝訊號至該電壓轉換電路，控制該電壓轉換電路將該第一直流輸入電壓轉換為該第一直流輸出電壓，且使得該第一直流輸出電壓間歇性升高。
15. 如請求項14所述之電壓轉換積體電路之啟動控制方法，其中，該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差大於一預定的第一預定值時，輸出低電位之第一控制訊號；當該直流輸出電壓與該直流輸出電壓之電壓差等於或者小於該第一預定值時，輸出高電位之第一控制訊號。
16. 如請求項15所述之電壓轉換積體電路之啟動控制方法，其中，在該時鐘產生電路自接收到該鉗位至輸出該時鐘訊號之時間段內，輸出一第二脈衝訊號，控制該第一開關元件處於導通狀態，且控制該第二開關元件處於截止狀態；在該脈寬調變工作模式時，依據該時鐘訊號輸出第二脈衝訊號至該電壓轉換電路，控制該電壓轉換電路間歇性升高；當該電壓轉換積體電路處於脈衝調變工作模式的鉗位時間段後，提供第一控制訊號，並且依據該第一控制訊號輸出該第三脈衝訊號至該電壓轉換電路，使得該電壓轉換電路輸出穩定之第一直流輸出電壓。
17. 如請求項15所述之電壓轉換積體電路之啟動控制方法，其中，該鉗位時間段之時長範圍為0-200微秒。
18. 如請求項15所述之電壓轉換積體電路之啟動控制方法，其中，該控制電路包括反饋電路、第一模式切換電路、時鐘產生電路、第一切換電路以及一鉗位電路，該反饋電路電性連接該第一輸出端與該第一切換電路，用於偵測該第一輸出端的電壓，並輸出對應之反饋訊號至該第一切換電路；該第一模式切換電路電性連接該第一輸入端與該第一輸出端，用於偵測並判定該第一直流輸出電壓與該第一直流輸入端電壓之電壓差值，並依據該電壓差值輸出對應之該第一控制訊號；
    該鉗位電路電性連接該第一模式切換電路與該時鐘產生電路，該鉗位電路接收該第一控制訊號，並且依據該第一控制訊號在該鉗位時間段內輸出該鉗位訊號，該第一切換電路依據該時鐘訊號或反饋訊號輸出對應之脈衝訊號，該鉗位電路包括控制訊號輸入端、鉗位訊號輸出端、定時元件與邏輯電路，該控制訊號輸入端電性連接該第一模式切換電路，用於接收該第一控制訊號，該邏輯電路用於在該鉗位時間段內依據該第一控制訊號輸出該鉗位訊號，該鉗位訊號輸出端電性連接該時鐘產生電路與該切換電路，用於輸出該鉗位訊號，該定時元件用於在該鉗位訊號控制下開始計時直至達到該鉗位時間段。