TWI750777B - 具時序跳躍控制之電壓產生電路 - Google Patents

具時序跳躍控制之電壓產生電路 Download PDF

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Abstract

一種電壓產生電路包括輸入級、控制級、電感以及輸出級。輸入級包括複數比較器與多工器。各比較器分別接收輸入電壓與參考電壓，並產生一比較結果。多工器用以輸出一電壓控制信號，其中電壓控制信號依序承載比較器之比較結果。控制級響應於電壓控制信號控制電源與第一節點之間之充電路徑之導通狀態。電感耦接於第一節點與第二節點之間。輸出級包括耦接至第二節點之複數輸出開關，各輸出開關分別響應於對應之一切換控制信號選擇性地被導通。切換控制信號係根據電壓控制信號被產生，並且切換控制信號之上升緣與下降緣相互交錯。

Description

具時序跳躍控制之電壓產生電路
本發明係關於一種電壓產生電路，尤指一種具時序跳躍控制之電壓產生電路，以避免多個輸出之間發生交叉調節(cross-regulation)。
直流轉換器是一種電子電路，可將輸入的直流電源電壓轉換為振幅大於或小於輸入直流電源電壓的輸出直流電壓。於現有的直流-直流轉換器實作技術中，單電感多輸出(single inductor multiple-output，縮寫為SIMO)的直流-直流轉換器為經濟效益非常高的一種解決方案，因其僅需一個電感即可提供多個穩壓輸出。
然而，多個輸出之間的交叉調節是單電感多輸出直流-直流轉換器的缺陷。特別是，當兩個輸出電壓之間的差異很大時，交叉調節可能致使輸出電壓逐漸偏離其目標電壓位準，最終無法提供穩壓輸出。
為解決此問題，需要一種具時序跳躍控制之新穎的直流-直流轉換器設計。
本發明之一目的在於提供一種電壓產生電路及相關的控制信號產生 電路，以解決前述問題。
根據本發明之一實施例，一種電壓產生電路包括一輸入級、一控制級、一電感以及一輸出級。輸入級包括複數比較器以及一多工器。各比較器分別接收一輸入電壓與一參考電壓，並且根據輸入電壓與參考電壓產生一比較結果。多工器耦接該等比較器，用以輸出一電壓控制信號，其中電壓控制信號依序承載比較器之比較結果。控制級響應於電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態。電感耦接於第一節點與第二節點之間。輸出級包括複數輸出開關，各輸出開關分別耦接至第二節點，並且分別響應於對應之一切換控制信號選擇性地被導通。切換控制信號係根據電壓控制信號被產生，並且切換控制信號之複數上升緣與複數下降緣相互交錯。
根據本發明之另一實施例，一種電壓產生電路包括一輸入級、一控制級、一電感以及一輸出級。輸入級包括第一比較器、第二比較器以及多工器。第一比較器用以接收第一輸入電壓與第一參考電壓，並且根據第一輸入電壓與第一參考電壓產生第一比較結果。第二比較器用以接收第二輸入電壓與第二參考電壓，並且根據第二輸入電壓與第二參考電壓產生第二比較結果。控制級響應於電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態。電感耦接於第一節點與第二節點之間。輸出級包括第一輸出開關與第二輸出開關。第一輸出開關耦接至第二節點，並且響應於第一切換控制信號選擇性地被導通。第二輸出開關耦接至第二節點，並且響應於第二切換控制信號選擇性地被導通。第一切換控制信號與第二切換控制信號係根據電壓控制信號被產生，並且第一切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣與第二切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣相互交錯。
根據本發明之又另一實施例，一種電壓產生電路包括一輸入級、一控制級、一電感以及一輸出級。輸入級包括一既定數量之比較器以及多工器。 各比較器分別接收輸入電壓與參考電壓，並且根據輸入電壓與參考電壓產生比較結果。多工器耦接該等比較器，用以接收一既定數量之比較器控制信號，並且輸出一電壓控制信號，其中電壓控制信號依序承載比較器之比較結果，並且多工器響應於比較器控制信號控制比較結果之輸出。控制級響應於電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態。電感耦接於第一節點與第二節點之間。輸出級包括一既定數量之輸出開關。各輸出開關分別耦接至第二節點，並且分別響應於對應之一切換控制信號選擇性地被導通。切換控制信號係根據電壓控制信號被產生，並且被供應至第n個輸出開關之切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣與第n個比較器控制信號之複數上升緣及複數下降緣不重疊，並且其中n為小於或等於既定數量之一正整數。
100:電壓產生電路
110:輸入級
111:多工器
120:控制級
121,122:開關裝置
130:電感
140:輸出級
200,500,700:控制信號產生電路
210,510,710:非重疊信號產生器
211,212,213,214:反相器
215:或閘
216:及閘
217,218:反及閘
220_1,220_2,520_1,520_2,520_3,720_1,720_2,720_(N-1),720_N:正反器 電路
221,222:D型正反器
CLK:時脈信號
CK:時脈輸入端
CMP_1,CMP_2,CMP_N:比較器
D:輸入端
N1:第一節點
N2:第二節點
OP_SW_1,OP_SW_2,OP_SW_N:輸出開關
Q,
Figure 109128785-A0305-02-0016-2
:輸出端
Pre_SW_Ctrl_1,Pre_SW_Ctrl_2,Pre_SW_Ctrl_3,Pre_SW_Ctrl_(N-1),Pre_SW_Ctrl_N:預切換控制信號
SW1~SW_N:開關
S_1,S_2,S_3,S_N:比較器控制信號
SW1,SW_2,SW_N:開關
SW_Ctrl_1,SW_Ctrl_2,SW_Ctrl_3,SW_Ctrl_(N-1),SW_Ctrl_N:切換控制信號
Reset:重置端
VCTRL:電壓控制信號
VO_1,VO_2,VO_N:輸出電壓
VREF_1,VREF_2,VREF_N:參考電壓
VHYS_1,VHYS_2:遲滯電壓範圍
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電壓產生電路之電路圖。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述由控制信號產生電路產生之比較器控制信號、預切換控制信號、輸出電壓、電壓控制信號以及切換控制信號之波形圖。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。
第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。
第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之當N=3時比較器控制信號與預切換控制信號之波形圖。
第7圖係顯示根據本發明之又另一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。
第8圖係顯示根據本發明之一實施例所述之當N>3時比較器控制信號與預切換控 制信號之波形圖。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電壓產生電路之電路圖。電壓產生電路100可為一單電感多輸出(SIMO)的直流-直流轉換器，其可產生一既定數量(例如，圖中所示之N，其中N為大於1之正整數)之穩壓輸出。
電壓產生電路100可包括一輸入級110、一控制級120、一電感130以及一輸出級140。輸入級110可包括複數比較器(例如，圖中所示之N個比較器CMP_1~CMP_N)以及多工器111。各比較器分別用以接收一輸入電壓與一參考電壓，並且根據對應之輸入電壓與對應之參考電壓產生一比較結果。根據本發明之一實施例，產生於輸出開關OP_SW_n之一端點之對應之輸出電壓VO_n會被回授至對應之比較器CMP_n之一輸入端。即，比較器CMP__n之輸入電壓與對應之輸出電壓VO_n會相同。因此，於本發明之實施例中，比較器CMP_1~CMP_N的輸入電壓分別為對應之輸出電壓VO_1~VO_n。例如，比較器CMP_1用以接收輸出電壓VO_1與參考電壓VREF_1，並且根據收輸出電壓VO_1與參考電壓VREF_1產生一比較結果。多工器111耦接至比較器CMP_1~CMP_N，用以接收複數比較器控制信號S_1~S_N，並且響應於比較器控制信號S_1~S_N控制比較器CMP_1~CMP_N之比較結果的輸出。
於本發明之一實施例中，比較器控制信號S_1~S_N可依序被致能(例如，信號位準被拉高或拉低)，用以導通對應之開關SW_1~SW_N。當開關SW_n響應於對應之比較器控制信號S_n被導通時，對應之比較器CMP_n之比較結果會被輸出作為電壓控制信號VCTRL之一部分，其中n為大於或等於既定數量N之一正整數。因此，於本發明之實施例中，由多工器111所輸出之電壓控制信號可依序承載比較器CMP_1~CMP_N之比較結果。
控制級120可包括一或多個開關裝置，例如開關裝置121與122。開關裝置可以是，例如但不限於，電晶體、金屬氧化半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫為MOSFET)、功率金屬氧化半導體場效電晶體、或其他。控制級120響應於電壓控制信號VCTRL控制一電源與一第一節點N1之間之一充電路徑之導通狀態。電感130耦接於第一節點N1與第二節點N2之間。
輸出級140可包括複數輸出開關(例如，圖中所示之N個輸出開關OP_SW_1~OP_SW_N)。各輸出開關分別耦接至第二節點N2，並且分別響應於對應之一切換控制信號(例如，圖中所示之N個切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N)選擇性地被導通或不導通。例如，當輸出開關OP_SW_n響應於對應之切換控制信號SW_Ctrl_n被導通時，耦接至輸出開關OP_SW_n之外部電容會被連接至第二端點N2，並且當電源與第一節點N1之間的充電路徑於控制級120的控制下被導通時，外部電容會被充電，並且產生於外部電容之一端點之輸出電壓VO_n將上升。
於傳統設計中，輸出開關OP_SW_1~OP_SW_N響應於切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N依序被導通。當輸出開關OP_SW_n被導通時，無論此時是否需要對外部電容充電，當前被儲存於電感130的能量(此能量係基於先前充電操作被產生)都會被注入對應的外部電容。當兩個輸出電壓(例如，VO_(n-1)與VO_n)差異很大時，由於注入外部電容的能量已超過其所需的能量，將發生交叉調節。交叉調節會造成輸出電壓VO_n逐漸偏離其目標電壓位準，並且最終可能導致此輸出端點無法提供穩壓輸出。
為解決此問題，於本發明之實施例中，切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N可根據電壓控制信號VCTRL被產生，並且輸出開關(例如，輸出開關OP_SW_n)僅於電壓控制信號VCTRL響應於對應之比較器(例如，比較CMP_n) 之代表對應之輸入電壓(例如，電壓VO_n)低於對應之參考電壓(例如，參考電壓VREF_n)之一狀態之比較結果被設定為一既定位準時被導通，用以連接外部電容至第二節點N2。
為了產生具時序跳躍控制特性之切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N，電壓產生電路(例如，第1圖所示之電壓產生電路100)可更包括一控制信號產生電路。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。控制信號產生電路200為實施於N=2之一範例電路。控制信號產生電路200用以產生切換控制信號SW_Ctrl_1與SW_Ctrl_2，並且可包括一非重疊信號產生器210以及複數正反器電路220_1與220_2。非重疊信號產生器210用以根據一時脈信號CLK產生一比較器控制信號S_1與S_2以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1與Pre_SW_Ctrl_2。
根據本發明之一實施例，比較器控制信號之複數上升緣之一部分重疊於比較器控制信號之複數上之下降緣之一部分。此外，比較器控制信號之上升緣及下降緣與預切換控制信號之上升緣及下降緣為交織或相互交錯的(或，不重疊)。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述由第2圖所示之控制信號產生電路200產生之比較器控制信號、預切換控制信號、輸出電壓、電壓控制信號以及切換控制信號之波形圖。根據本發明之一實施例，比較器控制信號S_1之下降緣與比較器控制信號S_2之上升緣對齊，並且比較器控制信號S_2之下降緣與比較器控制信號S_1之上升緣對齊。此外，比較器控制信號S_1之上升緣與下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1之上升緣與下降緣為交織或相互交錯的，並且比較器控制信號S_2之上升緣與下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_2之上升緣與下降緣為交織或相互交錯的。換言之，由本發明所提出之非重疊信號產 生器(例如，210)所產生之比較器控制信號S_1之上升緣與下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1之上升緣與下降緣不會重疊，並且由本發明所提出之非重疊信號產生器(例如，210)所產生之比較器控制信號S_2之上升緣與下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_2之上升緣與下降緣不會重疊。
因此，根據本發明之一實施例，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1與Pre_SW_Ctrl_2之上升緣與下降緣為交織或相互交錯的(或，不重疊)，並且比較器控制信號S_1~S_2之上升緣與下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1~Pre_SW_Ctrl_2之上升緣與下降緣為交織或相互交錯的(或，不重疊)。
參考回第2圖，正反器電路220_1用以接收電壓控制信號VCTRL、比較器控制信號S_2以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1，並且根據電壓控制信號VCTRL、比較器控制信號S_2以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1產生切換控制信號SW_Ctrl_1。正反器電路220_1可包括一D型正反器221。根據本發明之一實施例，電壓控制信號VCTRL(或者，取決於電壓控制信號VCTRL被設計的邏輯位準，也可以是如第2圖所示之經由一反相器產生的反相的電壓控制信號VCTRL)可被供應至D型正反器221之輸入端D，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1可被供應至D型正反器221之時脈輸入端CK，並且比較器控制信號S_2可被供應至D型正反器221之重置端Reset。
正反器電路220_2用以接收電壓控制信號VCTRL、比較器控制信號S_1以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_2，並且根據電壓控制信號VCTRL、比較器控制信號S_1以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_2產生切換控制信號SW_Ctrl_2。正反器電路220t2可包括一D型正反器222。根據本發明之一實施例，電壓控制信號VCTRL(或者，取決於電壓控制信號VCTRL被設計的邏輯位準，也可以是如第2圖所示之經由一反相器產生的反相的電壓控制信號VCTRL)可被供應至D型正反器222之輸入端D，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_2可被供應至D型 正反器222之時脈輸入端CK，並且比較器控制信號S_1可被供應至D型正反器222之重置端Reset。
於本發明之實施例中，切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N之上升緣與下降緣為交織或相互交錯的(或，不重疊)。
根據本發明之一實施例，第1圖所示之比較器CMP_1~CMP_N可為遲滯型(hysteresis)比較器，但本發明並不限於此。遲滯型比較器可具有對應之一遲滯電壓範圍，例如第3圖所示之遲滯電壓範圍VHYS_1與VHYS_2。遲滯電壓範圍可由一上邊界電壓與一下邊界電壓所定義，並且參考電壓VREF_n可被設定為上邊界電壓與下邊界電壓之平均值。遲滯電壓範圍可根據比較器CMP_n所需之靈敏度彈性地被設計。
參考回第3圖，根據本發明之一實施例，由於輸出電壓VO_1並未下降至低於遲滯電壓範圍VHYS_1之下邊界電壓的電壓位準，於比較器控制信號S_1被致能的期間(例如，當一脈衝抵達的期間，或者當比較器控制信號S_1的電壓被拉高的期間)，電壓控制信號VCTRL會被維持於高位準。
另一方面，由於當比較器控制信號S_2被致能的期間，輸出電壓VO_2下降至低於遲滯電壓範圍VHYS_2之下邊界電壓的電壓位準，電壓控制信號VCTRL可被設定為一既定位準(例如，被拉低)，用以代表比較器CMP_2所對應之輸入電壓(例如，電壓VO_2)低於對應之參考電壓(例如，電壓VREF_2)之一狀態或者輸入電壓低於參考電壓VREF_2所對應之遲滯電壓範圍VHYS_2之下邊界電壓之一狀態。需注意的是，當比較器非遲滯型比較器時，電壓控制信號VCTRL可被設定為前述既定位準用以代表比較器所對應之輸入電壓低於對應之參考電壓之一狀態。
取決於不同的比較器電路設計，當輸出電壓(或者，比較器CMP_n所對應之輸入電壓)上升至高於對應之參考電壓VREF_n的電壓位準或如第3所示到 達參考電壓VREF_n之遲滯電壓範圍之上邊界電壓的電壓位準時，電壓控制信號VCTRL可再度被拉高。
值得注意的是，於比較器控制信號S_n被致能的期間(例如，一脈衝抵達的期間，或者當比較器控制信號S_n的電壓被拉高的期間)，開關SW_n會響應於對應之比較器控制信號S_n被導通，並且比較器CMP_n所對應之比較結果會被輸出作為電壓控制信號VCTRL之一部分。控制級120接收電壓控制信號VCTRL，並且響應於電壓控制信號VCTRL控制電源與第一節點N1之間之充電路徑之導通狀態。舉例而言，當電壓控制信號VCTRL響應於比較器CMP_n之用以代表對應之輸入電壓(例如，電壓VO_n)低於對應之參考電壓(例如，VREF_n)或者低於對應之參考電壓之遲滯電壓範圍VHYS_2之下邊界電壓的電壓位準之一狀態之比較結果被設定為既定位準時，電源與第一節點N1之間之充電路徑會被導通，用以透過電感130與輸出級對應之路徑對外部電容充電，其中輸出級對應之路徑會透過對應之輸出開關OP_SW_n響應於對應之切換控制信號SW_Ctrl_n被導通。
另一方面，當電壓控制信號VCTRL未被設定為前述既定位準時，電源與第一節點N1之間之充電路徑不會被導通，因此不會對外部電容充電。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之非重疊信號產生器210之電路圖。非重疊信號產生器210可包括複數反相器211~214、一或閘(OR gate)215、一及閘(AND gate)216與複數反及閘(NAND gate)217與218，並且用以根據時脈信號CLK產生比較器控制信號S_1與S_2及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1與Pre_SW_Ctrl_2。
值得注意的是，如第4圖所示之邏輯閘與電路僅為非重疊信號產生器實施於N=2之一種範例。孰悉此技藝者當可根據第4圖所示之電路範例進行多種修改和變化，以推導出當N>=2時非重疊信號發生器的實作電路。根據本發明之 一實施例，於設計非重疊信號產生器時，須滿足以下之一或多個條件：(1)當n<N時，比較器控制信號S_n之下降緣與比較器控制信號S_(n+1)之上升緣對齊，以及當n=N時比較器控制信號S_n之下降緣與比較器控制信號S_1之上升緣對齊，(2)比較器控制信號S_n之上升緣與下降緣以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n之上升緣與下降緣不重疊(為交錯的)，以及(3)預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n的上升晚於對應之比較器控制信號S_n的上升(即，比較器控制信號S_n上升後預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n才上升)，並且預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n的下降早於對應之比較器控制信號S_n的下降(即，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n下降後比較器控制信號S_n才下降)(或者，當使用相反的邏輯位準(例如，低態致能(low active)時)，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n的下降晚於對應之比較器控制信號S_n的下降(即，比較器控制信號S_n下降後預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n才下降)，並且預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n的上升早於對應之比較器控制信號S_n的上升(即，預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n上升後比較器控制信號S_n才上升))。
第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。控制信號產生電路500為控制信號產生電路實施於N=3之一種範例。控制信號產生電路500用以產生切換控制信號SW_Ctrl_1、SW_Ctrl_2與SW_Ctrl_3，並且包括非重疊信號產生器510與複數正反器電路520_1、520_2與520_3。非重疊信號產生器510用以根據時脈信號CLK產生比較器控制信號S_1、S_2與S_3，以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1、Pre_SW_Ctrl_2與Pre_SW_Ctrl_3。第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之當N=3時比較器控制信號與預切換控制信號之波形圖。
第7圖係顯示根據本發明之又另一實施例所述之控制信號產生電路之電路圖。控制信號產生電路700為控制信號產生電路實施於N>3之一種範例。控制信號產生電路700用以產生切換控制信號SW_Ctrl_1~SW_Ctrl_N，並且包括 非重疊信號產生器710與複數正反器電路720_1~720_N。非重疊信號產生器710用以根據時脈信號CLK產生比較器控制信號S_1~S_N以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1~Pre_SW_Ctrl_N。第8圖係顯示根據本發明之一實施例所述之當N>3時比較器控制信號與預切換控制信號之波形圖。
根據本發明之實施例，於N>=2的實施例中，如第5圖與第7圖所示，電壓控制信號VCTRL被供應至所有D型正反器之輸入端D，第n個預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n被供應至第n個正反器電路之D型正反器之時脈輸入端CK，並且當n小於既定數量N時，第(n+1)個比較器控制信號S_(n+1)被供應至第n個正反器電路之D型正反器之重置端Reset，以及當n等於既定數量N時，第一個比較器控制信號S_1被供應至第n個正反器電路之D型正反器之重置端Reset。
根據本發明之一實施例，對於如第6圖與第8圖所示N>=2的情況，當n小於既定數量N時，比較器控制信號S_n之下降緣與比較器控制信號S_(n+1)之上升緣可對齊，以及當n等於既定數量N時，比較器控制信號S_n之下降緣與比較器控制信號S_1之上升緣可對齊。
此外，比較器控制信號S_n之上升緣及下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n之上升緣及下降緣為交錯的。換言之，由本發明所提出之非重疊信號產生器(例如，210、510與710)所產生之比較器控制信號S_n之上升緣及下降緣與預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_n之上升緣及下降緣並不重疊。
因此，根據本發明之一實施例，比較器控制信號S_1~S_N之上升緣及下降緣以及預切換控制信號Pre_SW_Ctrl_1~Pre_SW_Ctrl_N之上升緣及下降緣為相互交錯的(或者，並不重疊)。
藉由本發明所提出之控制信號產生電路，切換控制信號的時序可根據電壓控制信號VCTRL被妥善地控制。如此一來，可達成具時序跳躍控制特性之直流-直流轉換器。時序跳躍控制為可解決傳統交叉調節問題的有效方法。基 於本發明所提出之時序跳躍控制，電源與外部電容間的充電路徑僅會於真正需要執行充電操作時被導通。此外，輸出開關同樣僅會於真正需要執行充電操作時被導通。因此，相較於無論是否真正需要充電操作，輸出開關都會以分時多工的方式依序被導通的傳統設計，本發明之直流-直流轉換器的功率耗損亦可明顯下降。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
200:控制信號產生電路
210:非重疊信號產生器
220_1,220_2:正反器電路
221,222:D型正反器
CLK:時脈信號
CK:時脈輸入端
D:輸入端
Q,
Figure 109128785-A0305-02-0003-1
:輸出端
Pre_SW_Ctrl_1,Pre_SW_Ctrl_2:預切換控制信號
S_1,S_2:比較器控制信號
SW_Ctrl_1,SW_Ctrl_2:切換控制信號
Reset:重置端
VCTRL:電壓控制信號

Claims (20)

  1. 一種電壓產生電路，包括：一輸入級，包括：複數比較器，各比較器分別接收一輸入電壓與一參考電壓，並且根據該輸入電壓與該參考電壓產生一比較結果；以及一多工器，耦接該等比較器，用以輸出一電壓控制信號，其中該電壓控制信號依序承載該等比較器之該等比較結果；一控制級，響應於該電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態；一電感，耦接於該第一節點與一第二節點之間；以及一輸出級，包括：複數輸出開關，各輸出開關分別耦接至該第二節點，並且分別響應於對應之一切換控制信號選擇性地被導通，其中該等切換控制信號係根據該電壓控制信號被產生，並且該等切換控制信號之複數上升緣與複數下降緣相互交錯。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓產生電路，其中各輸出開關更耦接至一外部電容，並且各輸出開關僅於該電壓控制信號被設定為一既定位準時被導通，用以連接該外部電容至該第二節點，其中該電壓控制信號響應於對應之該比較器之代表對應之該輸入電壓低於對應之該參考電壓之一狀態之該比較結果被設定為該既定位準。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電壓產生電路，其中產生於該外部電容之一端點之一輸出電壓更被供應至對應之該比較器作為對應之該輸入電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電壓產生電路，更包括：一控制信號產生電路，用以產生該等切換控制信號，並且包括：一非重疊信號產生器，用以根據一時脈信號產生複數比較器控制信號以及複數預切換控制信號，其中該等比較器控制信號之複數上升緣之一部分重疊於該等比較器控制信號之複數下降緣之一部分，並且該等比較器控制信號之該等上升緣及該等下降緣與該等預切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣相互交錯；以及複數正反器電路，各正反器電路接收該電壓控制信號、該等比較器控制信號之一者以及該等預切換控制信號之一者，並且根據該電壓控制信號、所述該等比較器控制信號之一者以及所述該等預切換控制信號之一者產生該等切換控制信號之一者。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電壓產生電路，其中各正反器電路包括一D型正反器，該電壓控制信號被供應至該D型正反器之一輸入端，所述該等預切換控制信號之一者被供應至該D型正反器之一時脈輸入端，並且所述該等比較器控制信號之一者被供應至該D型正反器之一重置端。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電壓產生電路，其中該等比較器控制信號更被供應至該多工器，用以控制該等比較結果之輸出。
  7. 一種電壓產生電路，包括：一輸入級，包括：一第一比較器，用以接收一第一輸入電壓與一第一參考電壓，並且根 據該第一輸入電壓與該第一參考電壓產生一第一比較結果；一第二比較器，用以接收一第二輸入電壓與一第二參考電壓，並且根據該第二輸入電壓與該第二參考電壓產生一第二比較結果；以及一多工器，耦接該第一比較器與該第二比較器，並且用以輸出一電壓控制信號，其中該電壓控制信號依序承載該第一比較結果與該第二比較結果；一控制級，響應於該電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態；一電感，耦接於該第一節點與一第二節點之間；以及一輸出級，包括：一第一輸出開關，耦接至該第二節點，並且響應於一第一切換控制信號選擇性地被導通；以及一第二輸出開關，耦接至該第二節點，並且響應於一第二切換控制信號選擇性地被導通，其中該第一切換控制信號與該第二切換控制信號係根據該電壓控制信號被產生，並且該第一切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣與該第二切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣相互交錯。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電壓產生電路，其中該第一輸出開關更耦接至一第一外部電容，並且該第一輸出開關僅於該電壓控制信號被設定為一既定位準時被導通，用以連接該第一外部電容至該第二節點，其中該電壓控制信號響應於代表該第一輸入電壓低於該第一參考電壓之一狀態之該第一比較結果被設定為該既定位準。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電壓產生電路，其中產生於該第一外 部電容之一端點之一輸出電壓更被供應至該第一比較器作為該第一輸入電壓。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電壓產生電路，其中該第二輸出開關更耦接至一第二外部電容，並且該第二輸出開關僅於該電壓控制信號被設定為一既定位準時被導通，用以連接該第二外部電容至該第二節點，其中該電壓控制信號響應於代表該第二輸入電壓低於該第二參考電壓之一狀態之該第二比較結果被設定為該既定位準。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電壓產生電路，其中產生於該第二外部電容之一端點之一輸出電壓更被供應至該第二比較器作為該第二輸入電壓。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之電壓產生電路，更包括：一控制信號產生電路，用以產生該第一切換控制信號與該第二切換控制信號，並且包括：一非重疊信號產生器，用以根據一時脈信號產生一第一比較器控制信號、一第二比較器控制信號、一第一預切換控制信號與一第二預切換控制信號，其中該第一比較器控制信號之複數上升緣及複數下降緣與該第一預切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣相互交錯，該第二比較器控制信號之複數上升緣及複數下降緣與該第二預切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣相互交錯，並且該第一比較器控制信號之該等下降緣與該第二比較器控制信號之該等上升緣對齊；一第一正反器電路，接收該電壓控制信號、該第二比較器控制信號以及該第一預切換控制信號，並且根據該電壓控制信號、該第二比較器控制信號 以及該第一預切換控制信號產生該第一切換控制信號；以及一第二正反器電路，接收該電壓控制信號、該第一比較器控制信號以及該第二預切換控制信號，並且根據該電壓控制信號、該第一比較器控制信號以及該第二預切換控制信號產生該第二切換控制信號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電壓產生電路，其中該第一正反器電路包括一D型正反器，該電壓控制信號被供應至該D型正反器之一輸入端，該第一預切換控制信號被供應至該D型正反器之一時脈輸入端，並且該第二比較器控制信號被供應至該D型正反器之一重置端。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電壓產生電路，其中該第二正反器電路包括一D型正反器，該電壓控制信號被供應至該D型正反器之一輸入端，該第二預切換控制信號被供應至該D型正反器之一時脈輸入端，並且該第一比較器控制信號被供應至該D型正反器之一重置端。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電壓產生電路，其中該第一比較器控制信號與該第二比較器控制信號更被供應至該多工器，用以分別控制該第一比較結果與該第二比較結果之輸出。
  16. 一種電壓產生電路，包括：一輸入級，包括：一既定數量之比較器，各比較器分別接收一輸入電壓與一參考電壓，並且根據該輸入電壓與該參考電壓產生一比較結果；以及一多工器，耦接該等比較器，用以接收一既定數量之比較器控制信號， 並且輸出一電壓控制信號，其中該電壓控制信號依序承載該等比較器之該等比較結果，並且該多工器響應於該等比較器控制信號控制該等比較結果之輸出；一控制級，響應於該電壓控制信號控制一電源與一第一節點之間之一充電路徑之導通狀態；一電感，耦接於該第一節點與一第二節點之間；以及一輸出級，包括：一既定數量之輸出開關，各輸出開關分別耦接至該第二節點，並且分別響應於對應之一切換控制信號選擇性地被導通，其中該等切換控制信號係根據該電壓控制信號被產生，並且被供應至第n個輸出開關之該切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣與第n個比較器控制信號之複數上升緣及複數下降緣不重疊，並且其中n為小於或等於該既定數量之一正整數。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電壓產生電路，其中該第n個輸出開關僅於該電壓控制信號被設定為一既定位準時被導通，用以連接一外部電容至該第二節點，其中該電壓控制信號響應於該第n個比較器之代表對應之該輸入電壓低於對應之該參考電壓之一狀態之該比較結果被設定為該既定位準。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電壓產生電路，其中產生於該外部電容之一端點之一輸出電壓更被供應至該第n個比較器作為對應之該輸入電壓。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之電壓產生電路，更包括：一控制信號產生電路，用以產生該等切換控制信號，並且包括：一非重疊信號產生器，用以根據一時脈信號產生該等比較器控制信號 以及一既定數量之預切換控制信號，其中該第n個比較器控制信號之該等上升緣及該等下降緣與第n個預切換控制信號之複數上升緣及複數下降緣不重疊；以及一既定數量之正反器電路，各正反器電路接收該電壓控制信號、該等比較器控制信號之一者以及該等預切換控制信號之一者，並且根據該電壓控制信號、所述該等比較器控制信號之一者以及所述該等預切換控制信號之一者產生該等切換控制信號之一者。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電壓產生電路，其中各正反器電路包括一D型正反器，該電壓控制信號被供應至該等D型正反器之一輸入端，該第n個預切換控制信號被供應至第n個正反器電路之該D型正反器之一時脈輸入端，並且當n小於該既定數量時，第(n+1)個比較器控制信號被供應至該第n個正反器電路之該D型正反器之一重置端，以及當n等於該既定數量時，第一個比較器控制信號被供應至該第n個正反器電路之該D型正反器之該重置端。
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