[发明专利]用于多相位降压转换器电路的共享式自举电容器及方法

说明书

在所描述实例中，一种具有共享式自举电容器(221)的多相位dc/dc转换器(20)包含n个切换级(220、240)，每一切换级耦合到对应切换节点(SW1、SW2)，且每一切换级进一步包含高侧驱动器MOS装置(211、231)，所述高侧驱动器MOS装置耦合于正电压供应端子(Vdd)的端子与所述对应切换节点(SW1、SW2)之间。电感器(223、243)并联耦合于所述对应切换节点与输出端子(Vo)之间，经配置用于提供DC输出电压。高侧驱动器控制电路(215)经配置以将共享式自举电容器(221)选择性地耦合到所述高侧驱动器(211、231)中的每一者的栅极端子。所述共享式自举电容器(221)经配置以对所述高侧驱动器MOS装置(211、231)中的每一者的栅极电容进行充电。

技术领域

此一般来说涉及用于从输入电压提供减压电压的DC-DC切换转换器中的多相位切换电路。

背景技术

最近对DC电力供应器电路的改进在便携式及电池供电式装置中越来越重要。在此类装置中，供应电压有时由AC到DC变压器或“砖块(brick)”提供，所述AC到DC变压器在AC电力可用时输出DC电压(例如12伏特或24伏特)。便携式装置通常也在AC电力不可用时在从可再充电电池或其它电池提供的类似DC电压上操作。一些便携式装置可不具有“砖块”，而是仅从电池操作。便携式装置内所使用的电子器件通常包含集成电路(例如微处理器)、易失性或非易失性存储装置、数字无线电或手机收发器装置以及其它功能件，例如蓝牙、WiFi及显示驱动器。集成电路装置不断地经设计以在越来越低的操作电压(例如1.8伏特DC或甚至更低)下操作。用于集成电路的较低操作电压消耗较少电力且因此延长电池寿命。有时使用其它供应电压，例如2.8V、3.3V或5V。来自电池或AC到DC变压器或“砖块”的系统供应电压通常高于由电子电路需要的电压，因此使用DC-DC减压转换器。

切换电力转换器电路不断地用于提供用于电子装置的DC电压及电流。在“减压”切换转换器的情形中，通常使用“降压”配置中的脉冲宽度调制式(“PWM”)转换器。这些PWM转换器电路远比先前所使用的线性调节器更高效且运行温度更低以提供经减压DC-DC电压。在降压转换器中，高侧开关(例如，MOS晶体管)与输入电压端子与切换节点之间的高侧开关的电流传导路径耦合。耦合到高侧开关的栅极端子的脉冲宽度调制式信号用于将高侧开关接通或“闭合”为“接通”状态，且所述脉冲宽度调制式信号用于将高侧开关关断或“断开”为“关断”状态。这两种状态以相对恒定频率型式交替。转换器的“工作循环”为高侧开关的“接通”时间与“关断”时间的比率。电感器耦合于切换节点与用于输出电压的输出端子之间。输出电容器耦合于输出端子与接地端子之间。通过闭合高侧开关以实现“接通”状态时间，且在“接通”状态期间将电流驱动到电感器中，且接着随后断开高侧开关以实现“关断”状态时间，电流流动到电感器中且流动到负载中，且形成跨由输出电容器支持的负载的输出电压。整流装置也耦合于切换节点与接地电位之间。整流装置用于在高侧开关断开时(此为电路的“关断时间”)将电流供应到电感器中。越来越多地，此整流装置由低侧驱动器开关替换，但有时使用二极管整流器。通过将MOSFET晶体管用于高侧开关及低侧开关(替换较旧的二极管整流器)两者而形成同步切换转换器拓扑。通过使用具有低RDSon值的MOSFET晶体管，且通过控制高侧开关及低侧开关的接通及关断时间，高效DC-DC降压转换器电路得以实施。