[发明专利]功率转换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种功率转换器及其控制方法。该功率转换器包括互补的晶体管和模式切换电路。模式切换电路以第一模式导通互补晶体管中的第一晶体管，使得第一晶体管将输入电压转换成第一输出电压，并以第二模式导通互补晶体管中的第二晶体管，使得第二晶体管将输入电压转换为第二输出电压。该功率转换器组合互补晶体管的输入电压范围，因此具有扩展的功率转换器的输入电压范围。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别涉及一种具有功率转换器及其控制方法。

背景技术

目前随着集成电路的发展，芯片的集成度不断提高，越来越高的工作电压也对芯片的高压工艺提出了越来越高的要求。但是因为芯片内部的高压器件所占的面积很大，所以就需要尽量将可能多的模块设计成工作在低电压的条件下。基于此，就需要将输入芯片的高电压转换成低电压以为芯片内部的低压器件提供电源。

传统的高压转低压的设计方案主要有三种：1、通过现有的高压电路采用LDO(lowdropout regulator，低压差线性稳压器)电路驱动带隙基准电路和外接偏置电流电路来产生固定的低电压。这种方案能够产生恒定的低电平，但是环路过于复杂，同时也浪费芯片面积。2、采用一些耐高压的特殊器件，例如JFET(Junction Field-Effect Transistor，结型场效应晶体管)器件，利用器件的相关特性把高压转换成低压，这种方案的电路设计简单，但是相关器件的尺寸参数过大不利于芯片面积的优化，并且器件成本较高。3、将若干个MOS二极管连接在NMOS源极跟随器的源极来产生一个低电压。这种方案的缺点是当输入电压很低时，NMOS源极跟随器无法正常工作，影响整个芯片工作时的稳定性。

因此，期望在芯片中提供一种功率转换器，可以在扩展的输入电压范围内将高电压转换为低电压。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种功率转换器及其控制方法，从而使得功率转换器能够在扩展的输入电压范围内正常工作。

根据本发明的一方面，提供一种功率转换器，包括：具有第一掺杂类型的第一晶体管和具有与第一掺杂类型相反的第二掺杂类型的第二晶体管，每个晶体管具有控制端、耦接至输入端的第一端、以及耦接至输出端的第二端；以及模式切换电路，耦接至所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制端，其中，所述模式切换电路用于在第一模式下导通所述第一晶体管并关断所述第二晶体管，使得所述第一晶体管将输入电压转换为第一输出电压，以及在第二模式下关断所述第一晶体管并导通所述第二晶体管，使得所述第二晶体管将所述输入电压转换为第二输出电压，并且所述第一输出电压和所述第二输出电压均低于所述输入电压。

可选的，所述模式切换电路包括：偏置电流产生电路，用于产生随所述输入电压变化的偏置电流，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管根据所述偏置电流导通或关断。

可选的，所述模式切换电路还包括：上拉电路和下拉电路，耦接于所述输入端和接地端之间，且所述上拉电路和所述下拉电路具有耦接至所述第一晶体管的控制端的第一节点；以及第一电流源，与所述偏置电流产生电路耦接于所述输入端与所述接地端之间，并且具有与所述第二晶体管的控制端耦接的第二节点，其中，所述上拉电路和所述下拉电路用于根据与所述输入电压相关的偏置电流分别产生第一电流和第二电流，以及所述第一晶体管根据所述第一电流和所述第二电流之间的差值导通或关断，所述第二晶体管根据所述偏置电流的电流值导通或关断。

可选的，所述模式切换电路还包括：第一箝位电路，耦接于所述第一晶体管的第一端和控制端之间，并配置为在所述第一晶体管的控制端产生第一箝位电压；和第二箝位电路，耦接于所述第二晶体管的控制端和接地端之间，并配置为在所述第二晶体管的控制端产生第二箝位电压。

可选的，所述第一箝位电路和所述第二箝位电路均包括：串联耦接的多个晶体管，每一个晶体管被作为二极管连接。