专利名称：带有开关控制的直流到直流转换器以及操作方法
带有开关控制的直流到直流转换器以及操作方法背景领域本发明通常涉及直流到直流转换器，更具体说涉及带有开关控制的直流到直流转换器。相关技术直流到直流转换器在系统中起着重要作用，因为具有宽电压范围的电源电压并不少见。由于电源电压或可是电池，直流到直流转换器有效地执行其转换是可行的。直流到直流转换器本身所使用的任何电能降低了效率。因此，为了提高效率，消除或减少转换过程中的任何电能消耗是可取的。通常情况下，二极管被用于转换过程中。但是，由于正向偏置PN结大约0. 7伏特的电压降落，通过二极管的任何电流是电源的损失。已尝试通过使用开关晶体管来消除这种二极管降落，但是晶体管的时机对正常运行是非常关键的。如果晶体管导电时间太长，电流实际上可以从输出流回所述转换器。如果晶体管很快就非导电，电源 通过二极管就浪费了。因此，在执行直流到直流转换中，有必要消除或改善上面提出的问题。
本发明通过举例的方式说明并没有被附图所限制，在附图中类似的参考符号表示相同的元件。附图中的元件说明是为了简便以及清晰，不一定按比例绘制。图I是实施例的电路图；图2是时间图，所述图有助于理解图I实施例的操作；以及图3是电路元件的电路图，所述电路元件或可用于图I实施例中。详细描述一方面，直流到直流转换器具有与二极管并联的开关，所述开关用于绕过二极管以提高效率。电感器存在连接。在所述电感器中，电流通过电感器流入，以及相应的能量存储在电感器。所述电感器持续第一时间。能量以电流的形式然后通过二极管以及开关，经过很短的延时，以提供输出电压处的电流。开关变为非导电的时机对转换器的效率很重要，并且是通过RC积分器实现的。所述积分器不但计算电感器内存储能量的时间而且计算电感器给输入提供电流的时间。参考以下的描述以及附图会有更好的理解。这里所使用的术语“维护”或“设置”以及“否定”(或“撤销”或“清除”)是在提及将其信号、状态比特、或类似装置分别变为其逻辑真或逻辑假状态。如果逻辑真状态是逻辑电平“I”，那么逻辑假状态是逻辑电平“O”。如果逻辑真状态是逻辑电平“0”，那么逻辑假状态是逻辑电平“I”。图I所示的是直流到直流转换器10。所述转换器具有调节器12，N沟道晶体管14，电感器16，电阻器17，电容器18，电容器20，N沟道晶体管22，P沟道晶体管24，N沟道晶体管25，N沟道晶体管26，与非门(NAND gate) 28, D触发器30，变频器32，P沟道晶体管34，二极管36，电容器38，以及负载40。所述调节器12具有连接到转换器10的输出No的输入，连接到节点46的第一输出，以及提供使能信号EN的第二输出。晶体管14具有连接到节点46的控制电极，连接到接地的源极以及连接到节点42的漏极。电感器16具有第一端子，所述第一端子用于接收电源电压Vin以及第二端子连接到节点42。电阻器17具有连接到节点42的第一端子以及连接到节点44的第二端子。电容器18具有连接到节点44的第一端子以及连接到接地的第二端子。电容器20具有连接到节点44的第一端子以及连接到节点47的第二端子。晶体管22具有连接到电容器的第二端子的第一电流电极，用于接收均衡信号EQ的控制电极，以及连接到节点45的第二电流极。晶体管24具有连接到电源电压端子VDD的源极，连接到电容器20的第二端子的控制电极，以及连接到节点45的漏极。晶体管25具有连接到节点45的漏极，连接到电容器20的第二端子的门，以及源极。晶体管26具有连接到晶体管25的源极的漏极，用于接收使能信号的控制电极，以及连接到接地的源极。与非门28具有连接到节点45的第一输入，用于接收使能信号EN的第二输入，以及输出。D触发器30具有连接到与非门28的输出的复位R输入，连接到电源电源端子VDD的D输入，输出Q*，以及时钟输入C。变频器32具有连接到节点46的输入以及连接到D触发器30的时钟输入C的输出。晶体管34具有连接到触发器30的输出Q*的门，连接到节点42的第一电流电极，以及连接到输出Vo的第二电流电极。二极管具有连接到节点42的 阳极以及连接到输出Vo的阴极。电容器38具有连接到输出Vo的第一端子以及连接到接地的第二端子。负载40连接到输出No。在操作中，当晶体管14导电的时候，电感器16首先存储能量，然后给输出Vo提供基于其储存能量的电流。此过程以与负载40的电源需求相一致的速率重复进行。在电感器16储存能量之前的时间，晶体管14以及34是非导电的。在这种情况下，负载40的电源由存储在电容器38的电荷提供。为了维持输出Vo的电压电平处在期望电平，下充电阶段从调节器12开始。所述调节器觉察输出Vo，产生使能信号EN。这是发生在如图I所示的时间Tl。所产生的使能信号EN引起晶体管26导电以及与非门28响应于其第一输入。晶体管24以及25构成反相放大器。所述反相放大器在晶体管26导电时能够使能。所述反相放大器用作检测电路。在使能信号EN产生之前，没有电流通过电感器16以便节点42处在与节点44 一样的Vin。当使能信号EN在时间tl产生时，均衡信号EQ在时间tl通过从逻辑低转换到逻辑高来响应于使能，处在逻辑高的均衡信号EQ引起晶体管22导电以便节点45以及47耦合在一起。因此节点47的反相放大器的输入和节点45的反相放大器的输出被均衡。施加到输入的反相放大器的输出配置被称为自动归零。在这个配置中，节点45以及47的电压处在反相放大器的切换点。在这个点，任何输入电压的增加将导致输入，所述输入被认为是逻辑高。任何输入电压的下降将导致输入，所述输入被认为是逻辑低。节点44的电压可能会受到耦合在一起的节点45以及47的影响，以便均衡信号EQ维持在逻辑高。所述逻辑高足够长，能够使节点44达到电源电压Vin电平。在这种状态下没有电流通过节点42。在这个使节点44基本上达到电压Vin的充足时间之后，均衡信号EQ通过调节器12在如图2所示的时间t2切换到逻辑低，以引起晶体管22非导电以及使节点47处在浮动状态。在节点44处于电压Vin以及节点47在检测电路开关处预充电的状态下，在电容器20确立了参考电压。均衡信号EQ切换到逻辑低之后，调节器12在节点46产生激励信号，正如发生在图2所示的时间t3。这就引起变频器32将其输出从逻辑高转换到逻辑低。所述输出耦合于D触发器30的时钟输入。D触发器30正边沿触发，因此D触发器30不响应于这个逻辑高到逻辑低的转换，以便节点48的输出维持在使晶体管34非导电的逻辑高。在节点46的逻辑高引起晶体管14导电时，所述导电引起节点42切換到如图2所示的逻辑低。随着节点42处在逻辑低，电流进入储存能量的电感器16。处在逻辑低的节点42引起电荷以基于电阻器17电阻(R)以及电容器18的电容(C)的速率从电容器放电。这就是俗称的RC时间常数。因此，电容18以基于RC时间常数的速率被放电。由于节点44的电压降低，如图2所示的在时间t3开始大幅下降。浮动的节点47以相同量的电压降低。跨越电容器20的电压维持在基本上的常量，因此起到自动归零电容器的功能以便节点47以与节点45同样的速率降落。这就确保所述节点47处在由晶体管24以及25组成的检测器的切換点下面。因此节点45处在逻辑高，这意味着D触发器30的R输入处在逻辑低。电容器44将继续放电直到调节器12在节点46将信号变为逻辑低。图2中所示的发生在时间t4，在节点46，信号转换到逻辑低引起晶体管14变为非导电以及变频器32将D触发器30的时钟输入转换到逻辑高。时钟输入的正边沿引起D触发器30的Q*输出在其D输入输出信号的反向。由于被连接到正电源端子VDD,D输入处于逻辑高。因此Q*输出转换到逻辑低，这就导致晶体管34导电。晶体管34因此受到绕过ニ 极管36的影响以及避免了额外的电压降落。所述电压降落是由正向偏置PN结引起的。由于晶体管46在晶体管34导电前变为非导电，始于电感器26的电流最初经过ニ极管38，因此在T4时间的节点42的初始电压是输出电压Vo之上的ニ极管电压降落。通过变频器32以及D触发器30的必要转换之后，晶体管34绕过ニ极管36以便在节点42的电压基本上与输出电压Vo —致。随着节点42的电压处在输出电压Vo，节点44的电压在时间T4开始上升，如图2所示。在节点44的电压继续上升，引起节点47也以同样的速率上升。当节点44达到电压Vin的电平，节点47达到晶体24以及25的检测器切换点。由于节点47正在浮动，跨越电容器29的电压保持不变。当节点47的电压达到切换点或者略微超过它时，在节点45的检测器输出从逻辑高转换到逻辑低。随着使能信号仍处在逻辑高，与非门28将它的输入从逻辑低切換到逻辑高。这就导致R输入切換到逻辑高，所述逻辑高引起触发器30重置其Q*输出到逻辑低。始于触发器30的逻辑低输出引起晶体管36变为非导电。电感器16内的任何附加储存能量经过ニ极管36。经过基本上的预定时间之后，电感器16通过ニ极管36不提供电流，使能信号EN转换到逻辑低。处在逻辑低的使能信号使检测器丧失能力以及引起与非门28提供逻辑高输出。在这种情况下，D触发器30处在复位状态。就是在这种状态下，逻辑低输出到晶体管34，因此使晶体管34处于非导电状态。电容器18以及电阻器17起到积分器的功能以便使电压从Vin改变到低值，最好是接地线，整合成第一积分。电容器18以及电阻器17不是完美的积分器，但在基本上短于RC时间上的时间操作。所述RC时间不断提供积分器的很好的近似。因此选择电容器18的电容以及电阻器17的电阻以确保这是实例。当节点42的电压处于输出电压Vo电平时，第ニ个积分器反向执行。通过使用连接到电感器16的相同电阻以及电容，这些值的变化不会引起差错。第一积分器是流经到电感器16内电流的度量，是基于节点42的电压是在接地的时间。第二积分器是流经到输出的电流的度量，以使负载40維持Vo的输出电压。如果晶体管34导电太长，电流实际上倒转并开始流回节点42，这是电源的浪费。随着晶体管34成为非导电的，ニ极管36阻止了这个倒转流动。然而，当电流从节点42流过ニ极管36到输出时，ニ极管36浪费了电源。因此只要电流是从节点42到输出，晶体管34导电是很有益的。节点44返回到电压Vin电平表示电感器电流基本上达到零，因此是时候让晶体管34成为非导电的。节点44返回到电压Vin电平是通过晶体管24以及25在节点47检测的，以及通过与非门(NAND) 28传送到触发器30。触发器30通过图2所示的时间t5将节点48的信号从逻辑低转换为逻辑高来进行响应，引起晶体管34变为非导电。由于对积分器使用RC时间常数，当输出电压基本上高于输入电压，第一以及第二积分器的净效应就是节点42返回到Vin电平稍微先于储存的能量被完全转移，这就有很容易确保在所有储存的能量转移之前，晶体管34处在非导电的效果。一旦晶体管34变为非导电，节点42会以少量振荡进行响应，如图2所示。当节点47达到切换点时，晶体管24以及25作为检测器进行操作，在所述切换点，反相放大器通过这两个晶体管形成以及通过晶体管26使能。电容器20存储电压，所述电压是Vin的电压和反相放大器切换点之间的差异。效果就是节点47在切换点开始，随着节点44上的电压降落，然后随着节点44上的电压上升。因此，当节点44返回到Vin电平时，节点47达到切换点。因此，当节点44的电压跨过电压Vin电平时，电容器20以及晶体管24以及25起到检测器的功能。晶体管22对建立初始条件很有用，所述初始条件用于检测跨过Vin电平的节点44的转换。 图3显示了选择性以及或许更普通的方法。所述方法包括比较器50，所述比较器能起到晶体管22、24、25、26以及电容器20的检测器电路功能。比较器50具有耦合于图I的节点44的反相输入，耦合于参考电压Vref的非反相输入，以及用于接收图I的使能信号的使能输入，以及耦合于节点45的输出。参考电压Vref可以是电压Vin。在这种情况下，当节点44在Vin下面以及使能信号是激活的时候，比较器50在节点45上输出逻辑高。当节点44上升以及达到电压Vin电平，比较器50将它的输出转换到逻辑低。这与对22、24、25,26以及电容器20的检测器电路的操作是同样的功能操作。对于图3的比较器50，不同的参考电压而不是电压Vin电平或许可能有效。因此，直流到直流转换器提供了晶体管34的很有效的控制，以致电流通过二极管36的时间很少。二极管36仍然很有用，是为了确保电流路径从节点42到No总是可取的，以允许在计算晶体管34的导电性时有一些余地。到目前为止，应了解到已经提供了直流到直流转换器。所述直流到直流转换器包括输入端子，所述输入端子用于接收电感器的第一端子。所述电感器具有第二端子，所述第二端子用于接收输入电压。所述直流到直流转换器还包括第一开关，所述第一开关具有耦合于第一节点的第一端子，耦合于第一参考端子的第二端子，以及控制端子。所述直流到直流转换器还包括耦合于第一开关的控制端子的调节器，所述调节器用于调节第一开关的导电性。所述直流到直流转换器还包括耦合于第一节点和输出端子的二极管装置，所述二极管装置用于提供仅从第一节点到输出端子的电流。所述直流到直流转换器还包括第二开关，所述第二开关具有耦合于第一节点的第一端子，控制端子，以及耦合于输出端子的第二端子。第二开关选择性短路二极管装置。所述直流到直流转换器还包括耦合于第一节点与第二参考端子之间的积分器，所述积分器具有输出。所述直流到直流转换器还包括耦合于积分器输出的检测器装置，所述检测器装置用于检测所述积分器输出的电压何时超出参考电压时，以及具有输出。所述直流到直流转换器还包括逻辑电路，所述逻辑电路具有耦合于检测器装置的输出的输入以及耦合于第二开关的控制端子的输出。逻辑电路使第二开关响应于第一开关变为非导电而成为导电的，以及使第二开关响应于检测器装置的输出而成为非导电的。所述直流到直流转换器的进ー步特征在于，当第一开关第一次变为导电时，參考电压是在积分器输出的电压。所述直流到直流转换器的进ー步特征在于，检测器装置包括第一导电类型的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合于电源电压端子的第一电流电扱，控制电扱，以及第ニ电流电极；与第一导电类型相反的第二导电类型的第二晶体管，所述第ニ晶体管具有耦合于晶体管的第二电流电极的第一电流电扱，耦合于第一晶体管的控制电极的控制电极，以及耦合于接地端子的第二电流电极；第三晶体管，所述第三晶体管具有耦合于第一晶体管的控制电极的第一电流电扱，耦合于第一晶体管的第二电流电极的第二电流电极，以及用于接收均衡控制信号的控制电极；逻辑门，所述逻辑门具有耦合于第一晶体管的第二电流电极的第一输入，用于接收使能信号的第二输入，以及耦合于逻辑电路的输入的输出；以及电容器，所述电容器具有I禹合于积分器的输出的第一电极以及I禹合于第一晶体管的控制电极的第二电极。所述直流到直流转换器可能还包括第二导电类型的第四晶体管，所述第四晶体管具有耦合于第二晶体管的第二电流电极的第一电流电极，耦合于调节器的控制电扱，以及耦合于接地端子的第二晶体管。所述直流到直流转换器的进ー步特征在于，其中检测器装置包括比较器电路，所述比较器电路具有耦合于參考电压的第一输入，耦合于积分器的输出的第二输入，以及用于提供检测器装置的输出的输出端子。所述直流到直流转换器的进ー步特征在于，逻辑电路包括触发器电路，所述触发器电路具有耦合 于调节器的时钟输入，耦合于电源电压端子的数据输入，耦合于检测器装置的输出的复位输入，以及耦合于第二开关的控制端子的输出。所述直流到直流转换器的进ー步特征在干，积分器包括电阻器，所述电阻器具有耦合于输入端子的第一端子以及具有第二端子；以及具有电容器，所述电容器具有耦合于电阻器的第二端子的第一电极以及耦合于第二參考端子的第二电极。也公开了ー种方法。所述方法包括在输入端子通过在输入端子的电感器接收输入电压。所述方法还包括在积分器电路的电容器上存储输入电压。所述方法还包括使第一开关导电。所述第一开关耦合于输入端子以及接地之间，因而导致电感器导流。所述方法还包括使存储在电容器上的输入电压以由积分器电路以及输入电压的初始值确定的速率下降。所述方法还包括使电流从电感器沿着ニ极管流入到输出端子，所述输出端子提供输出电压，直到跨越ニ极管的第二开关导电。所述方法还包括响应于第二开关以与输出电压减去输入电压成比例的速率导电，来增加存储在积分器电容器上的电压。所述方法还包括连续比较电容器上存储的电压与參考电压。所述方法还包括当电容器上的存储电压达到以及开始超出參考电压时，使第二开关成为非导电的。所述方法可能还包括当第ニ开关导电时，通过ニ极管电压降落来降低跨越电感器的电压。所述方法可能还包括通过调节器电路控制时间持续，所述调节器电路耦合于第一开关。所述方法可能还包括在使第ー开关导电之前，通过从调节器电路提供使能信号，使比较器连续比较。所述方法可能还包括实施利用自动归零电容器的连续比较，所述自动归零电容器耦合于变频器，所述变频器耦合于逻辑门。所述变频器具有选择性耦合于输入以及其输出之间的均衡晶体管，用于设置变频器的触发点到输入电压。所述方法的进ー步特征在于，实施利用所述比较器电路的连续比较，所述比较器电路耦合于逻辑门，所述比较器电路具有耦合于參考端子并用于接收參考电压的第一输入，I禹合于积分器电路的电容器的第二输入，以及具有I禹合于逻辑门的输出。所述方法可能还包括将触发器耦合于检测电路与第二开关之间，当电容器上的存储电压达到以及超出参考电压以提供控制信号来偏置第二开关时，触发器被重置。也公开了直流到直流转换器。所述转换器具有输入端子，所述输入端子是用于接收电感器的第一端子，所述电感器具有第二端子，用于接收输入电压。所述直流到直流转换器还包括第一晶体管开关。所述第一晶体管开关具有耦合于第一节点的第一电流电极，耦合于接地端子的第二电流电极，以及控制端子。所述直流到直流转换器还包括调节器。所述调节器耦合于第一晶体管开关的控制端子，用于调节第一开关的导电性。所述直流到直流转换器还包括二极管装置。所述二极管装置具有耦合于第一节点的阴极以及耦合于输出端子的阳极，用于提供仅从第一节点到输出端子的电流。所述直流到直流转换器也包括第二晶体管开关。所述第二晶体管开关具有耦合于二极管的阴极的第一电流电极，控制端子，以及耦合于二极管的阳极的第二电流电极，第二晶体管开关选择性短路二极管。所述直流到直流转换器也包括RC积分器。所述RC积分器耦合于第一节点与接地端子之间，所述RC积分器具有输出。所述直流到直流转换器也包括检测器。所述检测器耦合于RC积分器的输出，用于检测RC积分器输出的电压何时超出参考电压，以及具有输出。所述直流到直流转换器也包括触发器。所述触发器具有耦合于检测器的输出的输入以及耦合于第二晶体管 开关的控制端子的输出，所述触发器使第二晶体管开关响应于第一晶体管开关变为非导电而成为导电的，以及使第二晶体管开关在确定RC积分器内的电容器电压超出参考电压时成为的非导电。所述直流到直流转换器的进一步特征在于，检测器包括电容器，所述电容器具有耦合于RC积分器的输出的第一电极，以及具有第二电极；P沟道晶体管，所述P沟道晶体管具有耦合于电源电压端子的第一电流电极，耦合于电容器的第二电极的门，以及耦合于节点的第二电流电极；第一 N沟道晶体管，所述第一 N沟道晶体管具有耦合于节点P沟道晶体管的第二电流电极的第一电流电极，耦合于P沟道晶体管的门的门以及第二电流电极；第二 N沟道晶体管，所述第二 N沟道晶体管具有耦合于第一 N沟道晶体管的第二电流电极的第一电流电极，耦合于调节器的门，以及耦合于接地端子的第二电流电极；以及逻辑门，所述逻辑门具有耦合于节点的第一输入，耦合于调节器的第二输入，以及耦合于触发器的复位输入的输出。所述直流到直流转换器的进一步特征在于，参考电压是当第一开关最早导电时，RC积分器输出处的电压。所述直流到直流转换器的进一步特征在于，检测器包括比较器电路，所述比较器电路具有耦合于RC积分器的输出的第一输入，用于接收参考电压的第二输入，耦合于调节器的第三输入，用于接收使能信号，以及输出；以及逻辑门，所述逻辑门具有耦合于检测器的输出的第一输入，耦合于调节器的第二输入，用于接收使能信号以及耦合于触发器输入的输出。所述直流到直流转换器的进一步特征在于，触发器的输入是复位输入。所述直流到直流转换器的进一步特征在于，RC积分器包括电阻器，所述电阻器具有耦合于输入端子的第一端子以及具有第二端子；以及电容器，所述电容器具有耦合于积分器输出处电阻器的第二端子的第一电极，所述电容器具有耦合于接地端子的第二电极。虽然本发明这里的描述参照具体实施例，正如以下权利要求所陈述的，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种修改以及变化。例如，公开RC积分器，但另一个积分器或许可能是有效的。并且逻辑的至少某些部分或可倒转以及与非门28可以是逻辑门的一些其他类型，例如或非门(NOR)门。因此，说明书以及附图被认为是说明性而不是狭义性的，所有这些修改是为了列入本发明范围内。关于具体实施例，这里所描述的任何好处、优点或解决方案都不是为了被解释为批评的、必需的、或所有权利要求的必要特征或元件。这里所用的术语“耦合”并不只限定为直接耦合或机械耦合。此外，这里所用的“a”或“an”被定义为或多个。并且，在权利要求中所用词语如“至少”以及“或多个”不应所述解释为通过不定冠词“a”或“an”引入的其他权利要求元件限定任何其他特定权利要求。所述特定权利要求包括这些所介绍的对发明的权利元件，所 述权利元件不仅仅包括这样的元件。即使当同一权利要求中包括介绍性短语“或多个”或“至少”以及不定冠词，例如“ a”或“ an”。使用定冠词也是如此。除非另有说明，使用术语如“第一”以及“第二”是用于任意区分这些术语描述的元件之间。因此，这些术语不一定表示时间或这些元件的其他优先次序。
权利要求
1.一种直流到直流转换器，包括 输入端子，所述输入端子用于接收电感器的第一端子，所述电感器具有用于接收输入电压的第二端子； 第一开关，所述第一开关具有耦合于第一节点的第一端子、耦合于第一参考端子的第二端子、以及控制端子； 调节器，所述调节器耦合于所述第一开关的所述控制端子，用于调节所述第一开关的导电性； 二极管装置，所述二极管装置耦合于所述第一节点与输出端子之间，用于提供仅从所述第一节点到所述输出端子的电流； 第二开关，所述第二开关具有耦合于所述第一节点的第一端子、控制端子、以及耦合于所述输出端子的第二端子，所述第二开关选择性短路所述二极管装置； 积分器，所述积分器耦合于所述第一节点与第二参考端子之间，所述积分器具有输出； 检测器装置，所述检测器装置耦合于所述积分器的所述输出，用于检测所述积分器所述输出处的电压何时超出参考电压，以及所述检测器装置具有输出；以及 逻辑电路，所述逻辑电路具有耦合于所述检测器装置的所述输出的输入以及耦合于所述第二开关的所述控制端子的输出，所述逻辑电路响应于所述第一开关变为非导电而使所述第二开关成为导电的，以及响应于所述检测器装置的所述输出而使所述第二开关成为非导电的。
2.根据权利要求I所述的直流到直流转换器，其中所述参考电压是当所述第一开关变为导电时所述积分器的所述输出处的电压。
3.根据权利要求I所述的直流到直流转换器，其中所述检测器装置包括 第一导电类型的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合于电源电压端子的第一电流电极、控制电极以及第二电流电极； 与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合于所述第一晶体管的所述第二电流电极的第一电流电极、耦合于所述第一晶体管的所述控制电极的控制电极、以及耦合于接地端子的第二电流电极； 第三晶体管，第三晶体管具有耦合于所述第一晶体管的所述控制电极的第一电流电极、耦合于所述第一晶体管的所述第二电流电极的第二电流电极、以及用于接收均衡控制信号的控制电极； 逻辑门，所述逻辑门具有耦合于所述第一晶体管的所述第二电流电极的第一输入、用于接收使能信号的第二输入，以及耦合于所述逻辑电路的所述输入的输出，以及； 电容器，所述电容器具有耦合于所述积分器的所述输出的第一电极、以及耦合于所述第一晶体管的所述控制电极的第二电极。
4.根据权利要求3所述的直流到直流转换器还包括 所述第二导电类型的第四晶体管，所述第四晶体管具有耦合于所述第二晶体管的所述第二电流电极的第一电流电极、耦合于所述调节器的控制电极、以及耦合于所述接地端子的第二电流电极。
5.根据权利要求I所述的直流到直流转换器，其中所述检测器装置包括比较器电路，所述比较器电路具有耦合于所述参考电压的第一输入、耦合于所述积分器的所述输出的第二输入、以及用于提供所述检测器装置的所述输出的输出端子。
6.根据权利要求I所述的直流到直流转换器，其中所述逻辑电路包括触发器电路，所述触发器电路具有耦合于所述调节器的时钟输入、耦合于电源电压端子的数据输入、耦合于所述检测器装置的所述输出的复位输入、以及耦合于所述第二开关的所述控制端子的输出。
7.根据权利要求I所述的直流到直流转换器，其中所述积分器包括 电阻器，所述电阻器具有耦合于所述输入端子的第一端子以及具有第二端子，以及 电容器，所述电容器具有耦合于所述电阻器的所述第二端子的第一电极以及耦合于所述第二参考端子的第二电极。
8.一种方法，包括 在输入端子处，经由电感器接收输入电压； 将所述输入电压存储在积分器电路的电容器上； 使第一开关导电，所述第一开关耦合于所述输入端子与接地之间，从而导致所述电感器导流； 使存储在所述电容器上的所述输入电压以由所述积分器电路以及所述输入电压的初始值确定的速率下降； 经过一定时间持续，使所述第一开关成为非导电的； 使电流从所述电感器沿着二极管流入到提供输出电压的输出端子，直到跨越所述二极管的第二开关成为导电的； 响应于所述第二开关以与所述输出电压减去所述输入电压成比例的速率导电，增加存储在所述积分器的所述电容器上的电压； 继续比较所述电容器上的存储电压与参考电压，以及； 当所述电容器上的所述存储电压达到以及开始超出所述参考电压时，使所述第二开关成为非导电的。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括 当所述第二开关导电时，通过二极管电压降落使跨越所述电感器的电压降低。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括 由耦合于所述第一开关的调节器电路控制所述时间持续。
11.根据权利要求10所述的方法还包括 在使所述第一开关导电之前，通过从所述调节器电路提供使能信号来使比较器继续比较。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括 实施利用自动归零电容器的连续比较，所述自动归零电容器耦合于变频器，所述变频器耦合于逻辑门，所述变频器具有均衡晶体管，所述均衡晶体管选择性耦合于输入以及其输出之间，用于设置所述变频器的触发点电压到所述输入电压。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括 实施利用比较器电路的连续比较，所述比较器电路耦合于逻辑门，所述比较器电路具有耦合于参考端子并用于接收参考电压的第一输入、耦合于所述积分器电路的所述电容器的第二输入、以及具有耦合于所述逻辑门的输出。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括 将触发器耦合于检测电路与所述第二开关之间，当所述电容器上的所述存储电压达到以及超出所述参考电压以提供控制信号来偏置所述第二开关时，所述触发器被重置。
15.一种直流到直流转换器，包括 输入端子，所述输入端子用于接收电感器的第一端子，所述电感器具有用于接收输入电压的第二端子； 第一晶体管开关，所述第一晶体管开关具有耦合于第一节点的第一电流电极、耦合于接地端子的第二电流电极、以及控制端子； 调节器，所述调节器耦合于所述第一晶体管开关的所述控制端子，用于调节所述第一开关的导电性； 二极管，所述二极管具有耦合于所述第一节点的阴极以及耦合于输出端子的阳极，用于提供仅从所述第一节点到所述输出端子的电流； 第二晶体管开关，所述第二晶体管开关具有耦合于所述二极管的所述阴极的第一电流电极、控制端子、以及耦合于所述二极管的所述阳极的第二电流电极，所述第二晶体管开关选择性短路所述二极管； RC积分器，所述RC积分器耦合于所述第一节点与所述接地端子之间，所述RC积分器具有输出； 检测器，所述检测器耦合于所述RC积分器的所述输出，用于检测所述RC积分器输出处的电压何时超出参考电压，以及所述检测器具有输出；以及 触发器，所述触发器具有耦合于所述检测器的所述输出的输入以及耦合于所述第二晶体管开关的所述控制端子的输出，所述触发器响应于所述第一晶体管开关变为非导电而使所述第二晶体管开关成为导电的，以及响应于确定所述RC积分器内的电容器电压超出所述参考电压时使所述第二晶体管开关成为非导电的。
16.根据权利要求15所述的直流到直流转换器，其中所述检测器包括 电容器，所述电容器具有耦合于所述RC积分器的所述输出的第一电极以及具有第二电极； P沟道晶体管，所述P沟道晶体管具有耦合于电源电压端子的第一电流电极、耦合于所述电容器的所述第二电极的门、以及耦合于节点的第二电流电极； 第一 N沟道晶体管，所述第一 N沟道晶体管具有耦合于节点处所述P沟道晶体管的所述第二电流电极的第一电流电极、耦合于所述P沟道晶体管的所述门的门、以及第二电流电极； 第二 N沟道晶体管，所述第二 N沟道晶体管具有耦合于所述第一 N沟道晶体管的所述第二电流电极的第一电流电极、耦合于所述调节器的门、以及耦合于所述接地端子的第二电流电极；以及 逻辑门，所述逻辑门具有耦合于所述节点的第一输入、耦合于所述调节器的第二输入、以及耦合于所述触发器的复位输入的输出。
17.根据权利要求15所述的直流到直流转换器，其中所述参考电压是当所述第一开关变为导电时所述RC积分器的所述输出处的电压。
18.根据权利要求15所述的直流到直流转换器，其中所述检测器包括 比较器电路，所述比较器电路具有耦合于所述RC积分器的所述输出的第一输入、用于接收所述参考电压的第二输入、耦合于所述调节器并用于接收使能信号的第三输入、以及输出；以及 逻辑门，所述逻辑门具有耦合于所述检测器的所述输出的第一输入、耦合于所述调节器并用于接收所述使能信号的第二输入、以及耦合于所述触发器的所述输入的输出。
19.根据权利要求18所述的直流到直流转换器，其中所述触发器的所述输入是复位输入。
20.根据权利要求15所述的直流到直流转换器，其中所述RC积分器包括 电阻器，所述电阻器具有耦合于所述输入端子的第一端子以及具有第二端子；以及 电容器，所述电容器具有第一电极，所述第一电极在所述积分器的所述输出处耦合于所述电阻器的所述第二端子，所述电容器具有耦合于所述接地端子的第二电极。
全文摘要
在直流到直流转换器(10),通过在输入端子(42)的电感器(16)接收输入电压(Vin)以及存储在积分器的电容器(18)上。第一开关(14)耦合于所述输入端子(42)以及参考端子之间，例如接地，因而导致所述电感器(16)导流。存储在所述电容器上的所述输入电压以由所述积分器电路以及所述输入电压的初始值确定的速率下降。经过时间持续，所述第一开关(14)变为非导电。电流从所述电感器(16)沿着二极管(36)流到输出端子，直到跨越所述二极管的第二开关(34)导电；响应于所述第二开关导电(34)而增加所述积分器所述电容器(18)上的存储电压。继续比较所述电容器(18)上的存储电压与参考电压(Vin)。当所述电容器上的所述存储电压超出所述参考电压时，所述第二开关(34)非导电。
文档编号H02M3/07GK102812626SQ201180013625
公开日2012年12月5日 申请日期2011年2月3日 优先权日2010年3月12日
发明者约翰·M·皮戈特 申请人:飞思卡尔半导体公司