电压转换装置的制作方法

本发明的方面通常涉及可作为开关电容器操作的电压转换装置等。

背景技术：

日本特开2003-33009中描述了可作为开关电容器操作的降压电路5。日本特开2003-33009描述了通过控制降压电路5中包括的开关47和49来将输入电压转换为比输入电压低的预定输出电压。

然而，在日本特开2003-33009中没有考虑当到降压电路5的输入电压下降到预定基准电压(接通开关47或49所需的最低电压)以下时发生的问题。在这种情况下，尽管降压电路5中包括的控制电路单元7可利用到降压电路5的输入电压来操作，但是控制电路单元7不能进行用以接通开关47或49的控制。结果，降压电路5不再能够将输入电压转换成预定输出电压(例如，输入电压的一半的输出电压)。

技术实现要素：

根据实施例的方面，即使到可作为开关电容器操作的电压转换装置的输入电压已经下降到预定基准电压以下，也可以将输入电压转换为比该输入电压低的预定输出电压。

根据实施例的方面，提供了一种电压转换装置，其能够作为开关电容器操作，所述电压转换装置包括：开关；升压电路，用于将到所述电压转换装置的输入电压升高到比预定基准电压高的电压；以及控制单元，用于基于从所述升压电路输出的电压来控制所述开关的状态。

根据以下实施例，实施例的其它方面将变得明显。

附图说明

图1是示出第一实施例和其它实施例中的电压转换装置10的结构的示例的框图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的典型实施例、特征和方面。然而，本发明的方面不限于以下实施例。

第一实施例

将参考附图描述第一实施例中的电压转换装置10的结构的示例。注意，电压转换装置10的组件不限于图中所示的组件。电压转换装置10是可作为开关电容器操作的电压转换装置。电压转换装置10也是作为电容式分压器或电容分压器操作的电压转换装置。输入电压vin是到电压转换装置10的输入电压，以及输出电压vout是电压转换装置10的输出电压。电压转换装置10可以将输入电压vin转换成等于输入电压vin的n分之一(例如，n是从2至20的整数)的输出电压vout。注意，将在第一实施例和其它实施例中描述n为2的情况，但是在任何实施例中n均不限于2。

如图所示，电压转换装置10包括ic(集成电路)100和连接至ic100的三个电容器121、131和132。例如，ic100由一个集成电路构成。例如，三个电容器121、131和132具有相同的电容。注意，三个电容器121、131和132可以并入ic100中。

ic100包括四个开关111至114、以及用于控制四个开关111至114的状态的控制单元101。控制单元101包括输入端子vin、升压电路200、四个输出端子gate_q1至gate_q4以及四个电压选择器201至204。将作为到电压转换装置10的输入电压的输入电压vin提供给输入端子vin。

为了接通开关111至114，要提供给开关111至114的栅电极的控制电压vgs需要大于或等于(输出电压vout+α)v。这里，α是由制造ic100时使用的处理所确定的电压，并且在第一实施例和其它实施例中，例如描述了α为2.5的情况。考虑到输出电压vout等于输入电压vin的一半，并且到控制单元101的输入电压是输入电压vin，输入电压vin需要大于或等于5.0v。在输入电压vin大于或等于5.0v的情况下，如果将输入电压vin用作控制电压vgs、并且从控制单元101提供给开关111至114的栅电极，则可以接通开关111至114。然而，如果输入电压vin降低到5.0v以下，则即使将输入电压vin用作控制电压vgs，并且从控制单元101提供给开关111至114的栅电极，也不能接通开关111至114。因此，在第一实施例和其它实施例中，在ic100中设置升压电路200。

输入电压vin被提供给升压电路200，作为到升压电路200的输入电压。升压电路200监视输入电压vin，并判断输入电压vin是否大于或等于预定基准电压(例如5.0v)。如果判断为输入电压vin大于或等于预定基准电压，则升压电路200将0v的电压或比输入电压vin低的电压提供给电压选择器201至204，作为升压电路200的输出电压。如果判断为输入电压vin小于预定基准电压，则升压电路200将到升压电路200的输入电压升高到大于或等于预定基准电压的电压。通过升高到升压电路200的输入电压而获得的大于或等于预定基准电压的电压被提供给电压选择器201至204作为升压电路200的输出电压。注意，在第一实施例和其它实施例中，例如，描述了预定基准电压为5.0v的情况，但是预定基准电压不限于5.0v。

电压选择器201将输入电压vin与升压电路200的输出电压进行比较。如果输入电压vin小于升压电路200的输出电压，则电压选择器201选择升压电路200的输出电压作为控制电压vgs。如果输入电压vin不小于升压电路200的输出电压，则电压选择器201选择输入电压vin作为控制电压vgs。当要接通开关111时，控制单元101经由输出端子gate_q1从电压选择器201向开关111的栅电极提供控制电压vgs。当要断开开关111时，控制单元101停止经由输出端子gate_q1从电压选择器201向开关111的栅电极提供控制电压vgs。以这种方式，控制单元101可以通过控制是否从电压选择器201向开关111的栅电极提供控制电压vgs来接通或断开开关111。

电压选择器202将输入电压vin与升压电路200的输出电压进行比较。如果输入电压vin小于升压电路200的输出电压，则电压选择器202选择升压电路200的输出电压作为控制电压vgs。如果输入电压vin不小于升压电路200的输出电压，则电压选择器202选择输入电压vin作为控制电压vgs。当要接通开关112时，控制单元101经由输出端子gate_q2从电压选择器202向开关112的栅电极提供控制电压vgs。当要断开开关112时，控制单元101停止经由输出端子gate_q2从电压选择器202向开关112的栅电极提供控制电压vgs。以这种方式，控制单元101可以通过控制是否从电压选择器202向开关112的栅电极提供控制电压vgs来接通或断开开关112。

电压选择器203将输入电压vin与升压电路200的输出电压进行比较。如果输入电压vin小于升压电路200的输出电压，则电压选择器203选择升压电路200的输出电压，作为控制电压vgs。如果输入电压vin不小于升压电路200的输出电压，则电压选择器203选择输入电压vin作为控制电压vgs。当要接通开关113时，控制单元101经由输出端子gate_q3从电压选择器203向开关113的栅电极提供控制电压vgs。当要断开开关113时，控制单元101停止经由输出端子gate_q3从电压选择器203向开关113的栅电极提供控制电压vgs。以这种方式，控制单元101可以通过控制是否从电压选择器203向开关113的栅电极提供控制电压vgs来接通或断开开关113。

电压选择器204将输入电压vin与升压电路200的输出电压进行比较。如果输入电压vin小于升压电路200的输出电压，则电压选择器204选择升压电路200的输出电压作为控制电压vgs。如果输入电压vin不小于升压电路200的输出电压，则电压选择器204选择输入电压vin作为控制电压vgs。当要接通开关114时，控制单元101经由输出端子gate_q4从电压选择器204向开关114的栅电极提供控制电压vgs。当要断开开关114时，控制单元101停止经由输出端子gate_q4从电压选择器204向开关114的栅电极提供控制电压vgs。以这种方式，控制单元101可以通过控制是否从电压选择器204向开关114的栅电极提供控制电压vgs来接通或断开开关114。

当将输入电压vin输入到控制单元101时，控制单元101控制是否将控制电压vgs提供给开关111至114的栅电极。通过这种控制，控制单元101接通开关113和111，并且断开开关114和112。注意，开关113和111处于接通状态且开关114和112处于断开状态的ic100的状态被称为“状态a”。由此，电容器121和132串联连接，结果，输出电压vout是通过将输入电压vin分压为输入电压vin的一半而获得的电压。这里，电容器131使输出电压vout平滑化。

接着，控制单元101通过控制是否将控制电压vgs提供给开关111至114的栅电极来使开关111至114的状态反转。例如，控制单元101断开开关113和111且接通开关114和112。注意，开关113和111处于断开状态且开关114和112处于接通状态的ic100的状态被称为“状态b”。由此，电容器121和132并联连接，结果，输出电压vout是通过将输入电压vin分压为输入电压vin的一半而获得的电压。这里，电容器131也使输出电压vout平滑化。

此后，控制单元101通过高速控制是否要向开关111至114的栅电极提供控制电压vgs，来高速重复开关111至114的状态的反转。以这种方式，控制单元101可以通过高速控制是否要向开关111至114的栅电极提供控制电压vgs来在“状态a”和“状态b”之间高速交替切换ic100的状态。作为控制单元101控制开关111至114的状态的结果，电容器121和132之间的连接状态改变为串联连接或并联连接。另外，作为将电容器121和132之间的连接状态改变为串联连接或并联连接的结果，电压转换装置10可以输出作为输入电压vin的一半的输出电压vout。

如上所述，根据第一实施例，作为在ic100中设置升压电路200的结果，即使输入电压vin已经下降到比预定基准电压低的电压，也可以稳定地控制开关111至114。由此，即使输入电压vin已经下降到比预定基准电压低的电压，电压转换装置10也可以将输入电压vin转换为比输入电压vin低的预定输出电压(例如，输入电压vin的一半)。

第二实施例

接着，将描述第二实施例中的电压转换装置10的结构的示例。在第二实施例中，将描述与第一实施例不同的部分，并且将省略与第一实施例的部分相同的部分的描述。

在第二实施例中，升压电路200由不使用电感器的电荷泵构成。此外，升压电路200将通过升高输入电压vin而获得的作为输入电压vin的两倍的电压作为升压电路200的输出电压提供给电压选择器201至204。作为以这种方式配置的结果，可以将输入电压vin转换为比输入电压vin低的预定输出电压，同时保持即使输入电压vin已经降低到预定基准电压(例如5.0v)以下也将不会产生磁噪声的优点。这里，例如，预定输出电压是输入电压vin的一半。

注意，例如，当输入电压vin从5.0v进一步降低到1.6v时，即使将输入电压vin升高到作为输入电压vin的两倍的电压，升高后的电压也不大于或等于预定基准电压(例如5.0v)。在这种情况下，(vin×2)v小于(vout+2.5)v。在这种情况下，升压电路200通过将升压比从2改变为x(x是从3至20的整数)进行调整，使得通过升高输入电压vin而获得的升高后的电压大于或等于预定基准电压(例如5.0v)。

如上所述，根据第二实施例，作为通过不使用电感器的电荷泵来配置升压电路200的结果，可以将输入电压vin转换为比输入电压vin低的预定输出电压，同时保持将不会产生磁噪声的优点。

第三实施例

接着，将描述第三实施例中的电压转换装置10的结构的示例。在第三实施例中，将描述与第一实施例或第二实施例不同的部分，并且将省略与第一实施例或第二实施例的部分相同的部分的描述。

如果以比当开关111至114被控制为接通状态时的预定操作状态下的控制电压高的控制电压vgs来控制开关111至114，则尽管ic100的损耗增加，但是开关111至114的接通阻抗降低。在这种情况下，由开关111至114引起的电压降降低，并且电压转换装置10的输出电压的质量提高。因此，在需要高质量电源的电子装置的操作状态下，通过从未示出的微控制器等向控制单元101给出指示，以比预定操作状态下的控制电压高的控制电压vgs来控制开关111至114。

例如，考虑如下情况：包括电压转换装置10的电子装置是诸如数字照相机等的摄像设备，并且将由电压转换装置10生成的电压提供给图像传感器。当摄像设备进行摄像操作时，要提供给图像传感器的电压必须是高质量的，因此，将以比预定操作状态(例如，除了摄像操作之外)下的控制电压高的控制电压vgs来控制开关111至114、直到完成摄像设备的摄像操作为止。

另一方面，在由图像传感器获得的图像显示在诸如lcd等的显示单元中的实时取景操作中，图像实际上并没有保存在诸如存储卡等的记录介质中，因此，相对于进行摄像操作的情况，不需要高质量的输出电压。在这种情况下，升压电路200的升压比降低，并且以正常控制电压vgs来控制开关111至114。

如上所述，根据第三实施例，作为根据包括电压转换装置10的电子装置的操作状态来控制控制电压vgs的大小的结果，可以适当地将电压转换装置10用作高质量电源或高效电源。

第四实施例

接着，将描述第四实施例中的电压转换装置10的结构的示例。在第四实施例中，将描述与第一实施例、第二实施例或第三实施例不同的部分，并且将省略与第一实施例、第二实施例或第三实施例的部分相同的部分的描述。

在第四实施例中，将描述如下情况：控制单元101设置有升压电路200，并且单独控制要提供给各个开关111至114的控制电压vgs。作为控制单元101设置有升压电路200的结果，可以单独地适当接通或断开开关111至114。

第五实施例

在第一实施例至第四实施例中描述的各种功能、处理或方法也可以通过个人计算机、微计算机或cpu(中央处理单元)等利用程序来实现。在第五实施例中，以下将个人计算机、微计算机或cpu等称为“计算机x”。另外，在第五实施例中，将用于控制计算机x并实现第一实施例至第四实施例中描述的各种功能、处理或方法的程序称为“程序y”。

在第一实施例至第四实施例中描述的各种功能、处理或方法通过计算机x执行程序y来实现。在这种情况下，将程序y经由计算机可读存储介质提供给计算机x。根据第五实施例的计算机可读存储介质包括硬盘装置、磁存储装置、光存储装置、磁光存储装置、存储卡、易失性存储器(例如，随机存取存储器)和非易失性存储器(例如，只读存储器)等至少之一。根据第五实施例的计算机可读存储介质是非暂时性存储介质。

虽然参考典型实施例描述了本发明的方面，但是应当理解，本发明的方面不限于典型实施例。所附权利要求书的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有修改和等同结构。