权利要求书中所使用的相对术语(例如，“较高”、“较低”、“高于”、“低于”等等)是参考电压及电流的量值而适用，同时理解相反极性。预期对上文所描述的实施方案的这些以及其它替代方案及变化形式在如所主张的本发明的真实范围内。
[0050]尽管已根据本发明的实施例中的一或多者描述了本发明，但当然，预期已参考本说明书及其图式的所属领域的技术人员将明了对这些实施例的修改形式及替代方案，此类修改形式及替代方案获得本发明的优点及益处。预期此类修改形式及替代方案在如本文中先前所主张的本发明的范围内。
【主权项】
1.一种电压转换器电路,其包括: 降压转换器级，其耦合到输入端子及输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压； 电荷泵级，其耦合到所述输入端子及所述输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；及 控制电路，其用于响应于所述输出端子处的所述电压高于第一输出电压电平而停用所述电荷泵级且用于控制所述降压转换器级以将所述输出电压调节为第二输出电压电平，其中所述第二输出电压电平高于所述第一输出电压电平。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电荷泵级包括: 切换式二极管-电容器电路，其耦合于所述输入端子与所述输出端子之间且接收时钟信号，所述切换式二极管-电容器电路响应于所述时钟信号而操作。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路包括: 分压器，其由串联连接于所述输出端子与参考供应电压之间的多个电阻器构成，且沿着所述多个电阻器界定第一及第二节点，所述第一节点比所述第二节点到所述输出端子更近；及 第一比较器，其具有耦合到所述第一节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述电荷泵级的输出，用于响应于所述第一节点处的电压而启用及停用所述电荷泵级。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述电荷泵级包括: 二极管链，其串联耦合于所述输入端子与所述输出端子之间； 电容器，其在一侧上连接到所述二极管链的节点； 门控时钟电路，其具有耦合到所述电容器的另一侧的输出，具有接收时钟信号的第一输入且具有耦合到所述第一比较器的所述输出的第二输入，所述门控时钟电路用于响应于所述分压器的所述第一节点处的所述电压低于第一阈值电平而施加对应于所述时钟信号的信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述电荷泵级进一步包括: 箝位电路，其耦合于所述输入端子与所述二极管链之间，用于响应于所述输入端子处的所述电压而限制从所述输入端子施加到所述二极管链的电流。
6.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制电路进一步包括: 第二比较器，其具有耦合到所述第二节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述降压转换器级的输出。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述控制电路进一步包括: 第三比较器，其具有稱合到所述输入端子的第一输入、稱合到输入参考电压的第二输入及耦合到所述降压转换器级的输出，用于响应于所述输入端子处的所述电压高于其第二输入处的所述参考电压而启用所述降压转换器级。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述输入参考电压不同于施加到所述第一及第二比较器的所述参考电压。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路还用于响应于所述输入端子处的所述电压高于输入参考电平而启用所述降压转换器级。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述控制电路包括: 比较器，其具有耦合到所述输入端子的第一输入、耦合到所述输入参考电压的第二输入及耦合到所述降压转换器级的输出，用于响应于所述输入端子处的所述电压高于其第二输入处的所述参考电压而启用所述降压转换器级。
11.一种操作DC-DC电压转换器以将在输入端子处接收的DC电压转换为输出端子处的DC电压的方法，其包括以下步骤: 将时钟信号施加到耦合于所述输入端子与所述输出端子之间的电荷泵电路以增加所述输出端子处的所述电压； 响应于所述输出端子处的所述电压超过第一电压电平，停用所述电荷泵电路；及响应于所述输入端子处的所述电压超过输入参考电压，操作降压转换器级以将所述输出端子处的所述电压调节为高于所述第一电压电平的第二电压电平。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括: 响应于所述输入端子处的所述电压而限制从所述输入端子施加到所述电荷泵电路中的二极管链的电流。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述停用步骤包括: 将耦合于所述输出端子与参考供应电压之间的分压器的第一节点处的电压与第一参考电压进行比较；及 响应于所述第一节点处的所述电压超过所述第一参考电压，阻止所述时钟信号被施加到所述电荷泵电路。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述操作所述降压转换器级的步骤包括: 将所述分压器的第二节点处的电压与第二参考电压进行比较，所述分压器的所述第二节点处的所述电压低于所述分压器的所述第一节点处的所述电压；及 响应于将分压器的所述第二节点与所述第二参考电压进行比较而控制所述降压转换器级中的开关。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一及第二参考电压处于相同电压。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括: 将所述输入端子处的所述电压与所述输入参考电压进行比较； 其中所述操作所述降压转换器级的步骤包括响应于所述比较步骤而控制所述降压转换器级中的开关。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括: 在所述停用步骤之后且响应于所述输出端子处的所述电压下降到低于所述第二电压电平，启用所述电荷泵电路。
18.—种电压转换器电路,其包括: 降压转换器级，其耦合到输入端子及输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压； 电荷泵级，其耦合到所述输入端子及所述输出端子，用于响应于所述输入端子处的输入电压而驱动所述输出端子处的电压；及控制电路，其包括: 分压器，其由串联连接于所述输出端子与参考供应电压之间的多个电阻器构成且沿着所述多个电阻器界定第一及第二节点，所述第一节点比所述第二节点到所述输出端子更近； 第一比较器，其具有耦合到所述第一节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述电荷泵级的输出，用于启用及停用所述电荷泵级；及 第二比较器，其具有耦合到所述第二节点的第一输入及耦合到参考电压的第二输入，且具有耦合到所述降压转换器级的输出。
19.根据权利要求18所述的电路，其中所述降压转换器级包括: 切换晶体管，其连接于所述输入端子与开关节点之间，所述开关节点耦合到参考供应电压； 电感器，其耦合于所述开关节点与所述输出端子之间； 滤波电容器，其跨越所述输出端子及所述参考供应电压而耦合； 控制逻辑，其用于控制所述切换晶体管； 其中所述降压转换器级不包含与所述电感器串联连接于所述开关节点与所述输出端子之间的切换晶体管。
【专利摘要】本申请案涉及低损耗增压及减压电压转换器。一种开关模式DC-DC电压转换器(10)包含呈电荷泵形式的升压级(30)及降压级(20)。提供控制电路(40)，所述控制电路(40)启用所述降压级(20)的操作，同时也启用所述电荷泵级(30)，后续接着在输入电压及输出电压增加时停用所述电荷泵级(30)。所述降压转换器级(20)经构造使得其将所述输出电压调节为高于停用所述电荷泵级(30)的电压的电压。避免了主电流路径中由于需要功率FET或其它切换装置所致的传导损耗。
【IPC分类】H02M3-155
【公开号】CN104660041
【申请号】CN201410667602
【发明人】埃里克·奥马尔·托里斯, 哈里什·文卡塔拉曼, 张炳哲
【申请人】德州仪器公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月20日
【公告号】US20150145497