发明名称 可提升电压转换效率的电压转换装置
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.01.01
申请号 TW096115287 申请日期 2007.04.30
申请人 联咏科技股份有限公司 发明人 颜志仁;游宗颖
分类号 H02M3/07 主分类号 H02M3/07
代理机构 代理人 戴俊彦 台北县永和市福和路389号6楼之3;吴丰任 台北县永和市福和路389号6楼之3
主权项 一种可提升电压转换效率的电压转换装置,包含有:一电荷泵(Charge Pump),用来根据一输入电压,产生一输出电压,该输出电压之电压值与该输入电压之电压值呈一线性关系;一回授单元,用来根据该电荷泵所产生之该输出电压,输出一回授讯号;以及一调整单元,用来根据该回授单元所输出之该回授讯号,输出并调整该输入电压,以使该电荷泵所产生之该输出电压保持于一预设位准;其中,该回授讯号系电流型式。如请求项1所述之电压转换装置,其中该输出电压之电压值与该输入电压之电压值呈正倍数关系。如请求项2所述之电压转换装置,其中该回授单元所输出之该回授讯号系由该回授单元汲取一回授电流而产生。如请求项3所述之电压转换装置,其中该回授单元包含有:一输出电压接收端,耦接于该电荷泵,用来接收该电荷泵所输出之该输出电压;一回授讯号端,用来输出该回授讯号;一分压电路,耦接于该输出电压接收端与地端之间,用来产生一分压讯号;以及一电压至电流转换电路,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,汲取该回授电流。如请求项4所述之电压转换装置,其中该分压电路包含有:一第一电阻,其一端耦接于该输出电压接收端,另一端耦接于该电压至电流转换电路;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该电压至电流转换电路之间,另一端耦接于地端。如请求项4所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一电压至电流放大器,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流;以及一电流镜,包含有一第一分支耦接于该电压至电流放大器,及一第二分支耦接于该回授讯号端与地端之间,用来将该第一分支之电流镜射至该第二分支。如请求项6所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一P型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该分压电路,源极耦接于一电压产生器,以及汲极耦接于该电流镜之该第一分支。如请求项6所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一差动放大器。如请求项8所述之电压转换装置,其中该差动放大器包含有:一第一电晶体,包含有一第一端耦接于该分压电路,一第二端耦接于一电流源,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支;以及一第二电晶体,包含有一第一端耦接于一参考电压,一第二端耦接于该电流源,及一第三端耦接于一输出电阻。如请求项9所述之电压转换装置,其中该第一电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项10所述之电压转换装置,其中该第二电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项9所述之电压转换装置,其中该输出电阻系一主动式负载电路。如请求项4所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一运算放大器,包含有一正输入端耦接于一参考电压,一负输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来比较该分压讯号与该参考电压,以产生一电压讯号;以及一电压至电流放大器,耦接于该运算放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该电压讯号,产生该回授电流。如请求项13所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一N型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该运算放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于地端。如请求项4所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一共源极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电压至电流放大器,耦接于该共源极放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该共源极放大器输出端之该输出电压,产生该回授电流。如请求项15所述之电压转换装置,其中该共源极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共源极放大器之该输入端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该共源极放大器之该输出端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第三端与该共源极放大器之该输出端之间,另一端耦接于地端。如请求项16所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项15所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一N型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该共源极放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于地端。如请求项3所述之电压转换装置,其中该调整单元包含有:一电压输出端,耦接于该电荷泵,用来输出该输入电压;一回授端,耦接于该回授单元,用来接收该回授讯号;一运算放大器,包含有一正输入端、一负输入端及一输出端,该负输入端耦接于一参考电压;一电晶体,包含有一第一端耦接于该运算放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该电压输出端;一第一电阻,其一端耦接于该电晶体之该第三端与该电压输出端之间,另一端耦接于该运算放大器之该正输入端与该回授端之间;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻、该运算放大器之该正输入端与该回授端之间,另一端耦接于地端。如请求项19所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项2所述之电压转换装置,其中该回授单元所输出之该回授讯号系由该回授单元输出一回授电流而产生。如请求项21所述之电压转换装置,其中该回授单元包含有:一输出电压接收端,耦接于该电荷泵,用来接收该电荷泵所输出之该输出电压;一回授讯号端,用来输出该回授讯号;一分压电路,耦接于该输出电压接收端,用来产生一分压讯号;以及一电压至电流转换电路,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流。如请求项22所述之电压转换装置,其中该分压电路包含有:一第一电阻,其一端耦接于该输出电压接收端,另一端耦接于该电压至电流转换电路;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该电压至电流转换电路之间,另一端耦接于地端。如请求项22所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路系一P型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该分压电路,源极耦接于一电压产生器,以及汲极耦接于该回授讯号端。如请求项22所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一电压至电流放大器,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流;以及一电流镜,包含有一第一分支耦接于该电压至电流放大器,及一第二分支耦接于该回授讯号端与一电压产生器之间,用来将该第一分支之电流镜射至该第二分支。如请求项25所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器包含有:一共源极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电晶体,包含一第一端耦接于该共源极放大器之该输出端,一第二端耦接于地端,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支;用来根据该共源极放大器输出端之该输出电压,于该第三端产生该回授电流。如请求项26所述之电压转换装置,其中该共源极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共源极放大器之该输入端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该共源极放大器之该输出端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第三端与该共源极放大器之该输出端之间,另一端耦接于地端。如请求项26所述之电压转换装置,其中该电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项27所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项25所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一差动放大器。如请求项30所述之电压转换装置,其中该差动放大器包含有:一第一电晶体,包含有一第一端耦接于该分压电路,一第二端耦接于一电流源,及一第三端耦接于一输出电阻;以及一第二电晶体,包含有一第一端耦接于一参考电压,一第二端耦接于该电流源,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支。如请求项31所述之电压转换装置,其中该第一电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项32所述之电压转换装置,其中该第二电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项31所述之电压转换装置,其中该输出电阻系一主动式负载电路。如请求项22所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一运算放大器,包含有一正输入端耦接于该分压电路,一负输入端耦接于一参考电压,及一输出端,用来比较该分压讯号与该参考电压,以产生一电压讯号;以及一电压至电流放大器,耦接于该运算放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该电压讯号,产生该回授电流。如请求项35所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一P型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该运算放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于一电压产生器。如请求项22所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一共源极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电压至电流放大器,耦接于该共源极放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该共源极放大器输出端之该输出电压,产生该回授电流。如请求项37所述之电压转换装置,其中该共源极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共源极放大器之该输入端,一第二端耦接于该共源极放大器之该输出端,及一第三端耦接于地端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第二端与该共源极放大器之该输出端之间,另一端耦接于一电压产生器。如请求项38所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项37所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一P型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该共源极放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于一电压产生器。如请求项21所述之电压转换装置,其中该调整单元包含有:一电压输出端,耦接于该电荷泵,用来输出该输入电压;一回授端,耦接于该回授单元,用来接收该回授讯号;一电流至电压转换电路,耦接于该回授端,用来将该回授讯号转换为一回授电压讯号;一运算放大器,包含有一正输入端、一负输入端及一输出端,该负输入端耦接于该电流至电压转换电路,用来接收该回授电压讯号;一电晶体,包含有一第一端耦接于该运算放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该电压输出端;一第一电阻,其一端耦接于该电晶体之该第三端与该电压输出端之间,另一端耦接于该运算放大器之该正输入端;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该运算放大器之该正输入端之间,另一端耦接于地端。如请求项41所述之电压转换装置,其中该电流至电压转换电路包含有:一参考电流源,耦接该回授端与该运算放大器之该负输入端,用来输出一参考电流;以及一电阻,其一端耦接于该参考电流源、该回授端与该运算放大器之该负输入端之间,另一端耦接于地端。如请求项41所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项1所述之电压转换装置,其中该输出电压之电压值与该输入电压之电压值呈负倍数关系。如请求项44所述之电压转换装置,其中该回授单元所输出之该回授讯号系由该回授单元汲取一回授电流而产生。如请求项45所述之电压转换装置,其中该回授单元包含有:一输出电压接收端,耦接于该电荷泵,用来接收该电荷泵所输出之该输出电压;一回授讯号端,用来输出该回授讯号;一分压电路,耦接于该输出电压接收端与一电压产生器之间,用来产生一分压讯号;以及一电压至电流转换电路,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,汲取该回授电流。如请求项46所述之电压转换装置,其中该分压电路包含有:一第一电阻,其一端耦接于该输出电压接收端,另一端耦接于该电压至电流转换电路;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该电压至电流转换电路之间,另一端耦接于该电压产生器。如请求项46所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路系一N型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该分压电路,源极耦接于地端,以及汲极耦接于该回授讯号端。如请求项46所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一电压至电流放大器,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流;以及一电流镜,包含有一第一分支耦接于该电压至电流放大器,及一第二分支耦接于该回授讯号端与地端之间,用来将该第一分支之电流镜射至该第二分支。如请求项49所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器包含有:一共源极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电晶体,包含一第一端耦接于该共源极放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支;用来根据该共源极放大器输出端之该输出电压,于该第三端产生该回授电流。如请求项50所述之电压转换装置,其中该共源极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共源极放大器之该输入端,一第二端耦接于地端,及一第三端耦接于该共源极放大器之该输出端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第三端与该共源极放大器之该输出端之间,另一端耦接于一电压产生器。如请求项50所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项51所述之电压转换装置,其中该电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项49所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一差动放大器。如请求项54所述之电压转换装置,其中该差动放大器包含有:一第一电晶体,包含有一第一端耦接于该分压电路,一第二端耦接于一电流源,及一第三端耦接于一输出电阻;以及一第二电晶体,包含有一第一端耦接于一参考电压,一第二端耦接于该电流源,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支。如请求项55所述之电压转换装置,其中该第一电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项56所述之电压转换装置,其中该第二电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项55所述之电压转换装置,其中该输出电阻系一主动式负载电路。如请求项46所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一运算放大器,包含有一正输入端耦接于该分压电路,一负输入端耦接于一参考电压,及一输出端,用来比较该分压讯号与该参考电压,以产生一电压讯号;以及一电压至电流放大器,耦接于该运算放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该电压讯号,产生该回授电流。如请求项59所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一N型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该运算放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于地端。如请求项46所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一共汲极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电晶体,包含一第一端耦接于该共汲极放大器之该输出端,一第二端耦接于地端,及一第三端耦接于该回授讯号端;用来根据该共汲极放大器输出端之该输出电压,于该第三端产生该回授电流。如请求项61所述之电压转换装置,其中该共汲极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共汲极放大器之该输入端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该共汲极放大器之该输出端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第三端与该共汲极放大器之该输出端之间,另一端耦接于地端。如请求项61所述之电压转换装置,其中该电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项62所述之电压转换装置,其中该电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系汲极,该第三端系源极。如请求项45所述之电压转换装置,其中该调整单元包含有:一电压输出端,耦接于该电荷泵,用来输出该输入电压;一回授端,耦接于该回授单元,用来接收该回授讯号;一运算放大器,包含有一正输入端、一负输入端及一输出端,该负输入端耦接于一参考电压;一电晶体,包含有一第一端耦接于该运算放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该电压输出端;一第一电阻,其一端耦接于该电晶体之该第三端与该电压输出端之间,另一端耦接于该运算放大器之该正输入端与该回授端之间;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻、该运算放大器之该正输入端与该回授端之间,另一端耦接于地端。如请求项65所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项44所述之电压转换装置,其中该回授单元所输出之该回授讯号系由该回授单元输出一回授电流而产生。如请求项67所述之电压转换装置,其中该回授单元包含有:一输出电压接收端,耦接于该电荷泵,用来接收该电荷泵所输出之该输出电压;一回授讯号端,用来输出该回授讯号;一分压电路,耦接于该输出电压接收端,用来产生一分压讯号;以及一电压至电流转换电路,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流。如请求项68所述之电压转换装置,其中该分压电路包含有:一第一电阻,其一端耦接于该输出电压接收端,另一端耦接于该电压至电流转换电路;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该电压至电流转换电路之间,另一端耦接于一电压产生器。如请求项68所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一电压至电流放大器,耦接于该分压电路,用来根据该分压讯号,产生该回授电流;以及一电流镜,包含有一第一分支耦接于该电压至电流放大器,及一第二分支耦接于该回授讯号端与一电压产生器之间,用来将该第一分支之电流镜射至该第二分支。如请求项70所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一N型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该分压电路,源极耦接于地端,以及汲极耦接于该电流镜之该第一分支。如请求项70所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一差动放大器。如请求项72所述之电压转换装置,其中该差动放大器包含有:一第一电晶体,包含有一第一端耦接于该分压电路,一第二端耦接于一电流源,及一第三端耦接于该电流镜之该第一分支;以及一第二电晶体,包含有一第一端耦接于一参考电压,一第二端耦接于该电流源,及一第三端耦接于一输出电阻。如请求项73所述之电压转换装置,其中该第一电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项74所述之电压转换装置,其中该第二电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项73所述之电压转换装置,其中该输出电阻系一主动式负载电路。如请求项68所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一运算放大器,包含有一正输入端耦接于一参考电压,一负输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来比较该分压讯号与该参考电压,以产生一电压讯号;以及一电压至电流放大器,耦接于该运算放大器之该输出端与该回授讯号端,用来根据该电压讯号,产生该回授电流。如请求项77所述之电压转换装置,其中该电压至电流放大器系一P型金属氧化半导体电晶体,其闸极耦接于该运算放大器之该输出端,汲极耦接于该回授讯号端,以及源极耦接于一电压产生器。如请求项68所述之电压转换装置,其中该电压至电流转换电路包含有:一共源极放大器,包含有一输入端耦接于该分压电路,及一输出端,用来根据该分压讯号,以产生一输出电压;以及一电晶体,包含一第一端耦接于该共源极放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该回授讯号端;用来根据该共源极放大器输出端之该输出电压,于该第三端产生该回授电流。如请求项79所述之电压转换装置,其中该共源极放大器包含有:一电晶体,包含有一第一端耦接于该共源极放大器之该输入端,一第二端耦接于地端,及一第三端耦接于该共源极放大器之该输出端;以及一电流源,其一端耦接于该电晶体之第三端与该共源极放大器之该输出端之间,另一端耦接于一电压产生器。如请求项79所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项80所述之电压转换装置,其中该电晶体系一N型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。如请求项67所述之电压转换装置,其中该调整单元包含有:一电压输出端,耦接于该电荷泵,用来输出该输入电压;一回授端,耦接于该回授单元,用来接收该回授讯号;一电流至电压转换电路,耦接于该回授端,用来将该回授讯号转换为一回授电压讯号;一运算放大器,包含有一正输入端、一负输入端及一输出端,该负输入端耦接于该电流至电压转换电路,用来接收该回授电压讯号;一电晶体,包含有一第一端耦接于该运算放大器之该输出端,一第二端耦接于一电压产生器,及一第三端耦接于该电压输出端;一第一电阻,其一端耦接于该电晶体之该第三端与该电压输出端之间,另一端耦接于该运算放大器之该正输入端;以及一第二电阻,其一端耦接于该第一电阻与该运算放大器之该正输入端之间,另一端耦接于地端。如请求项83所述之电压转换装置,其中该电流至电压转换电路包含有:一参考电流源,耦接该回授端与该运算放大器之该负输入端,用来输出一参考电流;以及一电阻,其一端耦接于该参考电流源、该回授端与该运算放大器之该负输入端之间,另一端耦接于地端。如请求项83所述之电压转换装置,其中该电晶体系一P型金属氧化半导体电晶体,该第一端系闸极,该第二端系源极,该第三端系汲极。
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