发明名称 电源装置和电压变换器及半导体积体电路
摘要 本发明之电源装置200系例如图1所示,具备有以所定之时序来供应能量用之能量供应电路210,及接收从能量供应电路210所供应之能量并保存该能量的能量保存电路220。而能量保存电路220乃包括有,感应器221,在连接点222被连接于感应器221一端之电容(器)223及在连接点224被连接于感应器221之另一端之电容(器)225。而能量乃至少藉连接点222和224之中的一方来供应于负载。
申请公布号 TW357483 申请公布日期 1999.05.01
申请号 TW086114789 申请日期 1997.10.08
申请人 发明人
分类号 H02M3/139;H02M3/156;H02M3/22 主分类号 H02M3/139
代理机构 代理人
主权项 1.一种电源装置,具备有,以所定之时序来供应能量 之能量供应机构,及接收从前述能量供应机构所供 应之前述能量并保存前述能量的能量保存机构, 前述能量保存机构包括有,感应体,和在第1连接点 被连接于前述感应体一端之第1电容,及在第2连接 点被连接于前述感应体之另一端之第2电容, 前述能量会藉前述第1连接点来供予负载,而前述 第1电容为较前述第2电容充分地大。2.一种电源装 置,具备有,以所定之时序来供应能量之能量供应 机构,及接收从前述能量供应机构所供应之前述能 量并保存前述能量的能量保存机构, 前述能量保存机构包括有,感应体,和在第1连接点 被连接于前述感应体一端之第1电容,及在第2连接 点被连接于前述感应体之另一端之第2电容, 前述能量至少会藉前述第1连接点和前述第2连接 点中之一方来供予负载,而对于前述负载,将从前 述第1连接点和前述第2连接点中之一方予以供应 交流电压波形。3.如申请专利范围第1项所述之电 源装置,其中前述负载,将从前述第1连接点供应直 流电压波形,而从前述第2连接点供应交流电压波 形。4.如申请专利范围第2项所述之电源装置,其中 对于前述负载,将从前述第1连接点和前述第2连接 点中之一方供应交流电压波形。5.一种电源装置, 具备有,以所定之时序来供应能量之能量供应机构 ,及接收从前述能量供应机构所供应之前述能量并 保存前述能量的能量保存机构, 前述能量保存机构包括有,感应体,和在第1连接点 被连接于前述感应体一端之第1电容,及在第2连接 点被连接于前述感应体之另一端之第2电容, 前述能量至少会藉前述第1连接点和前述第2连接 点中之一方来供予负载, 而从前述电源装置所供应给予前述负载之前述能 量之中,至少一部分将以再利用为其目的来归还至 前述电源装置。6.如申请专利范围第1,2或5项所述 之电源装置,其中前述负载系具有提供整流作用之 构造的半导体电路。7.如申请专利范围第1,2或5项 所述之电源装置,其中前述电源装置和前述负载, 将被形成于单一之半导体晶片上。8.如申请专利 范围第5项所述之电源装置,其中从前述电源装置 供予前述负载之前述能量中之至少一部分,将藉与 在前述第1连接点和前述第2连接点中供前述能量 给予前述负载时所使用之连接点为相同之连接点 来归还给予前述电源装置。9.如申请专利范围第5 项所述之电源装置,其中,从前述电源装置供予前 述负载之前述能量中之至少一部分,将藉与在前述 第1连接点和前述第2连接点中供前述能量给予前 述负载时所使用之连接点为不相同之连接点来归 还给予前述电源装置。10.一种电压变换器,主要具 备有,变换从电源所供应之第1电压为第2电压,以供 应前述第2电压至被供应电压电路用之电压变换部 ,及控制前述电压变换部用之控制部, 前述电压变换部系具有,包括感应体,和在第1连接 点被连接于前述感应体之一端的第1电容及在第2 连接点被连接于前述感应体之另一端的第2电容之 谐振电路,及具有第1端子和第2端子之开关,而前述 第1端子乃被连接于前述电源,而前述第2端子则被 连接于前述谐振电路之前述第1连接点之开关,而 前述第1连接点之电压乃具有交流电压波形,至于 前述控制部系依据前述第1电压和前述第1连接点 之电压之差来控制前述开关之开闭者。11.如申请 专利范围第10项所述之电压变换器,其中前述控制 部具备有,用以侦测从前述电压变换部所输出之前 述第2电压已较所期盼之电压降低用之第1侦测器, 而前述控制部,在由前述第1侦测器侦测从前述电 压变换部所输出之前述第2电压已较前述所期盼之 电压降低之时,就予以控制前述开关之开闭。12.如 申请专利范围第11项所述之电压变换器,其中前述 控制部更具备有,用以侦测前述第1连接点之电压 已到达所定之第1基准(参考)电压用之第2侦测器, 及用以侦测前述第1连接点之电压已到达较前述所 定之第1基准电压更大之所定之第2基准电压用之 第3侦测器,而在由前述第2侦测器侦测前述第1连接 点之电压已到达前述所定之第1基准电压之时,前 述控制部就控制前述开关,以令前述开关从开之状 态变化成闭之状态,并在由前述第3侦测器侦测前 述第1连接点之电压已到达前述所定之第2基准电 压之时,前述控制部就控制前述开关,以令前述开 关之状态从闭之状态变化成开之状态。13.如申请 专利范围第11项所述之电压变换器,其中,前述第1 侦测器乃与前述被供应电压电路所动作之时序形 成同步来开始动作。14.如申请专利范围第10项所 述之电压变换器,其中前述控制部具备有,用以侦 测从前述电压变换部所输出之前述第2电压已到达 所定之基准电压用之第4侦测器,并响应于复置(重 置)信号,前述控制部予以控制前述开关,以令前述 开关之状态从开之状态变化成闭之状态,并在由前 述第4侦测器侦测从前述电压变换部所输出之前述 第2电压已到达前述所定之基准电压之时,前述控 制部就控制前述开关,以令前述开关之状态从闭之 状态变化成开之状态。15.如申请专利范围第14项 所述之电压变换器,其中前述控制部更具备有,响 应于前述第1连接点之电压变化,来生成时钟信号( 定时信号)之定时信号生成器,及在侦测前述定时 信号之周期与所定之周期有相异时,就输出前述复 置信号的电路。16.如申请专利范围第14项所述之 电压变换器,其中前述控制部更具备有,侦测前述 第1连接点之电压变化之最大値较所定基准电压更 小之时,就会输出前述复置信号之电路。17.如申请 专利范围第11项所述之电压变换器,其中前述控制 部更具备有,生成前述所期盼之电压用之第1基准 电压生成器,而前述第1基准电压生成器仅在于前 述第1侦测器产生动作之期间内方可动作。18.如申 请专利范围第11项所述之电压变换器,其中前述控 制部更具备有,生成(形成)前述所期盼之电压用之 第1基准电压生成器,而前述第1基准电压生成器乃 对应于从前述被供应电压电路所传输之信号,以变 动前述所期盼之电压。19.如申请专利范围第11项 所述之电压变换器,其中前述控制部更具备有,侦 测前述第1连接点之电压已到达所定之第1基准电 压用之第2侦测器,而在由前述第2侦测器侦测前述 第1连接点之电压已到达前述所定之第1基准电压 之时,前述控制部就控制前述开关,以令前述开关 之状态从开之状态变化成闭之状态。20.如申请专 利范围第10项所述之电压变换器,其中前述控制部 会在前述第1连接点之电压上升之期间,予以控制 前述开关之开闭。21.如申请专利范围第10项所述 之电压变换器,其中前述控制部会在前述第1连接 点之电压下降之期间,予以控制前述开关之开闭。 22.一种电压变换器,主要具备有,将从电源所供应 之电压予以变换为第2电压,以供应前述第2电压给 予被电压供应电路用之电压变换部,及控制前述电 压变换部用之控制部, 前述电压变换部系具有,包括感应体,和在第1连接 点被连接于前述感应体之一端的第1电容,及在第2 连接点被连接于前述感应体之另一端的第2电容之 谐振电路,及具有第1端子和第2端子之开关,而前述 第1端子乃被连接于前述电源,前述第2端子则被连 接于前述谐振电路之前述第1连接点的开关,而前 述控制部乃控制前述开关之开闭,至于前述电压变 换部更具备有将经由前述开关从前述感应体朝向 前述电源流动之归还电流予以暂时性地储存之储 存机构。23.一种电压变换器,主要将变换从电源所 供应之电压为所期盼之电压,以供应前述所期盼之 电压给予被供应电压电路,而前述电压变换器包括 有:具备有第1变换效率之第1电压变换器;从前述电 压变换器流动较所定之电流更小之电流至前述被 供应电压电路之时,具有较前述第1变换效率更大 之第2变换效率之第2电压变换器;及用以侦测从前 述电压变换器流动至前述被供应电压电路之电流 用之电流侦测器,并在由前述电流侦测器所侦测之 电流成为较前述所定之电流更大之时,前述第1电 压变换器就会产生动作,而在由前述电流侦测器所 侦测之电流成为较前述所定之电流更小之时,前述 第2电压变换器就会产生动作。24.一种电压变换器 ,主要具备有,变换从电源所供应之电压成为第2电 压,以供应前述第2电压给予被供应电压电路之电 压变换部,及控制前述电压变换部用之控制部,而 前述电压变换部系包括有:包括第1感应体和在第1 连接点要被连接于前述第1感应体一端的第1电容 及在第2连接点要被连接于前述第1感应体之另一 端的第2电容之第1谐振电路;为具有第1端子和第2 端子之第1开关,而前述第1端子被连接于前述电源, 前述第2端子被连接于前述第1谐振电路之前述第1 连接点的第1开关;包括第2感应体,和在第3连接点 要被连接于前述第2感应体一端的第3电容,及在第4 连接点要被连接于前述第2感应体之另一端第4电 容之第2谐振电路;及具有第3端子和第4端子之第2 开关,而前述第3端子被连接于前述第1谐振电路之 前述第2连接点,前述第4端子则被连接于前述第2谐 振电路之前述第3连接点的第2开关,而前述控制部 系用以控制前述第1开关及第2开关之开闭者。25. 一种电压变换器,主要具备有,变换从电源所供应 之第1电压为第2电压,以供应前述第2电压至被供应 电压电路的电压变换部,及控制前述电压变换部用 之控制部,而前述电压变换部为包括有:包括第1感 应体和在第1连接点要被连接于前述第1感应体之 一端的第1电容及在第2连接点要被连接于前述第1 感应体之另一端的第2电容之谐振电路;为具有第1 端子和第2端子之第1开关,而前述第1端子被连接于 前述电源,前述第2端子被连接于前述谐振电路之 前述第1连接点的第1开关:及包括第2感应体,和第3 电容及具有第3端子和第4端子之第2开关之调变谐 振电路,而前述第2感应体一端系在第3连接点被连 接于前述第2电容,前述第2感应体之另一端系被连 接于前述第2连接点,前述第2开关之前述第3端子系 被连接于前述电源,前述第2开关之前述第4端子系 被连接于前述第3连接点的调变谐振电路,而前述 控制部系用以控制前述第1开关及第2开关之开闭 用者。26.一种电压变换器,主要具备有,将变换从 电源所供应之第1电压为第2电压,以供应前述第2电 压至被供应电压电路的电压变换部,及控制前述电 压变换部用之控制部,而前述电压变换部包括有: 包括第1感应体和在第1连接点要被连接于前述第1 感应体一端的第1电容及在第2连接点要被连接于 前述第1感应体之另一端的第2电容之谐振电路;为 具有第1端子和第2端子之第1开关,而前述第1端子 被连接于前述电源,前述第2端子被连接于前述谐 振电路之前述第1连接点的第1开关;及包括第2感应 体,和第3电容及具有第3端子和第4端子之第2开关 之调变谐振电路,前述第2感应体之一端系被连接 于前述第1连接点,前述第2感应体之另一端乃在第3 连接点被连接于前述第3电容,前述第2开关之前述 第3端子系被连接于前述电源,前述第2开关之前述 第4端子系被连接于第3连接点之调变谐振电路,而 前述控制部系用以控制前述第1开关及第2开关之 开闭。27.一种半导体积体电路,主要具备有,包括LC 谐振电路之电源装置,及从前述电源装置被供应电 源电压之至少一个电路组件,前述LC谐振电路之谐 振频率系在由前述至少一个电路组件所使用之频 带中,将依据前述谐振频率所决定之杂讯强度被设 定为所定之値以下。28.如申请专利范围第27项所 述之半导体积体电路,其中前述电源装置和前述至 少一个电路组件乃被形成于单一之半导体晶片上 。29.如申请专利范围第27项所述之半导体积体电 路,其中前述电源装置和前述至少一个电路组件乃 被形成于相异之半导体晶片上。30.如申请专利范 围第27项所述之半导体积体电路,其中前述电源装 置,将供应直流电压给予前述至少一个电路组件。 31.一种电源装置,主要具备有,供应动态能量和静 态能量用之能量供应机构,及接收从前述能量供应 机构所供应之前述动态能量和静态能量,并保存前 述动态能量和前述静态能量用之能量保存机构, 而前述能量保存机构包括有,感应体,和在第1连接 点被连接于前述感应体之一端的第1电容,及在第2 连接点被连接于前述感应体之另一端的第2电容, 而前述能量系藉前述第1连接点来供应给予负载, 前述能量保存机构,更包括有,要进行变换要被保 存于前述能量保存机构的前述动态能量之至少一 部分为静态能量,或进行变换要被保存于前述能量 保存机构的前述静态能量之至少一部分为动态能 量之能量变换机构。32.如申请专利范围第31项所 述之电源装置,其中前述能量变换机构包括有被连 接于前述第2连接点之开关,而前述开关会在前述 第2连接点之电压成为接地电压以下之期间被控制 成接通(ON)。33.如申请专利范围第31项所述之电源 装置,其中前述能量变换机构包括有被连接于前述 第2连接点之开关,而前述开关会在前述第2连接点 之电压成为较接地电压为高之期间被控制成接通( ON)。图式简单说明: 第一图系显示依据本发明之电源装置200之结构图 。 第二图A-第二图E系以模式来显示在能量保存电路 中,动态能量藉感应体循环于电容223和电容225之间 之同时,予以保持成一定之图。 第三图系显示在C1 C2时之连接点222交流电压波形之一例图。 第四图A及第四图B系显示交流电压波形之例图。 第五图系显示连接包括有寄生二极体250之LSI至电 源装置200之连接点222时之等效电路图 第六图A-第六图D系显示能量供应电路210之结构图 。 第七图A-第七图E系显示电压V之波形和电流i之波 形之图。 第八图系显示电源装置1301之结构图。 第九图A及第九图B系显示在连接点之电压波形图 。 第十图A系显示侦测动态能量用之处理步骤的流程 图。 第十图B系显示侦测静态能量用之处理步骤的流程 图。 第十一图A显示电源装置1302之结构图。 第十一图B及第十一图C系显示元件391之结构图。 第十一图D系显示在连接点之电压波形图。 第十二图系显示电源装置1303之结构图。 第十三图A系显示电源装置1304之结构图。 第十三图B系显示在连接点之电压波形图。 第十四图系显示调整动态能量用之处理步骤之流 程图。 第十五图系显示开关部212e之结构例之图。 第十六图A系显示DC型式之电源装置201之结构图。 第十六图B系显示在连接点之电压波形图。 第十七图A系显示AC型式之电源装置202之结构图。 第十七图B系显示在连接点之电压波形图。 第十八图A系显示DC-AC型式之电源装置203之结构图 。 第十八图B系显示在连接点之电压波形图。 第十九图A系显示AC-AC型式之电源装置204之结构图 。 第十九图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十图A系显示AC-AC型式之电源装置205之结构图 。 第二十图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十一图系显示AC-AC型式之电源装置206之结构 图。 第二十二图系显示在连接点之电压波形图。 第二十三图A-第二十三图D系显示在个个期间T1-T4 之电荷移动图。 第二十四图A及第二十四图B系显示在连接点之电 压波形图。 第二十五图A系显示能量再利用DC型式之电源装置 1202结构图。 第二十五图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十六图A系显示能量再利用AC-AC型式之电源装 置1203结构图。 第二十六图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十七图A系显示能量再利用DC-AC型式之电源装 置1204结构图。 第二十七图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十八图A系显示能量再利用DC-AC型式之电源装 1205结构图。 第二十八图B系显示在连接点之电压波形图。 第二十九图系显示依据本发明之电压变换器20之 结构图。 第三十图系显示电压变换部3之结构图。 第三十一图系显示谐振电路140之等效电路图。 第三十二图系显示电压变换器20之动作图。 第三十三图系显示稳态(正常)动作期间之电压变 换器之动作图。 第三十四图系显示电压变换部3之端子3c之电压变 化(波形a),及电压变换部3之端子3e之电压变化(波 形b)之图。 第三十五图系显示在正常动作状态下之波形a和波 形b之图。 第三十六图系显示在正常动作状态下之波形a和波 形b之图。 第三十七图A系显示侦测器8之结构图。 第三十七图B系显示侦测器8之动作图。 第三十八图系显示负载2为数LSI之时,要减低杂讯 之影响的方法图。 第三十九图A系显示侦测器15之结构图。 第三十九图B系显示侦测器15之动作图。 第四十图系显示电压变换器20之另一结构图。 第四十一图系显示监测器661之处理步骤之控制流 程图。 第四十二图系显示实现第四十一图之控制流程用 之电路结构例图。 第四十三图系显示从基准电压生成器14所输出之Vs 产生变化之状况的图。 第四十四图系显示决定电压Vc用之处理步骤的控 制流程图。 第四十五图系显示依据本发明之电压变换器之另 一结构图。 第四十六图系显示以组合电压变换器20和习知之DC /DC变换器61而增大电压变化速度之状况图。 第四十七图系显示具有可在DC/DC变换器61之电压变 换部54和电压变换器20之电压变换部3之间共用之 电路部分乙事之图。 第四十八图A及第四十八图B系显示电压变换部3之 另一结构图。 第四十九图A及第四十九图B系显示电压变换部3之 另一结构图。 第五十图系显示电压变换器20之另一动作步骤图 。 第五十一图A及第五十一图B系显示习知之DC/DC变换 器61之结构图。 第五十二图系用以说明LSI之杂讯产生机构用之图 。 第五十三图A系显示习知DC/DC变换器61之负载消耗 电力PL和变换损失Pt之关系图。 第五十三图B系显示依据本发明之电压变换器20的 负载消耗电力PL和变换损失Pt之关系图。 第五十四图A系显示习知DC/DC变换器61之负载消耗 电力PL和综合损失率ct之关系图。 第五十四图B系显示依据本发明之电压变换器20的 负载消耗电力PL和综合损失率ct之关系图。 第五十五图系显示供相异电源电压给予复数负载 用之电源装置之结构图。 第五十六图系显示在连接点之电压波形图。 第五十七图系显示以能量保存电路220为中心之动 态能量和静态能量之流动状况图。 第五十八图A系显示能量供应电路210之另一结构图 。 第五十八图B系显示连接点222之电压变化[波形(A)] 和连接点224之电压变化[波形(B)]之图。 第五十九图系显示电压变换器1500之结构图。 第六十图A及第六十图B系显示电压变换部1501之结 构图。 第六十一图A-第六十一图C系显示要降压电源电压 VDD之状况图。 第六十二图A系显示控制部1518用以进行电压变换 部1501之开关1502之断-续用之时序的控制流程图。 第六十二图B系显示控制部1518用以进行电压变换 部1501之开关1506之断续用之时序的控制流程图。 第六十三图A及第六十三图B系显示开关1506之断一 续时序之图。 第六十四图系显示电压变换器1600之结构图。 第六十五图系显示电压变换器1601之结构图。 第六十六图系显示在正常状态下之电压变换部1601 之各点的电压变化图。 第六十七图系显示调整端子1601e之相位和端子1601f 之电压相位之间的关系状况之图。 第六十八图A及第六十八图B系显示端子1601e之电压 (曲线E)和端子1601f之电压(曲线F)形成反相之状况 图。 第六十九图系显示控制部1632用以进行电压变换部 1601之开关1619之断-续用之时序的控制流程图。 第七十图系显示控制部1632用以进行电压变换部 1601之开关1620之断-续用之时序的控制流程图。 第七十一图系显示电压变换器1700之结构图。 第七十二图系显示电压变换器1701之结构图。 第七十三图A系显示第1基本谐振电路之结构图。 第七十三图B系显示第2基本谐振电路之结构图。 第七十四图系显示在正常状态下之电压变换部1701 之各点的电压变化图。 第七十五图系显示系统LSI之一实施形态之图。 第七十六图系显示对于LC谐振电路之谐振频率的 杂讯强度之分布图。 第七十七图系显示形成包括LC谐振电路之电源装 置1806和中频及高频类比电路组件1802于不同晶片 上之例的图。 第七十八图系显示系统LSI1807和中频及高频类比电 路组件1802之对于距离D之杂讯强度之分布图。 第七十九图系显示包括有L-C结构之LC谐振电路之 电源装置1806之结构图。
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