TWI274461B - Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same - Google Patents

Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same Download PDF

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TWI274461B
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Description

(1) 1274461 " 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於切換式調整器,使用切換式調整器的電 力供應電路,以及包含切換式調整器的二次電池充電電 路,特別是關於接於輸出端的切換式調整器,該輸出端上 加有電壓,並有電路能防止從接至輸出端的電力供應,流 向輸入端的電流逆向流動。 【先前技術】 於相關技藝中,PMOS(P型通道金屬氧化物半導體)電 ^ 晶體廣泛用於降壓切換式調整器的切換元件,以及線性調 整器的電壓控制元件。除此之外,使用PMOS電晶體的電 力供應電路,被用於二次電池充電電路中作爲控制元件; 以及多個電力供應器的輸出端相接,同時對負載供電的倂 行電力供應電路中;和在備用電力供應電路中,當主要電 • 力供應關閉時,執行暫時電路備用。 在這些使用PMOS電晶體的電力供應電路中,當另一 電力供應電路的電壓加於該電力供應電路輸出端時,若連 ^ 接於一輸入端的電力供應切斷,或電力供應發生問題,電 流會從輸出端至輸入端的反方向流動,亦即,產生反向電 流。此外,在倂行電力供應電路中,若各電力供應的輸出 電壓不一致,也會產生反向電流。 圖4爲顯示電晶體等效電路的電路圖。 •反向電流的原因,參照圖4解釋如下。 -4- (2) 1274461 如圖4所示,二極體D 1連接於源極S與基板閘極 (substrate gate,亦稱爲背閘”back gate ")SG 之間,而二極 體D2連接於汲極D與基板閘極SG之間。二極體D1與 D2爲當整合PMOS電晶體於半導體裝置時,產生的寄生 二極體。 一般而言,使用PMOS電晶體作爲電力供應電路的切 換元件時,輸入電壓施加於PMOS電晶體的源極S,而輸 φ 出電壓由PMOS電晶體的汲極D抽出。 圖5爲顯示一個連接基板閘極至PMOS電晶體例子的 電路圖。 如圖5所示,在PMOS電晶體中,基板閘極SG連接 至源極S,以短路寄生二極體D1。因此,當PMOS電晶 體關掉時,寄生二極體D2成爲反向插在源極與汲極之 間,以防止電流從接至輸入端的源極,導通到接至輸出端 的汲極。 • 但是,如以上所述,當電壓加於輸出端時,若連接於 輸入端的電力供應切斷,或輸入電壓下降,寄生二極體 D2成爲導通,結果電流由接至輸出端的汲極端流向接至 . 輸入端的源極端,也就是產生了反向電流。反向電流不但 降低電力供應器的效率’並導致電力供應電路的崩潰或不 正常工作。因此,必須防止反向電流。 爲防止在多個電力供應電路並聯的平行電力供應電路 中有反向電流,通常在每個電力供應電路的輸出端與負載 ' 間,加上OR二極體。例如,可參考日本公開專利申請案 -5- 1274461 ⑶ (Japanese Laid Open Patent Application) 6-105464 號。 此外,亦在二次電池充電電路的情形中,通常使用二 極體防止反向電流。當使用NMOS(N型通道金屬氧化物 半導體,簡稱N型金氧半)電晶體作爲降壓直流-直流轉換 器的切換元件時,N型金氧半電晶體能夠防止反向電流。 例如,可參考日本公開專利申請案2002-84742號。 然而,因二極體的順向電壓約爲0.7V,順向的二極 • 體的輸入電壓必須設定至額外包括此順向電壓。這樣可能 導致提供大電流電路中的高功率損失,折損功率效率。當 使用N型金氧半電晶體作爲切換元件時,必須在切換元 件的閘極加上遠大於輸出電壓的電壓,用來驅動切換元 件。肇因於此,與使用PMOS電晶體的切換元件相比,就 必須加大輸入電壓與輸出電壓的壓差,或從有高輸出電壓 的電壓源提供閘極電壓。但是,當提高輸入電壓與輸出電 壓的壓差時,功率效率就會下降,而使用高輸出電壓源 # 時,電路變得複雜並且昂貴。 【發明內容】 - 本發明的廣泛目的爲解決一或多個相關技術的問題。 . 本發明之一特殊目的,在提供能夠防止電流反向流動 的切換式調整器,即使在使用PM0S電晶體作爲降壓切換 式調整器的切換元件時,也無需用到專屬二極體;包含切 換式調整器的電力供應電路;以及包含切換式調整器的二 次電池充電電路。 -6- (4) 1274461 依本發明之第一形態,提供切換式調整器,其爲用以 轉換加於輸入端的預定電壓,並從輸出端輸出預定電壓之 降壓切換式調整器。該降壓切換式調整器包含:由PMOS 電晶體形成之切換電晶體,配置以依輸入控制電極之控制 訊號,打開或關上輸入電壓之輸出;平整電路,配置以將 來自切換電晶體之輸出電壓進行平整,並於輸出端輸出平 整後的電壓;選擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切 # 換電晶體基板閘極之連結;以及切換電晶體控制電路,配 置以控制切換電晶體之切換操作,使出自輸出端之電壓成 爲預定電壓;其中選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在 輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換 電晶體之源極。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含選擇控制電 路,比較輸入端之電壓與輸出端之電壓,並依比較結果控 ® 制選擇電路之選擇操作,其中選擇控制電路在輸入端之電 壓小於或等於輸出端之電壓時,控制選擇電路連接基板閘 極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之 - 電壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之汲 極。 作爲實施例,該選擇電路之選擇操作由一外部選擇控 制電路,依輸入端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制選 擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時’連接 基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸 (5) (5)1274461 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含切換電路,連 接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲極;其中當輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選擇控制電路之 控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘極至切換電晶 體之汲極,同時切換電晶體控制電路停止將控制訊號輸出 至切換電晶體之閘極;而當輸入端之電壓大於輸出端之電 壓時,基於選擇控制電路之控制訊號,該切換電路將切換 電晶體之閘極與切換電晶體之源極間斷路,同時切換電晶 體控制電路將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極。 作爲實施例,該切換電路包含一場效電晶體 (FET )。 作爲實施例,該選擇電路包含一場效電晶體 (FET ) 〇 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制電 路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電路 晶片上。 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體’與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶體 控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 依本發明之第二形態,提供一種電力供應電路,包 - 8- (6) 1274461 含:一或多個降壓切換式調整器,配置以將 電壓轉換爲預定電壓,並自輸出端輸出預定 或多個線性調整器,其中切換式調整器包含 晶體形成之切換電晶體,配置以依輸入控制 號,打開或關上輸入電壓之輸出;平整電 切換電晶體之輸出電壓進行平整,並於輸出 的電壓;第一選擇電路,配置以依輸入控制 換電晶體基板閘極之連結,第一選擇電路在 小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極 之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電 板閘極至切換電晶體之源極;以及切換電晶 配置以控制切換電晶體之切換操作,使出自 成爲預定電壓。 作爲實施例,該線性調整器包含:電壓 包含PMOS電晶體,配置以控制自輸入端 流,以控制輸出端之電壓;第二選擇電路, 壓控制電晶體基板閘極之連結;第二切換 路,配置以控制切換電晶體之切換操作,使 電壓成爲預定電壓;第二選擇控制電路,依 與輸出端之電壓控制選擇電路之選擇操作, 路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓 閘極至電壓控制電晶體之汲極,而在輸入端 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體 電壓控制電晶體控制電路,配置以控制電壓 施於輸入端之 電壓;以及一 :由PMOS電 電極之控制訊 ,配置以將自 端輸出平整後 訊號,控制切 輸入端之電壓 至切換電晶體 壓時,連接基 體控制電路, 輸出端之電壓 控制電晶體, 至輸出端之電 配置以控制電 電晶體控制電 出自輸出端之 輸入端之電壓 使第二選擇電 時’連接基板 之電壓大於輸 之源極;以及 控制電晶體, -9- (7) 1274461 使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含第一選擇控制 電路,比較輸入端之電壓與輸出端之電壓,並依比較結果 控制第一選擇電路之選擇操作,其中第一選擇控制電路在 輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,控制第一選擇 電路連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電 壓大於輸出端之電壓時,控制第一選擇電路連接基板閘極 • 至切換電晶體之源極。 作爲實施例,該第一選擇電路之選擇操作由一外部選 擇控制電路,依輸入端之電壓與輸出端之電壓控制,以控 制第一選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓 時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電 壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之源 極。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含切換電路,連 • 接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲極,其中當輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於第一選擇控制電 路之控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘極至切換 , 電晶體之汲極,同時切換電晶體控制電路停止將控制訊號 ^ 輸出至切換電晶體之閘極;而當輸入端之電壓大於輸出端 之電壓時,基於第一選擇控制電路之控制訊號,該切換電 路將切換電晶體之閘極與切換電晶體之源極間斷路,同時 切換電晶體控制電路將控制訊號輸出至切換電晶體之閘 極0 -10- (8) (8)1274461 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、第一選擇電路、第一選 擇控制電路、切換電晶體控制電路、切換電路與線性調整 器均整合於一積體電路晶片上。 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開或關, 其中切換電晶體、同步整流電晶體、第一選擇電路、切換 電晶體控制電路、切換電路與線性調整器均整合於一積體 電路晶片上。 依本發明之第三形態,提供一種電力供應電路,包含 多個降壓切換式調整器,各自配置以將施於輸入端之電壓 轉換爲預定電壓,並自輸出端輸出預定電壓,其中每一切 換式調整器包含:由PMOS電晶體形成之切換電晶體,配 置以依輸入控制電極之控制訊號,打開或關上輸入電壓之 輸出;平整電路,配置以將來自切換電晶體之輸出電壓進 行平整,並於輸出端輸出平整後的電壓;選擇電路,配置 以依輸入控制訊號,控制切換電晶體基板閘極之連結,選 擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接 基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之源極;以及 切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之切換操 作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含選擇控制電 -11 - (9) 1274461 '路,比較輸入端之電壓與輸出端之電壓,並依比較結果控 制選擇電路之選擇操作,其中選擇控制電路在輸入端之電 壓小於或等於輸出端之電壓時,控制選擇電路連接基板閘 極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之 電壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之源 極0 作爲實施例,該選擇電路之選擇操作由一外部選擇控 • 制電路,依輸入端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制選 擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接 基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之源極。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含切換電路,連 接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲極,其中當輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選擇控制電路之 控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘極至切換電晶 # 體之汲極,同時,切換電晶體控制電路停止將控制訊號輸 出至切換電晶體之閘極;而當輸入端之電壓大於輸出端之 電壓時,基於選擇控制電路之控制訊號,該切換電路將切 - 換電晶體之閘極與切換電晶體之源極間斷路,同時,切換 電晶體控制電路將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極。 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制電 路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電路 -12- (10) 1274461 晶片上。 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶體 控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 依本發明之第四形態,提供一種二次電池充電電路, 包含降壓切換式調整器,配置以將施於輸入端之電壓轉換 # 爲預定電壓,並自輸出端輸出預定電壓,二次電池接於輸 出端,其中切換式調整器包含:由PMOS電晶體形成之切 換電晶體,配置以依輸入控制電極之控制訊號,打開或關 上輸入電壓之輸出;平整電路,配置以將來自切換電晶體 之輸出電壓進行平整,並於輸出端輸出平整後的電壓;選 擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切換電晶體基板閘 極之連結,選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之 電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端 • 之電壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體 之源極;以及切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶 體之切換操作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 - 作爲實施例,該切換式調整器進而包含選擇控制電 ^ 路,比較輸入端之電壓與輸出端之電壓,並依比較結果控 制選擇電路之選擇操作,其中選擇控制電路在輸入端之電 壓小於或等於輸出端之電壓時,控制選擇電路連接基板閘 極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之 電壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之汲 -13- (11) 1274461 極。 作爲實施例,該選擇電路之選擇操作由一外部選擇控 制電路,依輸入端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制選 擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接 基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極。 作爲實施例,該切換式調整器進而包含切換電路,連 9 接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲極,其中當輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選擇控制電路之 控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘極至切換電晶 體之汲極,同時,切換電晶體控制電路停止將控制訊號輸 出至切換電晶體之閘極;而當輸入端之:電壓大於輸出端之 電壓時,基於選擇控制電路之控制訊號,該切換電路將切 換電晶體之閘極與切換電晶體之源極間斷路,同時,切換 電晶體控制電路將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極。 • 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制電 ^ 路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電路 U 晶片上。 作爲實施例,該平整電路包含一同步整流電晶體,與 切換電晶體串聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其 中切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶體 控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 -14 - (12) 1274461 依本發明之切換式調整器及二次電池充電電路,在輸 入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,選擇電路被控制 連接切換電晶體之基板閘極至切換電晶體之汲極,該切換 電晶體爲PMOS電晶體,而在輸入端之電壓大於輸出端之 電壓時,選擇電路被控制連接切換電晶體之基板閘極至切 換電晶體之汲極。因此,即使當電力供應連接於輸出端, 也能防止電流反向流動至輸入端。由於並未如相關技術 φ 中,使用二極體防止反向流動,因此不會產生跨二極體的 壓降,進而增進功率效率。 依本發明之電力供應電路,在輸入端之電壓小於或等 於輸出端之電壓時,第一選擇電路被控制連接切換電晶體 之基板閘極至.切換電晶體之汲極,該切換電晶體爲PMOS 電晶體,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,選擇電 路被控制連接切換電晶體之基板閘極至切換電晶體之汲 極。 • 此外,當電力供應電路包含切換式調整器與線性調整 器以輸出特定電壓至同一輸出端時,在輸入端之電壓小於 或等於輸出端之電壓時,第一與第二選擇電路被控制連接 • 切換電晶體之基板閘極至切換電晶體之汲極,該切換電晶 一 體爲PMOS電晶體,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓 時,第一與第二選擇電路被控制連接切換電晶體之基板閘 極至切換電晶體之源極。 職是之故,即使當電力供應連接於輸出端,也能防止 電流反向流動至輸入端。由於並未如相關技術中,使用專 -15- (13) 1274461 用二極體防止反向流動,因此不會產生跨二極體的壓降, 進而增進功率效率。 這些與其它本發明的目的、特色與優點將從以下參照 附圖,對較佳實施例的詳細描述中,而更爲明顯。 【實施方式】 最佳實施例 • 以下將參照附圖,解釋本發明之較佳實施例。 圖1爲例示依本發明一實施例之切換式調整器的電路 圖。 如圖1所示,在降壓切換式調整器1中,直流電源 1〇接於輸入端IN與地之間,直流電源10供應輸入電壓 Vdd至輸入端IN。降壓切換式調整器1將輸入電壓Vdd 轉換爲預定電壓,並自輸出端OUT輸出該預定電壓。負 載1 1連接於輸出端OUT與地之間。 Φ 切換式調整器1包含切換電晶體Ml,其爲PMOS電 晶體,以控制供給至輸入端IN輸入電壓Vdd之輸出;同 步整流電晶體M2,其爲N型金氧半電晶體;電感器L與 - 電容器C,以平整電壓訊號;與電阻器R1、R2,將自輸 4 出端OUT輸出之電壓Vout分除產生分壓Vdl(是以,電 阻器Rl、R2稱爲”輸出電壓偵測電阻器”)。 此外,切換式調整器1包含參考電壓產生電路2,產 生特定參考電壓Vrl;誤差放大器3,比較分壓Vdl與參 考電壓Vrl,依比較結果產生電壓Ver ;三角波產生電路 -16- (14) 1274461 4,產生有特定頻率的三角波TW;與脈衝寬度調變(PWM) 控制電路5,基於來自誤差放大器3的輸出電壓V er,對 切換電晶體Μ 1與同步整流電晶體M2執行脈衝寬度調變 控制,以打開或關上切換電晶體Μ 1與同步整流電晶體 M2。 此外,切換式調整器1包含選擇開關S W1,以控制切 換電晶體Μ 1基板閘極的連接;開關SW2連接切換電晶體 • Μ1的閘極與汲極;與輸入輸出比較器6,比較輸入電壓 Vdd與輸出電壓Vout,並依比較結果控制選擇開關SW1 與開關SW2的操作。 在切換電晶體Μ1中,寄生二極體D1形成於源極與 基板閘極(亦稱爲背閘)之間,而寄生二極體D2形成於汲 極與基板閘極之間。 參考電壓產生電路2、誤差放大器3、三角波產生電 路4與PWM控制電路5組成切換控制電路1 8。除此之 # 外,在切換式調整器1中,除電感器L與電容器C以 外,其他元件均可整合至一顆積體電路晶片中。 更進一步,同步整流電晶體M2、電感器L與電容器 . C對應至申請專利範圍中之平整電路。選擇開關SW1對 應至申請專利範圍中之選擇電路。開關SW2對應至申請 專利範圍中之切換電路。輸入輸出比較器6對應至申請專 利範圍中之選擇控制電路。而參考電壓產生電路2、誤差 放大器3、三角波產生電路4與PWM控制電路5(即切換 控制電路1 8),以及電阻器Rl、R2組成申請專利範圍中 -17- (15) (15)
1274461 之切換電晶體控制電路。 PWM控制電路5包含PWM電路1 5與驅 PWM控制電路5從來自誤差放大器3的輸出 三角波產生電路 4的三角波輸出 TW,產 Spw,供PWM控制之用。 驅動電路16接受來自PWM電路15 S p w,產生控制訊號P D,供切換電晶體Μ 1切 產生控制訊號ND,供同步整流電晶體M2切 驅動切換電晶體Μ 1與同步整流電晶體M2。 切換電晶體Ml與同步整流電晶體M2串 IN與地之間。電感器L接於輸出端OUT,})J 體Ml與同步整流電晶體M2相接部份之間。 於輸出端OUT與地之間。電阻器Rl、R2 Μ C,串接於輸出端OUT與地之間。電阻器R1 份接至誤差放大器3之反向輸入端。參考電壓 放大器3非反向輸入端之輸入。 來自誤差放大器3的輸出電壓Ver提供: 電路15之比較器的反向輸入端。來自PWM 1 衝訊號Spw提供給驅動電路1 6之非反向輸A 路1 6提供控制訊號PD給切換電晶體Μ 1之蘭 電晶體Μ 1之切換操作,且提供控制訊號ND 電晶體M2,供同步整流電晶體M2之切換操 選擇開關SW1之COM端連接於切換電日 1 板閘極。選擇開關SW1之S端連接於切換電 動電路1 6。 電壓Ver與 生脈衝訊號 的脈衝訊號 ί換操作,與 f換操作,以 接於輸入端 及切換電晶 電容器C接 聯於電容器 、R2相接部 Vrl爲誤差 g作爲PWM 壓路1 5的脈 端。驅動電 極,供切換 給同步整流 r 〇 ί體Ml之基 晶體Μ1之 -18- (16) 1274461 "源極。而選擇開關SW1之D端連接於切換電晶體Ml之 汲極。 開關SW2連接於切換電晶體Μ 1之汲極與源極間。 輸入端IN的電壓與輸出端OUT的電壓送進輸入輸出 比較器6,輸入輸出比較器6回應兩者的差,控制選擇開 關SW1與開關SW2的開與關,並控制驅動電路16中控 制訊號PD與ND的輸出。 • 藉由以上配置,切換電晶體Μ1被打開或關上。當切 換電晶體Μ 1被打開時,有電流提供給電感器L。在此瞬 間,同步整流電晶體M2被關上。當切換電晶體Μ1被關 上時,同步整流電晶體M2被打開,電感器L中儲存的能 量經由同步整流電晶體M2釋放。此瞬間產生的電流被電 容器C平整,並經由輸出端OUT輸出至負載1 1。 出自輸出端OUT的輸出電壓Voiit被電壓偵測電阻器 R1與R2分壓,而分壓値Vdl輸入至誤差放大器3之反 • 向輸入端。 當切換式調整器1的輸出電壓Vout上升時,誤差放 大器3之輸出電壓降低,PWM電路15的輸出脈衝訊號 • Spw的工作週期(duty cycle)則因而下降。結果,切換電晶 . 體Μ 1打開的時間長度變短,而切換式調整器1的輸出電 壓Vout被控制降低。相反地,當切換式調整器1的輸出 電壓Vout下降時,與以上相反的動作被執行。如此,切 換式調整器1的輸出電壓v〇ut被控制恆定。 當輸入端IN的電壓小於或等於輸出端OUT之電壓 -19- (17) 1274461 時,輸入輸出比較器6連接COM端與D端,以將基板閘 極與切換電晶體Μ 1之汲極連接。同時,輸入輸出比較器 6打開開關SW2,並連接切換電晶體Μ1之閘極與切換電 晶體Μ1之汲極,與停止自驅動電路1 6輸出控制訊號 PD,如此使輸出端OUT進入高阻抗狀態。此處,雖然假 設輸入端IN的電壓小於或等於輸出端OUT之電壓,若輸 入端IN的電壓小於或近似等於輸出端OUT之電壓時,情 # 形亦相同。 如此,切換電晶體Μ1的寄生二極體D2被短路,切 換電晶體Ml中,寄生二極體D1順源極至基板極方向接 通。是故,切換電晶體Μ 1能夠防止電流利用寄生二極體 D1,從輸出端OUT流向輸入端IN。 當輸入端IN的電壓大於輸出端OUT之電壓時,輸入 輸出比較器6連接COM端與S端,以將基板閘極與切換 電晶體Μ 1之源極連接。同時,輸入輸出比較器關閉開關 Φ SW2,並切斷切換電晶體Ml閘極與切換電晶體Ml汲極 之連接,與開始輸出控制訊號PD至驅動電路1 6。此處, 雖然假設輸入端IN的電壓大於輸出端OUT之電壓,若輸 - 入端IN的電壓高於輸出端OUT之電壓一定値時,情形亦 ^ 相同。 如此,切換電晶體Μ1的寄生二極體D1被短路,切 換電晶體Μ 1中,寄生二極體D2順汲極至基板極方向接 通。是故,切換電晶體Μ 1能夠防止電流利用寄生二極體 D2,從輸入端IN流向輸出端OUT。 -20- (18) 1274461 圖2爲運用圖1中切換式調整器i之電力供應電路的 電路圖。圖2中,同樣元件被指定與圖1中相同的參照號 碼,重覆的描述便省略。 如圖2中所示,電力供應電路2 0包含切換式調整器 1與線性調整器21。切換式調整器1與線性調整器21的 輸出端接至電力供應電路2 0的輸出端〇 U T。切換式調整 器1的輸入端接至電力供應電路2 0的輸入端IN 1,而線 • 性調整器2 1的輸入端接至電力供應電路20的輸入端 IN2 〇 直流電源22,如電池,接於輸入端IN 1與地之間。 直流電源22供應輸入電壓Vddl至輸入端IN 1。 此外,直流電源23,如電池,接於輸入端IN2與地 之間。直流電源23供應輸入電壓Vdd2至輸入端IN2。 線性調整器2 1包含參考電壓產生電路3 1,產生參考 電壓 Vrl ;誤差放大器32比較分壓 Vdl與參考電壓 • Vr2,並回應比較結果產生電壓訊號;電壓控制電晶體 M21,其爲PMOS電晶體,作用爲回應來自誤差放大器32 之輸入,而輸出電流以控制輸出端OUT上的電壓;選擇 、 開關SW2 1控制電壓控制電晶體M2 1基板閘極的連接;以 . 及輸出輸入比較器33,比較輸入端IN2上的電壓Vdd2與 輸出端OUT上的電壓,回應比較結果控制選擇開關SW21 的操作。 電壓控制電晶體M21中,寄生二極體D21形成於源 極與基板閘極之間,而寄生二極體D22形成於汲極與基 -21 > (19) 1274461 '板閘極之間 切換式調整器1與線性調整器21 —般共用電容 與電壓偵測電阻器R1與R2。此外,除電感器L與電 C以外,其他切換式調整器1與線性調整器2 1中的 均可整合至一顆積體電路晶片中。 更進一步,選擇開關SW1對應至申請專利範圍 第一選擇電路。開關控制電路1 8與電阻器R 1、R2 φ 申請專利範圍中之切換電晶體控制電路。開關S W2 1 至申請專利範圍中之第二選擇電路。輸入輸出比較| 對應至申請專利範圍中之第二選擇控制電路。而參考 產生電路31、誤差放大器32,與電阻器Rl、R2組 請專利範圍中之電壓控制電晶體控制電路。 線性調整器21將輸入電壓Vdd2轉換爲預定電 並自輸出端OUT輸出該預定電壓。負載11連接於輸 OUT與地之間。 0 電壓控制電晶體M21接於輸入端IN2與輸出端 之間。電阻器Rl、R2相接部份接至誤差放大器32 反向輸入端。參考電壓Vr2爲誤差放大器32反向輸 . 之輸入。誤差放大器32輸出端OUT接至電壓控制電 ^ Μ 2 1的閘極。 選擇開關 SW21之 COM端連接於電壓控制電 M21之基板閘極。選擇開關SW21之S端連接於電壓 電晶體M21之源極,而選擇開關SW21之D端連接 壓控制電晶體Μ 2 1之汲極。 器C 容器 元件 中之 組成 對應 I 33 電壓 成申 壓, 出端 OUT 之非 入端 晶體 晶體 控制 於電 -22- (20) 1274461 輸入端IN2的電壓與輸出端OUT的電壓輸入至輸入 輸出比較器3 3。輸入輸出比較器3 3回應兩者的差,控制 選擇開關SW21的開關。 線性調整器2 1係作爲主要電力供應一降壓切換式調 整器1之備用電力供應。線性調整器2 1的輸出電壓設定 至略低於切換式調整器1之輸出電壓。 以下描述假設電池22之電壓Vddl爲5V,切換式調 整器1輸出電壓爲2.5V,電池23之電壓Vdd2爲3V,而 線性調整器2 1輸出電壓爲2.4 V。 當切換式調整器1動作時,輸出端Ο U T的輸出電壓 成爲2.5V。當輸入端IN1上的電壓Vddl爲5V,就大於 輸出端OUT的輸出電壓Vout。因此,輸入輸出比較器6 控制開關SW 1,以將基板閘極與切換電晶體Μ 1之源極連 接。此時,如以上所述,輸入輸出比較器6關上開關 SW2,將切換電晶體Ml之閘極與切換電晶體Ml之汲極 ® 斷路,與開始自切換控制電路1 8輸出控制訊號PD。 相似地,在線性調整器21中,因爲輸入端IN2上的 電壓Vddl爲3V,大於輸出端OUT的輸出電壓Vout,輸 • 入輸出比較器33控制選擇開關SW21,以將基板閘極接至 - 電壓控制電晶體M2 1之源極。 電壓控制電晶體M2 1中,即使基板閘極藉由選擇開 關SW21與源極相接,因輸入端IN2上的電壓Vdd2大於 輸出端OUT的輸出電壓Vout,電壓控制電晶體M21之寄 生二極體D22被關上,電流反向流動不致發生。 -23- (21) 1274461 當切換式調整器1不作用時,由於線性調整器2 1提 供電力給輸出端OUT,輸出端OUT上的電壓成爲2.4V。 在此狀態下,雖然控制開關SW1被控制將切換電晶體Ml 之基板閘極接至切換電晶體Μ 1之源極,5 V電壓施加於 切換式調整器1之輸入端IN 1,所以切換電晶體Μ1不致 造成反向電流流動。 除此之外,當切換式調整器1之直流電源22不在 • 時,由於線性調整器2 1提供電力給輸出端OUT,輸出端 OUT上的電壓成爲2.4V。在此狀態下,切換式調整器1 輸入端IN1下降至接近輸出電壓Vout。由此之故,輸入 輸出比較器6切換選擇開關SW1,以將基板閘極接至切換 電晶體Μ 1之汲極,並打開開關SW2以連接切換電晶體 Ml之閘極與切換電晶體Μ 1之汲極,同時將輸出端設爲 高阻抗狀態,以停止輸出控制訊號PD。因此,寄生二極 體D1成爲反向插在輸出端OUT與輸入端ΙΝ1之間,如此 • 能夠防止反向電流流動。 接下來,當線性調整器21之電池23不在時,若切換 式調整器1在作用中,輸出端OUT上的電壓成爲2.5V。 • 在此狀態下,線性調整器21輸入端IN2的電壓Vdd2下 . 降至接近輸出端OUT上的輸出電壓Vout。由此之故,輸 入輸出比較器33切換選擇開關SW21,以將基板閘極接至 電壓控制電晶體M21之汲極。因此,寄生二極體D21成 爲反向插在輸出端OUT與輸入端IN2之間,如此能夠防 止反向電流流動。 -24- (22) 1274461 以上敘述針對圖2所示之電力供應電路2 0做爲範 例,其中包含切換式調整器1與線性調整器21。但本實 施例亦適用於僅包含一些輸出電壓相同降壓切換式調整器 之電力供應電路,或僅包含一些線性調整器之電力供應電 路,並且電力供應電路是在平行運作模式之下,也就是切 換式調整器或線性調整器的輸出端OUT接在一起。同時 在此種電力供應電路中,每一個切換式調整器或線性調整 ©器皆能防止反向電流流動。 如以上所述,當輸入端之電壓小於或等於輸出端之電 壓時,選擇電晶體切換至連接基板閘極與切換電晶體或電 壓控制電晶體,其爲PMOS電晶體,之汲極。當輸入端之 電壓大於輸出端之電壓時,選擇電晶體切換至連接基板閛 極與切換電晶體或電壓控制電晶體之源極。結果,能夠防 止反向電流由輸出端流向輸入端。 於此,作爲輸入輸出比較器之比較條件,假設輸入端 ® 上之電壓小於或等於輸出端上之電壓。然而,當輸出端上 之電壓透過寄生二極體D2出現在輸入端時,若電流很 小,輸出端上之電壓近似等於輸出端上之電壓。是故,若 • 考慮輸入輸出比較器的偏差(offset)電壓與其他不確定因 . 素,其可以指定爲在輸入端電壓降低至略高於輸出端電壓 時,連接基板閘極與汲極。 除此以外,作爲連接基板閘極回源極之條件,假設輸 入端上之電壓高於輸出端上之電壓,但此條件亦可指定 爲:在輸入端上之電壓高於輸出端上之電壓一定値時,將 -25- (23) 1274461 基板閘極接回源極。此情況中,此一定電壓値可以根據實 際接於輸入端之交流變壓器,與根據輸入電壓與輸出電壓 的關係而近似決定。 圖3爲例示依本發明實施例另一切換式調整器的電路 圖。圖3顯示切換式調整器在二次電池充電電路中的使 用。圖3中,同樣元件被指定與圖1中相同的參照號碼, 重覆的描述便省略。 如圖3中所示,充電電路40使用接在輸入端Adi的 交流變壓器51,對接在輸入端BTo的二次電池52充電。 充電電路40包含降壓切換式調整器4 1 ;充電電流偵 測電阻42,將流至輸入端BTo的充電電流io轉換爲電 壓;電流偵測電路4 3,由電阻4 2兩端與切換式調整器4 1 的控制操作,產生與充電電流io相關之電壓V 1 ;變壓器 偵測電路44,偵測交流變壓器5 1是否接於輸入端Adi, 輸出指示偵測結果的訊號Sa ;與充電控制電路45,對應 來自變壓器偵測電路44的訊號Sa與來自外部的控制訊號 Sc,打開或關上切換式調整器41。 切換式調整器41包含切換電晶體Ml,其爲PMOS電 晶體,以控制供給至輸入端ADi輸入電壓Vdd之輸出; 同步整流電晶體M2,其爲N型金氧半電晶體;電感器L 與電容器C,以平整電壓訊號;與輸出電壓偵測電阻器 Rll、R12,將自輸出端BTo輸出之電壓Vo分除,以產生 分壓Vd3。 此外,切換式調整器41包含參考電壓產生電路7, -26- (24) 1274461 產生特定參考電壓Vr3 ;誤差放大器8,比較分壓Vd3與 參考電壓Vr3,依比較結果產生電壓;與控制電壓產生電 路9,基於來自誤差放大器8的輸出電壓,產生控制電壓 V2。 此外,切換式調整器4 1包含誤差放大器3,比較自 電流偵測電路43輸出的電壓V 1與來自控制電壓產生電 路9的控制電壓V2,對應比較結果產生電壓Ver ;三角 波產生電路4,產生有特定頻率的三角波TW ;與PWM控 制電路5,基於來自誤差放大器3的輸出電壓Ver與三角 波TW,對切換電晶體Μ1與同步整流電晶體M2執行脈 衝寬度調變控制,以打開或關上切換電晶體Μ 1與同步整 流電晶體M2。 此外,切換式調整器41包含選擇開關SW1,以控制 切換電晶體Μ 1基板閘極的連接;開關SW2連接切換電晶 體Μ 1的閘極與汲極;與輸入輸出比較器6,比較輸入端 Adi的輸入電壓與輸出端ΒΤο的輸出電壓,並依比較結果 控制選擇開關SW1與開關SW2的操作。 除電感器L與電容器C以外,其他充電電路40中的 元件均可整合至一顆積體電路晶片中。更進一步,誤差放 大器3、8、三角波產生電路4、PWM控制電路5、參考電 壓產生電路7,以及電阻器R 1 1、R 1 2組成控制電路。 切換電晶體Μ 1與同步整流電晶體M2串接於輸入端 ADi與地之間。電感器L接於切換電晶體Ml與同步整流 電晶體M2相接部份。電容器C接於電感器L另一端與地 -27 - (25) 1274461 之間。 電阻器42的一端接於電感器L 份,形成切換式調整器4 1的輸出端 於輸出端BTo。 電阻器R1 1、R12串接於輸出端 器Rll、R12相接部份接至誤差放大 參考電壓Vr3輸入至誤差放大器8非 ® 誤差放大器8之輸出電壓提供 9。來自控制電壓產生電路9的控制 放大器3之反向輸入端。 在分壓Vd3等於參考電壓Vr3 器8的輸出電壓幾乎等於誤差放大器 而來自控制電壓產生電路9的控制電 進行脈衝寬度調變控制,以使固定電 自電流偵測電路4 3的電壓V1,此週 • 二次電池5 2,對二次電池5 2充電。 當分壓 Vd3超過參考電壓 Vr3 器8的輸出電壓下降。對應輸出電壓 ♦ 產生電路9的控制電壓V2逐漸降低 . 對切換電晶體Μ 1與同步整流電晶體 變控制,以提供固定電壓,對二次電 亦即,參考電壓Vr3作爲自固定 固定電壓充電模式的臨界電壓。在固 提供固定電流以對二次電池5 2充電 ;與電容器C相接部 。電阻器42另一端接 BTo與地之間。電阻 器8之反向輸入端。 反向輸入端。 給控制電壓產生電路 電壓V2輸入至誤差 之前,來自誤差放大 8的電力供應電壓, (壓V2爲恒定。由於 壓V2幾乎等於輸出 期內固定電流供給至 之前,來自誤差放大 的下降來自控制電壓 ,而PWM控制電路5 M2進行脈衝寬度調 池52充電。 電流充電模式切換至 定電流充電模式中, 。在固定電壓充電模 -28- (26) 1274461 式中5提供固定電壓以對二次電池52充電。 來自電流偵測電路4 3的電壓V 1輸入至誤差放大器3 之非反向輸入端,來自誤差放大器3的輸出電壓Ver與三 角波TW則輸入至PWM控制電路5。 從輸出電壓Ver與三角波TW,PWM控制電路5產生 控制訊號P D以切換電晶體Μ 1 ;輸出控制訊號p D至切換 電晶體Μ 1之閘極;產生控制訊號ND以切換同步整流電 # 晶體M2 ;並輸出控制訊號ND至同步整流電晶體M2之閘 極。 當輸入端Adi之電壓Vdd高於一預定値或在預定範 圍之內時,變壓器偵測電路44斷定交流變壓器5 1接於輸 入端A di,並輸出訊號S a至充電控制電路4 5,以指示交 流變壓器51是接於輸入端Adi。 當接收訊號Sa指示交流變壓器51接於輸入端Adi 時,充電控制電路45開始PWM控制電路5中脈衝寬度調 # 變電路15與驅動電路16(見圖1)的操作,以將PWM控制 電路5運作啓動。另一方面,若訊號S a指示交流變壓器 51未接於輸入端Adi時,充電控制電路45停止PWM控 # 制電路5中脈衝寬度調變電路1 5與驅動電路1 6的操作, , 以將PWM控制電路5運作中止,與關閉切換電晶體Μ1 及同步整流電晶體M2。更進一步,來自外界控制電路(未 顯示)的控制訊號S c輸入至充電控制電路4 5。充電控制 電路45回應控制訊號Sc,以與以上相同方式,控制PWM 控制電路5。 -29- (27) 1274461 ^ 如此,PWM控制電路5回應來自充電控 控制訊號而開始動作或停止動作。操作中的 路5回應來自誤差放大器3的輸出電壓Ver 產生電路4的三角波TW,間續打開或關. Ml及同步整流電晶體M2,降低接至輸入端 壓器51提供的電壓,並經輸出端ΒΤο輸 壓。 • 選擇開關SW1之COM端連接於切換電 板閘極。選擇開關SW1之S端連接於切換 源極。而選擇開關SW1之D端連接於切換 汲極。 輸入端Adi的電壓與輸出端ΒΤσ的電 輸出比較器6,輸入輸出比較器6回應該二 制選擇開關SW1與開關SW2的開與關,並 路1 5中驅動電路1 6中控制訊號PD的輸出。
• 以上配置中,當交流變壓器5 1接於輸 於輸入端Adi的電壓高於輸出端ΒΤο之電 入輸出比較器6連接選擇開關SW1之COM • SW1之S端,將切換電晶體Ml之基板閘極 , 體Μ1之源極。同時,輸入輸出比較器關閉| 切換電晶體Μ1閘極與切換電晶體Μ 1汲極 與開始輸出控制訊號PD至PWM控制電腾 1 6。此外,變壓器偵測電路4 4偵測出交流_ 輸入端Ad i,並輸出控制訊號S a,指示交流 ^制電路4 5的 PWM控制電 與來自三角波 上切換電晶體 Adi的交流變 出降低後的電 晶體Μ1之基 電晶體Μ1之 電晶體Μ1之 壓輸入至輸入 電壓的差,控 控制PWM電 入端 Adi,由 壓一定値,輸 端至選擇開關 接至切換電晶 謂關SW2,將 之連接切斷, } 5驅動電路 !壓器5 1接於 變壓器5 1接 -30- (28) 1274461 於輸入端Adi,充電控制電路45控制PWM控制電路 二次電池5 2充電。 當交流變壓器51未接於輸入端Adi時,輸入端 的電壓下降。變壓器偵測電路44偵測出輸入端Adi 之電壓,而測出交流變壓器5 1未接於輸入端Adi, 控制訊號Sa,指示交流變壓器51未接於輸入端Adi 電控制電路4 5停止P WM控制電路5之動作,中止對 # 電池5 2充電。 此狀態中,切換電晶體Ml之基板閘極經由選擇 S W 1,接至切換電晶體Μ 1之源極。結果,透過二次 52、輸出端ΒΤο、電阻器42、寄生二極體D2、選擇 SW1之COM端、選擇開關SW1之S端與.輸入端Adi 電流路徑。輸入端Adi上,產生接近二次電池52 壓。 當輸入端ADi的電壓小於或等於輸出端ΒΤο的 # 時,輸入輸出比較器6連接COM端與D端。當輸 ADi的電壓降低至輸出端ΒΤο的電壓,輸入輸出比較 控制選擇開關SW 1,以將基板閘極與切換電晶體Μ 1 - 極連接。同時,輸入輸出比較器打開開關S W2,以連 . 換電晶體Μ1之閘極與切換電晶體Μ1之汲極,並停 出控制訊號PD至PWM控制電路5,以使輸出端在高 狀態。 因此,寄生二極體D1成爲反向插在輸出端ΒΤο 入端ADi之間,如此將電流與輸出端ΒΤο隔離,且 5對 Adi 降低 輸出 。充 二次 開關 電池 開關 形成 的電 電壓 入端 器6 之汲 接切 止輸 阻抗 與輸 因此 -31 - (29) (29)1274461 輸入端ADi的電壓繼續降低。 如此,當輸入端IN的電壓小於或等於輸出端OUT之 電壓時,輸入輸出比較器6回應輸入端ADi電壓與輸出 端B To電壓的差,將切換電晶體Μ 1基板閘極於連接切換 電晶體Μ1之源極或汲極之間切換,以便即使電壓源接於 輸出端B t 〇時,仍能夠防止電流反向流動至輸入端a D i。 由於並未如相關技術中,使用專用(永遠打開的)二極體防 止反向流動,因此不會產生跨二極體的壓降,而能夠實現 低功率效率損失的充電電路。 爲說明目的,以上固然係參照特定實施例敘述本發 明,很明顯地,本發明不限于該般實施例。熟知本技藝人 士可對之作眾多修改,而未偏離本發明之基本觀念與範 圍。 例如,選擇開關S W1與開關SW2可以利用電子電路 實現,如藉由諸如金屬氧化物半導體(MOS)電晶體之場效 電晶體。飛輪(flywheel)二極體可用來代替同步整流電晶 體M2。 以上描述輸入輸出比較器6爲切換式調整器之一部 分。輸入輸出比較器6亦可提供於切換式調整器之外。此 情形中,選擇開關S W 1回應來自外界之控制訊號,對切 換電晶體Μ 1基板閘極之連接作切換。 依照本發明,選擇開關SW1係提供以控制切換電晶 體Ml基板閘極之連接。切換電晶體Ml爲PMOS電晶 體。輸入輸出比較器6回應輸入端電壓與輸出端電壓的 -32- (30) 1274461 差,控制選擇開關SW1。因此,即使使用PMOS電晶體爲 降壓切換式調整器之切換元件,仍可提供能夠防止電流反 向流動,而無需使用專用二極體的切換式調整器。 本發明係本於2004年六月二十日提出申請之日本優 先專利申請案(Japanese Priority Patent Application) 2004-211493 號 〇 • 【圖式簡單說明】 在附圖中: 圖1爲依照本發明第一實施例之切換式調整器的電路 圖; 圖2爲運用圖1中切換式調整器;1之電力供應電路的 電路圖; 圖3爲依照本發明另一實施例之切換式調整器的電路 圖; # 圖4爲顯示PM0S電晶體等效電路的電路圖; 圖5爲顯示連接基板閘極至PM0S電晶體範例之電路 圖。 , 【主要元件符號說明】 1 :切換式調整器 2:參考電壓產生電路 3 =誤差放大器 4 :三角波產生電路 -33- (31) 1274461 5 : PWM控制電路 6 :輸入輸出比較器 7:參考電壓產生電路 8 :誤差放大器 9 :控制電壓產生電路 1 〇 :直流電源 1 1 :負載 _ 1 5 : PWM 電路 1 6 :驅動電路 1 8 :切換控制電路 2 0 :電力供應電路 2 1:線性調整器. 2 2 :直流電源 2 3 :直流電源 31 :參考電壓產生電路 # 3 2 :誤差放大器 33:輸入輸出比較器 4 〇 :充電電路 - 4 1 :切換式調整器 ^ 4 2 :充電電流偵測電阻 43 :電流偵測電路 44 :變壓器偵測電路 4 5 :充電控制電路 5 1 :交流變壓器 -34- (32) 1274461 5 2 :二次電池 L :電感器 C :電容器 R1 :電阻器 R2 :電阻器 Μ1 :切換電晶體 M2 :同步整流電晶體 φ D1 :寄生二極體 D2 :寄生二極體 S W 1 :選擇開關 SW2 :開關 Μ21 :電壓控制電晶體 D21 :寄生二極體 D22 :寄生二極體 SW21 :選擇開關 • R 1 1 :電阻器 R 1 2 :電阻器 -35-

Claims (1)

  1. (1) (1)1274461 十、申請專利範圍 1 · 一種切換式調整器,其爲一用以將施於輸入端之 電壓轉換爲預定電壓,並自輸出端輸出預定電壓之降壓切 換式調整器,該切換式調整器包含·· 切換電晶體,由PMOS電晶體形成,配置以依輸入控 制電極之控制訊號,打開或關上輸入電壓之輸出; 平整電路,配置以將來自切換電晶體之輸出電壓進行 平整,並於輸出端輸出平整後的電壓; 選擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切換電晶體 基板閘極之連結; 切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之切換 操作,使出自輸出端:之電壓輸出成爲預定電壓;其中 選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓 時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電 壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之源 極。 2.如申請專利範圍第1項之切換式調整器,進而包 含: 選擇控制電路,其比較輸入端之電壓與輸出端之電 壓,並依比較結果控制選擇電路之選擇操作;其中 選擇控制電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電 壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之汲極, 而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,控制選擇電路連 接基板閘極至切換電晶體之源極。 -36- (2) 1274461 3.如申請專利範圍第1項之切換式調整器,其中 選擇電路之選擇操作由一外部選擇控制電路,依輸入 端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制選擇電路在輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換 電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時, 連接基板閘極至切換電晶體之源極。 4 .如申請專利範圍第2項之切換式調整器,進而包 • 含: 切換電路,連接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲 極,其中 當輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選 擇控制電路之控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘 極至切換電晶體之汲極,同時切換電晶體控制電路停止將 控制訊號輸出至切換電晶體之閘極;以及 當輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,基於選擇控制 • 電路之控制訊號,該切換電路將切換電晶體之閘極與切換 電晶體之源極間斷路,同時切換電晶體控制電路將控制訊 號輸出至切換電晶體之閘極。 • 5 ·如申請專利範圍第4項之切換式調整器,其中切 . 換電路包含一場效電晶體(FET)。 6 ·如申請專利範圍第1項之切換式調整器,其中選 擇電路包含一場效電晶體(FET)。 7 .如申請專利範圍第4項之切換式調整器,其中平 整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並由 -37- (3) 1274461 切換電晶體控制電路控制開或關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制 電路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電 路晶片上。 8 ·如申請專利範圍第4項之切換式調整器,其中平 整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並由 切換電晶體控制電路控制開或關,其中 • 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶 體控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 9. 一種電力供應電路,包含: 一或多個降壓切換式調整器,配置以將施於輸入端之 電壓轉換爲預定電壓,並自輸出端輸出預定、電壓;以及 一或多個線性調整器; 其中切換式調整器包含 切換電晶體,由PMOS電晶體形成,配置以依輸入控 • 制電極之控制訊號,打開或關上輸入電壓之輸出; 平整電路,配置以將來自切換電晶體之輸出電壓進行 平整,並於輸出端輸出平整後的電壓; • 第一選擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切換電 . 晶體基板閘極之連結,第一選擇電路在輸入端之電壓小於 或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲 極’而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘 極至切換電晶體之源極;以及 切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之切換 -38- (4) 1274461 操作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 10.如申請專利範圍第9項之電力供應電路,其中線 性調整器包含: 電壓控制電晶體,其包含一 PMOS電晶體,配置以控 制自輸入端至輸出端之電流,以控制輸出端之電壓; 第二選擇電路,配置以控制電壓控制電晶體基板閘極 之連結; • 第二切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之 切換操作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓; 第二選擇控制電路,其依輸入端之電壓與輸出端之電 壓控制選擇電路之選擇操作,使第二選擇電路在輸入端之 電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極至電壓控 制電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓 時,連接基板閘極至切換電晶體之源極;以及 電壓控制電晶體控制電路,配置以控制電壓控制電晶 • 體,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 1 1 .如申請專利範圍第9項之電力供應電路,其中切 換式調整器進而包含: • 第一選擇控制電路,其比較輸入端之電壓與輸出端之 . 電壓,並依比較結果控制第一選擇電路之選擇操作;其中 第一選擇控制電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端 之電壓時,控制第一選擇電路連接基板閘極至切換電晶體 之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,控制第 一選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之源極。 -39- (5) 1274461 12.如申請專利範圍第9項之電力供應電路,其中: 第一選擇電路之選擇操作由一外部選擇控制電路,依 輸入端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制第一選擇電路 在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘 極至切換電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之 電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之源極。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之電力供應電路,其中 • 切換式調整器進而包含: 切換電路,連接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲 極;其中 當輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於第 1選擇控制:電路之控制訊號,該切換電路連接切換電晶體 之閘極至切換電晶體之汲極,同時切換電晶體控制電路停 止將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極;以及 當輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,基於第一選擇 • 控制電路之控制訊號,該切換電路將切換電晶體之閘極與 切換電晶體之源極間斷路,同時切換電晶體控制電路將控 制訊號輸出至切換電晶體之閘極。 , 14.如申請專利範圍第13項之電力供應電路,其中 _ 平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並 由切換電晶體控制電路控制開關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、第一選擇電路、第一 選擇控制電路、切換電晶體控制電路、切換電路與線性調 整器均整合於一積體電路晶片上。 -40- (6) 1274461 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之電力供應電路,其中 平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並 由切換電晶體控制電路控制開關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、第一選擇電路、切換 電晶體控制電路、切換電路與線性調整器均整合於一積體 電路晶片上。 1 6 · —種電力供應電路,包含: • 多個降壓切換式調整器,各自配置以將施於輸入端之 電壓轉換爲預定電壓,並自輸出端輸出預定電壓,其中 每一切換式調整器包含: 切換電晶體,由PMOS電晶體形成,配置以依輸入控 制電極之控制訊號,.釘開或關上輸入電壓之輸出; 平整電路,配置以將來自切換電晶體之輸出電壓進行 平整,並於輸出端輸出平整後的電壓; 選擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切換電晶體 Φ 基板閘極之連結,選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在 輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換 * 電晶體之源極;以及 . 切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之切換 操作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之電力供應電路,其中 切換式調整器進而包含: 選擇控制電路,其比較輸入端之電壓與輸出端之電 -41 - (7) 1274461 壓,並依比較結果控制選擇電路之選擇操作;其中 選擇控制電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電 壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之汲極, 而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,控制選擇電路連 接基板閘極至切換電晶體之源極。 18. 如申請專利範圍第1 6項之電力供應電路,其中 選擇電路之選擇操作由一外部選擇控制電路,依輸入端之 • 電壓與輸出端之電壓控制,以控制選擇電路在輸入端之電 壓小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶 體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,連接 基板閘極至切換電晶體之源極。 19. 如申請專利範圍第17項之電力供應電路,其中 切換式調整器進而包含: 切換電路,連接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲 極,其中 • 當輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選 擇控制電路之控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘 極至切換電晶體之汲極,同時,切換電晶體控制電路停止 • 將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極;以及 . 當輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,基於選擇控制 電路之控制訊號,該切換電路將切換電晶體之閘極與切換 電晶體之源極間斷路,同時,切換電晶體控制電路將控制 訊號輸出至切換電晶體之閘極。 20. 如申請專利範圍第1 9項之電力供應電路,其中 -42- (8) 1274461 f 平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並 由切換電晶體控制電路控制開關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制 電路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電 路晶片上 ° 2 1.如申請專利範圍第1 9項之電力供應電路,其中 平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串聯,並 • 由切換電晶體控制電路控制開關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶 體控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 22. —種二次電池充電電路,包含: 降壓切換式調整器,配置以將施於輸入端之電壓轉換 爲預定電壓,並自輸出端輸出預定電壓,二次電池接於輸 出端,其中 切換式調整器包含: # 切換電晶體,由PMOS電晶體形成,配置以依輸入控 制電極之控制訊號,打開或關上輸入電壓之輸出; 平整電路,配置以將來自切換電晶體之輸出電壓進行 ^ 平整,並於輸出端輸出平整後的電壓; , 選擇電路,配置以依輸入控制訊號,控制切換電晶體 基板閘極之連結,選擇電路在輸入端之電壓小於或等於輸 出端之電壓時,連接基板閘極至切換電晶體之汲極,而在 輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換 電晶體之源極;以及 -43- (9) 1274461 切換電晶體控制電路,配置以控制切換電晶體之切換 操作,使出自輸出端之電壓輸出成爲預定電壓。 23 .如申請專利範圍第22項之二次電池充電電路, 其中切換式調整器進而包含: 選擇控制電路,其比較輸入端之電壓與輸出端之電 壓,並依比較結果控制選擇電路之選擇操作;其中 選擇控制電路在輸入端之電壓小於或等於輸出端之電 # 壓時,控制選擇電路連接基板閘極至切換電晶體之汲極, 而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時,控制選擇電路連 接基板閘極至切換電晶體之源極。 24·如申請專利範圍第22項之二次電池充電電路, 其中選擇電路之選擇操作由一外部選擇控制電路,依輸入 端之電壓與輸出端之電壓控制,以控制選擇電路在輸入端 之電壓小於或等於輸出端之電壓時,連接基板閘極至切換 電晶體之汲極,而在輸入端之電壓大於輸出端之電壓時, # 連接基板閘極至切換電晶體之源極。 25·如申請專利範圍第23項之二次電池充電電路, 其中切換式調整器進而包含: ^ 切換電路,連接切換電晶體之閘極至切換電晶體之汲 . 極;其中 當輸入端之電壓小於或等於輸出端之電壓時,基於選 擇控制電路·之控制訊號,該切換電路連接切換電晶體之閘 極至切換電晶體之汲極,同時,切換電晶體控制電路停止 將控制訊號輸出至切換電晶體之閘極;以及 -44- (10) 1274461 當輸入端之電壓大於輸出端之電壓時’基於選擇控制 電路之控制訊號,該切換電路將切換電晶體之閘極與切換 電晶體之源極間斷路,同時,切換電晶體控制電路將控制 訊號輸出至切換電晶體之閘極。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之二次電池充電電路, 其中平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串 聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其中 • 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、選擇控制 電路、切換電晶體控制電路與切換電路均整合於一積體電 路晶片上。 27.如申請專利範圍第25項之二次電池充電電路, 其中平整電路包含一同步整流電晶體,與切換電晶體串 聯,並由切換電晶體控制電路控制開關,其中 切換電晶體、同步整流電晶體、選擇電路、切換電晶 體控制電路與切換電路均整合於一積體電路晶片上。 -45-
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