[发明专利]DC-DC变换器的低压同步振荡器

说明书

技术领域

本发明通常涉及振荡器电路，特别涉及在DC-DC变换器应用 里使用的振荡器电路。

背景技术

用于个人和商业用途的电子设备已经越发普遍。例如，许多人 每天在其日常生活中使用个人计算机、计算器、娱乐系统和电话。这些电 子设备大都是可携带的，因此包括一个独立电源，如一个电池或电池组的 形式。

前述电源使用的电池提供一个直流电流(DC)源。商用电池 通常有各种构造，具有预设容量和输出电压。大多时，使用的电池提供的 DC输出电压，并不同于该电池供电给电子设备的一个或多个电路所要求 的电压。例如，一些商用电池可以提供一个很高的输出电压，而一些商用 电池可以提供一个很低的输出电压，没有商用电池提供一个正好是具体电 子设备的电路所要求的输出电压。类似地，出于一些考虑例如尺寸大小(以 方便携带)，电子设备可以使用一个小型外观尺寸(small form-factor)的 电池，尽管这个特别的电池不提供此电子设备的电路要求的一个输出电压。 在电池输出电压和电子设备电路电压要求之间的这种不匹配现象的进一步 恶化，主要是源于这样的事实：即随着时间和/或使用，所有这种电池都趋 向经历电压跌落(voltage sag)(下降的电压输出)。因此，尽管电池的输 出电压初始能够满足电路电压要求，但电池的输出电压将不可能持续满足 电子设备使用的电路电压。

所以，已经开发了各种电路以提供DC-DC电压转换，如提高 商用电池的输出电压(如典型AA干电池的1.5伏特输出电压)到一个足 以可靠运行普通晶体管逻辑电路的电压(如3.3伏特)。例如，DC-DC变 换器可以使用一对开关(如晶体管)，以可控地转换由DC源提供的电流， 用于将源电压转换到一个更高的电压。为了避免存在接地短路(即“短路”)， 控制这些开关的触发信号应该是同步的，使得这两个开关不会同时打开(即 导电)。因此，这种DC-DC电压转换电路通常已经采用一个振荡器电路， 以提供触发信号用于产生期望的电压转换。参考B.Sahu，Gabriel A.和 Rincon-Mora的“A Low Voltage，Dynamic，Non-inverting，Synchronous Buck-Boost Converter for Portable Applications”，IEEE Transactions on Power Electronics，Vol.19，No.2，第443页，2004年3月，C.Y.Leung，P.K.T.Mok 和K.N.Leung的“A 1-V Integrated Current-Mode Boost Converter in Standard 3.3/5-V CMOS Technologies”，Vol.40，No.11，第2265-2274页， 2005年11月，美国专利号6,603,291，授权给Wheeler等，美国专利号 6,396,250，授权给Bridge，和美国专利号7,006,364，授权给Jin等，在此 这些参考文件通用引用结合到本文，例如对采用振荡器电路的DC-DC电 压转换电路。

迄今，可用于DC-DC转换器里的振荡器并不太理想。例如， 一些先前的振荡器构造采用一个固定延迟以提供非重叠的触发信号输出。 在以上参考论文“A Low Voltage，Dynamic，Non-inverting，Synchronous Buck-Boost Converter for Portable Applications”和“A 1-V Integrated Current-Mode Boost Converter in Standard 3.3/5-V CMOS Technologies”以及 以上参考专利6,603,291里显示的振荡器，都采用这种固定延迟。但是，人 们已经发现，这种延迟，尽管是在不可调控的含义上被固定，但事实上在 运行环境里是不固定的。例如，延迟是受运行电压(如电源电压跌落)、运 行温度等的变化影响的。例如，在一个期望的运行电压3.3伏特上，一个 “固定的”延迟可以是10nsec，但可能在1伏特上上升到100nsec，在0.6 伏特上上升到200nsec，因此，延迟成为支配因素，DC-DC变换器不再能 够可靠地进行转换。使用混合电路(如模拟和数字电路)将使先前的问题 更加恶化。随着在振荡器电路里提供的延迟发生变化，触发信号输出变成 非同步的，导致触发信号输出重叠和DC-DC变换器失灵。