[发明专利]具有电荷泵的切换式电源供应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电荷泵的切换式电源供应器，特别是指一种降低功率开关耐压(withstand voltage)需求的切换式电源供应器。

背景技术

图1显示一种典型的切换式电源供应器100示意图。如图1所示，切换式电源供应器100包含功率级电路110与控制电路120。控制电路120根据相关于输出电压Vout的回授讯号FB，产生操作讯号GATE，以操作功率级电路110中功率开关M，而将输入电压Vin转换为输出电压Vout。功率级电路110为一种升压型的功率级电路，包含功率开关M、电感L、与二极管元件D。其操作模式为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。

前述的切换式电源供应器100操作时，功率级电路110中的功率开关M耐压需求大约与输出电压Vout相当，也就是功率开关M于切换式电源供应器100操作时，需要能够承受的最大电压约为输出电压Vout。如果输出电压Vout相对较高时，则需要耐高压的功率开关M。然而，在现有技术中，提高功率开关M的高压承受能力，切换式电源供应器100的电力转换效率往往会降低；此外，在高压操作的状况下，功率级电路110中的电感电流相对较高，于特定负载情况时，会产生音频噪音(audio noise)。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种切换式电源供应器，在相同的输出电压情况下，可降低功率开关的耐压需求，并可降低切换损失(switching loss)，提高转换效率，并避免音频噪音，而增加切换式电源供应器的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种切换式电源供应器，在相同的输出电压情况下，可降低功率开关的耐压需求，并可降低切换损失(switching loss)，提高转换效率，并避免音频噪音，而增加切换式电源供应器的应用范围。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，所述切换式电源供应器包含：一功率级电路，根据一驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压，该功率级电路包括：一主动(active)电路，包括该功率开关与一电感，用以接收该输入电压与该驱动讯号，而将该输入电压转换为一前置电压；以及一被动(passive)电路，与该主动电路耦接，该被动电路中包括一由被动元件组成而不包括主动元件的电荷泵(charge pump)，以将该前置电压转换为该输出电压；以及一控制电路，与该功率级电路耦接，用以根据一回授讯号，以产生该驱动讯号。

在一种较佳实施型态中，该电荷泵电路包括一电容，其一端耦接于该功率开关与电感间的一节点；一第一二极管元件，其阳极耦接于该电容的另一端，其阴极耦接于该输出电压；以及一第二二极管元件，其阳极接收一电压，此电压可为前述输入电压或其它电压，其阴极耦接于该电容的另一端。

在一种较佳实施型态中，该主动电路与该电荷泵电路中的第一二极管元件构成一升压型功率转换电路。

在一种较佳实施型态中，该被动电路接收一预设电压，且该预设电压即为该输入电压或不高于该输入电压。

为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器，用以将一输入电压转换为一输出电压，所述切换式电源供应器包含：一功率级电路，用以根据一驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将该输入电压转换为该输出电压，该功率级电路包括：一主动(active)电路，包括该功率开关、一电感与一共享二极管，三者互相耦接于一共同节点，用以接收该输入电压与该驱动讯号，而将该输入电压转换为一前置电压；以及一被动(passive)电路，与该主动电路耦接，该被动电路中包括一电荷泵(charge pump)，以将该前置电压转换为该输出电压，其中，该电荷泵与该主动电路共享该共享二极管；以及一控制电路，与该功率级电路耦接，用以根据一回授讯号，以产生该驱动讯号。

在一种较佳实施型态中，该电荷泵由被动元件组成而不包括主动元件。

在一种较佳实施型态中，该电荷泵包括一电容，其一端耦接于该功率开关与电感间的一节点；一共享二极管元件，其阳极耦接于该电容的另一端，其阴极耦接于该输出电压；以及一非共享二极管元件，其阳极接收一电压，此电压可为前述输入电压或其它电压，其阴极耦接于该电容的该另一端。

在一种较佳实施型态中，该主动电路构成一升压型功率转换电路。

在一种较佳实施型态中，该被动电路接收一预设电压，且该预设电压即为该输入电压或不高于该输入电压。