在某些實施例中，本發明係關於一種電壓轉換系統，其包括一電壓轉換器及一旁路電路。該電壓轉換器包括一電感器及經組態以控制穿過該電感器之一電流之複數個切換器。該旁路電路包括一第一p型場效應電晶體(PFET)、一第二PFET、一第一n型場效應電晶體(NFET)及一第二NFET。該等第一及第二NFET電晶體以及該等第一及第二PFET電晶體電連接於該電感器之一第一端與一第二端之間，以使得該第一PFET電晶體之一源極及該第一NFET電晶體之一汲極電連接至該電感器之該第一端，且使得該第二PFET電晶體之一汲極及該第二NFET電晶體之一源極電連接至該電感器之該第二端。
在某些實施例中，該第一PFET電晶體之一汲極電連接至該第二PFET電晶體之一源極、該第一NFET電晶體之一源極及該第二NFET電晶體之一汲極。
在各種實施例中，該第一PFET電晶體之一主體電連接至一電池電壓且該第一NFET電晶體之一主體電連接至一接地電壓。根據某些實施例，該第二PFET電晶體之一主體電連接至一升壓電壓，該升壓電壓具有大於該電池電壓之一量值。在某些實施例中，該第二NFET電晶體之一主體電連接至一可切換電壓，且該可切換電壓經組態以基於由該電壓轉換器產生之一輸出電壓之一量值而在約等於該接地電壓之一電壓與大於該接地電壓之一電壓之間切換。
在某些實施例中，該電壓轉換系統進一步包括一第一位準移位器及一第二位準移位器。該第一位準移位器經組態以產生用於該第一PFET電晶體之一閘極及用於該第一NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號，且該第二位準移位器經組態以產生用於該第二PFET電晶體之一閘極及用於該第二NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號。在某些實施例中，該第一位準移位器係使用該電池電壓及該接地電壓來供電的，且該第二位準移位器係使用該升壓電壓及該可切換電壓來供電的，以便防止該第二PFET電晶體在該閘極與該汲極之間崩潰。根據眾多實施例，該電壓轉換系統進一步包括一低壓差調節器，該低壓差調節器經組態以產生一經調節電壓，且該換流器係使用該經調節電壓及該接地電壓來供電的。該換流器之輸出經組態以基於一輸入保護控制信號而產生該可切換電壓。
在某些實施例中，該電壓轉換系統進一步包括一個二極體，該二極體具有電連接至接地供應之一陽極及電連接至該第一NFET電晶體之該汲極之一陰極。該二極體經組態以在該電感器之該第一端具有小於該接地電壓之一電壓時保護該第一NFET電晶體免受損壞。
在各種實施例中，該電壓轉換器之該複數個切換器包括一切換器，該切換器具有電連接至該電感器之該第一端之一第一端及電連接至一接地供應之一第二端。在眾多實施例中，該電壓轉換器進一步包括一電組件，該電組件安置於該切換器之該第二端與該接地供應之間的一電路徑中，且該電組件具有一電阻。在某些實施例中，該第一NFET電晶體之一主體電連接至該切換器之該第二端。
根據某些實施例，該電壓轉換器包括一切換器控制區塊，該切換器控制區塊經組態以控制該複數個切換器以產生複數個輸出電壓。
在某些實施例中，本發明係關於一種用於一電壓轉換器之一旁路電路，該電壓轉換器包括一電感器及經組態以控制穿過該電感器之一電流之複數個切換器。該旁路電路包括：一第一PFET電晶體；一第一NFET電晶體，其具有電連接至該第一PFET電晶體之一源極及該電感器之一第一端之一汲極；一第二PFET電晶體，其具有電連接至該第一PFET電晶體之一汲極之一源極；及一第二NFET電晶體，其具有電連接至該第一NFET電晶體之一源極之一汲極及電連接至該第二PFET電晶體之一汲極及該電感器之一第二端之一源極。
在各種實施例中，該第一PFET電晶體之該汲極電連接至該第一NFET電晶體之該源極及該第二NFET電晶體之該汲極。
在某些實施例中，該等第一及第二PFET各自係p型金屬氧化物半導體(PMOS)電晶體且該等第一及第二NFET各自係n型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體。
在眾多實施例中，該第一PFET電晶體之一主體電連接至一電池電壓且該第一NFET電晶體之一主體電連接至一接地電壓。在某些實施例中，該第二PFET電晶體之一主體電連接至一升壓電壓，該升壓電壓具有大於該電池電壓之一量值。在數項實施例中，該第二NFET電晶體之一主體電連接至一可切換電壓，且該可切換電壓經組態以可在約等於該接地電壓之一電壓與大於該接地電壓之一電壓之間切換。
根據某些實施例，該旁路電路進一步包括一第一位準移位器及一第二位準移位器。該第一位準移位器經組態以產生用於該第一PFET電晶體之一閘極及用於該第一NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號，且該第二位準移位器經組態以產生用於該第二PFET電晶體之一閘極及用於該第二NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號。在某些實施例中，該第一位準移位器係使用該電池電壓及該接地電壓來供電的，且該第二位準移位器係使用該升壓電壓及該可切換電壓來供電的，以便防止該第二PFET電晶體在該閘極與該汲極之間崩潰。
在某些實施例中，該旁路電路進一步包括一個二極體，該二極體具有電連接至接地供應之一陽極及電連接至該第一NFET電晶體之該汲極之一陰極。該二極體經組態以在該電感器之該第一端具有小於該接地電壓之一電壓時防止該第一NFET電晶體在該主體與該汲極之間崩潰。
在某些實施例中，本發明係關於一種減小一電壓轉換器中之鈴流(ringing)之方法，該電壓轉換器包括一電感器及用於控制穿過該電感器之一電流之複數個切換器。該方法包括使用該電壓轉換器產生複數個輸出電壓及使用一旁路電路來繞過該電感器。該旁路電路包括一第一PFET、一第二PFET、一第一NFET及一第二NFET。該等第一及第二NFET電晶體以及該等第一及第二PFET電晶體電連接於該電感器之一第一端與一第二端之間，以使得該第一PFET電晶體之一源極及該第一NFET電晶體之一汲極電連接至該電感器之該第一端，且使得該第二PFET電晶體之一汲極及該第二NFET電晶體之一源極電連接至該電感器之該第二端。
在某些實施例中，該方法進一步包括以大於該第一PFET電晶體之一主體之一電壓之一電壓加偏壓於該第二PFET電晶體之一主體。
在各種實施例中，該方法進一步包括將該第一NFET電晶體之一主體加偏壓至一接地電壓及將該第二NFET電晶體之一主體加偏壓至一可切換電壓。
根據數項實施例，該方法進一步包括在產生該複數個輸出電壓中之至少一者時將該可切換電壓之電壓增加至高於該接地電壓之電壓。
在某些實施例中，本發明係關於一種無線器件。該無線器件包括具有一電池電壓之一電池、一電壓轉換器及一旁路電路。該電壓轉換器包括一電感器及經組態以控制穿過該電感器之一電流之複數個切換器，且該電壓轉換器經組態以自該電池電壓產生複數個輸出電壓。該旁路電路包括一第一PFET、一第二PFET、一第一NFET及一第二NFET。該等第一及第二NFET電晶體以及該等第一及第二PFET電晶體電連接於該電感器之一第一端與一第二端之間，以使得該第一PFET電晶體之一源極及該第一NFET電晶體之一汲極電連接至該電感器之該第一端，且使得該第二PFET電晶體之一汲極及該第二NFET電晶體之一源極電連接至該電感器之該第二端。
在各種實施例中，該第一PFET電晶體之一汲極電連接至該第二PFET電晶體之一源極、該第一NFET電晶體之一源極及該第二NFET電晶體之一汲極。在某些實施例中，該第一PFET電晶體之一主體電連接至該電池電壓且該第一NFET電晶體之一主體電連接至一接地電壓。
根據某些實施例，該第二PFET電晶體之一主體電連接至一升壓電壓，且該升壓電壓具有大於該電池電壓之一量值。在某些實施例中，該第二NFET電晶體之一主體電連接至一可切換電壓，且該可切換電壓經組態以基於由該電壓轉換器產生之該複數個輸出電壓中之一者之一量值而在約等於該接地電壓之一電壓與大於該接地電壓之一電壓之間切換。
在某些實施例中，該無線器件進一步包括一第一位準移位器及一第二位準移位器。該第一位準移位器經組態以產生用於該第一PFET電晶體之一閘極及用於該第一NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號，且該第二位準移位器經組態以產生用於該第二PFET電晶體之一閘極及用於該第二NFET電晶體之一閘極之閘極控制信號。在某些實施例中，該第一位準移位器係使用該電池電壓及該接地電壓來供電的，且該第二位準移位器係使用該升壓電壓及該可切換電壓來供電的，以便防止該第二PFET電晶體在該閘極與該汲極之間崩潰。
在某些實施例中，該無線器件進一步包括複數個輸出切換器及一電壓調整模組。該複數個輸出切換器經組態以在該複數個輸出電壓當中選擇，且該電壓調整模組經組態以藉由調整該選定輸出電壓之一電壓量值來產生一功率放大器供應電壓。
在數項實施例中，該無線器件進一步包括經組態以接收該功率放大器供應電壓之一功率放大器。
在某些實施例中，該複數個輸出電壓包括具有大於該電池電壓之一量值之一量值之至少一個輸出電壓。
在某些實施例中，該複數個輸出電壓包括具有小於該電池電壓之一量值之一量值之至少一個輸出電壓。
本文中所提供之標題(若有)僅為了方便起見而未必影響所主張之本發明之範疇或意義。
功率放大器系統之概述圖1係用於放大一射頻(RF)信號之一功率放大器模組10之一示意圖。所圖解說明之功率放大器模組10可經組態以放大一RF信號IN以產生一經放大RF信號OUT。如本文中所闡述，功率放大器模組10可包括一或多個功率放大器。
圖2係可包括圖1之功率放大器模組10中之一或多者之一實例性無線器件11之一示意性方塊圖。無線器件11亦可包括實施本發明之一或多個特徵之一電壓轉換器。
圖2中所繪示之實例性無線器件11可表示一多頻帶及/或多模式器件，諸如一多頻帶/多模式行動電話。以舉例之方式，全球行動通信系統(GSM)標準係世界上諸多地方使用之一數位蜂巢式通信模式。GSM模式行動電話可在以下四個頻帶中之一或多者下操作：850MHz(大約824至849MHz用於傳輸，869至894MHz用於接收)，900MHz(大約880至915MHz用於傳輸，925至960MHz用於接收)，1800MHz(大約1710至1785MHz用於傳輸，1805至1880MHz用於接收)，及1900MHz(大約1850至1910MHz用於傳輸，1930至1990MHz用於接收)。世界上不同地方亦使用GSM頻帶之變化形式及/或地區/國家實施方案。
分碼多重存取(CDMA)係可實施於行動電話器件中之另一標準。在某些實施方案中，CDMA器件可在800MHz、900MHz、1800MHz及1900MHz頻帶中之一或多者中操作，而某些W-CDMA及長期演進(LTE)器件可在(舉例而言)約22個射頻頻譜頻帶上操作。
本發明之一或多個特徵可實施於前述實例性模式及/或頻帶中，及實施於其他通信標準中。舉例而言，3G、4G、LTE及進階LTE係此等標準之非限制性實例。
在某些實施例中，無線器件11可包括切換器12、一收發器13、一天線14、功率放大器17、一控制組件18、一電腦可讀媒體19、一處理器20、一電池21及一供應控制區塊22。
收發器13可產生RF信號用於經由天線14傳輸。此外，收發器13可自天線14接收傳入RF信號。
將理解，與傳輸及接收RF信號相關聯之各種功能性。舉例而言，一單個組件可經組態以提供傳輸及接收功能性兩者可由在圖2中共同表示為收發器13之一或多個組件來達成。在另一實例中，傳輸及接收功能性可由單獨組件提供。
類似地，將理解，與傳輸及接收RF信號相關聯之各種天線功能性可由在圖2中共同表示為天線14之一或多個組件達成。舉例而言，一單個天線可經組態以提供傳輸及接收功能性兩者。在另一實例中，傳輸及接收功能性可由單獨天線提供。在又一實例中，可藉助不同天線提供與無線器件11相關聯之不同頻帶。
在圖2中，繪示來自收發器13之一或多個輸出信號經由一或多個傳輸路徑15提供至天線14。在所展示之實例中，不同傳輸路徑15可表示與不同頻帶及/或不同功率輸出相關聯之輸出路徑。舉例而言，所展示之兩個實例性功率放大器17可表示與不同功率輸出組態(例如，低功率輸出及高功率輸出)相關聯之放大及/或與不同頻帶相關聯之放大。儘管圖2將無線器件11圖解說明為包括兩個傳輸路徑15，但無線器件11可經調適以包括更多或更少之傳輸路徑15。
在圖2中，繪示來自天線14之一或多個所偵測信號經由一或多個接收路徑16提供至收發器13。在所展示之實例中，不同接收路徑16可表示與不同頻帶相關聯之路徑。舉例而言，所展示之四個實例性路徑16可表示某些無線器件具備之四頻帶能力。儘管圖2將無線器件11圖解說明為包括四個接收路徑16，但無線器件11可經調適以包括更多或更少之接收路徑16。
為促進在接收與傳輸路徑之間切換，切換器12可經組態以將天線14電連接至一選定傳輸或接收路徑。因此，切換器12可提供與無線器件11之操作相關聯之眾多切換功能性。在某些實施例中，切換器12可包括眾多切換器，其經組態以提供與(舉例而言)不同頻帶之間的切換、不同功率模式之間的切換、傳輸與接收模式之間的切換或其某一組合相關聯之功能性。切換器12亦可經組態以提供額外功能性，包括信號之濾波及/或雙工。
圖2展示，在某些實施例中，可提供一控制組件18用於控制與切換器12、功率放大器17、供應控制區塊22及/或其他操作組件之操作相關聯之各種控制功能性。
在某些實施例中，一處理器20可經組態以促進本文中所闡述之各種處理程序之實施。出於闡述之目的，亦可參考方法、裝置(系統)及電腦程式產品之流程圖圖解說明及/或方塊圖來闡述本發明之實施例。將理解，該等流程圖圖解說明及/或方塊圖之每一方塊及該等流程圖圖解說明及/或方塊圖中之方塊之組合可由電腦程式指令來實施。此等電腦程式指令可被提供至一通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理裝置之一處理器，以產生一機器，以使得該等指令(其經由電腦或其他可程式化資料處理裝置之處理器執行)形成用於實施該(等)流程圖及/或方塊圖方塊中所指定之動作之手段。
在某些實施例中，此等電腦程式指令亦可儲存於一電腦可讀記憶體19中，該電腦可讀記憶體19可引導一電腦或其他可程式化資料處理裝置以一特定方式操作，以使得儲存於該電腦可讀記憶體中之指令產生一製品，該製品包括實施該(等)流程圖及/或方塊圖方塊中所指定之動作之指令手段。亦可將該等電腦程式指令載入至一電腦或其他可程式化資料處理裝置上以致使在該電腦或其他可程式化裝置上執行一系列操作，以產生一電腦實施處理程序，以使得在該電腦或其他可程式化裝置上執行之指令提供用於實施該(等)流程圖及/或方塊圖方塊中所指定之動作之步驟。
所圖解說明之無線器件11亦包括供應控制區塊22，其可用以提供一電力供應電壓至功率放大器17中之一或多者。舉例而言，供應控制區塊22可包括一包絡追蹤器，該包絡追蹤器經組態以基於欲放大之RF信號之一包絡而改變或變化提供至功率放大器17之供應電壓之電壓位準。然而，在某些實施例中，供應控制區塊22可包括不同組件。
供應控制區塊22可電連接至電池21，且供應控制區塊22可經組態以產生用於功率放大器17之供應電壓。電池21可係供用於無線器件11中之任何合適電池，包括(舉例而言)一鋰離子電池。如下文將更詳細地闡述，藉由變化提供至功率放大器之電壓，可減小自電池21消耗之電力，從而改良無線器件11之電池壽命。在某些實施方案中，供應控制區塊22可基於欲放大之RF信號之一包絡而控制功率放大器供應電壓。可將包絡信號自收發器13提供至供應控制區塊22。然而，可以其他方式判定包絡。舉例而言，可藉由使用任何合適包絡偵測器偵測來自RF信號之包絡來判定包絡。
圖3係包括一包絡追蹤器30之一功率放大器系統25之一項實例之一示意性方塊圖。所圖解說明之功率放大器系統25包括包絡追蹤器30、一功率放大器32、一電感器37、一阻抗匹配區塊31、切換器12及天線14。所圖解說明之包絡追蹤器30經組態以接收RF信號之一包絡且產生用於功率放大器32之一功率放大器供應電壓VCC_PA。
所圖解說明之功率放大器32包括具有一射極、一基極及一集極之一雙極電晶體39。雙極電晶體39之射極可電連接至一接地供應，且可將一射頻(RF)信號提供至雙極電晶體39之基極。雙極電晶體39可放大該RF信號且在集極處提供經放大RF信號。雙極電晶體39可係任何合適器件。在一項實施方案中，雙極電晶體39係一異質接面雙極電晶體(HBT)。
功率放大器32可經組態以將經放大RF信號提供至切換器12。可使用阻抗匹配區塊31來幫助終止功率放大器32與切換器12之間的電連接。舉例而言，可使用阻抗匹配區塊31來增加使用功率放大器32產生之經放大RF信號之功率傳送及/或減小其反射。
可包括電感器37以幫助藉助由包絡追蹤器30產生之功率放大器供應電壓VCC_PA來加偏壓於功率放大器32。電感器37可包括電連接至包絡追蹤器30之一第一端及電連接至雙極電晶體39之集極之一第二端。
儘管圖3圖解說明功率放大器32之一項實施方案，但熟習此項技術者將瞭解本文中所闡述之教示內容可應用於各種功率放大器結構，諸如多級功率放大器結構及採用其他電晶體結構之功率放大器。舉例而言，在某些實施方案中，可省略雙極電晶體39而採用一場效應電晶體(FET)，諸如一矽FET、一砷化鎵(GaAs)高電子遷移率電晶體(HEMT)或一橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)電晶體。
圖4A至圖4C展示電力供應電壓對時間之三項實例。
在圖4A中，一曲線圖47圖解說明一RF信號41之電壓及一功率放大器供應電壓43對時間。RF信號41具有一包絡42。
一功率放大器之電力供應電壓43具有大於RF信號41之電壓之一電壓可係重要的。舉例而言，提供具有小於RF信號41之量值之一量值之一電力供應電壓至一功率放大器可截波RF信號，從而形成信號畸變及/或其他問題。因此，電力供應電壓43大於包絡42之電壓可係重要的。然而，可期望減小功率放大器供應電壓43與RF信號41之包絡42之間的一電壓差，此乃因功率放大器供應電壓43與包絡42之間的區域可表示丟失之能量，其可減少電池壽命且增加一行動器件中產生之熱。
在圖4B中，一曲線圖48圖解說明一RF信號41之電壓及一功率放大器供應電壓44對時間。與圖4A之功率放大器供應電壓43相比，圖4B之功率放大器供應電壓44相對於RF信號41之包絡42變化。圖4B中功率放大器供應電壓44與包絡42之間的區域小於圖4A中功率放大器供應電壓43與包絡42之間的區域，且因此圖4B之曲線圖48可與具有較大能量效率之一功率放大器系統相關聯。
圖4C係圖解說明相對於RF信號41之包絡42變化之一電力供應電壓45之一曲線圖49。與圖4B之電力供應電壓44相比，圖4C之電力供應電壓45以離散電壓增量變化。本文中所闡述之某些實施例可用於供應控制區塊中，其使用於一功率放大器之一電力供應電壓以離散增量變化。
圖5係包括一包絡追蹤器30之一功率放大器系統50之另一實例之一示意性方塊圖。所圖解說明之功率放大器系統50包括電池21、包絡追蹤器30、功率放大器32、一延遲控制區塊33及一延遲元件34。包絡追蹤器30包括一多位準供應控制模組51、切換器52、一切換器控制區塊53及一電壓調整模組54。
如圖5中所展示，實例性功率放大器系統50可接收一RF信號及該RF信號之一包絡，且可使用該包絡來產生用於功率放大器32之一供應電壓VCC_PA。為補償產生功率放大器供應電壓VCC_PA之延遲，可包括延遲元件34及延遲控制區塊33。舉例而言，可使用延遲控制區塊33基於RF信號之包絡而控制延遲元件34之延遲以幫助對準RF信號與功率放大器供應電壓VCC_PA。
多位準供應控制模組51可包括於包絡追蹤器30中且可用以自電池21產生複數個實質上DC輸出電壓。舉例而言，可使用多位準供應控制模組51來自電池電壓VBATT產生輸出電壓VMLS1、VMLS2及VMLS3。儘管將多位準供應控制模組51圖解說明為產生三個輸出電壓，但多位準供應控制模組51可經組態以產生更多或更少之輸出電壓。多位準供應控制模組51可包括(舉例而言)一降壓-升壓轉換器或任何其他合適DC轉DC轉換器。
切換器控制區塊53可經組態以在由多位準供應控制模組51產生之輸出電壓當中選擇以幫助為功率放大器32提供具有一適當供應電壓。由切換器控制區塊53選擇之電壓在被提供至一或多個功率放大器(諸如功率放大器32)之前可由一電壓調整模組54調整。舉例而言，電壓調整模組54可包括一放大器，該放大器經組態以提供對包絡信號之線性追蹤以產生電力供應電壓VCC。在某些實施方案中，電壓調整模組54可包括一放大器及一加法器，且該加法器可將來自放大器之一誤差信號與由切換器52選擇之輸出電壓相加以產生功率放大器供應電壓VCC_PA。
藉由提供多位準供應控制模組51及電壓調整模組54兩者，可減小對包絡追蹤器30之設計之約束，從而准許具有較大靈活性及經改良電力效率之一系統。
電壓轉換器電路之概述圖6係包括一多位準供應控制模組72及一電池21之一電子系統70之一部分之一項實施例的一電路圖。多位準供應控制模組72經組態以自電池21接收一電池電壓VBATT且產生複數個輸出電壓。舉例而言，在圖6中所圖解說明之組態中，多位準供應控制模組72經組態以產生一第一輸出電壓VMLS1、一第二輸出電壓VMLS2及一第三輸出電壓VMLS3。然而，多位準供應控制模組72可經組態以產生更多或更少之輸出電壓。
多位準供應控制模組72包括一降壓-升壓轉換器73及一控制區塊74。降壓-升壓轉換器73包括第一至第六切換器S1至S6、一電感器75及一旁路電路76。第一切換器S1包括電連接至電池電壓VBATT之一第一端及在一節點N1處電連接至第二切換器S2之一第一端、電感器75之一第一端及旁路電路76之一第一端之一第二端。第二切換器S2進一步包括電連接至一第一或接地供應VGND之一第二端。儘管圖2圖解說明使用一接地供應及一電池電壓供電之一電壓轉換器之一組態，但本文中之教示內容適用於使用任何合適功率高供應及功率低供應供電之電壓轉換器。電感器75進一步包括在一節點N2處電連接至旁路電路76之一第二端及第三至第六切換器S3至S6中之每一者之一第一端之一第二端。第三切換器S3進一步包括電連接至接地供應VGND之一第二端。第四、第五及第六切換器S4至S6各自包括一第二端，其經組態以分別產生第一輸出電壓VMLS1、第二輸出電壓VMLS2及第三輸出電壓VMLS3。
控制區塊74經組態以接收第一輸出電壓VMLS1、第二輸出電壓VMLS2及第三輸出電壓VMLS3，且可基於第一輸出電壓VMLS1、第二輸出電壓VMLS2及第三輸出電壓VMLS3之電壓位準而控制降壓-升壓轉換器73。舉例而言，控制區塊74可經組態以產生用於接通及關斷第一至第六切換器S1至S6以將第一輸出電壓VMLS1、第二輸出電壓VMLS2及第三輸出電壓VMLS3維持在目標電壓位準之一特定誤差容限內之控制信號。
控制模組74可經組態以控制降壓-升壓轉換器73以便產生具有大於電池電壓VBATT之量值之一量值之一或多個升壓電壓。舉例而言，當降壓-升壓轉換器73正連續操作時，控制區塊74可藉由在與降壓-升壓轉換器73之一第一升壓階段相關聯之一組態和與降壓-升壓轉換器73之一第二升壓階段相關聯之一組態之間有規則地切換第一至第六切換器S1至S6之狀態來在第一輸出電壓VMLS1上產生一經升壓電壓。舉例而言，在降壓-升壓轉換器73之第一升壓階段期間，控制區塊74可經組態以斷開第二及第四至第六切換器S2、S4至S6且閉合第一及第三切換器S1、S3以便藉由透過電感器75以及第一及第三切換器S1、S3將一電流自電池21提供至接地供應VGND來增加電感器75之磁場。另外，在降壓-升壓轉換器73之第二升壓階段期間，控制區塊74可經組態以閉合第二及第四切換器S2、S4且斷開第一、第三、第五及第六切換器S1、S3、S5至S6以使得電感器75之磁場產生透過電感器75以及第二及第四切換器S2、S4自接地供應VGND至第一輸出電壓VMLS1之一電流。
儘管降壓-升壓轉換器73已被闡述為當產生一升壓電壓時在兩個階段上操作，但降壓-升壓轉換器可經組態以使用額外階段來操作。舉例而言，降壓-升壓轉換器73可經組態以間歇地操作，其中控制區塊74經組態以在第一升壓階段、第二升壓階段及與斷開第一至第六切換器S1至S6中之每一者相關聯之一第三升壓階段之間切換降壓-升壓轉換器73。在某些實施方案中，可在降壓-升壓轉換器73中採用間歇操作以在輸出電壓VMLS1至VMLS3具有一相對輕電流負荷時防止降壓-升壓轉換器73過充電輸出電壓VMLS1至VMLS3。
控制模組74亦可經組態以控制降壓-升壓轉換器73以便產生具有小於電池電壓VBATT之量值之一量值之一或多個降壓電壓。舉例而言，當降壓-升壓轉換器73正連續操作時，控制區塊74可藉由在與降壓-升壓轉換器73之一第一降壓階段相關聯之一組態和與降壓-升壓轉換器73之一第二降壓階段相關聯之一組態之間有規則地切換第一至第六切換器S1至S6之狀態來在第三輸出電壓VMLS3上產生一降壓電壓。舉例而言，在降壓-升壓轉換器73之第一降壓階段期間，控制區塊74可經組態以斷開第二至第五切換器S2至S5且閉合第一及第六切換器S1、S6以便藉由透過電感器75以及第一及第六切換器S1、S6將一電流自電池21提供至第三輸出電壓VMLS3以便充電電感器75之磁場。另外，在降壓-升壓轉換器73之第二降壓階段期間，控制區塊74可經組態以閉合第二及第六切換器S2、S6且斷開第一及第三至第五切換器S1、S3至S5以使得電感器75之磁場產生透過電感器75以及第二及第六切換器S2、S6自接地供應VGND至第三輸出電壓VMLS3之一電流。
儘管降壓-升壓轉換器73已被闡述為當產生一降壓電壓時在兩個階段上操作，但降壓-升壓轉換器可經組態以使用額外階段來操作。舉例而言，降壓-升壓轉換器73可經組態以間歇地操作，其中控制區塊74經組態以在第一降壓階段、第二降壓階段及與斷開第一至第六切換器S1至S6中之每一者相關聯之一第三降壓階段之間切換降壓-升壓轉換器73。
多位準供應控制模組72可經組態以產生降壓及/或升壓電壓之任何合適組合。舉例而言，在某些實施方案中，第一輸出電壓VMLS1及第二輸出電壓VMLS2係升壓電壓且第三輸出電壓VMLS3係一降壓電壓。然而，在其他實施方案中，降壓-升壓轉換器73可經組態以產生所有降壓或所有升壓電壓。此外，多位準供應控制模組72可經組態以產生更多或更少之輸出電壓。
當使用降壓-升壓轉換器73產生降壓及/或升壓電壓時，第一至第六切換器S1至S6之切換可導致電感器75中之鈴流。舉例而言，當控制區塊74判定第一、第二及第三輸出電壓VMLS1至VMLS3各自充電至一所要電壓位準時，控制區塊74可斷開第四至第六切換器S4至S6中之每一者。類似地，當間歇地操作時，降壓-升壓轉換器73可處於其中第一至第六切換器S1至S6各自斷開之一狀態中。當在某些狀態之間轉變第一至第六切換器S1至S6時，與電感器75之磁場相關聯之能量可導致第一節點N1及/或第二節點N2上之電壓尖峰。在某些組態中，電感器75之鈴流可導致可超過最大電壓操作條件之電壓尖峰及/或可導致可產生電子系統70中之接收頻帶雜訊之寄生雜訊(spur)。
為幫助減小降壓-升壓轉換器73內之鈴流，已包括旁路電路76。控制區塊74可經組態以在一停用或高阻抗狀態與一啟動或低阻抗狀態之間控制旁路電路76。在某些實施方案中，控制區塊74可經組態以在某些時間啟動旁路電路76以便減小電感器電流之鈴流及減小第一節點N1及/或第二節點N2上之電壓尖峰。舉例而言，當第一至第六切換器S1至S6各自處於一斷開狀態中時，控制區塊74可啟動旁路電路76以便使第一節點N1至第二節點N2電短路且減小鈴流。然而，控制區塊74可經組態以在其他時間啟動旁路電路76。
將旁路電路76與電感器75並聯電連接可相對於某些其他旁路方案增強降壓-升壓轉換器73之效能。舉例而言，將旁路電路76與降壓-升壓轉換器73並聯電連接可相對於其中在旁路期間使第一節點N1及第二節點N2短路至接地供應VGND之一方案提供經改良效能，此乃因與第一節點N1及第二節點N2相關聯之寄生電容在旁路之後不需要重新充電且不需要包括用於防止輸出電壓VMLS1至VMLS3與接地供應VGND之間的短路之額外調節電路。
圖7係一旁路電路86及一電感器75之一項實施例之一電路圖80。旁路電路86包括一第一位準移位器91、一第二位準移位器92、一第一p型金屬氧化物半導體(PMOS)電晶體93、一第二PMOS電晶體94、一第一n型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體95及一第二NMOS電晶體96。旁路電路86包括用於接收一旁路控制信號BYPASS之一輸入，且旁路電路86與電感器75並聯電連接。如本文中所使用且如熟習此項技術者將瞭解，MOS電晶體可具有由並非金屬之材料(諸如多晶矽)製成之閘極，且可具有不只是藉助氧化矽而且藉助其他電介質(諸如高k電介質)實施之介電區。
第一位準移位器91及第二位準移位器92各自包括經組態以接收旁路控制信號BYPASS之一輸入。第一位準移位器91包括電連接至第一NMOS電晶體95之一閘極之一第一或非反相輸出及電連接至第一PMOS電晶體93之一閘極之一第二或反相輸出。第一位準移位器91係使用一電池電壓VBATT及一接地供應VGND來供電的。第二位準移位器92包括電連接至第二NMOS電晶體96之一閘極之一第一或非反相輸出及電連接至第二PMOS電晶體94之一閘極之一第二或反相輸出。第二位準移位器92係使用一升壓電壓VBOOST及一切換供應VSW來供電的。
第一PMOS電晶體93包括在第一節點N1處電連接至第一NMOS電晶體95之一汲極及電感器75之一第一端之一源極。第一PMOS電晶體93進一步包括電連接至第一NMOS電晶體95之一源極、第二NMOS電晶體96之一汲極及第二PMOS電晶體94之一源極之一汲極。第一PMOS電晶體93進一步包括電連接至電池電壓VBATT之一主體，且第一NMOS電晶體95進一步包括電連接至接地供應VGND之一主體。第二PMOS電晶體94進一步包括在第二節點N2處電連接至第二NMOS電晶體96之一源極之一汲極。第二PMOS電晶體94進一步包括電連接至一升壓電壓VBOOST之一主體，且第二NMOS電晶體96進一步包括電連接至一可切換電壓VSW之一主體。第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96電連接於電感器75之第一與第二端之間的一橋接器中。
電池電壓VBATT、升壓電壓VBOOST及可切換電壓VSW之電壓位準可具有相對於接地供應VGND之任何合適電壓位準。在一項實施方案中，電池電壓VBATT範圍介於約2.5V與約5.25V之間，且升壓電壓VBOOST經選擇介於約0.15V至約2.9V之間，大於電池電壓VBATT。在一項實施例中，升壓電壓VBOOST經選擇係使用電壓轉換器產生之輸出電壓中之一者，諸如電壓轉換器之具有最大電壓量值之輸出電壓。舉例而言，返回參考圖6，當使降壓-升壓轉換器73之第一輸出電壓VMLS1升壓至高於電池電壓VBATT時，可將第一輸出電壓VMLS1用作升壓電壓VBOOST。
在某些組態中，可切換電壓VSW可在約等於接地供應VGND之一電壓與在約1.7V至約1.9V之範圍中之一電壓之間切換。下文將進一步闡述可切換電壓VSW之額外細節。儘管上文已闡述特定電壓位準，但熟習此項技術者將容易地判定其他電壓位準。
當旁路控制信號BYPASS係邏輯高時，第一位準移位器91之非反相及反相輸出可分別約等於電池電壓VBATT及接地供應VGND之電壓，且第二位準移位器92之非反相及反相輸出可分別約等於升壓電壓VBOOST及可切換電壓VSW之電壓。因此，可使用旁路控制信號BYPASS以及第一位準移位器91及第二位準移位器92來接通第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96。然而，當旁路控制信號BYPASS係邏輯低時，第一位準移位器91之非反相及反相輸出可分別約等於接地供應VGND及電池電壓VBATT之電壓，且第二位準移位器92之非反相及反相輸出可分別約等於可切換電壓VSW及升壓電壓VBOOST之電壓。因此，當旁路控制信號BYPASS係邏輯低時，第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96可關斷。
旁路電路86可包括於包括電感器75之一電壓轉換器中，且可用以繞過電感器75以減小鈴流。舉例而言，圖7之旁路電路86可操作為圖6之降壓-升壓轉換器73中之旁路電路76且當降壓-升壓轉換器73正間歇地操作時及/或在任何其他合適組態期間(諸如當第一至第六切換器S1至S6各自處於一斷開狀態中時)可用以繞過電感器75。當圖7之旁路電路86包括於圖6之降壓-升壓轉換器73中時，旁路電路可電連接以使得圖7之第一節點N1及第二節點N2對應於圖6之第一節點N1及第二節點N2。
儘管旁路電路76可用於圖6之降壓-升壓轉換器73中，但旁路電路76可用於各種各樣的IC及其他電子器件中，包括(舉例而言)具有不同電路拓撲之降壓轉換器、升壓轉換器或電壓轉換器。
電池電壓VBATT可由一電池產生，且因此電池電壓VBATT可具有相對於電池電荷位準而變化之一電壓位準。因此，當電池具有一相對小電荷時，電池電壓可相對小。然而，一電壓轉換器可使用電池電壓VBATT來產生複數個輸出電壓，包括具有大於電池電壓VBATT之一電壓之經升壓輸出電壓。
第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96已以允許電晶體具有一相對高電壓容限之一組態電連接。舉例而言，第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96可具有一最大操作電壓，諸如最大閘極-汲極、閘極-源極、體-汲極及體-源極崩潰電壓，且電晶體已經組態以甚至當電感器75之磁場中之能量導致鈴流時避免崩潰。
舉例而言，為改良旁路電路86對第二節點N2上之電壓尖峰之穩健性，包括當電池電壓VBATT具有一相對低電壓位準時，第二PMOS電晶體94之主體已電連接至升壓電壓VBOOST且第二NMOS電晶體96之主體已電連接至可切換電壓VSW。另外，與使用電池電壓VBATT及接地供應VGND供電之第一位準移位器91相比，第二位準移位器92已使用升壓電壓VBOOST及可切換電壓VSW供電。
如下文將詳細闡述，升壓電壓VBOOST可具有大於電池電壓VBATT之電壓量值之一電壓量值。另外，當一電壓轉換器正產生一相對大輸出電壓時，可增加可切換電壓VSW以便具有大於接地供應VGND之電壓量值之一電壓量值。藉由以此方式組態升壓電壓VBOOST及可切換電壓VSW，第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96可在安全操作電壓限制內操作，甚至當電池電壓VBATT之電壓量值相對低及/或第二節點N2具有一相對大電壓擺動時。因此，圖7之旁路電路86可用於一電壓轉換器中以相對於省略旁路電路86之一方案減小電感器電流鈴流。在某些實施方案中，旁路電路86針對第一PMOS電晶體93及第二PMOS電晶體94以及第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96不使用高電壓或其他特殊電晶體，從而減小採用旁路電路86之一電壓轉換器之電路佈局面積及/或增強其操作效能。在某些實施方案中，旁路電路86在旁路電路86中使用高電壓或其他特殊電晶體以允許電壓轉換器以甚至更高的輸出電壓位準操作。
儘管圖7圖解說明使用MOS電晶體之一組態，但本文中所闡述之旁路電路可使用其他電晶體結構，包括(舉例而言)其他場效應電晶體(FET)。因此，在某些實施方案中，電晶體93至96可係金屬半導體FET(MESFET)、接面FET(JFET)及/或任何其他合適類型之電晶體。
圖8係用於產生圖7之可切換電壓VSW之一電壓產生器100之一項實施例之一電路圖。電壓產生器100包括一低壓差調節器(LDO)101、一第一換流器102及一第二換流器103。電壓產生器100經組態以接收一保護控制信號PROTECT。另外，電壓產生器100經組態以接收電池電壓VBATT且產生可切換電壓VSW。
第一換流器102包括經組態以接收保護控制信號PROTECT之一輸入及電連接至第二換流器103之一輸入之一輸出。第二換流器103進一步包括經組態以產生可切換電壓VSW之一輸出。LDO 101包括經組態以接收電池電壓VBATT之一輸入及經組態以產生一LDO電壓VLDO之一輸出。第一換流器102及第二換流器103係使用LDO電壓VLDO及接地供應VGND來供電的。
電壓產生器100可用以產生可切換電壓VSW以使得可切換電壓VSW具有基於保護控制信號PROTECT之一狀態而改變之一量值。舉例而言，當保護控制信號PROTECT係邏輯高時，電壓產生器100可經組態以將可切換電壓VSW之量值控制為大於接地供應VGND之一量值。舉例而言，在某些實施方案中，LDO電壓VLDO可經組態以在約1.7V至約1.9V之範圍中，舉例而言，約1.8V，且可切換電壓VSW可經組態以當保護控制信號PROTECT係邏輯高時約等於LDO電壓VLDO。然而，當切換器係邏輯低時，可切換電壓VSW可具有約等於接地供應VGND之一電壓量值。儘管上文已闡述特定電壓位準，但熟習此項技術者將容易地判定其他電壓值。
參考圖7及圖8，可在任何合適時間窗期間確證保護控制信號PROTECT。舉例而言，當一電壓轉換器正產生具有一相對大量值之一輸出電壓時，電感器鈴流可導致電感器之第一及/或第二端上之相對大電壓尖峰。因此，在某些實施方案中，保護控制信號PROTECT經組態以係邏輯高，以便當電壓轉換器正產生相對於旁路電路之第二PMOS電晶體94之接地電壓VGND之一相對大輸出電壓(諸如大於閘極-汲極崩潰電壓之一電壓)時增加可切換電壓VSW。由於可透過第二位準移位器92將可切換電壓VSW提供至第二NMOS電晶體96之主體及第二PMOS電晶體94之閘極，因此當產生一大輸出電壓時增加可切換電壓VSW可防止第二PMOS電晶體94及第二NMOS電晶體96超過崩潰電壓條件。
圖9係一降壓-升壓轉換器之一項實例之一電路圖110。降壓-升壓轉換器之部分包括旁路電路76、電感器75、第二切換器S2、第四切換器S4、一接合線111及一電阻器112。
接合線111包括電連接至一外部接地供應VGND_EXT之一第一端及電連接至接地供應VGND之一第二端。電阻器112包括電連接至接地供應VGND之一第一端及電連接至第二切換器S2之一第一端之一第二端。第二切換器S2進一步包括在第一節點N1處電連接至旁路電路76之一第一端及電感器75之一第一端之一第二端。第四切換器S4包括在第二節點N2處電連接至旁路電路76之一第二端及電感器75之一第二端之一第一端。第四切換器S4進一步包括電連接至第一輸出電壓VMLS1之一第二端。
在某些組態中，降壓-升壓轉換器可用以在第一輸出電壓VMLS1上產生一經升壓電壓。舉例而言，當旁路電路76處於一高阻抗狀態中時，閉合第二及第四切換器S2、S4，且電感器75之磁場相對大，一電流可自接地供應VGND流動至第一輸出電壓VMLS1，如前文結合圖6所闡述。穿過電感器75之電流之流動可導致跨越沿著電流路徑安置之電組件之電壓降，其可導致第一節點N1之電壓下降至一相對低電壓，包括小於外部接地供應VGND_EXT之一電壓。舉例而言，接地供應VGND可使用接合線111電連接至一外部接地供應VGND_EXT，接合線111可具有一電阻性及/或電感性組件。電壓降亦可來自其他源，諸如與安置於第二切換器S2與接地供應VGND之間的一電路徑中之一電阻器112相關聯之電壓降及/或跨越第二切換器S2之電壓降。在某些實施方案中，電阻器112可表示並非被動電阻器之電組件(諸如電晶體及/或二極體結構)之電阻。
現在參考圖7及圖9，當第一節點N1之電壓下降至低於接地供應VGND時，第一NMOS電晶體95之主體-汲極接面可變為正向偏置的。舉例而言，第一NMOS電晶體95之主體可由一p型井形成，且第一NMOS電晶體95之汲極可由一n型作用區形成。因此，當第一NMOS電晶體95之汲極電壓減小至低於第一NMOS電晶體95之主體電壓時，第一NMOS電晶體95之主體-汲極接面可變為正向偏置的。主體-汲極接面之一相對大正向偏置可產生可導致對第一NMOS電晶體95之損壞之一體電流。
圖10係一旁路電路126及一電感器75之另一實施例之一電路圖120。旁路電路126包括第一位準移位器91、第二位準移位器92、第一PMOS電晶體93、第二PMOS電晶體94、第一NMOS電晶體95、第二NMOS電晶體96及一個二極體128。旁路電路126包括用於接收一旁路控制信號BYPASS之一輸入，且旁路電路126與電感器75並聯電連接。
圖10之旁路電路126類似於圖7之旁路電路86。然而，與圖7之旁路電路86相比，圖10之旁路電路126進一步包括二極體128。舉例而言，二極體128包括電連接至接地供應VGND之一陽極及電連接至第一節點N1之一陰極。包括二極體128可在第一節點N1下降至低於接地供應VGND時幫助保護第一NMOS電晶體95免受損壞。舉例而言，二極體128可經組態以具有一相對大大小，且因此可在第一節點N1下降至低於接地供應VGND之情形下傳導一相對大電流，從而幫助增加第一節點N1之電壓，且防止第一NMOS電晶體95之主體-源極接面傳導一相對大電流。
圖11係一旁路電路136及一電感器75之又一實施例之一電路圖130。旁路電路136包括第一位準移位器91、第二位準移位器92、第一PMOS電晶體93、第二PMOS電晶體94、第一NMOS電晶體95及第二NMOS電晶體96。旁路電路136包括用於接收一旁路控制信號BYPASS之一輸入，且旁路電路136與電感器75並聯電連接。
圖11之旁路電路136類似於圖7之旁路電路86。然而，與圖7之旁路電路86相比，第一NMOS電晶體95之主體電連接至一第三節點N3而非接地供應VGND。在某些實施方案中，第三節點N3可對應於圖9之第三節點N3。因此，在某些組態中，第一NMOS電晶體95之主體可電連接至安置於電壓轉換器之一切換器與電壓轉換器之一電阻器之間的一電流路徑中之電壓轉換器內之一節點。
應用上文所闡述之實施例中之某些實施例已結合行動電話提供了實例。然而，該等實施例之原理及優點可用於需要電壓轉換器之任何其他系統或裝置。
此等電壓轉換器可實施於各種電子器件中。該等電子器件之實例可包括但不限於消費型電子產品、消費型電子產品之部件、電子測試設備等。該等電子器件之實例亦可包括但不限於記憶體晶片、記憶體模組、光學網路或其他通信網路之電路及磁碟機電路。消費型電子產品可包括但不限於一行動電話、一電話、一電視機、一電腦監視器、一電腦、一手持式電腦、一個人數位助理(PDA)、一微波爐、一電冰箱、一汽車、一立體聲系統、一卡式記錄器或播放器、一DVD播放器、一CD播放器、一VCR、一MP3播放器、一收音機、一攝錄影機、一相機、一數位相機、一可攜式記憶體晶片、一清洗機、一乾燥機、一清洗機/乾燥機、一印表機、一傳真機、一掃描機、一多功能周邊器件、一腕表、一時鐘等。此外，該等電子器件可包括非成品。
結論除非上下文另外明確要求，否則貫穿整個說明及申請專利範圍，以一包括性意義而非以一排他性或窮盡性意義解釋措辭「包含(comprise)」、「包含(comprising)」等；亦即，以「包括但不限於」之意義。如本文中通常所使用，措詞「經耦合(coupled)」係指可直接連接或藉助一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。同樣，如本文中通常所使用，措詞「經連接(connected)」係指可直接連接或藉助一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。另外，當在本申請案中使用時，措詞「本文」、「上文」、「下文」及類似含義之措詞將整體地指代本申請案而非指代本申請案之任何特定部分。在上下文准許之情形下，使用單數或複數之上文實施方式中之措詞亦可分別包括複數或單數。參考含兩個或兩個以上項目之一清單之措詞「或」，彼措詞涵蓋該措詞之以下解釋中之全部：該清單中之項目中之任一者、該清單中之項目之全部及該清單中之項目之任何組合。
此外，除非另外特定陳述或另外在上下文內如所使用而理解，本文中所使用之條件語言(諸如「可(can)」、「可(could)」、「可(might)」、「可(can)」、「例如(e.g.)」、「舉例而言(for example)」、「諸如(such as)」及其他等)通常意欲傳達某些實施例包括而其他實施例不包括某些特徵、元件及/或狀態。因此，此條件語言通常不意欲暗示一或多個實施例以任何方式需要特徵、元件及/或狀態或一或多個實施例必然包括在有或沒有作者輸入或提示之情形下決定在任何特定實施例中是否包括或執行此等特徵、元件及/或狀態之邏輯。
上文對本發明實施例之詳細說明並非意欲作為窮盡性或將本發明限制於上文所揭示之精確形式。儘管上文出於圖解說明之目的闡述本發明之特定實施例及實例，但如熟習相關技術者將認識到，可在本發明之範疇內做出各種等效修改。舉例而言，儘管以一既定次序來呈現處理程序或方塊，但替代性實施例亦可以一不同次序來執行具有步驟之常式或採用具有方塊之系統，且可刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改某些處理程序或方塊。此等處理程序或方塊中之每一者可以各種不同方式實施。而且，儘管有時將處理程序或方塊展示為串行執行，但亦可並行執行或者可在不同時間執行此等處理程序或方塊。
本文中提供之本發明之教示內容可應用於其他系統，未必上文所闡述之系統。可組合上文所闡述之各種實施例之元件及動作以提供另外的實施例。
儘管已闡述了本發明之某些實施例，但此等實施例僅以實例方式呈現，且並非意欲限制本發明之範疇。實際上，本文中所闡述之新穎方法及系統可以各種其他形式體現；此外，可在不背離本發明精神之情形下對本文中所闡述之方法及系統之形式做出各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效範圍意欲涵蓋將歸屬於本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。