调整器控制电路与操作其的方法以及切换调整器技术

一种调整器控制电路，包括高压侧驱动器，其接收供电电压。电容器用来储存电荷。第一晶体管耦接于电容器与高压侧驱动器的栅极之间。第一晶体管耦接电容器于第一节点，且第一晶体管耦接高压侧驱动器的栅极于第二节点。第一节点能被提升至一电压，使得第一晶体管在饱和模式下操作，以执行在第一节点与第二节点间的电荷共享，以便实质上导通高压侧驱动器。本发明专利技术可改善切换调整器的功率效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体电路，特别是涉及调整器控制电路、切换调整器、系统、以 及操作切换调整器的方法。
技术介绍
近年来，在集成电路技术中半导体芯片的密度持续显著地增加。举例来说，平版印 刷术的最小特征尺寸(例如M0SFET的尺寸)已降低至1微米以下。在连接位于相同芯片 上且具有缩小尺寸的FET装置的精密电容器的构造下，越来越困难去维持制造参数使得来 自这些装置的精确输出仍为有效。集成电路已应用在各种电子装置，例如手机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant, PDA)、电脑、以及/或其他电子装置。一般而言，由电子装置接收的外部电源不 同于用来操作该电子装置的集成电路的电源。举例来说，膝上型电脑一般接收来自电池的 20V电源，而其集成电路操作在3V或5V下。为了将供电电压转换为内部操作电压，则广泛 地应用直流-直流(DC-DC)转换器。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种调整器控制电路，包括高 压侧驱动器、电容器、以及第一晶体管。高压侧驱动器接收供电电压。电容器用来储存电 荷。第一晶体管耦接于电容器与高压侧驱动器的栅极之间。第一晶体管耦接电容器于第一 节点，且第一晶体管耦接高压侧驱动器的栅极于第二节点。第一节点能被提升至一电压，使 得第一晶体管在饱和模式下操作，以执行在第一节点与第二节点间的电荷共享，以便实质 上导通高压侧驱动器。本专利技术另提供一种切换调整器，包括电感器、第一电容器、高压侧驱动器、第二电 容器、以及第一晶体管。第一电容器耦接电感器。高压侧驱动器耦接电感器，且高压侧驱动 器具有栅极且接收供应电压。第二电容器用来储存电荷。第一晶体管耦接于第二电容器与 高压侧驱动器的栅极之间。第一晶体管耦接第二电容器于第一节点，且第一晶体管耦接高 压侧驱动器的栅极于第二节点。第一节点能被提升至一电压，使得第一晶体管在饱和模式 下操作，以执行在第一节点与第二节点间的电荷共享，以便实质上导通高压侧驱动器。本专利技术更提供一种操作调整器控制电路的方法，该方法包括以下步骤对一电容 器充电，而电容器耦接晶体管于第一节点；以及提升第一节点至一电压，使得晶体管在饱和 模式下操作，以执行在第一节点与第二节点间的电荷共享，以便实质上导通高压侧驱动器， 其中，晶体管第二节点上耦接高压侧驱动器。本专利技术可改善切换调整器的功率效率。附图说明图1表示根据本专利技术一实施例的切换调整器；图2表示一示范切换调整器的数个节点的波形图；图3表示根据本专利技术另一实施例的切换调整器；以及图4表示根据本专利技术一实施例的系统，其包括耦接集成电路的一示范切换调整器。附图标记说明图 1 100 切换调整器；101 负载；102 调整器控制电路；103 电感器；104 电容器；105 驱动电路级；106 高压端驱动器；107 低压端驱动器；110 电容器；115 晶体管；120 二极管；125 晶体管；135 电流镜；136、137 晶体管；138 反向器；150a_150d 缓冲器；A 输出节点；B、C、D、E 节点；V。ut 调整电压；Vpulse 脉波；Vs 供应电压；图 2 210、220 脉波 Vpulse 的转态；图 3 300 切换调整器；301 负载；302 调整器控制电路；303 电感器；304 电容器；305 驱动电路级；306 高压端驱动器；307 低压端驱动器；310 电容器；315 晶体管；320 二极管；325 晶体管；335 电流镜；336、337 晶体管；339 或非门(NOR) ；350a_350d 缓冲器；360 比较器；A 输出节点；B、C、D、E 节点；Vout 调整电压；Vpulse 脉波；VS 供应电压；图 4 400 系统；401 切换调整器；410 集成电路。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配 合附图，作详细说明如下。切换调整器可作为直流_直流(DC-DC)转换器。现有的切换调整器包括耦接供电电压的驱动电路级。该现有调整器可输出调整电压。一般而言，驱动电路级包括高压侧驱 动器(例如P型金属氧化物半导体(P-type metaloxide semiconductor, PM0S)晶体管) 以及低压侧驱动器(例如N型金属氧化物半导体(N-type metal oxide semiconductor, NMOS)晶体管)。PMOS晶体管与NMOS晶体管交替地导通，以分别将供电电压耦合至驱动电 路级的输出端以及释放在驱动电路级的输出端的耦合电压。可发现，PM0S晶体管的导通阻 抗高于NM0S晶体管的导通阻抗。高阻抗PM0S晶体管可能对切换调整器的操作有不良影响。为了解决关于高阻抗PM0S晶体管的问题，使用NM0S晶体管来取代PM0S晶体管作 为高压端驱动器。为了导通该NM0S晶体管，一种现有切换调整器使用片外(off-chip)电 容器来提高该NM0S晶体管的栅极电压。可发现，片外电容器使得切换调整器的设计变为复 杂。添加片外电容器也导致更高的开支。因此，提出另一种提高NM0S晶体管的栅极电压的方法，其在切换调整器内增加电 荷泵浦电路(charge pump circuit)。然而，在注入电荷的期间，电荷泵浦电路可能损失能 量。电荷泵浦电路的能量损失对于提高NM0S晶体管的栅极电压有不利的影响。可发现，包 括电荷泵浦电路的切换调整器的面积增加，此切换调整器的设计变为复杂。另一现有切换调整器使用NM0S晶体管作为高压侧驱动器且使用二极管作为低压 侧驱动器。该切换调整器使用控制电路来提供信号去导通(close) —开关，以将提升后的 电压耦合至NM0S晶体管的栅极。可发现，该提升后的电压受到供电电压的变化所影响。该 电压可能过度提高，损坏了 NM0S晶体管的栅极氧化层。在该开关导通之后，该切换调整器 也允许立即发生电荷分享。在提高栅极电压的过程中，这可能导致能量损失。基于前文，期望提出调整器控制电路、切换调整器、系统以及操作切换调整器的方 法。可了解，以下叙述提供多种不同的实施例或范例。以下叙述元件与配置的具体 范例，以精简本说明书。当然，这些仅仅是范例而不被限制在此。此外，在不同的范例中， 本说明书可能重复参考数字以及/或文字。此数字或文字的重复是为了简明与清楚的效 果，这不是规定在不同实施例之间以及/或在所讨论的多种结构之间的关系。此外，一特 征重迭于、连接于、以及/或耦接于本说明书中随后的另一特征可包括这些特征以直接接 触所形成的实施例，也可包括这些特征非以直接接触所形成的实施例，即是额外特征可插 入此两个特征之间。此外，使用空间上的相对应词，例如较低(lower)、较高(upper)、水平 (horizontal)、垂直(vertical)、在…之上(above)、在…之下(below)、向…上(up)、向… 下(down)、顶部(top)、底部(bottom)以及其衍生词(例如水平地(horizontally)、向下地 (downwardly)、向上地(upwardly))，使得呈现本说明书中一特征与另一特征间的关系变为 容易。这些空间上的相对应词的使用是为了适用于具有这些特征的装置的相异方位。图1表示根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调整器控制电路，包括：高压侧驱动器，用以接收供电电压；电容器，用以储存电荷；以及第一晶体管，耦接于该电容器与该高压侧驱动器的栅极之间，其中，该第一晶体管耦接该电容器于第一节点，且该第一晶体管耦接该高压侧驱动器的栅极于第二节点；其中，该第一节点能被提升至一电压，使得该第一晶体管在饱和模式下操作，以执行在该第一节点与该第二节点间的电荷共享，以便实质上导通该高压侧驱动器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石硕，艾伦罗许，艾瑞克索南，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]