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CN111464000B - 电源转换电路的输出级电路 - Google Patents

电源转换电路的输出级电路 Download PDF

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CN111464000B
CN111464000B CN201910046531.7A CN201910046531A CN111464000B CN 111464000 B CN111464000 B CN 111464000B CN 201910046531 A CN201910046531 A CN 201910046531A CN 111464000 B CN111464000 B CN 111464000B
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Abstract

本发明公开了一种电源转换电路的输出级电路。输出级电路耦接自举电容。自举电容具有第一端与第二端。输出级电路包括第一电力开关、驱动单元、第一电流源、第二电流源及结合单元。第一电力开关耦接第二端。驱动单元耦接第一端与第一电力开关，且提供控制信号至第一电力开关。第一电流源依据控制信号产生第一电流。第二电流源依据参考电压产生第二电流。参考电压为第一端的第一电压或第二端的第二电压其中之一。结合单元耦接驱动单元、第一电流源与第二电流源，且依据第一电流与第二电流产生开关操作指示信号至驱动单元。本发明可大幅缩短判断输出级电路中的第一电力开关是否关闭所需的时间并可减少高压组件的使用，以节省芯片面积。

Description

电源转换电路的输出级电路
技术领域
本发明与电源转换有关，尤其是关于一种电源转换电路的输出级电路。
背景技术
一般而言，在传统的具有降压(Buck)架构的电源转换电路中，其判断电路通常会根据输出级中的上桥开关是否关闭来决定开启下桥开关的时机，现有判断上桥开关是否关闭的依据是观察上桥开关与下桥开关之间的相位节点的相位电压，当相位电压下降至低于预设电压时，才判断上桥开关关闭，并发出开关操作指示信号至电源转换驱动器。
然而，由于上桥开关的控制信号操作于高电压(例如12V)之下，所以判断电路中的晶体管需采用大面积的元件，导致其阻抗及寄生电容相对较大且储存电荷相对较多，故进行侦测时需等待元件储存的电荷流完，位于其下方的判断电路才能判定上桥开关为关闭状态。此外，由于判断电路中的晶体管为高阻抗点，其电阻电容乘积较高，导致电路反应较慢。
根据实际模拟结果可知：传统的判断电路从上桥开关的控制信号由高位准转变为低位准至判断上桥开关为关闭所需的时间过久(约0.1us)，亟待改善。
发明内容
本发明提出一种电源转换电路的输出级电路，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
依据本发明的一具体实施例为一种电源转换电路的输出级电路。于此实施例中，输出级电路耦接自举电容。自举电容具有第一端与第二端。输出级电路包括第一电力开关、驱动单元、第一电流源、第二电流源及结合单元。第一电力开关耦接自举电容的第二端。驱动单元耦接自举电容的第一端与第一电力开关，且提供控制信号至第一电力开关。第一电流源依据控制信号产生第一电流。第二电流源依据参考电压产生第二电流。参考电压为第一端的第一电压或第二端的第二电压其中之一。结合单元耦接驱动单元、第一电流源与第二电流源，且依据第一电流与第二电流产生开关操作指示信号至驱动单元。
于一实施例中，驱动单元依据开关操作指示信号提供控制信号来控制第一电力开关。
于一实施例中，输出级电路还包括第二电力开关。第二电力开关耦接自举电容的第二端及驱动单元，且驱动单元依据开关操作指示信号来控制第二电力开关。
于一实施例中，结合单元包括节点。节点耦接第一电流源与第二电流源，且依据第一电流与第二电流产生节点电压作为开关操作指示信号输出至驱动单元。
于一实施例中，结合单元包括节点、比较器及或门。节点耦接第一电流源与第二电流源，且依据第一电流与第二电流产生节点电压。比较器比较第二电压与接地电压，以产生比较信号。或门分别耦接节点、比较器及驱动单元，且依据节点电压与比较信号输出开关操作指示信号至驱动单元。
于一实施例中，第一电流源包括电阻及电流镜单元。电阻耦接控制信号并产生第一电流信号。电流镜单元耦接于电阻及结合单元之间，复制第一电流信号后提供至结合单元。
于一实施例中，第二电流源包括晶体管、电阻、电流镜单元及另一电流镜单元。晶体管耦接参考电压。电阻耦接晶体管并产生第二电流信号。电流镜单元耦接电阻，复制第二电流信号后输出。另一电流镜单元耦接于电流镜单元及结合单元之间，反转第二电流信号的方向后提供至结合单元。
于一实施例中，第一电流源包括电阻及电流镜单元。电阻耦接参考电压并产生第一电流信号。电流镜单元耦接于阻及该结合单元之间，复制第一电流信号后提供至结合单元。
于一实施例中，第二电流源包括晶体管、电阻、电流镜单元及另一电流镜单元。晶体管耦接控制信号。电阻耦接晶体管并产生第二电流信号。电流镜单元耦接电阻，复制第二电流信号后输出。另一电流镜单元耦接于电流镜单元及结合单元之间，反转第二电流信号的方向后提供至结合单元。
于一实施例中，第一电流源包括电阻、晶体管、电流镜单元及另一电流镜单元。电阻耦接控制信号并产生第一电流信号。晶体管耦接电阻。电流镜单元耦接晶体管，复制第一电流信号后输出。另一电流镜单元耦接于电流镜单元及结合单元之间，反转第一电流信号的方向后提供至结合单元。
于一实施例中，第二电流源包括电阻及电流镜单元。电阻耦接参考电压并产生第二电流信号。电流镜单元耦接于电阻及结合单元之间，复制第二电流信号后提供至结合单元。
相较于现有技术，本发明所公开的应用于电源转换电路的输出级电路可达到下列功效：
(1)利用电流结合的方式判断输出级电路中的上桥开关(第一电力开关)是否关闭，可大幅缩短判断时间。
(2)减少高压元件的使用，以节省晶片面积。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的输出级电路的示意图。
图2为根据本发明的另一实施例的输出级电路的示意图。
图3A为第一电流源CS1的电阻R耦接第一控制信号UG且第二电流源CS2的晶体管30耦接参考电压VREF的一实施例。
图3B为第一电流源CS1的电阻R耦接参考电压VREF且第二电流源CS2的晶体管30耦接第一控制信号UG的一实施例。
图4为第一电流源CS1的电阻R耦接第一控制信号UG且第二电流源CS2的电阻R耦接参考电压VREF的一实施例。
主要元件符号说明：
1、2：输出级电路
10、20：驱动单元
12、22：结合单元
220：比较器
222：或门
CM：比较信号
CBT：自举电容
M1：第一电力开关
M2：第二电力开关
CS1：第一电流源
CS2：第二电流源
BT：第一端
PH：第二端
N、N1～N3：节点
VBT：第一电压
VPH：第二电压
VN：节点电压
UG：第一控制信号
LG：第二控制信号
UGSD：开关操作指示信号
I1：第一电流
I2：第二电流
VIN：输入电压
VDD：电源电压
GND：接地电压
VREF：参考电压
31～33、41～43：电流镜单元
30、311、312、321、322、331、332、40、411、412、421、422、431、432：晶体管
R：电阻
VGS：栅极-源极电压
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
依据本发明的一具体实施例为一种输出级电路。于此实施例中，输出级电路应用于电源转换电路，且输出级电路耦接自举电容，但不以此为限。
请参照图1，图1为此实施例中的输出级电路的示意图。如图1所示，输出级电路1耦接自举电容CBT。自举电容CBT具有第一端BT与第二端PH。输出级电路1包括第一电力开关M1、第二电力开关M2、驱动单元10、第一电流源CS1、第二电流源CS2及结合单元12。
第一电力开关M1与第二电力开关M2串接于输入电压VIN与接地端GND之间，且第一电力开关M1与第二电力开关M2均耦接自举电容CBT的第二端PH。自举电容CBT的第一端BT耦接至驱动单元10。第一电力开关M1与第二电力开关M2的控制端均耦接至驱动单元10，并由驱动单元10分别提供第一控制信号UG及第二控制信号LG至第一电力开关M1及第二电力开关M2。
第一电流源CS1耦接于第一控制信号UG与结合单元12之间，且第一电流源CS1依据第一控制信号UG产生第一电流I1至结合单元12。
第二电流源CS2耦接于参考电压VREF与结合单元12之间，且第二电流源CS2依据参考电压VREF产生第二电流I2至结合单元12。于实际应用中，参考电压VREF可以是自举电容CBT的第一端BT的第一电压VBT，或是自举电容CBT的第二端PH的第二电压VPH。
结合单元12分别耦接驱动单元10、第一电流源CS1与第二电流源CS2，且结合单元12依据第一电流I1与第二电流I2产生开关操作指示信号UGSD至驱动单元10。
当驱动单元10接收到开关操作指示信号UGSD时，驱动单元10依据开关操作指示信号UGSD提供第一控制信号UG及第二控制信号LG来控制第一电力开关M1及第二电力开关M2。
于此实施例中，结合单元12可包括节点N。节点N耦接第一电流源CS1与第二电流源CS2，且节点N依据第一电流I1与第二电流I2产生节点电压VN作为开关操作指示信号UGSD输出至驱动单元10。
接着，请参照图2，图2为另一实施例中的输出级电路的示意图。如图2所示，输出级电路2耦接自举电容CBT。自举电容CBT具有第一端BT与第二端PH。输出级电路2包括第一电力开关M1、第二电力开关M2、驱动单元20、第一电流源CS1、第二电流源CS2及结合单元22。
此实施例中的输出级电路2不同于前述实施例中的输出级电路1之处在于：输出级电路2的结合单元22包括节点N、比较器220及或门222。
节点N分别耦接第一电流源CS1、第二电流源CS2及或门222，且节点N依据第一电流源CS1所提供的第一电流I1与第二电流源CS2所提供的第二电流I2产生节点电压VN至或门222。
比较器220的两输入端+及-分别耦接自举电容CBT的第二端PH的第二电压VPH及接地电压GND且比较器220的输出端耦接或门222。比较器220比较第二电压VPH与接地电压GND，以产生比较信号CM至或门222。
或门222分别耦接节点N、比较器220及驱动单元20，且或门222依据节点电压VN与比较信号CM输出开关操作指示信号UGSD至驱动单元20。
当驱动单元20接收到开关操作指示信号UGSD时，驱动单元20依据开关操作指示信号UGSD提供第一控制信号UG及第二控制信号LG来控制第一电力开关M1及第二电力开关M2。
于实际应用中，本发明的输出级电路中的第一电流源CS1及第二电流源CS2可具有不同的电路结构，分别通过下列各实施例进行说明。
请参照图3A，图3A为第一电流源CS1与第二电流源CS2的一实施例。
如图3A所示，第一电流源CS1与第二电流源CS2均耦接至节点N。第一电流源CS1包括电阻R及电流镜单元31。电阻R耦接第一控制信号UG并产生第一电流信号I1。电流镜单元31分别耦接电阻R、节点N及接地电压GND，且电流镜单元31复制第一电流信号I1后提供至节点N。
电流镜单元31包括栅极彼此对接的晶体管311及312。晶体管311耦接于电阻R与接地电压GND之间。晶体管312耦接于节点N与接地电压GND之间。耦接于晶体管311的栅极与源极之间的第一节点N1具有栅极-源极电压VGS。因此，流经电阻R的第一电流信号I1＝(第一控制信号UG－栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I1＝(UG－VGS)/R。
第二电流源CS2包括晶体管30、电阻R、电流镜单元32及电流镜单元33。晶体管30耦接参考电压VREF。电阻R耦接晶体管30并产生第二电流信号I2。电流镜单元32耦接于电阻R与接地电压GND之间，且电流镜单元32复制第二电流信号I2后输出。
电流镜单元32包括栅极彼此对接的晶体管321及322。晶体管321耦接于电阻R与接地电压GND之间。晶体管322耦接于电流镜单元33与接地电压GND之间。耦接于晶体管321的栅极与源极之间的第二节点N2具有栅极-源极电压VGS。晶体管30与电阻R之间的电压为参考电压VREF减去晶体管30的栅极-源极电压VGS。因此，流经电阻R的第二电流信号I2＝(参考电压VREF－2*栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I2＝(VREF－2*VGS)/R。
电流镜单元33分别耦接电源电压VDD、电流镜单元32及节点N，且电流镜单元33反转第二电流信号I2的方向后提供至节点N。电流镜单元33包括栅极彼此对接的晶体管331及332。晶体管331耦接于电源电压VDD与电流镜单元32之间。晶体管332耦接于电源电压VDD与节点N之间。耦接于晶体管331的栅极与源极之间的第三节点N3具有栅极-源极电压VGS。
因此，当节点N分别接收到第一电流信号I1与第二电流信号I2时，第一电流信号I1与第二电流信号I2相减后得到的节点电流IN＝[(参考电压VREF－栅极-源极电压VGS)－第一控制信号UG)]/电阻R，亦即IN＝[(VREF－VGS)－UG)]/R。
当节点N的节点电压VN由低位准变为高位准时，代表节点电流IN大于0，亦即第一控制信号UG的电压从大于(VREF－VGS)变成小于(VREF－VGS)，故可知第一电力开关M1正被关闭(turn-off)。当节点N的节点电压VN由高位准变为低位准时，代表第一控制信号UG的电压从小于(VREF－VGS)变成大于(VREF－VGS)，故可知第一电力开关M1正被开启(turn-on)。由此，即可根据第一电力开关M1是否关闭来决定开启第二电力开关M2的时机。
于实际应用中，参考电压VREF可以是自举电容CBT的第一端BT的第一电压VBT，或是自举电容CBT的第二端PH的第二电压VPH。此外，在此电路中，从高压转低压的过程中所遇到的第一节点N1、第二节点N2及第三节点N3均不是高阻抗点，仅有节点N为高阻抗点，因此电阻电容乘积相对较低，使得电路反应较现有技术来得快。
请参照图3B，图3B为第一电流源CS1与第二电流源CS2的另一实施例。
图3B与图3A不同之处在于：第一电流源CS1的电阻R耦接参考电压VREF且第二电流源CS2的晶体管30耦接第一控制信号UG。因此，第一电流信号I1＝(参考电压VREF－栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I1＝(VREF－VGS)/R。第二电流信号I2＝(第一控制信号UG－2*栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I2＝(UG－2*VGS)/R。
当节点N分别接收到第一电流信号I1与第二电流信号I2时，第一电流信号I1与第二电流信号I2相减后得到的节点电流IN＝[第一控制信号UG－(参考电压VREF+栅极-源极电压VGS)]/电阻R，亦即IN＝[UG－(VREF+VGS)]/R。
当节点N的节点电压VN由低位准变为高位准时，代表节点电流IN大于0，亦即第一控制信号UG的电压从小于(VREF+VGS)变成大于(VREF+VGS)，故可知第一电力开关M1正被开启(turn-on)。当节点N的节点电压VN由高位准变为低位准时，代表第一控制信号UG的电压从大于(VREF+VGS)变成小于(VREF+VGS)，故可知第一电力开关M1正被关闭(turn-off)。由此，即可根据第一电力开关M1是否关闭来决定开启第二电力开关M2的时机。
请参照图4，图4为第一电流源CS1与第二电流源CS2的另一实施例。
如图4所示，第一电流源CS1与第二电流源CS2均耦接至节点N。第一电流源CS1包括电阻R、晶体管40、电流镜单元42及电流镜单元43。电阻R耦接第一控制信号UG并产生第一电流信号I1。晶体管40耦接于电阻R与电流镜单元42之间。电流镜单元42耦接于晶体管40与接地电压GND之间，且电流镜单元42复制第一电流信号I1后输出。
电流镜单元42包括栅极彼此对接的晶体管421及422。晶体管421耦接于晶体管40与接地电压GND之间。晶体管422耦接于电流镜单元43与接地电压GND之间。耦接于晶体管421的栅极与源极之间的第二节点N2具有栅极-源极电压VGS且晶体管40与电阻R之间的电压为2*栅极-源极电压VGS。因此，流经电阻R的第一电流信号I1＝(第一控制信号UG－2*栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I1＝(UG－2*VGS)/R。
电流镜单元43分别耦接电源电压VDD、电流镜单元42及节点N，且电流镜单元43反转第一电流信号I1的方向后提供至节点N。电流镜单元43包括栅极彼此对接的晶体管431及432。晶体管431耦接于电源电压VDD与电流镜单元42之间。晶体管432耦接于电源电压VDD与节点N之间。耦接于晶体管431的栅极与源极之间的第三节点N3具有栅极-源极电压VGS。
第二电流源CS2包括电阻R及电流镜单元41。电阻R耦接参考电压VREF并产生第二电流信号I2。电流镜单元41分别耦接电阻R、节点N及接地电压GND，且电流镜单元41复制第二电流信号I2后提供至节点N。
电流镜单元41包括栅极彼此对接的晶体管411及412。晶体管411耦接于电阻R与接地电压GND之间。晶体管412耦接于节点N与接地电压GND之间。耦接于晶体管411的栅极与源极之间的第一节点N1具有栅极-源极电压VGS。因此，流经电阻R的第一电流信号I2＝(参考电压VREF－栅极-源极电压VGS)/电阻R，亦即I2＝(VREF－VGS)/R。
当节点N分别接收到第一电流信号I1与第二电流信号I2时，第一电流信号I1与第二电流信号I2相减后得到的节点电流IN＝[第一控制信号UG－(参考电压VREF+栅极-源极电压VGS)]/电阻R，亦即IN＝[UG－(VREF+VGS)]/R。
当节点N的节点电压VN由低位准变为高位准时，代表节点电流IN大于0，亦即第一控制信号UG的电压从小于(VREF+VGS)变成大于(VREF+VGS)，故可知第一电力开关M1正被开启(turn-on)。当节点N的节点电压VN由高位准变为低位准时，代表第一控制信号UG的电压从大于(VREF+VGS)变成小于(VREF+VGS)，故可知第一电力开关M1正被关闭(turn-off)。由此，即可根据第一电力开关M1是否关闭来决定开启第二电力开关M2的时机。
于实际应用中，参考电压VREF可以是自举电容CBT的第一端BT的第一电压VBT，或是自举电容CBT的第二端PH的第二电压VPH。此外，在此电路中，从高压转低压的过程中所遇到的第一节点N1、第二节点N2及第三节点N3均不是高阻抗点，仅有节点N为高阻抗点，因此RC值相对较低，使得电路反应较现有技术来得快。再者，根据不同的需求，第一控制信号UG与参考电压VREF的位置也可互换，但不以此为限。
根据实际模拟结果可知：本发明的输出级电路从第一控制信号UG由高位准转变为低位准至判断第一电力开关M1正被关闭所需的时间不到0.01us，远小于现有技术的输出级电路所耗费的时间(约0.1us)，故可大幅缩短判断时间。
相较于现有技术，本发明所公开的应用于电源转换电路的输出级电路可达到下列功效：
(1)利用电流结合的方式判断输出级电路中的上桥开关(第一电力开关)是否关闭，可大幅缩短判断时间。
(2)减少高压元件的使用，以节省晶片面积。

Claims (11)

1.一种电源转换电路的输出级电路，耦接一自举电容，其特征在于，上述自举电容具有一第一端与一第二端，上述输出级电路包括：
一第一电力开关，耦接上述自举电容的上述第二端；
一驱动单元，耦接上述第一端与上述第一电力开关，且提供一控制信号至上述第一电力开关；
一第一电流源，依据上述控制信号产生一第一电流；
一第二电流源，依据一参考电压产生一第二电流，其中上述参考电压为上述第一端的一第一电压或上述第二端的一第二电压其中之一；
一结合单元，耦接上述驱动单元、上述第一电流源与上述第二电流源，且依据上述第一电流与上述第二电流产生一开关操作指示信号至上述驱动单元。
2.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述驱动单元依据上述开关操作指示信号提供上述控制信号来控制上述第一电力开关。
3.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述输出级电路还包括：
一第二电力开关，耦接上述自举电容的上述第二端及上述驱动单元，且上述驱动单元依据上述开关操作指示信号来控制上述第二电力开关。
4.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述结合单元包括：
一节点，耦接上述第一电流源与上述第二电流源，且依据上述第一电流与上述第二电流产生一节点电压作为上述开关操作指示信号输出至上述驱动单元。
5.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述结合单元包括：
一节点，耦接上述第一电流源与上述第二电流源，且依据上述第一电流与上述第二电流产生一节点电压；
一比较器，比较上述第二电压与一接地电压，以产生一比较信号；以及
一或门，分别耦接上述节点、上述比较器及上述驱动单元，且依据上述节点电压与上述比较信号输出上述开关操作指示信号至上述驱动单元。
6.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第一电流源包括：
一电阻，耦接上述控制信号并产生上述第一电流信号；以及
一电流镜单元，耦接于上述电阻及上述结合单元之间，复制上述第一电流信号后提供至上述结合单元。
7.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第二电流源包括：
一晶体管，耦接上述参考电压；
一电阻，耦接上述晶体管并产生上述第二电流信号；
一电流镜单元，耦接上述电阻，复制上述第二电流信号后输出；以及
另一电流镜单元，耦接于上述电流镜单元及上述结合单元之间，反转上述第二电流信号的方向后提供至上述结合单元。
8.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第一电流源包括：
一电阻，耦接上述参考电压并产生上述第一电流信号；以及
一电流镜单元，耦接于上述电阻及上述结合单元之间，复制上述第一电流信号后提供至上述结合单元。
9.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第二电流源包括：
一晶体管，耦接上述控制信号；
一电阻，耦接上述晶体管并产生上述第二电流信号；
一电流镜单元，耦接上述电阻，复制上述第二电流信号后输出；以及
另一电流镜单元，耦接于上述电流镜单元及上述结合单元之间，反转上述第二电流信号的方向后提供至上述结合单元。
10.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第一电流源包括：
一电阻，耦接上述控制信号并产生上述第一电流信号；
一晶体管，耦接上述电阻；
一电流镜单元，耦接上述晶体管，复制上述第一电流信号后输出；以及
另一电流镜单元，耦接于上述电流镜单元及上述结合单元之间，反转上述第一电流信号的方向后提供至上述结合单元。
11.根据权利要求1所述的电源转换电路的输出级电路，其特征在于，上述第二电流源包括：
一电阻，耦接上述参考电压并产生上述第二电流信号；以及
一电流镜单元，耦接于上述电阻及上述结合单元之间，复制上述第二电流信号后提供至上述结合单元。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11355164B2 (en) 2020-04-02 2022-06-07 Micron Technology, Inc. Bias current generator circuitry
CN114448217A (zh) * 2022-01-14 2022-05-06 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 一种驱动电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714067B1 (en) * 2001-01-18 2004-03-30 National Semiconductor Corporation Bootstrap capacitor low voltage prevention circuit
TW201001117A (en) * 2008-06-20 2010-01-01 Richtek Technology Corp Output current detection device of voltage regulator and method thereof
CN104935280A (zh) * 2014-03-19 2015-09-23 联咏科技股份有限公司 运算放大器及其驱动电路
CN207218655U (zh) * 2017-09-27 2018-04-10 力智电子股份有限公司 驱动电路
CN108696101A (zh) * 2017-04-10 2018-10-23 力智电子股份有限公司 驱动电路及其控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8482270B2 (en) 2006-05-02 2013-07-09 Advanced Analogic Technologies Incorporated Reverse current comparator for switching regulators
TWI446713B (zh) * 2011-03-11 2014-07-21 Richtek Technology Corp 改良抗雜訊的浮接閘驅動器電路結構及其方法
CN204089754U (zh) 2014-09-29 2015-01-07 陕西宝成航空仪表有限责任公司 一种小面积低功耗高速电流比较器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714067B1 (en) * 2001-01-18 2004-03-30 National Semiconductor Corporation Bootstrap capacitor low voltage prevention circuit
TW201001117A (en) * 2008-06-20 2010-01-01 Richtek Technology Corp Output current detection device of voltage regulator and method thereof
CN104935280A (zh) * 2014-03-19 2015-09-23 联咏科技股份有限公司 运算放大器及其驱动电路
CN108696101A (zh) * 2017-04-10 2018-10-23 力智电子股份有限公司 驱动电路及其控制方法
CN207218655U (zh) * 2017-09-27 2018-04-10 力智电子股份有限公司 驱动电路

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