TW200803127A - Power regulator, control circuit, control method and control system - Google Patents
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Description
200803127 '九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種應用於交換式電源調壓器之軟啟 動電路，特別是有關於一種使用由參考電壓數位至類比轉 換器所產生的參考電壓之組合與可編程突發脈衝寬度，以 控制啟動期間交換式電源調壓器的輪出電壓之軟啟動電 路。 【先前技彳标】 通常，用來執行直流至直流電壓轉換的交換式電源調 壓器（switching power regulator)係採用步階式降壓調壓器 (step_down regulator)，而步階式降壓調壓器通常係用以將 高電壓（例如12伏特）轉換為較低的電壓以供負載裝置(1〇ad device)來使用。交換式電源調壓器通常係使用至少兩個電 晶體以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓。第1 a圖係顯示常 見的交換式電源調壓器，通常亦叫做補償調壓器（Buck Regulator)，其亦係以電晶體(MOS)來實現電壓轉換。 調壓器100係操作於脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation，PWM)模式或脈衝頻率調變（puise Frequency Modulation，PFM)模式，以切換PMOS電晶體i〇7與NMOS 電晶體109於PMOS電晶體107與NMOS電晶體109之共 同節點LX處產生方波(square-wave)。所產生的方波則透過 由電感111與負載電容113組成之乙(：電路而變的更平滑， 以產生一輸出電壓Vout。其中，由錯誤放大器115與控制
Clienfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket NG：0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 6 200803127 邏輯101組成之控制迴路係用以控制上述產生之方波，因 而也控制PMOS電晶體1〇7與NMOS電晶體109的切換以 及輸出電壓Vout之值。一般來說，pM〇s電晶體1〇7與 NMOS電晶體109不會同時導通。例如，當pM〇s電晶體 107導通時(Vg_P為邏輯〇)，NM〇s電晶體ι〇9係為不導 通(Vg-N為邏輯0)，而當pM〇s電晶體1〇7不導通時(Vg—p 為邏輯1)，NMOS電晶體1〇9係為導通(Vg_N為邏輯u。 IL代表流入電感111之一負載電流。當調壓器ι〇〇係操作 於PFM模式時’ PMOS電晶體1〇7係於一頻率與工作週期 (duty cycle)時導通，且其中工作週期係為輸入電壓vin、 輸出電壓Vout與電感111之值的函式，此時nm〇S電晶 肢109係不‘通’用以降低閘極電荷消耗（gate charge dissipation)而將效能最佳化。調壓器ι〇〇係透過不停地切 換PMOS電晶體107以維持(reguiate)輸出電壓y〇ut之電 壓值。 為了維持耗接至輸出電壓Vout之負載裝置（圖未示）的 正常運作以及限制對負載電容113充電之交換式電源調壓 器之一輸入電流，交換式電源調壓器的輸出通常以一速率 從一初始電壓逐漸增加至一預定輸出電壓。此速率係取決 於負載電流IL以及所需負載電容113之最大充電電流。初 始電壓通常為0伏特或是接近〇伏特。當初始電壓為〇伏 特或接近0伏特時，調壓器100之輸出端通常會於一預定 日守間内從0伏特逐漸增加至預定輪出電壓。因此，有一些 父換式電源調壓器會含有軟啟動電路(soft_start circuit)，用
Clienfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT s D〇cketNo:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06>l6 200803127 以限制啟動期間的輸入電流。例如，德州儀器（Texas histmction)的調壓器TpS62〇5xll包含一内部軟啟動電 路，當電池或咼阻抗電源耦接至其輸入端時，内部軟啟動 電路係用以限制啟動期間的湧入電流(inrush currem)，以避 免輸入電壓可能產生的壓降。調壓器TPS62〇5x中的軟啟 動電路係以數位電路實現，用以逐步地增加切換電流 (200mA(毫安培h40〇mA—800mA)。一般來說，切換電流 的隶大值係為1.2安培(A)。一般具有22微法拉(；xF)負載電 容以及200毫安培(mA)負載電流之電路的啟動時間為1毫 秒(ms)。然而，由於啟動時間主要係取決於負載電容以及 負載電流，因此調壓器必需具有額外接腳以耦接外部之元 件。 【發明内容】 根據本發明實施例，用以執行直流至直流電壓轉換之 交換式電源調壓器係透過軟啟動電路而實現。軟啟動電路 係控制傳送至負載的最大輸出電流而維持啟動期間交換式 電源調壓器的電壓。如此一來便可確保交換式電源調壓器 為正常啟動。根據本發明實施例，軟啟動電路係使用由來 考電壓數位至類比轉換器所產生的參考電壓之組合與可編 程突發脈衝寬度’以控制啟動期間交換式電源調壓器的輸 出電壓。 月 在脈衝I度调變模式或脈衝頻率調變模式中，不㊉岸馬 接外部元件’軟啟動電路便可用以限制啟動期間的湧入電 流。根據本發明實施例’軟啟動電路可直接提供突發脈
Client’s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-l6 200803127 ⑽财換式 第1a圖中的m〇s電曰俨】07， 的輪出裝置(例如 而使調廛哭g山+與NM0S電晶體⑽），因 物丨 電壓從0伏特開始逐漸增力一輸出電 堡達到—既定值(例如毫 y S輸出電 個時脈週期）後，軟啟 ^ 疋T脈週期（例如8 寬度碉變二! 突發脈衝模式切換為脈衝 壓數位m + M她π 、'上述既疋值可以為參考電 模式(脈衝寬 十的内轉考電堡。在標準操作 、 、X °交核式或脈衝頻率調變模式）中，東考電 比轉換器亦可用以控制使用於標準操作*式中 二1電壓。選擇適用於内部參考電壓之既定值，如 此來’每個突發脈衝便可提供足以推動輪出電壓的電 流。透過可編㈣衝寬度產生電路可㈣突發脈衝之寬 度’將突發脈衝的寬度設定為允許足以推動輪出電壓且不 會造成輸入電壓產生壓降的電流。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 實施例： 在此貫施例中’正常操作模式（n〇rnlal operating mode) 與標準操作模式(regular operating m〇de)代表相同意思，因 此在說明書中係將這兩種用法交替使用。
第lb圖係顯示根據本發明實施例所述之具有電感1〇6 Client’s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 c 200803127 與負載電容108 (加上負載電阻11〇)之直流至直流交換式 電源調壓器102,輸出端係於節點U2處與回授迴路耦接， 用以控制供應電壓CVDD。交換式電源調壓器102中的軟 啟動電路可透過供應電壓CVDD控制啟動期間節點112處 的輸出電壓以及湧入交換式電源調壓器1〇2的電流。輸入 電壓Vin係透過電容1 〇4而耦接至接地點。在一些實施例 中’電容104之值約為1微法拉，使輸入電壓之值介 於3伏特至4·2伏特的範圍内。 第2圖係顯示根據本發明實施例所述之具有軟啟動電 路之交換式電源調壓器102的部分方塊圖，其中交換式電 源调壓器102包括脈衝寬度調變(pUise width modulation， PWM)控制電路162、脈衝頻率調變（pulse frequency modulation，PFM)控制電路122、用以驅動開閉電晶體172 與174之金氧半場效電晶體（metai-oxide semic〇n(juct〇r field effect transistor, MOSFET)驅動器 134,以及包括控制 邏輯（control logic) 152、參考電壓數位至類比轉換器 (digital to analog converter，DAC)、比較器 124、可編程脈 衝寬度產生電路158以及多工器130之軟啟動電路。如上 所述，不同實施例之交換式電源調壓器102可根據本發明 之原則而包括補充邏輯以及/或電路。 控制邏輯152可用以控制/指揮軟啟動序列而產生用以 控制參考電壓DAC 156、可編程脈衝寬度產生電路158之 複數個控制信號，以及多工器130之選擇信號197。參考 電壓DAC 156可根據參考電壓170(Vref)而產生内部參考
Client’s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 200803127 電壓188,内部參考電壓188係為比較器124之第一輸入。 比較器124係比較内部參考電壓188與CVDD 120之值（對 應於交換式電源調壓器102於節點112處的輸出）。比較器 124的輸出係指出CVDD 120之值何時會到達内部參考電 壓188之值。多工器130係用以選取連接至驅動器134的 控制#號’以控制PMOS電晶體172與NMOS電晶體174。 多工器130的第一輸入端可以為由可編程脈衝寬度產生電 路158所產生的突發脈衝(bUrst_pulse) 198。多工器13〇的 第二輸入端可以為於標準模式(PWM模式或PFM模式）操 作期間由邏輯控制方塊132所產生的邏輯控制信號199。 多工器130的選擇信號197主要係取決於比較器124的輸 出信號196。於啟動期間，當cvdd 120之值小於内部參 考電壓188之值且啟動尚未逾時(time out)(逾時信號I%係 於解除控制邏輯152時產生）時，或(〇反)閘126之輸出會被 解除’使得及(AND)閘128的輸出也被解除。因此，多工 器130會選擇突發脈衝198作為驅動器134之控制信號。 當啟動逾時以及/或CVDD 120之值達到内部參考電壓 188之值日守’或閘126的輸出會被設定。當cvdd 120之 值達到内部參考電壓188經過既定時脈週期後，控制邏輯 152可設定啟動同步信號194，使得及閘128的輸出被設 定。因此，多工器130會選擇邏輯控制信號199作為於正 常PWM或PFM操作模式中驅動器134的控制信號。來考 電壓DAC 156亦可產生於標準操作期間由PWM控制電路 162以及PFM控制電路122所使用之額外參考電壓信號
Clients Docket No.:VIU05-0006I00.TW TT5s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 11 200803127 151與153。根據本發明一實施例，額外參考電壓信號15^ 與153皆為可編程參考電屋。根據本發明另—實施例，内 辟考電壓188亦可為可編程參考電壓。當交換式電源調 壓器102操作於正常操作模式(PWM或PFM模式）時，押 制邏輯⑸可產生額外參考電壓信號i5i與153。在本ς 明-些實，例中，控制邏輯152可接收由pwm控制電ς 1—62^之振盪器154所產生的時脈信號ΐ9ΐ。在本發明另一些 貫施例中，控制邏輯152可根據其他相_時脈信號而執 行操作。 ％ 第3圖係顯示時序圖，用以詳細說明第2圖之實施例 的部分_。當解除比較器124之輸出信號196(在此實施 例中為低電位，表示CVDD 12〇之值小於内部參考電壓道 之值)且突發脈衝致能信號182為高位準時，可編程脈衝寬 度產生電路158可產生突發脈衝198。根據本發明實施例， 了、、扁程脈衝I度產生電路每1毫秒(ms)可產生寬度為 100奈秒(ns)的脈衝(相當於工作週期的1〇%)。多工器13〇 可選擇由可編程脈衝寬度產生電路158所產生的突發脈衝 198,以控制驅動器134並且使CVDD 12〇(Lx ΐ2ι的電壓） 從〇伏特開始逐漸增加。當設定比較器124之輸出信號196 經過既定時脈週期後（表示CVDD 12〇之值達到内部參考電 壓188)，多工器130係選取由邏輯控制方塊132所輸出之 邏輯控制信號199來控制驅動器134,使得CVDD 120 (LX 121)係根據由pwm控制電路162或PFM控制電路122所 輸出的脈衝所控制，而不是由突發脈衝198所控制。
Clienfs Docket No.：VIU05-0006I00.TW TT s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006.16 200803127 在設定比較器124之輸出信號196後或是經過一既定 逾時期間後可接著設定逾時信號192。根據本發明實施 例，為了確定交換式電源調壓器102進入正常操作模式， 交換式電源調壓器102啟動50毫秒後，如果比較器124 的輸出信號196仍然為解除狀態時，便可設定逾時信號 192。雖然本發明實施例中係將逾時設定為50毫秒，然而， 在其他實施例中，可根據需要的功能以及軟啟動電路的操 作模式而將逾時設定為不同的長度，而並非限定為50毫 秒。當比較器124的輸出信號196在既定逾時時間（在此為 50毫秒）内被設定時，逾時信號192便會被設定為比較器 124產生輸出信號196後的一既定時脈週期。如此一來， 當不需要使用比較器124時，便可透過設定比較器124的 電源切斷(power down)信號190而關閉比較器124。當交換 式電源調壓器102為正常操作模式時，突發脈衝致能信號 182亦可被解除，且參考電壓DAC 156的控制信號176、 178與180可使PWM控制電路162以及PFM控制電路122 所使用的參考電壓151與153逐漸增加。 第4圖係顯示包含於可編程脈衝寬度產生電路158中 的突發脈衝產生電路300。第5圖係顯示時序圖，用以說 明突發脈衝產生電路300的運作。根據本發明實施例，輸 入端318係耦接至史密斯觸發器3〇2，史密斯觸發器3〇2 的輸出係_接至反相器304的輸入端。將反相器3〇4的 輸出6又疋為RC電路的輸入端320。RC電路包括電阻306 與電容310，RC電路的輸出端322係用以驅動反相器312
Clienfs Docket No.：VIU05-0006I00-TW TT5s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 13 200803127 的輸入端。如第5圖所示，當輸入端318的信號被解除時(在 此實施例中為低電位），PMOS電晶體308會被導通且RC 電路的輸入端320的信號會被設置（在此實施例中為高電 位），使得RC電路的輸出端322的信號被拉高至供應電壓 Vdd的位準。RC電路的輸出端322可驅動反相器312，反 相器312的輸出端可驅動反相器314，以回復(rest〇re)信號 之極性並且設置輸入端326的信號至反及閘316，以依次 設置反及閘316的輸出端328的信號（第5圖所示之時序圖 為反相之輸出端328的信號）。當輸入端318的信號被設置 時(在此實施例中為高電位），反及閘316的兩個輸入端的 信號在一段很短的時間内會同時為高電位，以使輸出端 328的信號為低電位。由於設置輸入端318的信號亦會使 PM0S電晶體308不導通，因此RC電路的輸出端322的 信號會以一既定速率被拉低至接地點，其中既定速率係取 決於由電阻306與電容310所決定之Rc時間常數。當RC 電路的輸出端322的信號達到反相器312之輸入臨界電壓 時，反相器312的輸出端的信號會被設置（在此實施例中為 高電位），使得反及閘316的輸入端326的信號也被解除， 以依次設置輸出端328的信號。 因此，由上述方法(根據第4圖與第5圖之實施例）所產 生之每個脈衝的寬度係取決於反相器312之輸入臨界電壓 以及由電阻306與電容310所決定之RC時間常數。再次 參照第5圖，RC電路之輸出端322的電壓可以表示為： (1) V(t) = A + B^e~t/T ^
Clients Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 14 200803127 其中T係為由電阻306與電容310所決定之時間常數。當t=0 以及t=〇〇時方程式1有解，考慮當t=〇且電壓為Vdd以及 t=〇〇且電壓為〇時的兩種情況： (2) V(0、= A + B = Vdd (3) V(co) = Az=〇 因此，方程式1可以表示為： (4) v〇vdd*e~^，以反 (5) = 〇 因此，突發脈衝之寬度(T)可以表示為： (6) = , ^TH(312) ^77/(312) 其中RC係為電阻306之值乘上電容310之值，且心⑽係 為反相器312的輸入臨界電壓。例如，當電阻306之阻值 為100千歐姆(kQ)且電容310之值為1.5微微法拉(pF)時， 反相器312之輸入臨界電壓為1.95伏特，對於3至4.2伏 特範圍内的供應電壓所對應之突發脈衝寬度的範圍可以從 65至115奈秒。 決定突發脈衝的可能寬度必須將某些因素列入考量。 當内部參考電壓(例如由參考電壓DAC 156所產生的内部 參考電壓188)太高（例如600亳伏特）或是當突發脈衝的寬 度太短(例如小於100奈秒）時，突發脈衝可能無法提供足 以推動CVDD 120 (以及LX 121)的電流，而當突發脈衝的 寬度太長(例如大於350奈秒）時，湧入電流可能會太大。 因此，根據方程式6，突發脈衝的寬度係為可調整，且其 寬度（T)係取決於電阻306之值與電容31〇之值、反相器312
Client5s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT5s Docket No：0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 200803127 之輸入臨界電壓以及供應電壓Vdd之值而有所變化。 々第6圖係顯示根據本發明實施例所述之以可編程脈衝 覓度貝現的突發脈衝產生電路3〇〇。可開閉（switchable)電 阻電路402與404可設置於電阻3〇6之前，以改變rc時 間常數並因而拉長或縮小突發脈衝寬度。介於電阻電路 402之節點420與節點422之間的電阻可被經過傳輸閘432 之#工制k號184控制，而介於電阻電路404之節點422與 節點320之間的電阻可被經過傳輸閘436之控制信號I% 才工制在犬發脈衝產生電路300的操作期間，當電阻電路 402與404皆被切斷（阻值為零）且僅有電阻3〇6可算在時間 常數内時，便會造成較短的突發脈衝寬度。透過設置控制 佗號184以及/或控制信號186可使電阻電路4〇2以及/或 404致能，如此一來便可有效的增加Rc時間常數，並因此 可拉長突發脈衝寬度。根據本發明實施例，在經過一既定 時脈週期（例如64個時脈週期）後，如果比較器124之輸出 仏號196 (參照第2圖）仍未被設置，表示突發脈衝太短以 致於無法推動（boost) CVDD 120。透過設置控制信號ι84 可開啟電阻電路402並且可增加RC時間常數中電阻元件 之總阻值（例如阻值增加75°/。）。當經過一既定額外時脈週 期（例如對總時脈週期（100個時脈週期）再增加26個時脈週 期）後，比較器124之輸出信號196仍未被設置時，表示突 發脈衝仍舊太短以致於無法推動CVDD 120。透過設至控 制信號186便可開啟電阻電路404，並且增加RC時間常數 中電阻元件之總阻值(例如阻值增加1〇〇%)。當突發脈衝的
Clienfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 200803127 寬度在經過一既定時間後仍舊不夠大而無法推動CVDD 120時，玎透過設置逾時信號192 (參照第3圖）而使交換式 電源調壓器102操作於正常(PWM或PFM)模式。 第7圖係顯示根據本發明實施例所述之以突發脈衝產 生電路300貫現之可編程脈衝寬度產生電路us。可編程 脈衝寬度產生電路158的突發脈衝致能信號丨82可驅動反 相器704，以控制透過或閘706所提供之突發脈衝產生電 路300的輸出端328。透過反相器702可將時脈信號191 反相’並提供突發脈衝產生電路300之輸入端318。如上 所述，具有控制信號184與186之突發脈衝產生電路3〇〇 可用以控制突發脈衝的寬度。 第8圖係顯示第2圖所示之參考電壓DAC 156的部分 電路圖。根據本發明實施例，參考電壓DAC 156可為3位 元參考電壓DAC，其具有3至8位元解碼器88〇，具有控 制輸入端802、804與806，分別耦接至控制邏輯152的輸 出端176、178與180。來自解碼器88〇之輸出信號82〇_834 可作為閘極控制信號，用以通過電晶體（在此實施例中為 NMOS電晶體），電晶體之通道可將電壓分壓器（v〇hage divider)的電壓搞接至一共同節點。參考電塵1 %亦可作為 取得其他電壓位準之電壓。再次參照第3圖，第3圖係顯 示參考電壓153與151逐漸增加所需的時間。值得注意的 是，顯示實際經過的時脈週期之數量係用以說明較佳^施 例的操作’且參考電壓DAC 156的操作並沒有限定經過的 時脈週期之數量。根據本發明另一實施例，參考電壓153
Clienfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT5s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-l6 17 200803127 η 151可透過使用不同數1的時脈週期而以不同的速率逐 漸增加。另外，可透過不同控制信號ΐ76、Μ與·的組 ^ ’以便於H經過既定時脈週期後選取—較高的電 堡。即使未顯示於第8圖，參考電壓dac 156亦可用以提 供内部參考電壓188 (在-些實施例中可以為毫伏 特）在本發明其他貝％例+，内部參考電壓188可以設計 為不同的值。根據本發明實施例，參考電壓DAC 156可用 以產生並提供0·15伏特、〇·65伏特、〇·75伏特、〇·85伏特、 〇·95伏特、ι·〇5伏特、ι·ι5伏特以及12伏特之參考電壓 之一者。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内’當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1 a圖係顯示具有電感與負載電容之傳統直流至直流 交換式電源調壓器。 第lb圖係顯示根據本發明實施例戶斤述之具有軟啟動 電路之交換式電源調壓器。 第2圖係顯示第lb圖中之具有軟啟動電路之交換式電 源調壓器的部分方塊圖。 第3圖係顯示用以詳細說明第2圖之實施例的運作之 日守序圖。 第4圖係顯示根據本發明實施例所述之突發脈衝產生
^enfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW
Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 18 200803127 電路。 第5圖係顯示用以說明第4圖之突發脈衝產生電路的 運作之時序圖。 第6圖係顯示根據本發明實施例所述之以可編程脈衝 寬度實現的突發脈衝產生電路。 第7圖係顯示根據本發明實施例所述之以第6圖之突 發脈衝產生電路所實現之可編程脈衝寬度產生電路。 第8圖係顯示第2圖所示之參考電壓數位至類比轉換 為的部分電路圖。 【主要元件符號說明】 100〜調壓器 101、152〜控制邏輯 102〜交換式電源調壓器 106、111〜電感 104、108、113、310〜電容 115〜錯誤放大器 110、306〜電阻 124〜比較器 402、404〜可開閉電阻電路 706〜反或閘 122〜脈衝頻率調變控制電路 126〜或閘 128〜及閘 130〜多工器 132〜邏輯控制方塊 134〜驅動器 Vin〜輸入電壓 Vout〜輸出電麗 152〜控制邏輯 154〜振盪器 182〜突發脈衝致能信號 18 8〜内部參考電壓 190〜電源切斷信號 192〜逾時信號 197〜選擇信號 Client’s Docket No·:VIU05-0006I00-TW 191、CLK〜時脈信號 194〜啟動同步信號 198〜突發脈衝 TT，S Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-l 6 19 200803127 199〜邏輯控制信號 300〜突發脈衝產生電路 302〜史密斯觸發器 316〜反及閘 880〜3至8位元解碼器 196、820-834〜輸出信號 Vth〜輸入臨界電壓 PGND、Vss〜接地電壓 〜負載電流 432、436〜傳輸閘 107、172、308、Vg—p〜pm〇s 電晶體 109、174、Vg—N〜NMOS 電晶體 112、121、LX、420、422〜節點 151、153、170、Vref〜參考電壓 156〜參考電壓數位至類比轉換器 158〜可編程脈衝寬度產生電路 162〜脈衝寬度調變控制電路 176、178、180、184、186〜控制信號 322、328、OUT〜輸出端 304、312、314、430、434、702、704〜反相器 318、320、326、IN〜輸入端 802、804、806〜控制輸入端 120、CVDD、Vdd〜供應電壓
Client’s Docket No·:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 20
Claims (1)
- 200803127 十、申請專利範圍： 1·一種電源調壓器，包括： ”夕一第一節點，其中於上述第一節點所形成之一第一電 壓係用以產生上述電源調壓器之一輸出電壓； / -第-，晶體，具有一控制端，其中上述第一電晶體 係，接於-第-供應電壓與上述第—節點之間，其中當上 述第一電晶體導通時係提供電流至上述第〆節點； 夕 第一電晶體’具有一控制端，其中上述第二電晶體 係_，上述第一節點與一第二供應電壓之間；以及 、第控制電路，耦接至上述第一電晶體之控制端以 及上述第二電晶體之控制端，其中上述第一控制電路係用 以產生稷數突發脈衝，並且於上述電源誠^啟動期間透 過上述犬發脈衝控制上述第_電晶體與第二電晶體，以使 上述電源凋壓為之輸出電壓逐漸增加，因而限制啟動期間 k供至上述第一節點的電流。 2·如申請專利範圍第1項所述之電源調壓器，更包括： 一第一驅動電路，耦接於上述第一控制電路與上述第 -電晶體之控制端之間’ ^用以接收上述突發脈衝並用以 致能上述第一電晶體為導通或不導通；以及 一第一驅動電路，耦接於上述第一控制電路與上述第 二電晶體之控制端之間4用以接收上述突發_並用以 致能上述第二電晶體為導通或不導通。 器，其中當 上述第一控 3·如申明專利範圍第丨項所述之電源調壓 上述電源調壓器之輸出電壓達到一既定值時， Clienfs Docket No.:VIU05-0〇〇6I〇〇-TW TT5s Docket N〇：〇6〇8.A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006.〇6-16 21 200803127 制電路係停止使用上述突發脈衝控制上述第一電晶體與上 述第二電晶體。 4. 如申請專利範圍第1項所述之電源調壓器，更包括 一第二控制電路，耦接至上述第一控制電路，以產生複數 第一控制信號，並且將上述第一控制信號提供至上述第一 控制電路； 其中當上述第一控制電路不使用上述突發脈衝來控制 上述第一電晶體與上述第二電晶體時，上述第一控制電路 係用以選擇性的將上述第一控制信號耦接至上述第一電晶 體之控制端以及上述第二電晶體之控制端。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電源調壓器，其中當 上述電源調壓器之輸出電壓達到一既定值之一既定時間 後，上述第一控制電路係停止產生上述突發脈衝。 6. 如申請專利範圍第4項所述之電源調壓器，其中當 上述電源調壓器之輸出電壓於啟動一既定時間後未達到一 既定值時，上述第一控制電路係停止產生上述突發脈衝。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電源調壓器，其中上 述第一控制電路中的上述突發脈衝之寬度為可編程的。 8. —種控制電路，適用於控制一第一電晶體以及一第 二電晶體，並產生一電源調壓器之一輸出電壓，包括： 一第一電路，用以產生複數突發脈衝； 一第二電路，用以產生複數第一控制信號；以及 一第三電路，用以選取上述突發脈衝與上述第一控制 信號之一者； Client’s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 22 200803127 其中當啟動上述電源調壓器時，上述第三電路係選取 上述突發脈衝，以控制上述第一電晶體與上述第二電晶 體，其中上述突發脈衝係使上述電源調壓器之輸出電壓逐 漸增加，因而限制由上述電源調壓器所傳送的電流；以及 其中當上述電源調壓器啟動一既定時間後，上述第三 電路係選取上述第一控制信號，以控制上述第一電晶體與 上述第二電晶體。 9. 如申請專利範圍第8項所述之控制電路，其中上述 既定時間係定義為當上述電源調壓器之輸出電壓達到一既 定值時。 10. 如申請專利範圍第9項所述之控制電路，更包括一 第四電路，用以產生一第一參考電壓，其中上述參考電壓 值係為上述既定值。 11. 如申請專利範圍第10項所述之控制電路，其中上 述第四電路係產生至少一額外參考電壓，並提供至少一參 考電壓至上述第二電路，以產生上述第一控制信號。 12. —種控制方法，適用於控制啟動期間由一電源調壓 器所傳送之一最大輸出電流，包括： 產生至少一突發脈衝； 透過上述至少一突發脈衝使上述電源調壓器之輸出電 壓逐漸增加，直到上述電源調壓器之輸出電壓達到一既定 電壓；以及 當上述電源調壓器之輸出電壓達到上述既定電壓一第 一既定時間後，進入一脈衝寬度調變操作模式或一脈衝頻 Client’s Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 23 200803127 率調變操作模式。 13.如申請專利範圍第 12項所述之控制方法，更包括 編矛王上逃犬發脈衝之宫庐 χ使仔上述突發脈衝提供足以推 動上述電源调壓器之輸出電壓的電流。 ! 4 .如：青專利範圍第】2項所述之控制方法，更包括: ί 4既巧壓之—第—參考電壓；以及 比較上述電源調屋器之輸出電壓與上述第一參考電 ^壓以·上料源調_之輸出電壓衫達到上述既定 15,如中請專·㈣12項所述之㈣方法， 當上述電源調壓器之輸出電壓於啟動後—第二既定時間内 未達到上述既壓時，進人上述脈衝寬度調變操作 或上述脈衝頻率調變操作模式。 交換式電源調壓器 ，包括： 16·—種控制系統，適用於控制一 具有一輸出級，用以提供一輸出電壓 一第一電路，用以產生複數突發脈衝；以及 一第二電路，純至上述第—電路，用以於上述交換 式電源調壓驗動期間，選擇性的將上述突發脈魏接至 上述輸出級； 其中上述突發脈衝係使上述輸出電壓逐漸增加，因而 限制啟動期間上述交換式電源調壓器所提供的電流。 17.如申請專利範圍第16項所述之控制系統，更包括 一第三電路，耦接至上述第二電路，用以產生複數第—控 制信號，其中當上述輸出電壓達到一既定值後，上述第2 Clienfs Docket No.：VIU05-0006I00-TW TT5s Docket No：0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 24 200803127 肩 電路係選擇性的將上述第一控制信號輕接至上述輸出級， 而不是將上述突發脈衝耦接至上述輸出級； 其中上述第一控制信號係控制上述輸出電壓。 18. 如申請專利範圍第17項所述之控制系統，其中當 上述輸出電壓達到上述既定值後，上述第一電路係停止產 生上述突發脈衝。 19. 如申請專利範圍第17項所述之控制系統，更包括： 一第三電路，用以產生具有上述既定值之一第一參考 電壓；以及 一第四電路，耦接至上述第三電路，用以比較上述第 一參考電壓與上述輸出電壓，以判斷上述輸出電壓是否達 到上述既定值。 20. 如申請專利範圍第19項所述之控制系統，其中上 述第三電路更用以產生至少一額外參考電壓，並且提供上 述至少一參考電壓至上述第三電路，以產生上述第一控制 信號。 21. 如申請專利範圍第19項所述之控制系統，其中上 述第三電路逐漸增加上述至少一額外參考電壓至各自既定 電壓階段之最終值。 22. 如申請專利範圍第19項所述之控制系統，更包括 一第五電路，用以產生複數第二控制信號，以控制上述第 一電路，更用以產生複數第三控制信號，以控制上述第三 電路。 23. 如申請專利範圍第22項所述之控制系統，其中上 Clienfs Docket No. :VIU05-0006I00-TW TT’s Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-l6 25 200803127 述第三電路係為-數位至類比轉換器。 、t、#2:i±!:專利範圍第23項所述之控制系統，其中上 达數位至類比轉換哭白紅 齡，夕；隹：解碼器，用以根據上述第三控 本口產生複數内部控制信號，其中複數不同電 堅值之-者聽據上勒部控制信職選㈣上述數位至 類比轉換H所提供之每個上述至少—參考電壓。 25‘如中請專利範圍帛16項所述之控制系統，其中上 述第一電路，包括： RC電路’具有一輸出節點以及用以接收一週期信 號之一輸入節點； 一第一邏輯閘，具有一輸出端以及耦接至上述RC電 路之輸出郎點之一輸入端； 一第二邏輯閘，具有一第一輸入端，用以接收上述週 期b號，以及一苐二輸入端，輕接至上述第一邏輯閘之輸 出端； 其中上述第二邏輯閘係輸出上述突發脈衝，其中上述 突發脈衝之寬度係取決於上述RC電路之一時間常數。 26·如申請專利範圍第25項戶斤述之控制系統，其中上 述RC電路之時間常數為可編程的。 27·如申請專利範圍第26項所述之控制系統，更包括 一第三電路，用以產生複數第二控制信號，用以控制上述 第一電路，且更用以產.生複數第彡控制信號，用以控制上 述第三電路； 其中部分上述第二控制信號係玲以編程上述RC電路 Client's Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT's Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16 26 200803127 之時間常數，以改變上述突發脈衝之寬度。 Clienfs Docket No.:VIU05-0006I00-TW TT^ Docket No:0608-A40924TWdf.doc/MAGGIELIN/2006-06-16
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|---|---|---|---|---|
| TWI427453B (zh) * | 2009-07-07 | 2014-02-21 | Alpha & Omega Semiconductor | 改善動態負載調節的多模調製器及方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI341640B (en) | 2011-05-01 |
| CN1933312A (zh) | 2007-03-21 |
| CN100466437C (zh) | 2009-03-04 |
| US20070002595A1 (en) | 2007-01-04 |
| US7427853B2 (en) | 2008-09-23 |
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