TW201235811A - Output current detecting device and method of voltage regulator - Google Patents

Description

201235811 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電壓調節器，特別是關於一 應用於充電器的電壓調節器的輸出電流偵測裝置 法。 力 【先前技術】 習知以電壓調節器提供一受調㈣電流時，例如 充電器，t用的輸出電流债測方式是將 =調節器的電感串聯’參照圖i，電壓調節器的輪出、 |二1〇流經偵測電阻Rsense ’例如美國6 ，利、LTC4001或SMB135，债測電阻以⑶％ ^ f J化與輸出電流1〇相關，且與該輸出電流1〇間= 具有1:1 #比例關係，偵測電阻Rsense上的電壓 =由誤差放大m差動輸人到控制器12做迴授控 制，以控制驅動器14切換功率電晶體。 -署方式係在電壓調節器的充電路徑上 ==測電阻R_e ’為了降低須測電阻Rs對輸 ^力率的損耗，巧電阻Rsense必須是低阻值的精密 電阻，但低阻值使得可偵測到的電壓 訊敏感，易受雜訊干擾。 士發明，出一種電壓調節器的輸出電 ，方法，將_電阻設置在充電路徑以外的地方，減 率的影響，精確偵測輸出端的變化供該電 壓凋卽器進行迴授控制。 【發明内容】

S 201235811 在於提出一種電壓調節器的 在於提出一種電壓調節器的 在於提出-種具輸出電流偵 本發明的目的之一 輸出電流偵測裝置。 本發明的目的之一 輸出電流偵測方法。 本發明的目的之一 測功能的電壓調節器。 根據本發明，一種電壓調節 置包括-感測電路’感測該電壓“測裝 及該下橋電晶體的電流，以產生體 電-加總電路加總該第—及第二電流：上 二定電阻連接該加總電路以偵測該總和； 机的支化，该设定電阻上的電壓變化 做迴授控制。 风於、口成徑制 變化地，感測該上橋電晶體的電流 模擬產生該總合電流。 偶揿€路 【實施方式】 圖2係本發明第一實施例，上橋電晶體％連接在 輸入電壓vi及切換節點sw之間，下橋電晶體28連接 在切換節點SW與接地電位GND之間，一電感連接切 換節點SW，上橋電晶體26及下橋電晶體28受驅動器 30控制切換，產生輸出電流1〇流經電感並在輸出端產 生輸出電壓Vo。上橋偵測電路20感測上橋電晶體26 的電流並據以產生電流Π，下橋偵測電路22感測下橋 電晶體28的電流以產生電流12，電流π及電流12經 加總電路24加總後’提供給設定電阻Rset。本實施例 中的電流II及12與輸出電流1〇間的比例關係不再固 定為1:1 ’且上下橋電流的比例亦可以做調整，例如以 4 201235811 K1和K2調整上下橋電流的比例關係，加總後流經設 定電阻Rset的電流以Ιο/Κ3表示，κι及Κ2可以依實 際上的需求調整，以達到消除偏移（〇汗set)或延遲(delay) 的目的。比較器34偵測節點a上的電壓變化，與參考 電壓Vref相比車父以&供給控制器32做迴授控制。由於 設定電阻Rset不在電壓調節器的充電路徑上，設定電 阻Rset的阻值可以提高，使節點a的電壓變化更為明 顯，因此可以避免使用精密電阻，降低成本，且更不 易被雜訊干擾。 電壓調節器應用於充電器時會設有一過電流保護 (over current protect; OCP)機制，或者是零電流偵測機 制，監視功率電晶體上的電流以在輸出電流過高或過 低時提供保護’本發明利用這些原本的偵測機制做為 上橋偵測電路20及下橋偵測電路22,據以監視輸出電 流1〇的變化做迴授控制。 圖3係圖2之加總電路24的一實施例，上橋偵測 電路20產生的電流Il(Psense輸出）波形斜率為vi/L， 下橋偵測電路22產生的電流I2(Nsense輸出）波形斜率 為（Vo-Vi)/L，經加總電路24加總成圖3下方所示之電 流Io/K，流經設定電阻Rset並在節點A產生一電壓。 圖4係本發明的第二實施例，在非同步的降壓式 電壓轉換器中設置本發明之電流偵測裝置。本實施例 不偵測二極體D上的電流，僅由感測電路42感測上橋 電晶體40上的電流，再透過電流模擬電路44模擬產 生如圖3下所示之電流波形提供給設定電阻Rset，監 控設定電阻Rset上的電壓變化做迴授控制（圖中未 示）。在其他實施例中，亦可以不經由模擬，直接偵測 流經二極體D的電流，與該上橋電晶體的電流加總後 201235811 提供給設定電阻Rset。 圖5係本發明的第三實施例，感測裝置56偵測升 壓式電壓轉換器的上橋電晶體54的電流，產生電流 II ’感測裝置58偵測升壓式電壓轉換器的下橋電晶體 52的電流’產生電流12，電流π和電流12經加總電 路60加總成感測電流is，並在節點b上產生一電麼供 比較器66與參考電壓Vref比較，以提供給控制器64 做迴授控制’使驅動器62產生驅動訊號給上橋及下橋 電晶體54和52。在本實施例中，電流η和12同樣可 以Κ4及Κ5做比例調整。 圖6係圖5之實施例的變化，將Κ5的倒數設計為 〇，換言之，僅感測上橋電晶體54的電流變化，據以 產生感測電流Is給設定電阻Rset，監視輸出電壓ν〇 的變化。 在其他實施例中，本發明之輸出電流偵測裝置亦 可應用於其他型式的電壓轉換器，如升降壓型、 型等等。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為丨 明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的3 式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作Υ 改或，化是可能的，實施例係為解說本發明的原理上 及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實R 2上而選擇及敘述’本發明的技術思想企圖由以」 的申請專利範圍及其均等來決定。 1 【圖式簡單說明】 圖1係習知電壓轉換器的示意圖； 圖2係本發明第一實施例的示意圖，· 6 201235811 以及 圖3係圖2之加總電路的示意圖； 圖4係本發明第二實施例的示意圖 圖5係本發明第三實施例的示意圖 圖6係圖5之實施例的變化。 【主要元件符號說明】 10 誤差放大器 12 .控制器 14 驅動器 20 上橋偵測電路 22 下橋偵測電路 24 加總電路 26 上橋電晶體 28 下橋電晶體 30 驅動器 32 控制器 34 比較器 40 上橋電晶體 42 感測電路 44 電流模擬電路 50 升壓式電壓轉換器 52 下橋電晶體 201235811 54 上橋電晶體 感測電路 56

Claims (1)

1. 201235811 七、申請專利範圍·· 種電壓調卽器的輸出電流偵測裝置，該電壓調節器包 括-讀元件，—下橋元件，—電感，三者共_接於— 切換節點’三者之另—端分職—輸人端、—接地電位及 輸出端#接’及—控制器控制該上橋及該下橋元件的切 、、在X輸出知產生輸出電I，該輸出冑流谓測 括： 感測電路，感測該上橋元件的電流以產生一感測電 流； 一模擬電路’根據該感測電流模擬產生-總和電流；以 及 一設定電阻，偵測該總和電流的變化； 中》亥。又疋電阻上的電壓變化提供給該控制器做迴授 控制。 2·如明求項i之輸出電流偵測裝置’其中該上橋電流感測 電路及訂橋電流感測電路係該㈣調節器的過電流保 濩機制或零電流保護機制的一部份。 3. 如請求項1之輸出電流偵測裝置，其中該設定電阻的一 端連接該模擬電路，另一端接地。 4. 如請求項1之輸出電流偵測裝置，其中該上下橋元件皆 為電晶體。 5. 士明求項1之輸出電流债測裝置’其中該上橋元件為電 9 201235811 ’下橋元件為二極體 6.如請求項！之輸出電流偵_ 在該輪人端和該切換節點之間，虹橋元件輕接 電位和該切換節點之間，電感轉;: =在該接地 點之間。 μ輪出鳊和該切換節 7在項1之輸出電流❹以置，其中該上橋元件耗接 在讀出端和該切換節點之間 *兀件耦接 雷竹ί^下橋兀件耦接在該接地 電位和该切換節點之間，雷咸 牧Ώ 點之間。 電4_在該輸人端和該切換節 月求項1之輸出電流偵測裴置，其 在該輸入端和該切換節點 ^ 兀 接 迪h 1該下橋疋件耦接在該輸出 ^和该切換節點之間，電感 ㈣耦接在雜地電位和該切換節 系5 間〇 9.-種電壓調節器的輸出電流偵測方法，帽調㈣ 括一讀元件…下橋元件，—電感，三者共_接於- 城郎點’三者之另一端分別與一輪入端、一接地電位及 一輸出端輕接，及-控制器控制該上橋元件及該下橋元件 的切換以在該輸出端產生輸出電虔，該輸出電流伯測方法 包括下列步驟： 感測該上橋元件的電流以產生一感測電流； 根據該感測電流模擬產生一總合電流；. 201235811 將該總合電流提供給一設定電阻；以及 制將该设定電阻上的電壓變化提供給該控制器做迴授控 為電晶體。項之輸出電流偵測方法，其中該上下橋元件皆 12.如請求項9之輸出電流_方法， 在該輸人端和該⑽冑 ” 70耦接 電位和該切換節點之::==接在該接地 點之間。 €这耦接在该輸出端和該切換節 項9之輸出物貞财法，其巾該上橋元件轉接 電位之間’該下橋元件城在該接地 點之間f刀換即點之間，電感麵接在該輸人端和該切換節 ㈣9之㈣電流_方法，其中該上橋元件輕接 =亥輸入端和該切換節點之間，該下橋元件輕接在該輸出 Μ該切換節點之間，電感搞接在該接地電位和該切換節 點之間。 15.—種電壓調節器，包括： 一上橋元件，一 下橋元件，一電感，三者共同 耦接於 201235811 切換節點，三者之另一端分別與一輸入端、一接地電位及 一輸出端耦接； 一控制器，控制該上橋元件及該下橋元件的切換以在該 • 輸出端產生輸出電壓； 一感測電路，感測該上橋元件的電流以產生一感測電 流； 一模擬電路，根據該感測電流模擬產生一總和電流；以 及 一設定電阻，偵測該總和電流的變化； 其中，該没疋電阻上的電壓變化提供給該控制器做迴授 控制。 16.如請求項15之電壓調節器，其中該感測電路係該電壓 調節器的過電流保護機制或零電流偵測機制的一部份。 Π.如請求項15之電壓調節器，其中該設定電阻的一端連 接該模擬電路，另一端接地。 18·如請求項15之電壓調節器’其中該上下橋元件 晶體。 • 19.如請求項15之電壓調節器，其中該上橋元件為電晶 體’下橋元件為二極體。 .20.如請求項15之電壓調節器，其中該上橋元件麵接在該 輸入端和該切換節點之間，該下橋元件搞接在該接地電位 12 201235811 輪出端和該切換節點之 和該切換節點之間，電絲接在該 間。 21.如請求項 項U之電壓調節器，其中 輸出端和該切㈣η夕” ㈣仵揭接在該 電位 該切換節點之 和該切換r既該下橋元件搞接在該接地 門<、P‘’之間’電感輕接在該輸入端和 二2.如請求項15之電壓調節器，其中該 輸入端和m轉節點之間’該 #接在该 該切換節點之間 70接在該輸出端和 間。 接在賴地電位和㈣換節點之