TW201404023A - 靴帶電路 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種用於一電壓轉換裝置的靴帶電路。該靴帶電路包含有一靴帶電容;一充電模組,用來對該靴帶電容充電;一保護模組,用來偵測靴帶電容的一電容電壓,並根據該電容電壓以及該電壓轉換裝置中用來控制一上橋開關以及一下橋開關的一責任週期訊號,控制該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
Description
本發明係指一種用於一電壓轉換裝置的靴帶(Boost-Strap)電路,尤指一種可根據一靴帶電容之電壓控制電壓轉換裝置中一上橋開關以及一下橋開關其中之一的導通狀態的靴帶電路。
電子裝置通常包含有不同的元件,每一元件所需的操作電壓可能都不同。因此,在電子裝置中,需要透過直流對直流電壓轉換電路,達到電壓準位的調節(升壓或降壓),並使之穩定在所設定的電壓數值。依不同的電源需求,可延伸出許多不同型態的直流對直流電壓轉換器,但其皆源自於降壓式轉換器(Buck/Step Down Converter)及升壓式轉換器(Boost/Step Up Converter)。顧名思義,降壓式轉換器可將輸入端的直流電壓下降至一預設電壓準位,而升壓式轉換器則可提升輸入端的直流電壓。不論降壓式轉換器或升壓式轉換器,隨著電路技術的演進,兩者皆已演變出許多變化,以適用於不同的架構,或符合不同的需求。
請參考第1圖,第1圖為一靴帶電路106用於一靴帶式直流升/降壓轉換器10之工作原理示意圖。靴帶電路106包含有一靴帶電容C_BS以及一充電模組108,其中充電模組108用來對靴帶電容C_BS充電。舉例來說,充電模組108可為一二極體D_BS。另外,靴帶
式直流升/降壓轉換器10更包含有一驅動級電路100、一輸出級電路102以及一回授控制模組104。驅動級電路100用來根據一責任週期訊號DUT,產生一上橋控制訊號UG及一下橋控制訊號LG,來控制一上橋開關US以及一下橋電晶體LS的導通情形,並輸出一切換訊號至一節點Y。輸出級電路102耦接於節點Y,包含有一電感L、一電容C,透過切換信號以及電感L對輸出端OUT進行能量交換。回授控制模組104用來根據回授電阻R1、R2產生的一回授電壓VFB,產生責任週期訊號DUT。為了節省積體電路面積,上橋開關US以及下橋開關LS較佳地皆使用N型電晶體(N-MOS)實現。因此,靴帶電路106係根據上橋開關US以及下橋開關LS之導通情形,用以對靴帶電容C_BS的節點X進行充電,來提供適當之電容電壓V_BS至驅動級電路。如此一來,驅動級電路100即可產生具有高電壓準位的上橋控制訊號UG,讓上橋開關US正常導通,以避免上橋開關US錯誤動作。
然而,當輸出端OUT連接輕度負載時,回授控制電路104可能會透過責任週期訊號DUT,控制驅動級電路100輸出適當的上橋控制訊號UG以及下橋控制訊號LG,以同時關閉上橋開關US以及下橋開關LS。在此情況下,由於無充放電路徑,靴帶電容C_BS將無法被充電,且隨著靴帶式直流升/降壓轉換器10繼續工作一段時間後,靴帶電容C_BS兩端之跨壓會隨之降低,進而造成電容電壓V_BS下降。此時,若電容電壓V_BS持續下降,可能會造成驅動級電路100無法產生具有足夠高電壓準位的上橋控制訊號UG,而
導致上橋開關US錯誤動作,使靴帶式直流升/降壓轉換器10於輸出端OUT產生不正確之輸出電壓。換言之,若充電模組108無法適時對靴帶電容C_BS充電以維持電容電壓V_BS,將會造成驅動級電路100無法產生具有足夠高電壓準位的上橋控制訊號UG,進而導致靴帶式直流升/降壓轉換器10無法正常工作。由上述可知,習知技術實有改進之必要。
因此,本發明之主要目的即在於提供一種用於一電壓轉換裝置的靴帶電路。
本發明揭露一種用於一電壓轉換裝置的靴帶電路。該靴帶電路包含有一靴帶電容;一充電模組,用來對該靴帶電容充電;一保護模組,用來偵測靴帶電容的一電容電壓,並根據該電容電壓以及該電壓轉換裝置中用來控制一上橋開關以及一下橋開關的一責任週期訊號,控制該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
本發明另揭露一種電壓轉換裝置。該電壓轉換裝置包含有一電感,耦接於一輸出端與一第一端點之間;一上橋開關,耦接於一輸入端以及該第一端點之間,用來根據一上橋控制訊號,控制該輸入端與該第一端點之間的連接;一下橋開關,耦接於該第一端點與地端之間,用來根據一下橋控制訊號,控制該第一端點與地端之間的連接;一驅動電路,耦接於該上橋開關以及該下橋開關,用來根據
一責任週期訊號以及一調變訊號,輸出該上橋控制訊號以及該下橋控制訊號;一回授控制電路,耦接於該輸出端,用來根據該輸出端的一輸出電壓,產生該責任週期訊號;以及一靴帶電路,包含有一靴帶電容,耦接於該第一端點以及該驅動電路;一充電模組,用來對該靴帶電容充電;一保護模組,用來偵測靴帶電容的一電容電壓,並根據該電容電壓以及該責任週期訊號,調整該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
請參考第2圖,第2圖為本發明實施例之一電源轉換裝置20的示意圖。電源轉換裝置20用來將一輸入電壓VIN,轉換為具有適當之電壓準位之輸出電壓VOUT。如第2圖所示,電源轉換裝置20包含有一驅動級電路200、一輸出級電路202、一回授控制模組204以及一靴帶電路206。電源轉換裝置20相似於第1圖所示之電源轉換裝置10,因此功能相似的元件與信號沿用相同之符號。與第1圖所示之電源轉換裝置10不同的是,除了靴帶電容C_BS以及充電模組208,靴帶電路206另包含一保護模組210,其用來偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS,並據以控制上橋開關US以及下橋開關LS其中之一的導通狀態,從而避免由於靴帶電容C_BS上的電容電壓V_BS降低,而導致電壓轉換裝置20無法正常工作。
詳細來說,保護模組210係於根據責任週期訊號DUT,判斷電容電壓V_BS無法正常驅動驅動級模組200時,輸出一調變訊號
MOD指示控制驅動級電路200以一特定週期T週期性地導通上橋開關US以及下橋開關LS其中之一,以使充電模組208可對靴帶電容C_BS進行充電。換言之,透過保護模組210,靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS可被維持,從而讓驅動級電路200可輸出具有適當電壓準位的上橋控制訊號UG,確保電源轉換裝置20正常工作。另一方面,保護模組210亦於控制驅動級電路200週期性地強制導通上橋開關US後再次關閉上橋開關US且導通下橋開關LS時或是週期性地強制導通下橋開關LS時,偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS,並據以調整週期性導通上橋開關US以及下橋開關LS其中之一的特定週期T,以最佳化靴帶電路206的平均功率消耗。如此一來,保護模組210即可最佳化靴帶電路206的功率消耗,且達到避免電壓轉換裝置20不正常工作之目的。
根據不同應用,保護模組210可以各式各樣的方式實現。舉例來說,請參考第3圖,第3圖為第2圖所示之保護模組210的一實現方式的示意圖。如第3圖所示,保護模組210包含有一偵測單元300、一比較單元302、一計數單元304、一充電電流產生單元306、一時序控制單元308以及一脈衝產生單元310。偵測單元300耦接於節點X(即靴帶電容C_BS與充電模組208耦接之端點),用來偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS,並將偵測到的電容電壓V_BS輸出至比較單元302。值得注意的是,若保護模組210控制驅動級電路200以特定週期T強制導通之開關為下橋開關LS,由於下橋開關LS導通時節點Y之電位為地端電位,因此偵測單元300可透過
於保護模組210強制導通下橋開關LS時偵測節點X之電壓,作為靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。另一方面,若保護模組210控制驅動級電路200以特定週期T強制導通之開關為上橋開關US,由於在上橋開關US由導通切換為斷開時,若下橋開關LS導通,節點Y之電壓係等於地端電位減去流經下橋開關LS之電流與下橋開關LS之導通電阻的一乘積。由於上橋開關US由導通切換為斷開時,節點Y之電壓接近於地端電位(即流經下橋開關LS之電流幾乎為零),因此,保護模組210可於上橋開關US由導通切換為斷開時偵測節點X的電壓,作為靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。也就是說,通過於不同時間進行偵測,偵測單元300可僅耦接於節點X,即可偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。此外,偵測單元300亦可耦接於節點X與節點Y(偵測單元300與節點Y間之耦接關係未繪示於第3圖),並於保護模組210強制導通上橋開關US或下橋開關LS時,偵測節點X與節點Y之電壓差作為靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。
比較單元302可為一閃控比較器,用來根據一時脈訊號CLK,比較偵測單元300輸出之電容電壓V_BS以及一參考電壓VREF1間的大小關係,以特定週期T輸出一比較訊號COM至計數單元304。計數單元304用來根據比較訊號COM以及時脈訊號CLK,以特定週期T調整一電流參數CP,並將電流參數CP輸出至充電電流產生單元306。充電電流產生單元306則根據電流參數CP,產生一充電電流CC至時序控制單元308。時序控制單元308包含有一電
容312、一比較器314、一或閘316以及一電晶體318,用來根據充電電流CC、責任週期訊號DUT以及調變訊號MOD,產生一時脈控制訊號TCON至脈衝產生單元310。脈衝產生單元310用來根據時脈控制訊號TCON,產生時脈訊號CLK以及調變訊號MOD。如此一來,第3圖所示之保護模組210可於根據責任週期訊號DUT以及電容電壓V_BS,產生調變訊號MOD,以適當之特定週期T控制上橋開關US或是下橋開關LS的導通狀態,從而以最小之功率消耗,確保電源轉換裝置20正常工作。
關於第3圖所示之電源轉換裝置20之詳細操作,舉例說明如下。於此實施例中,保護模組210根據責任週期訊號DUT以及電容電壓V_BS控制驅動級電路導通之開關為下橋開關LS。當保護模組210根據責任週期訊號DUT判斷電容C_BS的電容電壓V_BS無法正常驅動驅動級電路200時(如責任週期訊號DUT長時間無控制驅動級電路導通上橋開關US以及下橋開關LS時或是電容電壓V_BS小於一臨界電壓時),脈衝產生單元310會於調變訊號MOD中產生一脈衝,以指示驅動級電路200導通下橋開關LS一特定時間CT。在特定時間CT內,充電模組208可對靴帶電容C_BS充電,以使電容電壓V_BS上升至一電壓VBOOT(譬如為輸入電壓VIN)。與此同時,脈衝產生單元310亦會於時脈訊號CLK指示一時脈週期開始。比較單元302開始比較未充電前的電容電壓V_BS以及參考電壓VREF1,並輸出比較訊號COM至計數單元304,以指示電容電壓V_BS與參考電壓VREF1的大小關係。計數單元304亦於時脈週
期訊號CLK指示此週期開始時,根據比較訊號COM調整電流參數CP的大小。舉例來說,若比較訊號COM指示電容電壓V_BS大於參考電壓VREF1,計數單元304減少電流參數CP;反之,若比較訊號COM指示電容電壓V_BS小於參考電壓VREF1,計數單元304增加電流參數CP。接下來,充電電流產生單元306則根據電流參數CP,產生充電電流CC對時序控制單元308的電容312進行充電。舉例來說,在此實施例中,充電電流產生單元306產生的充電電流CC係與電流參數CP成正比。
如此一來,節點N1(即充電電流產生單元306與電容314耦接之節點)之電壓V1將由地端電位以一固定斜率上升(即充電電流CC的電流值與電容312的電容值間的比值)。然後,時序控制單元308中比較器314會於電壓V1達到一參考電壓VREF2時,輸出適當之時序控制訊號TCON,控制脈衝產生單元310於時脈訊號CLK中指示下一時脈週期開始(即電壓v1由地端電位上升至參考電壓VREF2的時間為時脈週期T)。與此同時,脈衝產生單元310亦會產生適當之調變訊號MOD至驅動級電路200,使驅動級電路200導通上橋開關US或是下橋開關LS,使充電模組208開始對靴帶電容C_BS進行充電。調變訊號MOD亦會透過或閘316,導通電晶體318,以重置電壓V1至地端電位。
簡言之,保護模組210透過充電電流產生單元306以及時序控制單元308的共同操作,以特定週期T控制下橋開關LS導通,並
於下橋開關LS導通時,比較電容電壓V_BS與參考電壓VREF1,以調整充電電流CC的大小(即調整特定週期T)。若比較電容電壓V_BS大於參考電壓VREF1,代表電容電壓V_BS於此特定週期T內皆大於參考電壓VREF1,因此充電電流CC會被減少(特定週期T被延長),而不會造成電壓轉換裝置20不正常工作。反之,若比較電容電壓V_BS小於參考電壓VREF1,代表電容電壓V_BS於此特定週期T內會下降至小於參考電壓VREF1,因此充電電流CC會被增加(特定週期T被縮短),以確保電壓轉換裝置20可正常工作。較佳地,只要充電電流產生單元306的電流刻度足夠小,保護模組210即可最佳化特定週期T,以使電容電壓V_BS於一最佳化的特定週期T結束時,恰好大於參考電壓VREF1。也就是說,保護模組210可維持電容電壓V_BS永遠大於參考電壓VREF1,驅動級電路302可產生擁有足夠高的電壓準位的上橋控制訊號UG,從而避免電源轉換裝置20不正常工作。
需注意的是,若是於保護模組210計數特定週期T的期間內,充電模組208已對靴帶電容C_BS進行充電(譬如責任週期訊號DUT指示驅動級電路200導通下橋開關LS),責任週期訊號DUT亦會透過或閘316導通電晶體318,以重置電壓V1至地端電位。藉此,電壓V1重新由地端電位開始上升。換言之,若充電模組208有對靴帶電容C_BS進行充電,保護模組210則不會控制驅動級電路200強制導通下橋開關LS。
關於第3圖所示之保護模組210的詳細運作,請參考第4A圖,第4A圖為第3圖所示之保護模組210運作時相關訊號的示意圖。如第4A圖所示,若充電模組208長時間無法對靴帶電容C_BS進行充電(如責任週期訊號DUT長時間無動作),調變訊號MOD於時間點T1會產生一脈衝,以使下橋控制訊號LG產生相對應之脈衝,進而導通下橋開關LS特定時間CT。充電模組208可於此時對靴帶電容C_BS進行充電。此時,電壓V1亦會被調變訊號MOD重置至地端電位。此外,時脈訊號CLK亦會於時間點T1產生一脈衝,以指示比較單元302輸出比較訊號COM,並使計數單元304根據比較訊號COM調整充電電流產生單元306產生之充電電流CC的電流值大小。於一時間點T2,調變訊號MOD中的脈衝結束,電壓V1開始以一固定斜率上升,且電容電壓V_BS開始下降。接下來,於一時間點T3,電壓V1達到參考電壓VREF2,透過時序控制訊號TCON,時脈訊號CLK與調變訊號MOD中皆會產生一脈衝,以使電壓轉換裝置20重複進行如時間點T1所執行之運作。如此一來,保護模組210即可於充電模組208長時間無法對靴帶電容C_BS進行充電時,以特定週期T週期性地導通下橋開關LS,從而讓充電模組208對靴帶電容C_BS進行充電。而且,保護模組210可於週期性地導通下橋開關LS時,透過偵測電容電壓V_BS,最佳化特定週期T之長短。
請參考第4B圖,第4B圖為第3圖所示之保護模組210運作時相關訊號的另一示意圖。相似於第4A圖,調變訊號MOD於時間點
T1會產生一脈衝,以使下橋控制訊號LG產生相對應之脈衝,進而導通下橋開關LS特定時間CT。充電模組208可於此時對靴帶電容C_BS進行充電。此時,電壓V1亦會被調變訊號MOD重置至地端電位。此外,時脈訊號CLK亦會於時間點T1產生一脈衝,以指示比較單元302輸出比較訊號COM,並使計數單元304根據比較訊號COM調整充電電流產生單元306產生之充電電流CC的電流值大小。於一時間點T2,調變訊號MOD中的脈衝結束,電壓V1開始以一固定斜率上升,且電容電壓V_BS開始下降。與第4A圖不同的是,由於責任週期訊號DUT於時間點T3至時間點T4指示導通下橋開關LS,因此電壓V1會被重置至地端電位,而於時間點T4後特定週期T之時間點T5達到參考電壓VREF2。此時,時脈訊號CLK與調變訊號MOD中才再次產生脈衝,以使電壓轉換裝置20重複進行如時間點T1所執行之運作。
值得注意的是,本發明之主要精神在於透過偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS,以特定週期T控制上橋開關US或是下橋開關LS的導通狀態,從而維持電容電壓V_BS大於參考電壓VREF1,確保電源轉換裝置20可正常工作。此外,於特定週期T控制上橋開關US或是下橋開關LS時,可透過比較電容電壓V_BS以及參考電壓VREF1,最佳化特定週期T。如此一來,即可以最小的功率消耗達到確保電源轉換裝置20可正常工作之目的。根據不同應用,本領域據通常知識者可據以做出適當變化或修改。舉例來說,保護模組210亦可固定特定週期T,而透過其他方式,達到最佳化靴帶電
路206之目的。舉例來說,保護模組210可透過調整週期性地控制驅動級電路200導通上橋開關US以及下橋開關LS其中之一的導通時間(即調整第4A圖所示之特定時間CT),來最佳化靴帶電路206的功率消耗。除此之外,保護模組210亦可透過調整電感L的最大電流值,來調整特定週期T。舉例來說,若保護模組210以特定週期T控制之開關為上橋開關US,則保護模組210可於強制導通上橋開關US且電感L之電流到達一電流IMAX時,斷開上橋開關US。透過調整電流IMAX之值,保護模組210可調整強制導通上橋開關US之特定週期T。藉此,保護模組210可達到最佳化靴帶電路206的功率消耗之目的。
進一步地,保護模組210可根據責任週期訊號DUT,避免上橋開關US與下橋開關LS之導通頻率低於20k赫茲(Hz),從而防止雜訊生成於人類可察覺之音頻範圍。舉例來說,特定週期T可被規範為小於或等於0.05微秒(ms)(即特定週期T相對應之頻率大於20k赫茲)。
另一方面,請參考第5圖,第5圖為第2圖所示之保護模組210之另一實現方式的示意圖。第5圖所示之保護模組210包含有一取樣單元500、一充電電流產生單元502、一時序控制單元504以及一脈衝產生單元506。取樣單元500包含有一放大器GM,用來根據時脈訊號CLK,以特定週期T取樣電容電壓V_BS,並將取樣的電容電壓V_BS輸出至充電電流產生單元502。相似地,若保護模組
210控制驅動級電路200以特定週期T強制導通之開關為下橋開關LS,由於下橋開關LS導通時節點Y之電位為地端電位,因此偵測單元300可僅透過偵測節點X(靴帶電容C_BS與充電模組208耦接之節點),得知靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。也就是說,若保護模組210控制驅動級電路200以特定週期T強制導通之開關為下橋開關LS,偵測單元300可僅耦接於節點X,即可偵測靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS。充電電流產生單元502用來根據取樣的電容電壓V_BS,產生反比於電容電壓V_BS的充電電流CC。時序控制單元504以及脈衝產生單元506與第3圖所示之時序控制單元308以及脈衝產生單元310類似,為求簡潔,在此不詳述。如此一來,第5圖所示之保護模組210即可透過偵測電容電壓V_BS,控制充電電流CC之大小,以調整電壓V1上升至一參考電壓VREF3的時間(即特定週期T)。據此,第5圖所示之保護模組210可於根據責任週期DUT,判斷充電模組208長時間無法對靴帶電容C_BS充電時,以特定週期T強制導通上橋開關US或是下橋開關LS,從而讓充電模組208開始對靴帶電容C_BS充電。此外,由於充電電流CC之大小係反比於電容電壓V_BS,因此第5圖所示之保護模組210可直接根據電容電壓V_BS之大小,調整特定週期T的長短。第5圖所示之保護模組210之詳細操作可參考第3圖所示之保護模組210,為求簡潔,在此不詳述。
此外,本發明揭露之保護模組亦可應用於採用非同步降壓架構之電源轉換裝置。請參考第6圖,第6圖為本發明實施例之一電源
轉換裝置60之示意圖。電源轉換裝置60採用非同步降壓架構,來將一輸入電壓VIN,轉換為具有適當之電壓準位之輸出電壓VOUT。如第6圖所示,電源轉換裝置60包含有一驅動級電路600、一輸出級電路602、一回授控制模組604以及一靴帶電路606。電源轉換裝置60相似於第2圖所示之電源轉換裝置20,因此功能相似的元件與信號沿用相同之符號。與第2圖所示之電源轉換裝置20不同的是,下橋開關LS改以一二極體LS_D代替。因此,電源轉換裝置60的保護模組610係根據靴帶電容C_BS的電容電壓V_BS,控制上橋開關US的導通狀態,從而避免由於靴帶電容C_BS上的電容電壓V_BS降低,而導致電壓轉換裝置60無法正常工作。需注意的是,在上橋開關US由導通切換為斷開時,節點Y之電壓係等於地端電位減去二極體LS_D的PN接面順向導通電壓VD(即節點Y的電壓為(-VD))。由於上橋開關US由導通切換為斷開時,流經電感L的電流幾乎為零且PN接面順向導通電壓VD可視為一定值,因此保護模組610亦可透過於上橋開關US由導通切換為斷開時偵測節點X之電壓,來取得準確的電容電壓V_BS。關於電源轉換裝置60之詳細操作,可參考前述,為求簡潔,在此不贅述。
綜上所述,透過上述實施例所揭露之靴帶電路,本發明可根據責任週期訊號以及靴帶電容之跨壓,適時導通上橋開關或下橋開關,以確保靴帶電容的跨壓保持為一特定電壓以上,從而避免電源轉換裝置不正常工作。更甚者,上述實施例所揭露之靴帶電路可透過調整週期性導通上橋開關或下橋開關的週期、改變週期性導通上
橋開關或下橋開關的導通時間或是更動電感之最大電流值,最佳化靴帶電路的功率消耗。換言之,上述實施例所揭露之靴帶電路可以最佳化的功率消耗,達到確保電源轉換裝置正常工作之目的。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧靴帶式直流升/降壓轉換器
100、200、600‧‧‧驅動級電路
102、202、602‧‧‧輸出級電路
104、204、604‧‧‧回授控制模組
106、206、606‧‧‧靴帶電路
108、208、608‧‧‧充電模組
20、60‧‧‧電源轉換裝置
210、610‧‧‧保護模組
300‧‧‧電流偵測單元
302‧‧‧比較單元
304‧‧‧計數單元
306‧‧‧充電電流產生單元
308‧‧‧時序控制單元
310‧‧‧脈衝產生單元
312‧‧‧電容
314‧‧‧比較器
316‧‧‧或閘
318‧‧‧電晶體
500‧‧‧取樣單元
502‧‧‧充電電流產生單元
504‧‧‧時序控制單元
506‧‧‧脈衝產生單元
C‧‧‧電容
CC‧‧‧充電電流
C_BS‧‧‧靴帶電容
CLK‧‧‧時脈訊號
COM‧‧‧比較訊號
CP‧‧‧電流參數
CT‧‧‧特定時間
DUT‧‧‧責任週期訊號
GM‧‧‧放大器
L‧‧‧電感
LG‧‧‧下橋控制訊號
LS‧‧‧下橋開關
LS_D‧‧‧二極體
MOD‧‧‧調變訊號
OUT‧‧‧輸出端
T‧‧‧特定週期
TCON‧‧‧時序控制訊號
US‧‧‧上橋開關
UG‧‧‧上橋控制訊號
V1‧‧‧電壓
VD‧‧‧PN接面順向導通電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
V_BS‧‧‧電容電壓
VFB‧‧‧回授電壓
VREF1~VREF3‧‧‧參考電壓
X、Y、N1‧‧‧節點
第1圖為習知一靴帶電路用於一靴帶式直流升/降壓轉換器的示意圖。
第2圖為本發明實施例之一電源轉換裝置的示意圖。
第3圖為第2圖所示之保護模組一實施方式的示意圖。
第4A圖以及第4B圖為第3圖所示之保護模組運作時相關訊號的示意圖。
第5圖為第2圖所示之保護模組另一實現方式的示意圖。
第6圖為本發明實施例之一電源轉換裝置的示意圖。
20‧‧‧電源轉換裝置
200‧‧‧驅動級電路
202‧‧‧輸出級電路
204‧‧‧回授控制模組
206‧‧‧靴帶電路
208‧‧‧充電模組
210‧‧‧保護模組
C_BS‧‧‧靴帶電容
DUT‧‧‧責任週期訊號
L‧‧‧電感
LG‧‧‧下橋控制訊號
LS‧‧‧下橋開關
MOD‧‧‧調變訊號
OUT‧‧‧輸出端
US‧‧‧上橋開關
UG‧‧‧上橋控制訊號
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
V_BS‧‧‧電容電壓
VFB‧‧‧回授電壓
X、Y‧‧‧節點
Claims (28)
- 一種用於一電壓轉換裝置的靴帶電路,該靴帶電路包含有:一靴帶電容;一充電模組,用來對該靴帶電容充電;一保護模組,用來偵測靴帶電容的一電容電壓,並根據該電容電壓以及該電壓轉換裝置中用來控制一上橋開關以及一下橋開關的一責任週期訊號,控制該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該電容電壓為該靴帶電容兩端之電壓差。
- 如請求項2所述之靴帶電路,其中該保護模組係於週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一時,偵測該電容電壓。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該電容電壓為該靴帶電容耦接於該充電模組之一端的電壓值。
- 如請求項4所述之靴帶電路,其中該保護模組係於週期性導通該下橋開關時,偵測該電容電壓。
- 如請求項4所述之靴帶電路,其中該保護模組係於週期性導通該上橋開關然後斷開該上橋開關且導通該下橋開關時,偵測該 電容電壓。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該保護模組係於判斷該偵測到的電容電壓無法正常驅動該電源轉換裝置時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項7所述之靴帶電路,其中該保護模組係於該偵測到的電容電壓小於一臨界電壓時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項7所述之靴帶電路,其中該保護模組係於該責任週期訊號於一特定時間內未導通該上橋開關以及一下橋開關時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該保護模組係調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通頻率。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該保護模組係調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通時間。
- 如請求項11所述之靴帶電路,其中該保護模組係透過限制該電源轉換裝置一電感之一最大電流,調整週期性導通該上橋開關 以及該下橋開關其中之一的導通時間。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該保護模組包含有:一偵測單元,耦接於該靴帶電容,用來根據一時脈訊號偵測該電容電壓;一比較單元,耦接於該偵測單元,用來根據該時脈訊號,週期性比較該電容電壓以及一第一參考電壓,以輸出一比較訊號;一計數單元,耦接於該偵測單元,用來根據該時脈訊號以及該比較訊號,產生一計時訊號;一充電電流產生單元,用來根據該比較訊號,產生一充電電流;一時序控制單元,包含有:一電容,耦接於該充電電流產生單元,用來根據該充電電流,產生一斜坡電壓;一比較器,用來比較該斜坡電壓以及該第二參考電壓,於一輸出端產生一脈衝產生訊號;一或閘,用來根據該調變訊號以及該責任週期訊號,產生一重置訊號;以及一電晶體,用來根據該重置訊號,重置該斜坡電壓;以及一脈衝產生單元,耦接於該比較器,用來根據該脈衝產生訊號,產生該時脈訊號以及該調變訊號。
- 如請求項1所述之靴帶電路,其中該保護模組包含有: 一取樣單元,耦接於該靴帶電容,用來根據一時脈訊號,取樣該電容電壓,以產生一取樣訊號;以及一充電電流產生單元,用來根據該取樣訊號,產生一充電電流;一時序控制單元,包含有:一電容,耦接於該充電電流產生單元,用來根據該充電電流產生一斜坡電壓;一比較器,用來比較該斜坡電壓以及一第三參考電壓,於一輸出端產生一脈衝產生訊號;一或閘,用來根據該調變訊號以及該責任週期訊號,產生一重置訊號;以及一電晶體,用來根據該重置訊號,重置該斜坡電壓;以及一脈衝產生單元,耦接於該比較器,用來根據該脈衝產生訊號,產生該時脈訊號以及該調變訊號。
- 一種電壓轉換裝置,包含有:一電感,耦接於一輸出端與一第一端點之間;一上橋開關,耦接於一輸入端以及該第一端點之間,用來根據一上橋控制訊號,控制該輸入端與該第一端點之間的連接;一下橋開關,耦接於該第一端點與地端之間,用來根據一下橋控制訊號,控制該第一端點與地端之間的連接;一驅動電路,耦接於該上橋開關以及該下橋開關,用來根據一責任週期訊號以及一調變訊號,輸出該上橋控制訊號以及該下橋控制訊號; 一回授控制電路,耦接於該輸出端,用來根據該輸出端的一輸出電壓,產生該責任週期訊號;以及一靴帶電路,包含有:一靴帶電容,耦接於該第一端點以及該驅動電路;一充電模組,用來對該靴帶電容充電;一保護模組,用來偵測靴帶電容的一電容電壓,並根據該電容電壓以及該責任週期訊號,調整該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該電容電壓為該靴帶電容兩端之電壓差。
- 如請求項16所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一時,偵測該電容電壓。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該電容電壓為該靴帶電容耦接於該充電模組之一端的電壓值。
- 如請求項18所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於週期性導通該下橋開關時,偵測該電容電壓。
- 如請求項18所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於週期性導通該上橋開關然後斷開該上橋開關且導通該下橋開關時,偵 測該電容電壓。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於判斷該偵測到的電容電壓無法正常驅動該電源轉換裝置時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項21所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於該偵測到的電容電壓小於一臨界電壓時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項21所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係於該責任週期訊號於一特定時間內未導通該上橋開關以及一下橋開關時,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通狀態。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組根據該電容電壓,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通頻率。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組根據該電容電壓,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通時間。
- 如請求項25所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組係透過限制該電源轉換裝置一電感之一最大電流,調整週期性導通該上橋開關以及該下橋開關其中之一的導通時間。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組包含有:一偵測單元,耦接於該靴帶電容,用來根據一時脈訊號偵測該電容電壓;一比較單元,耦接於該偵測單元,用來根據該時脈訊號,週期性比較該電容電壓以及一第一參考電壓,以輸出一比較訊號;一計數單元,耦接於該偵測單元,用來根據該時脈訊號以及該比較訊號,產生一計時訊號;一充電電流產生單元,用來根據該比較訊號,產生一充電電流;一時序控制單元,包含有:一電容,耦接於該充電電流產生單元,用來根據該充電電流,產生一斜坡電壓;一比較器,用來比較該斜坡電壓以及該第二參考電壓,於一輸出端產生一脈衝產生訊號;一或閘,用來根據該調變訊號以及該責任週期訊號,產生一重置訊號;以及一電晶體,用來根據該重置訊號,重置該斜坡電壓;以及一脈衝產生單元,耦接於該比較器,用來根據該脈衝產生訊號,產生該時脈訊號以及該調變訊號。
- 如請求項15所述之電壓轉換裝置,其中該保護模組包含有:一取樣單元,耦接於該靴帶電容,用來根據一時脈訊號,取樣該電容電壓,以產生一取樣訊號;以及一充電電流產生單元,用來根據該取樣訊號,產生一充電電流;一時序控制單元,包含有:一電容,耦接於該充電電流產生單元,用來根據該充電電流產生一斜坡電壓;一比較器,用來比較該斜坡電壓以及一第三參考電壓,於一輸出端產生一脈衝產生訊號;一或閘,用來根據該調變訊號以及該責任週期訊號,產生一重置訊號;以及一電晶體,用來根據該重置訊號,重置該斜坡電壓;以及一脈衝產生單元,耦接於該比較器,用來根據該脈衝產生訊號,產生該時脈訊號以及該調變訊號。
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