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TW201818180A - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電源轉換裝置。偵測電路偵測流入靴帶電壓輸入接腳的電流並將其轉換為對應的偵測電壓。調整信號產生電路依據偵測電壓產生調整信號。控制晶片依據調整信號調整控制晶片的控制參數。

Description

電源轉換裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電源轉換裝置。
積體電路的功能增加時，需要增加腳位以接受新功能對應的輸入訊號或/及輸出訊號。然而，腳位的增加會造成封裝成本的上升，因此在成本的考量下，一般皆會盡量避免增加信號腳位。例如，用以控制發光二極體發光的控制晶片因產品體積、製造成本…等等的考量，亦傾向減少腳位的數量。因此，如何減少控制晶片的接腳數目並維持正常工作，為積體電路設計的重要課題之一。
本發明提供一種電源轉換裝置，可在維持電源轉換裝置正常工作的情形下，減少控制晶片的接腳數目。
本發明的電源轉換裝置包括電源轉換電路以及控制晶片。電源轉換電路用以將輸入電壓轉換為輸出電壓，電源轉換電路具有上橋開關以及下橋開關，上橋開關以及下橋開關串接於輸入電壓與接地之間，上橋開關以及下橋開關分別接收第一脈寬調變信號以及第二脈寬調變信號，以切換其自身的導通狀態，而將輸入電壓轉換為輸出電壓。控制晶片耦接電源轉換電路具有靴帶(boot)電壓輸入接腳。控制晶片包括偵測電路以及調整信號產生電路。偵測電路耦接靴帶電壓輸入接腳，偵測流入靴帶電壓輸入接腳的電流並將其轉換為對應的偵測電壓。調整信號產生電路耦接偵測電路，依據偵測電壓產生調整信號，控制晶片依據調整信號調整控制晶片的控制參數。
在本發明的一實施例中，上述的偵測電路包括電流偵測電路以及轉換電路。電流偵測電路耦接靴帶電壓輸入接腳，偵測流入靴帶電壓輸入接腳的電流而輸出偵測電流。轉換電路將偵測電流轉換為對應的偵測電壓。
在本發明的一實施例中，上述的電流偵測電路包括差動放大器、第一電晶體以及第二電晶體。差動放大器的正輸入端耦接靴帶電壓輸入接腳，差動放大器的負輸入端耦接參考電壓。第一電晶體耦接於差動放大器的正輸入端與接地之間，第一電晶體的閘極耦接差動放大器的輸出端。第二電晶體耦接於轉換電路的輸入端與接地之間，第二電晶體的閘極耦接差動放大器的輸出端。
在本發明的一實施例中，上述的轉換電路包括類比轉數位電路以及數位轉類比電路。
在本發明的一實施例中，上述的調整信號產生電路包括比較器，其正輸入端接收偵測電壓，比較器的負輸入端耦接上橋開關與下橋開關的共同接點，比較器的輸出端用以輸出調整信號。
在本發明的一實施例中，上述的控制參數指示上橋開關以及下橋開關的導通狀態或導通頻率。
在本發明的一實施例中，上述的電源轉換裝置更包括整流二極體以及整流二極體，其陽極耦接電源電壓。設定電阻耦接於整流二極體的陰極以及靴帶電壓輸入接腳之間。
在本發明的一實施例中，上述的電源轉換裝置更包括第一驅動電路，其耦接靴帶電壓輸入接腳、上橋開關與下橋開關的共同接點以及上橋開關，輸出第一脈寬調變信號。第二驅動電路耦接輸出第二脈寬調變信號。
基於上述，本發明的實施例藉由偵測流入靴帶電壓輸入接腳的電流並將其轉換為對應的偵測電壓，並依據偵測電壓產生調整信號，以使控制晶片可依據調整信號調整控制晶片的控制參數。如此將原本即存在的靴帶電壓輸入接腳用於電流感測，並依據感測結果對上橋開關以及下橋開關的控制進行相對應的調整，即可使靴帶電壓輸入接腳成為一多功能接腳，而有效避免增加控制晶片的接腳數目。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明實施例的一種電源轉換裝置的示意圖，請參照圖1。電源轉換裝置100包括電源轉換電路102以及控制晶片104，電源轉換電路102耦接控制晶片104。其中電源轉換電路102包括上橋開關SW1以及下橋開關SW2，上橋開關SW1以及下橋開關SW2串接於輸入電壓Vin與接地之間，上橋開關SW1以及下橋開關SW2的共同接點N1耦接控制晶片104。控制晶片104包括偵測電路106以及調整信號產生電路108，偵測電路106耦接控制晶片104的靴帶(boot)電壓輸入接腳PBT1以及調整信號產生電路108，調整信號產生電路108更耦接上橋開關SW1以及下橋開關SW2的共同接點N1。
控制晶片104可輸出接收脈寬調變信號PWM1以及脈寬調變信號PWM2以分別切換上橋開關SW1以及下橋開關SW2的的導通狀態，而將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。偵測電路106可偵測流入靴帶電壓輸入接腳PBT1的電流並將其轉換為對應的偵測電壓VBT1，調整信號產生電路108則依據偵測電壓VBT1與共同接點N1上產生的相位電壓產生調整信號SC1，使控制晶片104可依據調整信號SC1調整其控制參數，控制參數可例如用以指示控制晶片104控制上橋開關SW1以及下橋開關SW2的導通狀態、導通期間或導通頻率等等。舉例來說，控制晶片104可依據調整信號SC1判斷是否須進行過流保護操作，若是，則控制晶片104停止輸出脈寬調變信號PWM1以及脈寬調變信號PWM2，以關閉上橋開關SW1以及下橋開關SW2，進而避免元件損壞。
如此將原本即存在的靴帶電壓輸入接腳PBT1用於電流感測，並依據感測結果對上橋開關SW1以及下橋開關SW2的控制進行相對應的調整，即可使靴帶電壓輸入接腳PBT1成為多功能接腳，而有效避免增加控制晶片104的接腳數目。
圖2是依照本發明實施例的一種電源轉換裝置的示意圖，請參照圖2。進一步來說，圖1實施例的偵測電路106可包括電流偵測電路202以及轉換電路204，電流偵測電路202耦接靴帶電壓輸入接腳PBT1與轉換電路204，轉換電路204更耦接調整信號產生電路。此外，控制晶片104還可包括驅動電路206以及驅動電路208，驅動電路206的一電源端耦接靴帶電壓輸入接腳PBT1，另一電源端耦接上橋開關SW1以及下橋開關SW2的共同接點N1，驅動電路206可接收控制晶片104提供的控制電壓VC1而輸出脈寬調變信號PWM1。驅動電路208的一電源端耦接操作電壓PVCC，另一電源端耦接接地，驅動電路208可接收控制晶片104提供的控制電壓VC2而輸出脈寬調變信號PWM2。
另一方面，本實施例的電源轉換電路102可更包括靴帶電容CBT1、電感L1以及輸出電容CO1，靴帶電容CBT1耦接於靴帶電壓輸入接腳PBT1與接點N1之間，電感L1耦接於接點N1與輸出電容CO1的一端，輸出電容CO1的另一端則耦接接地。另外，本實施例的電源轉換裝置200還可包括整流二極體D1以及設定電阻R1，設定電阻R1耦接於整流二極體D的陰極以及靴帶電壓輸入接腳PBT1之間，整流二極體D的陽極則耦接電源電壓VCC。
電流偵測電路202可偵測流入靴帶電壓輸入接腳PBT1的電流而輸出偵測電流IS1，轉換電路204將偵測電流IS1轉換為對應的偵測電壓VBT1，以使調整信號產生電路108依據偵測電壓VBT1產生調整信號SC1。控制晶片104可依據調整信號SC1分別提供控制電壓VC1以及控制電壓VC2至驅動電路206與驅動電路208，以控制驅動電路206與驅動電路208輸出脈寬調變信號PWM1與脈寬調變信號PWM2，切換上橋開關SW1以及下橋開關SW2的導通狀態。藉由切換上橋開關SW1與下橋開關SW2的導通狀態可控制輸入電壓Vin傳遞至於接點N1上的電壓大小，而電感L1及輸出電容CO1則可將接點N1上的電壓轉換為輸出電壓Vout。
舉例來說，調整信號SC1可用以判斷是否進行過電流保護操作，控制晶片104可偵測上橋開關的電壓差或下橋開關的電壓差是否大於VBT1，若是，則控制晶片104停止輸出脈寬調變信號PWM1，以關閉上橋開關SW1，進而避免元件損壞。其中，上述的預設電壓或預設電流可例如藉由改變設定電阻R1的電阻值來設定。值得注意的是，調整信號SC1並不限定用於判斷是否執行過電流保護操作，在部分實施例中，控制晶片104亦可依據調整信號SC1調整其它的控制參數，例如控制上橋開關SW1以及下橋開關SW2的導通頻率或導通期間等等。
圖3是依照本發明實施例的一種電源轉換裝置的示意圖，請參照圖3。詳細來說，在本實施例中，電源轉換裝置300的電流偵測電路可例如包括差動放大器A1、電晶體M1以及電晶體M2，差動放大器A1的正輸入端耦接靴帶電壓輸入接腳PBT1，差動放大器A1的負輸入端耦接參考電壓VREF。電晶體M1耦接於差動放大器A1的正輸入端與接地之間，電晶體M2耦接於轉換電路的輸入端與接地之間，電晶體M1與M2的閘極耦接差動放大器A1的輸出端。在本實施例中，轉換電路204可例如以類比轉數位電路以及數位轉類比電路來實施，然不以此為限。此外，調整信號產生電路108則可例如以比較器A2來實施，比較器A2的正輸入端耦接轉換電路204，以接收偵測電壓，比較器A2的負輸入端耦接上橋開關SW1與下橋開關SW2的共同接點N1，比較器A2的輸出端用以輸出調整信號SC1。此外，在本實施例中，上橋開關SW1與下橋開關SW2可分別以電晶體M3與M4來實施，然不以此為限。
如圖3所示，由差動放大器A1、電晶體M1以及M2所構成的電流偵測電路202可於電晶體M2的汲極產生偵測電流IS1給轉換電路204。在本實施例中，轉換電路204中的類比轉數位電路以及數位轉類比電路可將偵測電流IS1轉換為數位信號，然後再依據數位信號輸出對應偵測電流IS1的偵測電壓VBT1。比較器A2則比較偵測電壓VBT1與節點N1上的電壓大小以輸出調整信號SC1，使控制晶片104依據調整信號SC1調整其控制參數。如上所述，調整信號SC1的轉態變化的基準值可藉由改變設定電阻R1的電阻值來調整，在部分實施例中，亦可透過設定轉換電路204轉換偵測電流IS1所依據的偵測電流IS1與偵測電壓VBT1間的轉換關係來調整調整信號SC1的轉態變化的基準值。
綜上所述，本發明的實施例藉由偵測流入靴帶電壓輸入接腳的電流並將其轉換為對應的偵測電壓，並依據偵測電壓與上橋開關以及下橋開關的共同接點上的相位電壓產生調整信號，以使控制晶片可依據調整信號調整上橋開關以及下橋開關的控制參數。如此將原本即存在的靴帶電壓輸入接腳用於電流感測，並依據感測結果對上橋開關以及下橋開關的控制進行相對應的調整，即可使靴帶電壓輸入接腳成為多功能接腳，而有效避免增加控制晶片的接腳數目。
100、200、300‧‧‧電源轉換裝置
102‧‧‧電源轉換電路
104‧‧‧控制晶片
106‧‧‧偵測電路
108‧‧‧調整信號產生電路
SW1‧‧‧上橋開關
SW2‧‧‧下橋開關
SC1‧‧‧調整信號
Vin‧‧‧輸入電壓
N1‧‧‧接點
PBT1‧‧‧靴帶電壓輸入接腳
PWM1、PWM2‧‧‧脈寬調變信號
Vout‧‧‧輸出電壓
202‧‧‧電流偵測電路
204‧‧‧轉換電路
206、208‧‧‧驅動電路
VC1、VC2‧‧‧控制電壓
PVCC‧‧‧操作電壓
CBT1‧‧‧靴帶電容
L1‧‧‧電感
CO1‧‧‧輸出電容
D1‧‧‧整流二極體
R1‧‧‧設定電阻
VCC‧‧‧電源電壓
IS1‧‧‧偵測電流
A1‧‧‧差動放大器
A2‧‧‧比較器
M1~M4‧‧‧電晶體
VREF‧‧‧參考電壓
圖1是依照本發明的實施例的一種電源轉換裝置的示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例的一種電源轉換裝置的示意圖。 圖3是依照本發明另一實施例的一種電源轉換裝置的示意圖。

Claims (8)

  1. 一種電源轉換裝置，包括： 一電源轉換電路，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換電路具有一上橋開關以及一下橋開關，該上橋開關以及該下橋開關串接於該輸入電壓與一接地之間，該上橋開關以及該下橋開關分別接收一第一脈寬調變信號以及一第二脈寬調變信號，以切換其自身的導通狀態，而將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；以及 一控制晶片，耦接該電源轉換電路，具有一靴帶(boot)電壓輸入接腳，該控制晶片包括： 一偵測電路，耦接該靴帶電壓輸入接腳，偵測流入該靴帶電壓輸入接腳的電流並將其轉換為對應的一偵測電壓；以及 一調整信號產生電路，耦接該偵測電路，依據該偵測電壓產生一調整信號，該控制晶片依據該調整信號調整該控制晶片的控制參數。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該偵測電路包括： 一電流偵測電路，耦接該靴帶電壓輸入接腳，偵測流入該靴帶電壓輸入接腳的電流而輸出一偵測電流；以及 一轉換電路，將該偵測電流轉換為對應的該偵測電壓。
  3. 如專利申請範圍第2項所述之電源轉換裝置，其中該電流偵測電路包括： 一差動放大器，其正輸入端耦接該靴帶電壓輸入接腳，該差動放大器的負輸入端耦接一參考電壓； 一第一電晶體，耦接於該差動放大器的正輸入端與該接地之間，該第一電晶體的閘極耦接該差動放大器的輸出端；以及 一第二電晶體，耦接於該轉換電路的輸入端與該接地之間，該第二電晶體的閘極耦接該差動放大器的輸出端。
  4. 如專利申請範圍第2項所述之電源轉換裝置，其中該轉換電路包括類比轉數位電路以及數位轉類比電路。
  5. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該調整信號產生電路包括： 一比較器，其正輸入端接收該偵測電壓，該比較器的負輸入端耦接該上橋開關與該下橋開關的共同接點，該比較器的輸出端用以輸出該調整信號。
  6. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該控制參數指示該上橋開關以及該下橋開關的導通狀態或導通頻率。
  7. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，更包括： 一整流二極體，其陽極耦接一電源電壓；以及 一設定電阻，耦接於該整流二極體的陰極以及該靴帶電壓輸入接腳之間。
  8. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，更包括： 一第一驅動電路，耦接該靴帶電壓輸入接腳、該上橋開關與該下橋開關的共同接點以及該上橋開關，輸出該第一脈寬調變信號；以及 一第二驅動電路，耦接輸出該第二脈寬調變信號。
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