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TWI398747B - 功率級控制電路 - Google Patents

功率級控制電路 Download PDF

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TWI398747B
TWI398747B TW099123510A TW99123510A TWI398747B TW I398747 B TWI398747 B TW I398747B TW 099123510 A TW099123510 A TW 099123510A TW 99123510 A TW99123510 A TW 99123510A TW I398747 B TWI398747 B TW I398747B
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yu chang Chen
Pei Lun Huang
Li Di Lo
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Richpower Microelectronics
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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Description

功率級控制電路
本發明係有關一種功率級控制電路，特別是指一種具有回授端短路保護功能之功率級控制電路。
第1圖顯示先前技術之功率級控制電路示意圖，如第1圖所示，功率級10係由輸入端接收輸入電壓Vin，將其轉換為輸出端之輸出電壓Vout(或轉換為輸出電流，視負載電路需要穩壓或穩流而定)。輸出端電連接兩串聯電阻Z1與Z2至接地電位，其中，電阻Z2的兩端跨接於功率級控制電路20之回授端FB與接地端之間，其跨壓作為回授電壓Vfb以輸入功率級控制電路20之誤差放大電路22一輸入端。誤差放大電路22比較回授電壓Vfb與參考訊號Vref，並根據比較結果，產生誤差放大訊號以輸入驅動電路21。驅動電路21根據該誤差放大訊號，產生驅動訊號，以驅動功率級10。
電路中當回授端FB短路接地時，誤差放大電路22將產生不正常的比較結果，使驅動電路21產生不正常的驅動訊號，不斷驅動功率級10升高輸出電壓Vout，造成危險。為防護此狀況，電路中另設置比較電路23，其輸入端之一接收回授電壓Vfb，另一端接收回授短路設定電壓Vfbs(舉例而言，可為0.15V)，比較電路23比較回授電壓Vfb與回授短路設定電壓Vfbs，當回授電壓Vfb小於回授短路設定電壓Vfbs時，即判斷回授端FB發生短路，並發出訊號以停止驅動功率級10。
然而在電路初始啟動時，因功率級10尚未或剛開始作用，輸出電壓Vout為零或極低，此時比較電路23的比較結果並無意義，反會造成電路誤判，因此在電路啟動初期必須遮沒比較電路23的輸出。一般而言當電路初始啟動時，電源起動重置電路25會輸出電源啟動重置訊號(power ON reset,POR)至驅動電路21，以開始啟動程序，故可利用此電源啟動重置訊號POR，由遮沒間隔電路24產生一個遮沒間隔訊號inv_BL，以在電路啟動初期遮沒比較電路23的輸出，如邏輯閘及閘26所示。
請參照第2A圖，第2A圖示出第1圖電路在正常操作的啟動程序中，各點的訊號波形。當電源啟動重置訊號POR為高準位時，電路進入啟動程序。假設輸出電壓Vout的目標值是Vout_set，其對應的回授電壓Vfb位準為1.25V，則參考訊號Vref設為1.25V，而短路設定訊號Vfbs則可設定為例如0.15V。為避免在電路啟動初期造成電路誤判，遮沒間隔電路24根據電源啟動重置訊號POR而產生一個遮沒間隔訊號inv_BL，以延遲一段遮沒間隔時間(blanking time) Tbk，確保在啟動程序中，回授電壓Vfb自地電位逐漸上升過程中，其電位已越過回授短路設定電壓Vfbs的設定電位。當遮沒間隔訊號inv_BL為高準位時，比較電路23的比較結果才能通過邏輯閘及閘26到達驅動電路21，作為正確的故障訊號FAULT。
然而，實際電路應用中，輸入電壓Vin、輸出電壓Vout、及負載狀況可能不同，造成回授電壓Vfb上升的速度不同，因此遮沒間隔時間Tbk的設定(亦即遮沒間隔訊號inv_BL的設定)，必須要足夠長以確保在最小的輸入電壓與最大的負載狀況下仍能正常啟動而不會誤判。然而如第2B圖所示，若是當最大的輸入電壓且無負載時，如果發生回授端FB短路的狀況，可能在回授端FB短路保護機制尚未啟動時即造成電路的損害。先前技術的功率級控制電路中，為了確保電路正常啟動，必須藉設定啟動遮沒間隔時間Tbk來暫時禁能回授端FB短路保護機制，此作法並不理想。
有鑑於以上所述，本發明即針對先前技術之不足，提出一種具有回授端短路保護功能之功率級控制電路，其中並不需要設定啟動遮沒間隔時間Tbk，而可使該功率級控制電路在電路啟動時就受到回授端短路保護。
本發明目的之一在提供一種功率級控制電路，相較於先前技術，本發明之回授端短路保護功能並不需要受到遮沒間隔時間的限制。
為達上述之目的，本發明提供了一種功率級控制電路，該功率級係由一驅動訊號控制，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓或輸出電流，該功率級控制電路包含：一驅動電路，其接收一誤差放大訊號，並根據該誤差放大訊號產生該驅動訊號，以驅動該功率級；一誤差放大電路，與一回授端耦接，以接收一回授電壓，並將該回授電壓與一參考訊號比較，根據比較結果產生該誤差放大訊號，以輸入該驅動電路；一電流產生電路，與該回授端耦接，該電流產生電路產生一故障偵測電流流向該回授端；以及一回授短路檢查電路，用以檢查該回授電壓，當該回授電壓小於一回授短路設定電壓時，該回授短路檢查電路產生一故障訊號以輸入該驅動電路，使該驅動電路停止驅動該功率級。
在一種較佳實施型態中，該電流產生電路包含一電流源，以產生故障偵測電流流向回授端，以及一或多個二極體，與電流源耦接於一節點，該一或多個二極體使電流不致由該回授端反向流入。此外，該電流產生電路宜更包含一電壓箝位電路，以箝位該節點的電壓。該電壓箝位電路例如包含以下電路之一：二極體、金氧半電晶體、雙載子電晶體、齊納二極體、或以上元件之組合。
在另一種較佳實施型態中，該電流產生電路包含一誤差放大器和一電晶體，該誤差放大器控制該電晶體之受控端，該誤差放大器比較該電晶體之電流流出端電壓與一設定之箝位電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
在另一種較佳實施型態中，該電流產生電路包含一電晶體，該該電晶體之受控端受控於一設定之箝位電壓加上該電晶體的導通臨限電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
在另一種較佳實施型態中，該回授短路檢查電路包含一比較電路，其比較該回授電壓與該回授短路設定電壓，並根據比較結果，產生該故障訊號。該回授短路檢查電路亦可為反相器，當該回授電壓為零或接近零電壓時產生該故障訊號。
在另一實施型態中，本發明提供了一種功率級控制電路，該功率級係由一驅動訊號控制，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓或輸出電流，該功率級控制電路包含：一驅動電路，其接收一誤差放大訊號，並根據該誤差放大訊號產生該驅動訊號，以驅動該功率級；一誤差放大電路，與一回授端耦接，以接收一回授電壓，並將該回授電壓與一參考訊號比較，根據比較結果產生該誤差放大訊號，以輸入該驅動電路；一電流產生電路，與該回授端耦接，該電流產生電路產生一故障偵測電流流向該回授端；以及一回授短路檢查電路，用以檢查該故障偵測電流，當該故障偵測電流大於一回授短路電流設定訊號時，該回授短路檢查電路產生一故障訊號以輸入該驅動電路，使該驅動電路停止驅動該功率級。
在一種較佳之實施型態中，上述功率級控制電路宜更包含一去除抖動電路，串接於該回授短路檢查電路與驅動電路之間，其具有一去除抖動設定時間，以在該時間內排除該故障訊號輸入該驅動電路，以去除初期雜訊。
在一種較佳之實施型態中，該功率級控制電路整合為一積體電路。
所述功率級可為一線性電源供應電路(linear regulator)或一切換式電源供應電路(switching regulator)。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參考第3圖，顯示本發明的第一實施例。如圖所示，功率級控制電路30包含驅動電路21，誤差放大電路22，回授短路檢查電路33，以及電流產生電路34。其中，驅動電路21接收來自誤差放大電路22的誤差放大訊號，並輸出驅動訊號以驅動功率級10。另外，驅動電路21亦接收故障訊號FAULT，以於電路異常時停止驅動功率級10。誤差放大電路22一輸入端與回授端FB耦接，以接收回授電壓Vfb，另一輸入端接收參考訊號Vref，誤差放大電路22比較回授電壓Vfb與參考訊號Vref，並根據比較結果，產生誤差放大訊號以輸入驅動電路21，其中，回授電壓Vfb係取自電阻Z1與Z2間之節點電壓，如圖所示，電阻Z2一端耦接至接地電位，另一端與電阻Z1耦接後，電阻Z1的再另一端耦接至輸出端，亦即電阻Z1與Z2構成分壓電壓以取樣輸出電壓Vout。同時，回授電壓Vfb亦輸入回授短路檢查電路33，用以檢查回授端FB是否發生短路狀況，當回授端FB發生短路狀況，回授短路檢查電路33便輸出故障訊號FAULT至驅動電路21以停止驅動功率級10。
本發明中，並不在電路啟動時設定一段遮沒間隔時間，而是創新地採用完全不同的機制。如圖所示，本發明電路中設有一個電流產生電路34，與回授端FB耦接，並提供一故障偵測電流Ifd流向回授端FB。故障偵測電流Ifd可為固定值或變動值，其作用是在回授端FB短路與未短路接地的情況下，產生不同的回授電壓Vfb或是不同的Ifd電流值，以區分回授端FB是否發生短路。詳言之，回授端FB與地電位之間的電阻值有二種狀態：
情況(1)　當回授端FB短路接地時，回授端FB與地電位之間可視為零電阻。
情況(2)　當回授端FB未短路接地且電路在啟動狀態，輸出電壓Vout為零或極低時，可視為電阻Z1與Z2並聯在回授端FB與地電位之間，故回授端FB與地電位之間的電阻值是電阻Z1與Z2並聯的電阻值=Z1×Z2/(Z1+Z2)。
由上可知，回授端FB與地電位之間的電阻值是
電阻值[情況(1)]<<電阻值[情況(2)]
因此若提供一固定的故障偵測電流Ifd流向回授端FB，則回授端FB上的電壓(亦即回授電壓Vfb)等於
Vfb=Ifb×(回授端FB與地電位之間的電阻值)
因Ifb為固定值，故回授電壓Vfb同樣是
Vfb[情況(1)]<<Vfb[情況(2)]
換言之，若在情況(1)和情況(2)之間適當設定一個參考電壓，命名為回授短路設定電壓Vfbs，使其具有如下關係：
Vfb[情況(1)]<Vfbs<Vfb[情況(2)]
便可藉由比較回授電壓Vfb和此回授短路設定電壓Vfbs來區分回授端FB是否發生短路。亦即，第3圖中的回授短路檢查電路33可如第4A圖所示，以比較電路331體現，其一輸入端與回授端FB耦接，以接收回授電壓Vfb，另一輸入端接收回授短路設定電壓Vfbs。比較電路331比較回授電壓Vfb與回授短路設定電壓Vfbs，並根據比較結果，決定是否產生故障訊號FAULT。
回授短路檢查電路33有各種實施方式，不限於第4A圖所示之比較電路331。因回授電壓Vfb在情況(1)和情況(2)之間差距甚大，在情況(1)時回授電壓Vfb等於或接近零電位，故如第4B圖所示，回授短路檢查電路33亦可為反相器332，當回授端FB(回授電壓Vfb)為0V或接近零電壓時時就產生故障訊號FAULT。
電流產生電路34可以有各種作法，其最簡單的方式是提供一個電流源，如第5A圖所示。為防止電流自回授端FB逆流，電路中宜(但非絕對必要)設置一或多個二極體D。第5A圖電路自屬本案範圍，不過較佳實施方式則如第5B圖，宜提供一個電壓箝位電路342，以箝住節點A處的電壓。原因請對照參閱第3圖，當回授電壓Vfb接近參考訊號時，誤差放大電路22進入線性調整區，此時電流Ifb流過電阻Z2所產生的電壓如過高，將會影響回授電壓Vfb與參考訊號Vref的比較結果，使誤差放大器22輸出不正確的訊號。請回閱第5B圖，電壓箝位電路342箝住節點A處的電壓，假設其將節點A處的電壓箝位於(箝位電壓Vclmp+0.7V)，就可在回授端FB的電壓(回授電壓Vfb)高於箝位電壓Vclmp時，停止產生故障偵測電流Ifd，一方面避免影響回授電壓Vfb與參考訊號Vref的比較，另方面可減少電路耗能。例如，若參考訊號Vref為1.25V，回授短路設定電壓Vfbs設定為0.15V，則箝位電壓Vclmp可設定為兩者之間的任何適當值，例如0.3V(當然，以上數值僅為舉例)。
電壓箝位電路342例如但不限於可為第5C-5F圖所示的各種實施型態、或第5C-5F圖所示電路之組合，其中，為將回授端FB的電壓箝位於較佳的電壓值，可適當設計使用元件的數目(例如第5D-5F圖中雙載子電晶體或二極體的數目)。
以上實施例中係假設給予固定值的故障偵測電流Ifd，但本發明亦可變化為給予變動的故障偵測電流Ifd。如前所述，因回授端FB與地電位之間的電阻值是
電阻值[情況(1)]<<電阻值[情況(2)]
因此若在回授端FB與地電位之間提供一個固定或接近固定的電壓差，則回授端FB與地電位之間的電流Ifd將會是如下的關係：
Ifd[情況(1)]>>Ifd[情況(2)]
換言之，若在情況(1)和情況(2)之間適當設定一個參考電流值，命名為回授短路設定電流Ifbs，使其具有如下關係：
Ifb[情況(1)]>Ifbs>Ifb[情況(2)]
便可藉由比較電流Ifb和此回授短路設定電流Ifbs來區分回授端FB是否發生短路，其電路可如第6圖所示，其中的回授短路檢查電路33可如第7圖所示，以電流比較器333比較故障偵測電流Ifb和回授短路設定電流Ifbs，並根據比較結果，決定是否產生故障訊號FAULT。(當然，第7圖中之訊號Ifb和Ifbs僅為示意，實際電路中其可分別為Ifb和Ifbs的相關函數值而不必為Ifb和Ifbs的本身或其相等值。)
搭配第6圖之電流產生電路34例如可如第8A-8D圖所示，首先說明第8A圖，電流產生電路34可以包含由誤差放大器343和電晶體Q構成的電路，誤差放大器343控制電晶體Q的受控端(金氧半(MOS)電晶體的閘極或雙載子電晶體的基極)。誤差放大器343比較該電晶體Q之電流流出端電壓(N型金氧半(NMOS)電晶體的源極或雙載子電晶體的射極)與箝位電壓Vclmp，藉此控制電晶體Q而產生故障偵測電流Ifd。本實施例中，當回授端FB短路接地時(情況(1))，回授電壓Vfb為零或接近零電壓，因此故障偵測電流Ifd甚大；在回授端FB未短路接地時，誤差放大器343的兩端電壓相等，亦即電晶體Q的源極(電流流出端)電壓與箝位電壓Vclmp相等，因此回授電壓Vfb可箝位於電壓Vclmp，此時之故障偵測電流Ifd遠小於情況(1)時之電流值。又，在回授端FB未短路接地且輸出電壓Vout拉升使回授電壓Vfb高於電壓Vclmp時，因誤差放大器343負輸入端電壓大於正輸入端，故電晶體Q不導通，電流產生電路34自然停止作用，停止輸出故障偵測電流Ifd，一方面避免影響回授電壓Vfb與參考訊號Vref的比較，另方面可減少電路耗能。
為避免在回授端FB短路接地時，故障偵測電流Ifd過大造成電路損壞，可另行設置限流電路，與第8A圖的電流產生電路連接(例如串連在電晶體Q的上方或下方)、或設計電晶體Q的尺寸以限制其最大電流量。
第8B圖顯示電流產生電路34的另一實施例，本實施例中電流產生電路34包含電晶體Q，其閘極受控於電壓Vclmp+VTH ，其中VTH 為電晶體Q的導通臨限電壓。當回授端FB短路接地時(情況(1))，回授電壓Vfb為零或接近零電壓，電晶體Q之閘源極與閘汲極電壓差皆甚大，因此故障偵測電流Ifd甚大；在回授端FB未短路接地時，電晶體Q之閘源極電壓差為VTH ，故可將電晶體Q的源極(電流流出端)電壓箝位於電壓Vclmp，此時之故障偵測電流Ifd遠小於情況(1)時之電流值。此外，在回授端FB未短路接地且輸出電壓Vout拉升使回授電壓Vfb高於電壓Vclmp時，電晶體Q不導通，電流產生電路34自然停止作用，停止輸出故障偵測電流Ifd。
與第8A圖相似地，為避免在回授端FB短路接地時，故障偵測電流Ifd過大造成電路損壞，可另行設置限流電路，與第8A圖的電流產生電路連接(例如串連在電晶體Q的上方或下方)、或設計電晶體Q的尺寸以限制其最大電流量。
第8A-8B圖中的電晶體Q不限於為金氧半(MOS)電晶體可改換為雙載子電晶體，如第8C-8D圖所示，其電路作用與第8A-8B圖相似，不另詳細說明。
需說明的是，第8A-8D圖中雖然產生變動的故障偵測電流Ifd，但在回授端FB短路接地或未短路接地時，其回授電壓Vfb亦有所不同，故第8A-8D圖的電流產生電路34亦可搭配第3圖的電路架構與第4A-4B圖的回授短路檢查電路33，而不限於搭配第6圖的電路架構與第7圖的回授短路檢查電路33。
請參閱第9-10圖，顯示本發明整體電路的另外兩個實施例，如圖所示，回授短路檢查電路33可以為但不限於為比較電路331或電流比較器333(第9圖中亦可為第4B圖之反相器332)，此外在第9-10圖實施例中尚包括雜訊過濾的機制，回授短路檢查電路33產生的訊號經過去除抖動電路(Noise Debounce Circuit) 35，其具有一去除抖動設定時間，以在該時間內排除故障訊號FAULT中的雜訊，使驅動電路21不會因雜訊而誤動作。(需說明的是，去除抖動電路35的作用與先前技術遮沒間隔電路24不同，遮沒間隔電路24係在電路初始階段、回授電壓Vfb尚未到位時遮沒故障訊號FAULT，其只適用於電路啟動初期，且需要設定較長的遮沒時間；去除抖動電路35則是恆常過濾故障訊號FAULT中的抖動雜訊，與電路是否處於啟動階段無關，且設定的去除抖動時間遠短於電路啟動時的遮沒間隔時間。)
本發明電路在正常操作的啟動程序中，各點的訊號波形請參照第11A圖。為便利說明並與先前技術對照，仍假設輸出電壓Vout的目標值是Vout_set，其對應的回授電壓Vfb位準為1.25V，亦即參考訊號Vref設為1.25V，而回授短路檢查電路33若使用第4A圖之比較器331，則短路設定訊號Vfbs設定為例如0.15V。當然，以上數值可以因應不同應用場合而改變。如圖所示，在啟動程序中，即輸出電壓Vout由0上升至輸出電壓設定值Vout_set的過程中，因故障偵測電流Ifd的作用，回授電壓Vfb被鎖定在最小電壓Vclmp，直到輸出電壓Vout上升，使對應的回授電壓Vfb超過最小電壓Vclmp。因回授電壓Vfb大於短路設定訊號Vfbs，故不會產生高準位的故障訊號FAULT，亦即根據本發明，即使在啟動程序初期，並不會造成故障訊號FAULT誤動作，也就不需要設定遮沒間隔時間。
另一方面，第11B圖示出回授端FB發生短路狀況時的各點訊號波形。當回授端FB短路至接地電位時，其電壓維持在接地電位0V，由於正常啟動時回授電壓Vfb不會低於回授短路設定電壓Vfbs，因此即使在啟動程序初期，也可以立刻判斷出回授端FB發生短路狀況，而不需要如先前技術所述延遲一段遮沒間隔時間，增加造成電路損壞的風險。如電路中設有第9-10圖所示的去除抖動電路35，則如圖所示將有一段極短的去除抖動時間Tdb，以消除初期雜訊，此去除抖動時間Tdb遠短於先前技術中之遮沒間隔時間，因此可更快速判斷出回授端FB是否發生短路狀況。
上述各實施例中，功率級控制電路30可以但不限於整合成一積體電路。
上述實施例中，回授短路設定電壓Vfbs小於最小電壓Vclmp，且最小電壓Vclmp小於參考訊號Vref。此為正常之設定，但亦可視實際需求變化，例如回授短路設定電壓Vfbs可以等於最小電壓Vclmp。
上述實施例中，功率級10可為線性電源供應電路，亦可為切換式電源供應電路。舉例而言，功率級10例如可如第12圖所示之線性電源供應電路；亦可為第13A與13B圖所示之降壓型(Buck)切換式電源供應器、第14A與14B圖所示之升壓型(Boost)切換式電源供應器、第15A與15B圖所示之反壓型(Inverter)切換式電源供應器、第16A與16B圖所示之升降壓(Buck-Boost)切換式電源供應器、第17A與17B圖所示之升反壓(Inverter-Boost)切換式電源供應器等等。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，實施例中圖示直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其他電路或元件；又如，誤差放大電路或比較電路之輸入端正負號可以互換，NMOS電晶體可改換PMOS電晶體，只需在電路中做相應的修改；電阻Z1和Z2可改換為其他具電阻值之元件或電路；等等。因此，所有各種等效變化，均應包含在本發明的範圍之內。
10‧‧‧功率級
20,30‧‧‧功率級控制電路
21‧‧‧驅動電路
22‧‧‧誤差放大電路
23‧‧‧比較電路
24‧‧‧遮沒間隔電路
25‧‧‧電源啟動重置電路
26‧‧‧邏輯閘及閘
33‧‧‧回授短路檢查電路
331‧‧‧比較電路
332‧‧‧反相器
333‧‧‧電流比較器
34‧‧‧電流產生電路
341‧‧‧電流源電路
342‧‧‧電壓箝位電路
343‧‧‧誤差放大器
35‧‧‧去除抖動電路
A‧‧‧節點
D‧‧‧二極體
FAULT‧‧‧故障訊號
FB‧‧‧回授端
Ifd‧‧‧故障偵測電流
Ifds‧‧‧回授短路設定電流
inv_BL‧‧‧遮沒間隔訊號
POR‧‧‧電源啟動重置訊號
Q‧‧‧電晶體
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vfb‧‧‧回授電壓
Vfbs‧‧‧回授短路設定電壓
Vref‧‧‧參考訊號
Z1,Z2‧‧‧電阻
第1圖示出先前技術之功率級控制電路示意圖。
第2A圖示出第1圖電路在正常操作的啟動程序中，各點的訊號波形。
第2B圖示出第1圖電路在輸出端FB短路情況下的啟動程序中，各點的訊號波形。
第3圖示出本發明的第一實施例。
第4A,4B圖示出本發明中之回授短路檢查電路33的二個實施例。
第5A-5F圖示出電流產生電路34的數個實施例。
第6圖示出本發明的另一實施例。
第7圖示出回授短路檢查電路33的另一個實施例。
第8A-8D圖示出電流產生電路34的另外數個實施例。
第9圖示出本發明的又另一實施例，其中設置了去除抖動電路。
第10圖示出本發明的再一實施例，其中亦設置了去除抖動電路。
第11A圖示出本發明實施例在正常操作的啟動程序中，各點的訊號波形。
第11B圖示出本發明實施例在輸出端FB短路情況下的啟動程序中，各點的訊號波形。
第12圖示出線性電源供應電路的示意電路圖。
第13A與13B圖示出降壓型切換式功率級之示意電路圖。
第14A與14B圖示出升壓型切換式功率級之示意電路圖。
第15A與15B圖示出反壓型切換式功率級之示意電路圖。
第16A與16B圖示出升降壓型功率級之示意電路圖。
第17A與17B圖示出升反壓型功率級之示意電路圖。
10．．．功率級
21．．．驅動電路
22．．．誤差放大電路
30．．．功率級控制電路
33．．．回授短路檢查電路
34．．．電流產生電路
FAULT．．．故障訊號
FB．．．回授端
Ifd．．．故障偵測電流
Vin．．．輸入電壓
Vout．．．輸出電壓
Vfb．．．回授電壓
Vref．．．參考訊號
Z1,Z2．．．電阻

Claims (15)

  1. 一種功率級控制電路，該功率級係由一驅動訊號控制，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓或輸出電流，該功率級控制電路包含：一驅動電路，其接收一誤差放大訊號，並根據該誤差放大訊號產生該驅動訊號，以驅動該功率級；一誤差放大電路，與一回授端耦接，以接收一回授電壓，並將該回授電壓與一參考訊號比較，根據比較結果產生該誤差放大訊號，以輸入該驅動電路；一電流產生電路，與該回授端耦接，該電流產生電路產生一故障偵測電流流向該回授端；以及一回授短路檢查電路，用以檢查該回授電壓，當該回授電壓小於一回授短路設定電壓時，該回授短路檢查電路產生一故障訊號以輸入該驅動電路，使該驅動電路停止驅動該功率級。
  2. 如申請專利範圍第1項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路包含一電流源，產生該故障偵測電流流向該回授端。
  3. 如申請專利範圍第2項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路更包含一或多個二極體，與該電流源耦接於一節點，該一或多個二極體使電流不致由該回授端反向流入。
  4. 如申請專利範圍第3項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路更包含一電壓箝位電路，以箝位該節點的電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項的功率級控制電路，其中，該電壓箝位電路包含以下電路之一：二極體、金氧半電晶體、雙 載子電晶體、齊納二極體、或以上元件之組合。
  6. 如申請專利範圍第1項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路包含一誤差放大器和一電晶體，該誤差放大器控制該電晶體之受控端，該誤差放大器比較該電晶體之電流流出端電壓與一設定之箝位電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
  7. 如申請專利範圍第1項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路包含一電晶體，該電晶體之受控端受控於一設定之箝位電壓加上該電晶體的導通臨限電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
  8. 如申請專利範圍第1項的功率級控制電路，其中，該回授短路檢查電路包含一比較電路，其比較該回授電壓與該回授短路設定電壓，並根據比較結果，產生該故障訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項的功率級控制電路，其中，該回授短路檢查電路包含一反相器，當該回授電壓為零或接近零電壓時產生該故障訊號。
  10. 一種功率級控制電路，該功率級係由一驅動訊號控制，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓或輸出電流，該功率級控制電路包含：一驅動電路，其接收一誤差放大訊號，並根據該誤差放大訊號產生該驅動訊號，以驅動該功率級；一誤差放大電路，與一回授端耦接，以接收一回授電壓，並將該回授電壓與一參考訊號比較，根據比較結果產生該誤差放大訊號，以輸入該驅動電路；一電流產生電路，與該回授端耦接，該電流產生電路 產生一故障偵測電流流向該回授端；以及一回授短路檢查電路，用以檢查該故障偵測電流，當該故障偵測電流大於一回授短路設定電流時，該回授短路檢查電路產生一故障訊號以輸入該驅動電路，使該驅動電路停止驅動該功率級。
  11. 如申請專利範圍第10項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路包含一誤差放大器和一電晶體，該誤差放大器控制該電晶體之受控端，該誤差放大器比較該電晶體之電流流出端電壓與一設定之箝位電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
  12. 如申請專利範圍第10項的功率級控制電路，其中，該電流產生電路包含一電晶體，該電晶體之受控端受控於一設定之箝位電壓加上該電晶體的導通臨限電壓，藉此控制該電晶體而產生該故障偵測電流。
  13. 如申請專利範圍第10項的功率級控制電路，其中，該回授短路檢查電路包含一比較電路，其比較該故障偵測電流與該回授短路設定電流，並根據比較結果，產生該故障訊號。
  14. 如申請專利範圍第1或10項的功率級控制電路，更包含一去除抖動電路，串接於該回授短路檢查電路與驅動電路之間，其具有一去除抖動設定時間，以在該時間內排除該故障訊號輸入該驅動電路，以去除初期雜訊。
  15. 如申請專利範圍第1或10項的功率級控制電路，其中該功率級係為一線性電源供應電路(linear regulator)或一切換式電源供應電路(switching regulator)。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013008452A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 富士電機株式会社 短絡保護回路
US8862921B1 (en) * 2011-12-02 2014-10-14 Maxim Integrated Products, Inc. Apparatus for remote wake-up during dedicated charging mode
KR102186548B1 (ko) * 2013-08-21 2020-12-07 삼성전자주식회사 스크롤 실행의 화면 표시 방법, 장치 및 기록매체
CN103532102B (zh) 2013-09-26 2017-10-17 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源变换系统的过温保护和过压保护的系统和方法
US9419431B2 (en) * 2014-05-14 2016-08-16 Texas Instruments Deutschland Gmbh Short-circuit protection system for power converters
CN104660022B (zh) 2015-02-02 2017-06-13 昂宝电子（上海）有限公司 为电源变换器提供过流保护的系统和方法
CN105514944A (zh) * 2016-01-28 2016-04-20 杰华特微电子（张家港）有限公司 一种电源保护电路及方法
US10782347B2 (en) * 2017-10-23 2020-09-22 Nxp B.V. Method for identifying a fault at a device output and system therefor
US10436839B2 (en) 2017-10-23 2019-10-08 Nxp B.V. Method for identifying a fault at a device output and system therefor
CN109980597B (zh) * 2019-03-22 2020-12-29 南京国电南自电网自动化有限公司 一种基于镜像突变量启动的过流保护方法
JP7124808B2 (ja) * 2019-08-07 2022-08-24 株式会社デンソー 電源装置
CN114816817B (zh) * 2022-04-13 2024-10-22 深圳市思米半导体有限公司 一种故障报错输出集成电路
EP4432536A1 (en) * 2023-03-16 2024-09-18 NXP USA, Inc. Direct current (dc)-dc converter pin lift detection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596465A (en) * 1994-03-11 1997-01-21 Fujitsu Limited Overcurrent protection circuit for a dc-to-dc converter
US7038436B2 (en) * 2003-06-24 2006-05-02 Rohm Co., Ltd. Switching type dc-dc converter for generating a constant output voltage
US7102336B2 (en) * 2004-03-08 2006-09-05 Nec Electronics Corporation Voltage regulator circuit having short-circuit protection circuit
TW200801541A (en) * 2006-06-12 2008-01-01 Anpec Electronics Corp Method and related controller capable of sensing heavy load and short circuit of low dropout regulators
US20090206807A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Takashi Imura Voltage regulator
CN201349125Y (zh) * 2008-12-30 2009-11-18 天津南大强芯半导体芯片设计有限公司 稳压器短路保护电路
TW201015262A (en) * 2008-10-13 2010-04-16 Holtek Semiconductor Inc Active current limiting circuit and power regulator using the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245495A (en) * 1990-09-18 1993-09-14 General Electric Company Automatic flashover protection for locomotive traction motors
US7232733B2 (en) * 2004-08-23 2007-06-19 Enpirion, Inc. Method of forming an integrated circuit incorporating higher voltage devices and low voltage devices therein
US7272025B2 (en) * 2005-01-18 2007-09-18 Power Integrations, Inc. Method and apparatus to control either a regulated or an unregulated output of a switching power supply
US7245510B2 (en) * 2005-07-07 2007-07-17 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for conditional response to a fault condition in a switching power supply
US8077483B2 (en) * 2007-04-06 2011-12-13 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for sensing multiple voltage values from a single terminal of a power converter controller
US8189313B1 (en) * 2008-12-03 2012-05-29 Analog Devices, Inc. Fault detection and handling for current sources

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596465A (en) * 1994-03-11 1997-01-21 Fujitsu Limited Overcurrent protection circuit for a dc-to-dc converter
US7038436B2 (en) * 2003-06-24 2006-05-02 Rohm Co., Ltd. Switching type dc-dc converter for generating a constant output voltage
US7102336B2 (en) * 2004-03-08 2006-09-05 Nec Electronics Corporation Voltage regulator circuit having short-circuit protection circuit
TW200801541A (en) * 2006-06-12 2008-01-01 Anpec Electronics Corp Method and related controller capable of sensing heavy load and short circuit of low dropout regulators
US20090206807A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Takashi Imura Voltage regulator
TW201015262A (en) * 2008-10-13 2010-04-16 Holtek Semiconductor Inc Active current limiting circuit and power regulator using the same
CN201349125Y (zh) * 2008-12-30 2009-11-18 天津南大强芯半导体芯片设计有限公司 稳压器短路保护电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jianping Guo; Ka Nang Leung; , "A fold-back current-limit circuit with load-insensitive quiescent current for CMOS low dropout regulator," Circuits and Systems, 2009 *

Also Published As

Publication number Publication date
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