CN102244378B - Ic的保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IC的保护装置及方法，用于避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作，该保护方法包括：施加缓冲的参考电压到该参数设定接脚，由该缓冲的参考电压及连接该参数设定接脚的外部组件定义该IC的内部参数，并侦测该内部参数的快速变化以触发关机信号或缓和该内部参数的变化反映到该IC的可调整信号的速度。

Description

IC的保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路(IC)的保护装置及方法，特别是关于一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护装置及方法。

背景技术

利用外部组件设定IC的内部参数是普遍应用于IC的技术，例如型号LTC6900(http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/lineartec hnology/6900f.pdf)的振荡器IC在两支接脚之间连接电阻、电流源或电压源与电阻的组合，以决定振荡器频率；型号ISL6549(http://www.intersil.com/data/fn/FN9168.pdf)及RT9259(http://tw.richtek.com/download_ds.jsp？s＝326)的控制器IC在设定接脚连接电阻，以决定其内部振荡器的频率。然而，供连接外部参数设定组件的接脚若短路至其它接脚或人体，可能会影响内部参数的值，进而导致误差或引发***不稳定或不正常的操作。例如在图1所示的电源供应器中，脉宽调变(PulseWidth Modulation；PWM)***使用可调整频率的振荡器10提供锯齿波信号RAMP给PWM控制器12，以控制脉宽调变信号PWM的切换频率。振荡器10的频率可通过改变电流IFS来调整，为此使用缓冲器14将参考电压VREF施加到参数设定接脚FS_DIS，参考电压VREF与外接电阻RRT定义内部参数，其电流I1＝VREF/RRT，再利用晶体管M4与M5组成的电流镜镜射电流I1而产生电流IFS，据此，调整电阻RRT的电阻值可调整振荡器10的频率。参照图1及图2，若接脚FS_DIS因为灰尘的累积或是如水或金属等导电物，而在时间t1短路至接脚BOOT，将产生电流I2从接脚BOOT流向接脚FS_DIS，因此电阻RRT的电流I3＝I1+I2变大，接脚FS_DIS的电压上升，如波形22所示。因为接脚BOOT及FS_DIS之间的阻抗Rs很小，所以电流I2远大于电流I1，造成电流IFS减少，锯齿波信号RAMP的频率因而降低，于是锯齿波信号RAMP低于回授信号COMP的时间变长，如波形24及26所示，晶体管M1导通的时间因为其控制信号UG延后关闭而变长，如波形28所示，因此输出电压Vo出现弹跳(bounce)，如波形30所示，此可能损毁电源供应器的负载。在高切换频率的操作下(通常高于400KHz，甚至达到600KHz)，此输出弹跳的问题将更严重。这是因为要得到较快的频率响应，功率级16使用较小的电容C及电感L，所以输出电压Vo更容易出现弹跳且上升速度更快。到目前为止，尚无现有技术为这种不正常状况提供保护。

虽然电源供应器可以使用过电压(Over Voltage；OV)保护，但是其对上述的不正常状况几乎没有作用。这是因为为了避免噪声导致误动作，过电压保护设有延迟时间，通常为3～10μs，在这段延迟时间内，输出电压Vo可能已经上升到很高的准位了，如波形30及32所示。虽然电源供应器可以使用过电流(Over Current；OC)保护，但是其对上述的不正常状况可能没有作用。这是因为电容C及电感L很小，所以输出电压Vo只要2～3个周期就出现弹跳了，而过电流保护的临界值通常为负载电流的2倍或以上，在触发过电流保护以前，输出电压Vo可能就已经上升到很高的准位了。

因此，本发明为IC的参数设定接脚提供一种保护装置及方法。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护装置及方法。

根据本发明，一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护装置包括缓冲器将参考电压施加到该参数设定接脚，俾由该缓冲的参考电压及连接该参数设定接脚的外部组件定义该IC的内部参数，以及侦测电路侦测该内部参数的快速变化而触发关机信号，在***发狂以前阻止其发生。

根据本发明，一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护装置包括缓冲器将参考电压施加到该参数设定接脚，俾由该缓冲的参考电压及连接该参数设定接脚的外部组件定义该IC的内部参数，以及低通滤波器缓和该内部参数的变化反映到该IC的可调整信号的速度，使***自行调整而避免发狂。

根据本发明，一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护方法包括施加缓冲的参考电压到该参数设定接脚，俾由该缓冲的参考电压及连接该参数设定接脚的外部组件定义该IC的内部参数，以及侦测该内部参数的快速变化以触发关机信号，在***发狂以前阻止其发生。

根据本发明，一种避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作的保护方法包括施加缓冲的参考电压到该参数设定接脚，俾由该缓冲的参考电压及连接该参数设定接脚的外部组件定义该IC的内部参数，以及缓和该内部参数的变化反映到该IC的可调整信号的速度，使***自行调整而避免发狂。

附图说明

图1是现有的电源供应器；

图2是图1电路的波形图；

图3是本发明的第一实施例；

图4是本发明的第二实施例；

图5是本发明的第三实施例；

图6是本发明的第四实施例；以及

图7是本发明的第五实施例。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。

参数设定接脚可提供额外的功能，例如上述的ISL654 9及RT9259在参数设定接脚的电压被拉向接地电位时触发关机信号关闭电源供应器。参照图1，比较器18比较接脚FS_DIS的电压及低于参考电压VREF的临界值VT，当接脚FS_DIS的电压下降到低于临界值VT时，将触发关机信号SD关闭信号PWM。为实现此关机功能，可在接脚FS_DIS及接地端之间连接开关，并以致能或失能信号切换该开关。为避免噪声引发误动作，在比较器18的输出端增加延迟电路20，比较器18的输出电压维持高准位一段时间后，延迟电路20才释放关机信号SD。本发明的保护功能可利用此关机功能的电路来实现。

图3的控制IC 34是以图1的电路为基础设计的实施例，将其中的比较器18用比较器36取代，作为侦测内部参数I1快速变化的电路。在此实施例中，由于缓冲器14使用运算放大器，其输出电压控制晶体管M3供应电流I1，因此可将缓冲器14的输出电压用来作为侦测内部参数I1快速变化的信号。比较器36除了接收参数设定接脚FS_DIS的电压及临界值VT以外，也接收缓冲器14的输出电压。当接脚FS_DIS短路至其它接脚或人体时，电流I1将立即减少，因此缓冲器14的输出电压快速下降。若电流I1变化的程度超过默认值，则比较器36将触发关机信号SD关闭信号PWM，以防止电源供应器发生不正常操作。延迟电路20一样是用来避免因噪声而关闭信号PWM。

从图3实施例的教导，此技术领域的人士当知，用来侦测内部参数I1快速变化的比较器36可用其它电路取代。例如在图4的实施例中，侦测电路38包括比较器40比较接脚FS_DIS的电压及临界值VREF-ΔV，在前者小于后者时触发比较信号S1，比较器42比较接脚FS_DIS的电压及临界值VREF+ΔV，在前者大于后者时触发比较信号S2，以及或门44因应比较信号S1或S2触发关机信号SD。只要电流I1快速变化造成接脚FS_DIS的电压变动超过ΔV，侦测电路38就会触发关机信号SD。

本发明中，还可从电路的其它地方侦测电流I1的快速变化。例如在图5的实施例中，由于使用晶体管M4及M5组成的电流镜反映电流I1到电流IFS，因此侦测电路46可从该电流镜侦测电流I1的快速变化，其是在晶体管M4及M5的控制端之间连接低通滤波器48，以缓和电流I1的变化反映到电流IFS的速度，并以侦测器50侦测晶体管M4及M5的控制端之间的电压差。当接脚FS_DIS未短路至其它接脚或人体时，晶体管M4及M5的控制端电压是相等的；当接脚FS_DIS短路至其它接脚或人体时，电流I1的变化立即引起晶体管M4的控制端电压变化，但是因为低通滤波器48的关系，晶体管M5的控制端电压不会立即变化。侦测器50若侦测到晶体管M4及M5的控制端之间的电压差超过默认值，则触发关机信号SD关闭信号PWM，以防止电源供应器发生不正常操作。在图5中，使用或门52将所有的关机信号整合在一起，除了比较器18因应失能信号触发的关机信号以及侦测电路46因应内部参数I1的快速变化触发的关机信号，还包括过电压、过电流或其它保护功能触发的关机信号。

从图5实施例的教导，此技术领域的人士当知，侦测电路46可用其它电路取代。例如在图6的实施例中，低通滤波器48的输入端及输出端分别连接晶体管M6及M7，晶体管M4、M6、M5及M7具有尺寸比1∶N∶M∶N，晶体管M6镜射电流I1产生第一电流IORG，晶体管M7镜射电流IFS产生第二电流ILPF，侦测器50侦测电流IORG及ILPF之间的差值。当接脚FS_DIS短路至其它接脚或人体时，电流I1的变化立即引起第一电流IORG变化，但是因为低通滤波器48的关系，电流ILPF不会立即变化。在电流IORG及ILPF之间的差值超过默认值时，侦测器50触发关机信号SD关闭信号PWM，以防止电源供应器发生不正常操作。

在以上的实施例中，都将本发明的保护功能与原有的关机电路整合在一起，但此技术领域的人士当知，本发明的保护功能也可利用独立的电路来实现。

在不同的实施例中，本发明的保护功能也可不以关机信号SD来实现，例如图7的实施例是在晶体管M4及M5的控制端之间连接低通滤波器48，其频宽小于电源供应器的PWM回路的频宽。当接脚FS_DIS短路至其它接脚或人体时，电流I1立即发生变化，但是低通滤波器48缓和了电流I1的变化反映到电流IFS的速度，因此电流IFS的变化较慢。由于低通滤波器48的频宽小于PWM回路的频宽，故***能自行调节，避免输出电压Vo出现弹跳。

虽然以上的实施例是以可调整频率的振荡器来说明本发明，但在不失其一般性的情况下，此技术领域的人士从以上实施例的教导，当可应用本发明到其它不同内部参数或不同IC，内部参数可为电流型式或电压型式，外部参数设定组件可为电阻或其它组件，各相关电路操作的信号可为电流型式或电压型式，并修改或使用其它电路。本发明的主要特点在于以缓冲的参考电压及外部组件定义内部参数，以及侦测该内部参数的快速变化或缓和该内部参数的变化反映到其它信号的速度。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种IC的保护装置，用于避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作，其特征在于，该参数设定接脚供连接外部组件以设定该IC的内部参数，该保护装置包括：

缓冲器将参考电压施加到该参数设定接脚，由该参考电压及外部组件定义该内部参数；以及

侦测电路侦测该内部参数的快速变化而触发关机信号。

2.如权利要求1所述的IC的保护装置，其特征在于，该缓冲器包括运算放大器具有第一输入端接收该参考电压，第二输入端连接该参数设定接脚，以及输出端提供与该内部参数相关的电压。

3.如权利要求2所述的IC的保护装置，其特征在于，该侦测电路包括比较器连接该参数设定接脚，该比较器具有第一输入端接收临界值，第二输入端连接该参数设定接脚，第三输入端连接该运算放大器的输出端，以及输出端产生该关机信号。

4.如权利要求2所述的IC的保护装置，其特征在于，该侦测电路包括：

二比较器连接该参数设定接脚，分别比较该参数设定接脚的电压及二临界值；以及

或门连接该二比较器，根据该二比较器的输出触发该关机信号。

5.一种IC的保护装置，用于避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作，其特征在于，该参数设定接脚供连接外部组件以设定该IC的内部参数，该IC具有第一及第二晶体管组成电流镜反映该内部参数而产生可调整信号，该保护装置包括：

缓冲器将参考电压施加到该参数设定接脚，由该参考电压及外部组件定义该内部参数；以及

低通滤波器连接在该第一及第二晶体管的控制端之间，以缓和该可调整信号反映该内部参数变化的速度。

6.如权利要求5所述的IC的保护装置，其特征在于，更包括侦测器连接该第一及第二晶体管的控制端，侦测该第一及第二晶体管的控制端之间的电压差，以触发关机信号。

7.如权利要求5所述的IC的保护装置，其特征在于，更包括：

第三晶体管连接在该第一晶体管及低通滤波器之间，镜射该内部参数而产生第一电流；

第四晶体管连接在该第二晶体管及低通滤波器之间，镜射该可调整信号而产生第二电流；以及

侦测器连接该第三及第四晶体管，侦测该第一及第二电流之间的差值，以触发关机信号。

8.一种IC的保护方法，用于避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作，其特征在于，该参数设定接脚供连接外部组件以设定该IC的内部参数，该保护方法包括：

施加缓冲参考电压到该参数设定接脚，由该缓冲参考电压及外部组件定义该内部参数；以及

侦测该内部参数的快速变化以触发关机信号。

9.如权利要求8所述的IC的保护方法，其特征在于，该侦测该内部参数的快速变化以触发关机信号的步骤包括侦测与该内部参数相关的信号。

10.如权利要求8所述的IC的保护方法，其特征在于，该侦测该内部参数的快速变化以触发关机信号的步骤包括分别比较该参数设定接脚的电压及二临界值。

11.一种IC的保护方法，用于避免IC因为其参数设定接脚短路而引发***不正常操作，其特征在于，该参数设定接脚供连接外部组件以设定该IC的内部参数，该IC具有第一及第二晶体管组成电流镜反映该内部参数而产生可调整信号，该保护方法包括：

施加缓冲参考电压到该参数设定接脚，由该缓冲参考电压及外部组件定义该内部参数；以及

缓和该内部参数的变化反映到该可调整信号的速度。

12.如权利要求11所述的IC的保护方法，其特征在于，更包括侦测该第一及第二晶体管的控制端之间的电压差，以触发关机信号。

13.如权利要求11所述的IC的保护方法，其特征在于，更包括：

镜射该内部参数而产生第一电流；

镜射该可调整信号而产生第二电流；以及

侦测该第一及第二电流之间的差值，以触发关机信号。