TWI420272B - 驅動位於初始啟動狀態的電源供應裝置之系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電源供應裝置,尤其是關於一種用於驅動一個電源供應裝置的系統及其方法。
當一個電源供應裝置剛開始被啟動以用來提供電源電壓給客戶裝置(例如,一個驅動器積體電路)時,在電源供應裝置所產生的過大瞬時電流以及閂鎖效應可能會造成此客戶裝置的損傷以及故障。過大的瞬時電流,其可能是由靜電放電或電路內部殘留電荷所造成。此瞬時電流可能產生過多的熱能而燒壞此電源供應裝置的內部電路,故而降低了系統的可靠度。另外,此閂鎖效應的觸發,通常是因為此客戶裝置輸入了過載的瞬時電流或電壓,可能中斷正常的運作並且可能損壞此客戶裝置內的電路元件。
第1圖所示係使用一種傳統的方法來解決上述的問題,此方法可在此電源供應裝置正要開始啟動時避免過多的瞬時電流以及閂鎖效應。為了這個目的,一個保護電路係被外接至電源供應裝置102之各個輸出,且此電源供應裝置102將與一個客戶電路(在此未顯示)連接。各個保護電路通常包括一個蕭基二極體,其將此電源供應裝置102的一個輸出耦接至一個參考電壓。例如,對於一個負電壓輸出VN
,蕭基二極體104係由此輸出VN
正偏連接至接地位準。對於正電壓輸出VP
,一個蕭基二極體106係由另一個參考電壓VDD
正偏連接至此正電壓
輸出VP
。雖然這些外部保護電路提供了有效的放電路徑來釋放過多的瞬時電流,卻也產生了額外的製造成本。
過多的瞬時電流及閂鎖效應也可以利用提供一個閂鎖偵測電路來避免,如同美國專利第7221027號所揭露,在此係作參考之用。然而,此專利文件所揭露之方法仍需複雜的電路佈局以及額外的半導體裝置,仍會增加製造成本。
因此,最好是能有一種系統及方法可以用更具成本效應的方式來克服上述的問題。
本發明係描述一種裝置及方法,其用於驅動一個位於初始啟動狀態的電源供應裝置。在某一實施例中,用於驅動此電源供應裝置之方法包含在此電源供應裝置內,提供至少一個電壓調整器,其耦接一個用以提供電源電壓給客戶裝置的一個電壓輸出、接收指示此電源供應裝置之啟動的一個訊號、且切換此至少一個電壓調整器為一個等效的分流電路,其耦接此電壓輸出與一個參考電壓。
在某一實施例中,一種電源供應裝置係被描述。此電源供應裝置包含與一個第一電壓輸出耦接的一個第一電壓調整器,與一個第二電壓輸出耦接的一個第二電壓調整器,其中此第一與此第二電壓輸出係用於提供不同的電源電壓給一個客戶裝置。依據一個指示此電源供應裝置啟動的訊號,此第一電壓調整器係可切換而形成一個等效的分流電路,其耦接此第一電壓輸出與一個第一參考電壓。
在此描述之系統及方法的至少一個優點為其可很容易地切換在此電源供應裝置內提供的電壓調整器成為等效的分流電路。如此,在電源電壓尚未施加至此電源供應裝置之前,分流電路可被提供來釋放不要的電流。
先前所述係為一概要而不應理解為限縮申請專利範圍之用。在此描述之操作及結構可以用許多種方式實現,且這些變化及調整可以在不脫離本發明及其目地的範圍下實現。其它的目的,技術特徵,及本發明之優點,如同由申請專利範圍所定義,係由以下非限制性的詳細描述揭露。
第2圖為一個簡化的方塊圖,其描述依據本發明之一實施例的一種電源供應裝置200。電源供應裝置200包含一個PFM/PWM(脈衝頻率調整且/或脈衝寬度調整)控制器202,其耦接一個正電壓輸出VP
及一個負電壓輸出VN
,一個第一電壓調整器204其耦接此正電壓輸出VP
,一個第二電壓調整器206其耦接此負電壓輸出VN
,及一個電感208其具有耦接此第一電壓調整器204的第一端點1及耦接此第二電壓調整器206的第二端點2。第一及第二電壓調整器204和206為可***作的,經由此正/負電壓輸出VP
/VN
提供想要的穩定電壓給一個客戶裝置209。此客戶裝置209的範例可包含,而非限於,一種驅動積體電路、一種控制IC等等。
如同第2圖所示,第一電壓調整器204連接端點1、正電壓輸出VP
以及一個考電壓VSS
。在某一實施例中,參考電壓
VSS
可能為一個負的電壓或是接地位準。第一電壓調整器204包含一個第一開關元件SW1,其可***作而選擇性地連接電感208的第一端1與參考電壓VSS
。在某一實施例中,第一開關SW1可能為一個n型的金氧半二極體(MOSFET)210。一個第一非線性元件,例如一個蕭基二極體214,係由第一端點1正偏連接正電壓輸出VP
。二極體214在正偏下開啟而在逆偏下關閉,因此限制了電流流動的方向而允許正電壓輸出VP
的位準增加。一個第一電容212耦接一個接地位準及正電壓輸出VP
以維持正電壓輸出VP
的電壓位準。一個第一控制器216耦接正電壓輸出VP
及金氧半二極體210的閘極電極。第一控制器216可***作而藉由施加適當的電壓給金氧半二極體210的閘極電極來切換金氧半二極體210的狀態。在某一實施例中,第一控制器216亦可能和PFM/PWM控制器202整合在一起。
請再參考第2圖,第二電壓調整器206和第一電壓調整器204可能具有一個非常類似的電路用於調整負電壓輸出VN
。第二電壓調整器206,其耦接第二端點2及負電壓輸出VN
,且包含一個第二開關元件SW2。第二開關元件SW2可***作而選擇性地連接電感208的第二端點和一個參考電壓VDD
。在某一實施例中,參考電壓VDD
為一個正電壓。並且,第二開關SW2可以是一個p型的金氧半二極體218。一個第二非線性元件,例如蕭基二極體222,係由負電壓輸出VN
正偏至第二端點2。二極體222在正偏下開啟而在逆偏下關閉,因此限制了允許負電壓輸出VN
位準減少之電流的流動方向。一個第二電容220耦接一個接地位準及負電壓輸出VN
以維持負電壓輸出VN
的電
壓位準。一個第二控制器224耦接負電壓輸出VN
及金氧半二極體218的閘極電極。第二控制器224可***作而藉由施加適當的電壓給金氧半二極體218的閘極電極來切換金氧半二極體218的狀態。在某一實施例中,第二控制器224亦可能和PFM/PWM控制器202整合在一起。當兩個分離的控制器係分別以第一電壓調整器204及第二電壓調整器206表示,在其它的實施例中,亦可以將控制器216及224整合到單一個控制器以控制金氧半二極體210及218作為開關元件SW1及SW2。
耦接此第一及第二電壓調整器204及206的電感208係用作在第一開關元件210及第二開關元件218皆開啟的時候儲存能量。藉由第一開關元件210及第二開關元件218的操作,此儲存的能量可被釋放出以調整正電壓輸出VP
或負電壓輸出VN
的電壓位準。
當電源供應裝置200正開始啟動時,藉由恰當地設置第一及第二開關SW1及SW2,第一及第二電壓調整器204及206可以分別地切換成為一個等效的分流電路,其耦接正電壓輸出VP
或是負電壓輸出VN
。尤其,當第一開關元件SW1為關閉(或非導通狀態)且第二開關元件SW2為開啟(或為導通狀態),第一電壓調整器204可以形成一個等效的分流電路300,其包含一個由參考電壓VDD
正偏連接至正電壓輸出VP
的分流二極體302(如第3A圖所示)。這個等效的分流電路可被用來分流且釋放在正電壓輸出VP
可能會有的過剩電流,且亦能防止閂鎖效應。
相反的,當第一開關元件SW1為開啟且第二開關元件SW2
為關閉,第二電壓調整器206可以形成一個第二等效分流電路310,其包含一個由負電壓輸出VN
正偏連接至參考電壓VSS
的分流二極體302(如第3B圖所示)。在電源供應裝置200正開始啟動時,此第二等效分流電路310可以對應地釋放在正電壓輸出VP
可能會有的過剩電流。藉由適當地操作金氧半二極體210及218作為開關元件SW1及SW2,第一及第二電壓調整器204及206可以切換為等效的分流電路來用作防止過多的瞬時電流及閂鎖效應的發生。
配合第2、3A及3B圖,第4圖為,依據本發明之一實施例,當電源供應裝置200正啟動時所施加的方法步驟。在此始的步驟402,電源供應裝置200接收了一個啟動訊號。此啟動訊號可能是在客戶裝置209開機或被啟動時所產生。為了回應此啟動訊號,步驟404接著被執行,其中第一電壓調整器204係,藉由關閉第一開關元件SW1(即,非導通的狀態)且開啟第二開關元件SW2(即,導通的狀態),被切換為一個等效的分流電路。在某一實施例中,第一開關元件SW1關閉的狀態及第二開關元件SW2開啟的狀態可能是藉由施加相同的第一閘極電壓至n型的金氧半電晶體210及p型金氧半電晶體218而達成。第一閘極電壓可能大約等於參考電壓VSS
。因而,電感208的第一端點1不與參考電壓VSS
導通,而電感208的第二端點2則和參考電壓VDD
導通。如同第3A圖所示,第一電壓調整器204接著形成第一等效分流電路300而二極體214則作用為一個分流二極體302,其由參考電壓VDD
正偏連接至正電壓輸出VP
。在電源電壓被施加之前,一個分流路徑接著被提供以
分流且釋放可能在正電壓輸出VP
所產生的過剩電流。
在接續的步驟406中,第二電壓調整器206係被切換為一個第二等效分流電路,藉由開啟第一開關元件SW1及關閉第二開關元件SW2。在某一實施例中,第一開關元件SW1的開啟狀態及第二開關元件SW2的關閉狀態可藉由施加相同的第二閘極電壓至n型的金氧半電晶體210及p型金氧半電晶體218而達成。第二閘極電壓可能大約等於參考電壓VDD
。故而,電感208的第一端點1與參考電壓VSS
導通,而電感208的第二端點2則不與參考電壓VDD
導通。如同第3B圖所示,第二電壓調整器206接著形成第一等效分流電路310而二極體222則作用為一個分流二極體312,其由負電壓輸出VN
正偏連接至參考電壓VSS
。在電源電壓被施加之前,一個分流路徑接著被提供以分流且釋放可能在負電壓輸出VN
產生的過剩電流。
於步驟408中,該第一及第二電壓調整器204及206可能接著被切換為調整模式而操作,其中它們係作用為調整由PFM/PWM控制器202在正電壓輸出VP
及負電壓輸出VN
所提供的電源電壓。在某一實施例中,正電壓輸出VP
及負電壓輸出VN
的調整可能是,例如,藉由控制器216及224分別比較正電壓輸出VP
及負電壓輸出VN
與事先決定的參考值,並且對應地控制n型及p型的金氧半二極體210及218的導通狀態。
同時應當了解,雖然在此所述之實施例係為步驟404被執行於步驟406之前,在其它的實施例中亦可能以不同的順序執行步驟404及406,例如步驟406可能在步驟404之前執行。
如上所述,在此電源供應裝置內所提供的電壓調整器可以
很容易地在此電源供應裝置剛被啟動時被切換成等效的分流電路。過剩電流及閂鎖效應的產生因此可利用一個更具有成本效應的方式來避免,且不需要額外耦合至此電源供應裝置外部的二極體。
最後,在不脫離本發明之精神及範圍內,如同以下所述之申請範圍,在此領域中具有通常技藝者應能輕易地應用本發明揭露之概念及實施例,以用於設計或改良其它架構,並用以達成與本發明之目的相同之功用。因此,在此所述的複數個元件亦可以是單一個元件。在此所述的範例實施例中,分離的元件亦可以使用整合的結構或元件來實現。
102‧‧‧電源供應裝置
104‧‧‧蕭基二極體
106‧‧‧蕭基二極體
200‧‧‧電源供應裝置
202‧‧‧PFM/PWM控制器
204‧‧‧第一電壓調整器
206‧‧‧第二電壓調整器
208‧‧‧電感
209‧‧‧客戶裝置
210‧‧‧n型金氧半電晶體
212‧‧‧第一電感
214‧‧‧第一非線性元件
216‧‧‧第一控制器
218‧‧‧p型金氧半二極體
220‧‧‧第二電容
222‧‧‧第二非線性元件
224‧‧‧第二控制器
300‧‧‧第一等效分流電路
302‧‧‧分流二極體
310‧‧‧第二等效分流電路
312‧‧‧第二分流二極體
第1圖係為一方塊圖其描述一種傳統的電源供應裝置。
第2圖係為一方塊圖其描述依據本發明之一實施例的一種電源供應裝置。
第3A圖係描述一個等效的分流電路,依據本發明之一實施例,其係由第2圖所示之電源供應裝置的第一電壓調整器所形成。
第3B圖係描述另一個等效的分流電路,依據本發明之一實施例,其係由第2圖所示之電源供應裝置的第二電壓調整器所形成。
第4圖係為一流程圖,其描述當電源供應裝置正剛開始被啟動時所執行的方法步驟,依據本發明之一實施例。
200‧‧‧電源供應裝置
202‧‧‧PFM/PWM控制器
204‧‧‧第一電壓調整器
206‧‧‧第二電壓調整器
208‧‧‧電感
209‧‧‧客戶裝置
210‧‧‧n型金氧半電晶體
212‧‧‧第一電感
214‧‧‧第一非線性元件
216‧‧‧第一控制器
218‧‧‧p型金氧半二極體
220‧‧‧第二電容
222‧‧‧第二非線性元件
224‧‧‧第二控制器
Claims (18)
- 一種驅動一電源供應裝置的方法,包含:在該電源供應裝置內,提供一第一電壓調整器,該第一電壓調整器耦接用以提供一第一電源電壓給一客戶裝置的一第一電壓輸出,該第一電壓調整器包含一第一二極體以及一第一開關,該第一二極體具有一第一電極及一第二電極,該第二電極耦接於該第一電壓輸出,該第一開關耦接於該第一電極與一第一參考電壓之間;在該電源供應裝置內,提供一第二電壓調整器及一電感,該第二電壓調整器耦接用以提供一第二電源電壓給該客戶裝置的一第二電壓輸出,該第二電壓調整器包含有一第二二極體以及一第二開關,該第二二極體具有一第三電極以及一第四電極,該第四電極耦接於該第二電壓輸出,該第二開關耦接於該第三電極與一第二參考電壓之間;該電感具有一第一端及一第二端,該第一端耦接該第一電極,而該第二端耦接該第三電極;接收指示該電源供應裝置啟動的一啟動訊號;且同時關閉該第一開關及開啟該第二開關來形成耦接於該第一電壓輸出與該第二參考電壓之間的一第一等效分流電路,以回應該啟動訊號
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一等效分流電路包含耦接該第一電壓輸出及該第二參考電壓的該第一二極體。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,更包含同時關閉該第二開關以及開啟該第一開關以形成一第二等效分流電路,其耦接該第二電壓輸出與該第一參考電壓。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中該第二等效分流電路包含該第二二極體,其耦接該第二電壓輸出與該第一參考電壓。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中同時關閉該第二開關以及開啟該第一關關的步驟執行於同時關閉該第一開關以及開啟該第二開關的步驟之後。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一電壓調整器更包含有一第一電容,該第一電容耦接於該第二電極與一地之間,而該第二電壓調整器更包含有一第二電容,該第二電容耦接於該第四電極與該地之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一電極以及該第二電極分別耦接於該第一端與該第一電壓輸出,而 該第三電極與該第四電極分別耦接於該第二端與該第二電壓輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一電壓輸出為正電壓輸出,而該第二電壓輸出為負電壓輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一開關與該第二開關為開關電晶體,且藉由施加相同的閘極電壓至該第一及該第二開關,使得該第一開關被關閉且該第二開關被打開。
- 一種電源供應裝置,包含:一第一電壓調整器與一第一電壓輸出耦接,該第一電壓調整器包含有一第一二極體以及一第一開關,該第一二極體具有一第一電極及一第二電極,該第二電極耦接於該第一電壓輸出,該第一開關耦接於該第一電極與一第一參考電壓之間;一第二電壓調整器與一第二電壓輸出耦接,該第二電壓調整器包含有一第二二極體、一第二開關以及一電感,該第二二極體具有一第三電極以及一第四電極,該第四電極耦接於該第二電壓輸出,該第二開關耦接於該第三電極與一第二參考電壓之間;該電感具有一第一端及一第二端,該第一端耦接該第一電極,該第二端耦接該第三電極; 其中該第一與該第二電壓輸出係用於提供不同的電源電壓給一客戶裝置;且同時關閉該第一開關以及開啟該第二開關來形成耦接該第一電壓輸出與一第二參考電壓的一第一等效分流電路,以回應指示該電源供應裝置啟動的一啟動訊號。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該第一等效分流電路包含該第一二極體,其耦接該第一電壓輸出與該第二參考電壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該第一及該第二開關為開關電晶體,且藉由施加相同的閘極電壓至該第一及該第二開關,該第一開關被關閉且該第二開關被打開。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,更包括回應該啟動訊號,同時關閉該第二開關以及開啟該第一開關以形成一第二等效分流電路,其耦接該第二電壓輸出與該第一參考電壓。
- 如申請專利範圍第13項所述之電源供應裝置,其中該第二等效分流電路包含該第二二極體,其耦接該第二電壓輸出與該第一參考電壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該第一電壓調整器更包含有一第一電容,該第一電容連接於該第二電極與一地之間,該第二電壓調整器更包含有一第二電容,該第二電容連接於該第四電極與該地之間。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該第一電極與該第二電極分別耦接該第一端與該第一電壓輸出,該第三電極與該第四電極分別耦接該第二端與該第二電壓輸出。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該第一電壓輸出為正電壓輸出,該第二電壓輸出為負電壓輸出。
- 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該客戶裝置包含有驅動積體電路或控制積體電路。
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TWI420272B true TWI420272B (zh) | 2013-12-21 |
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Family Applications (1)
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TW098139819A TWI420272B (zh) | 2009-04-13 | 2009-11-23 | 驅動位於初始啟動狀態的電源供應裝置之系統及方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
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US (1) | US7994759B2 (zh) |
TW (1) | TWI420272B (zh) |
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