TWI429180B - 電流驅動方法與電路及半導體晶片封裝 - Google Patents

電流驅動方法與電路及半導體晶片封裝 Download PDF

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Description

電流驅動方法與電路及半導體晶片封裝 發明領域
本發明關於透過負載驅動電流之方法、以及透過負載驅動電流之電路。特別是，但並非只是，本發明關於LED之受控驅動。
 發明背景
在許多的應用中，驅動電路需求能夠對來自一些直流電源供應提供受調節的負載驅動。其中一種這類型的電路係依據第1圖所示之習知技藝，且併用Zetex半導體公司之電壓模式升壓轉換器ZXSC410。舉例來說，此電路可被連接至一電池電源供應，且可提供一種經調節之輸出電壓Vout來驅動所附接之負載。此電路之應用包括供應系統電力給電池操作可攜式產品、LCD偏壓、以及本地電壓轉換。轉換器裝置之進一步細節如第2圖所示。轉換器和驅動電路之操作如下所述。轉換器包括一溫度補償能隙參考電路，其被連接以接收供應電壓Vcc，且而衍生所有的臨界值電壓和內部電流。一動態驅動電路接收來自一單穩態電路之一輸入信號，且動態驅動之輸出視該輸入信號而為「低」或「高」。在高態時，一電流源驅動外部電晶體Q1之基極。此裝置包括一開關電路，其中包含兩個比較器Comp1和Comp2、一及閘U1、一單穩態及驅動輸出。正常情況下驅動輸出為高態而外部開關電晶體Q1被導通。電流於是在電 感器L1、開關電晶體Q1、以及外部電流感測電阻器R1中躍升。輸入SENSE之電壓(穿過感測電阻器R1)被比較器Comp2所感測。一旦其超過預定臨界值，比較器Comp2經由閘極U觸發可再觸發單穩態電路並截止輸出驅動極，經過一預定的時間(典型上是兩微秒)。而當開關電晶體截止時，電感器放電至負載來令輸出電壓VOUT升高。經過一段預設時間後，若VOUT低於正常值，新的充電週期開始，因而使得輸出電壓躍升。當輸出電壓達到正常值時且電壓回饋腳位VEB接收到大於一預設臨界值的一輸入電壓時，單穩態電路被迫從Comp1經由及閘U1導通。這會拖延運作直至回饋電壓再次掉到低於相對臨界值為止。前述動作才繼續維持調節。
前述驅動電路可被描述為運作在一跳躍模式下(換言之是一種停-開始之模式)，當該開關電晶體在截止與導通之間切換時，依據固定且預設的臨界電壓被截止，並在切回去前保持截止一段固定且預設的時間。
前述電路在許多應用中提供絕佳的調節，譬如響應於還自鋰電池之供應電壓變化，提供改變少於整個供電範圍1%之一輸出電壓。此電路亦可用來提供一經調節的供應輸出，範圍從1.65V到8V。
然而此習知電路操作在跳躍(停-開始)模式下有一個缺點，即他們可能產生相對較大的漣波而造成電磁幅射的發射，此外跳躍的頻率會介於音訊範圍之間，造成線圈核發射一可聞的哨音，者在許多應用中是不樂見的(譬如照明 用的LED燈)。可聞的哨音的理由在於該習知具有由外在參數所固定的一輸出功率，例如供應電壓、峰值電感器電流、電感值等，以及相對的固定2微秒截止時間。若此功率超過範圍，此裝置可控制它的唯一方式即是完全停止作用它直到輸出電壓或電流回到合意範圍內。此電路會以聽不見的高頻率執行許多週期，接著停止一段相當長的時間。此緩慢的導通和截止週期造成電感器發出可聞的哨音。
 發明概要
本發明某些實施例之一目的係提供負載驅動方法與電路，其排除或減緩與習知相關的至少一問題。某些實施例目標在於提供能夠不顧供應電壓、負載溫度、以及PCB溫度之變化來驅動流經一負載之一經調節電流的方法與電路。某些實施例目標在於提供LED驅動方法與電路。某些實施例目標在於提供能控制經調節之負載電流強度之驅動方法與電路。某些實施例目標在於提供LED驅動方法和電路，其中LED亮度可被調整(譬如藉由調整LED電流在介於一標稱最大值的10%和100%)。某些實施例目標在於提供能夠監視負載溫度並保護避免熱損害之負載驅動方法與電路。某些實施例目標在於提供能在比習知更寬的供應範圍下運作之負載驅動方法和電路，譬如供應電壓從1.2V至18V(運作於從一單電池至一車用供應電壓)。
依據本發明之第一層面，其具有一種電路，其包含：用來連接至一直流電源供應之一第一供應軌以及一第 二供應軌；一電感器；一負載；以及一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置係配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；且其中該電路更進一步包含：控制裝置，其被配置來控制該切換裝置改變於該傳導 狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該電路更包含：與該負載串聯之一負載電流感測電阻器，使得跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓可以指示流經該負載之一電流；用於接收一命令信號之一命令信號輸入，該命令信號指示流經該負載之一合意電流；以及被配置來監視該命令信號以及跨接於該等感測電阻器之該等電壓的監視裝置，其並產生一監示信號，其信號強度視該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、以及跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓而定，其中該控制裝置被配置來接收該監視信號、以及響應於該監視器信號之強度超過一預定臨界值時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
因此較佳地，並非如習知般簡單地升高每一「充電週期中」之電感器電流到相同的峰值(此峰值係跨接於切換裝置電流感測電阻器之電壓達到預設臨界值時的電流)，依據本發明此電流被配置成使得該「關閉」電流(即峰值充電電流)視命令信號和實際的負載電流(由串聯的負載監視電阻器所監視)而定。
譬如，在某些實施例中，監視裝置被配置使得該監視信號之強度響應於流經該切換裝置之電流增加而增加、以及響應於負載電流超過該合意電流而增加。若實際的負載電流超惰合意電流，監視信號將因而達到其預設的「關閉」 觸發臨界值，其係較原本為低的切換電流，因此電感器在充電階段結束前被「充電」至一較低的能量。
從後述及實施例中可瞭解到本發明申請專利範圍第1項所界定之「第一組構」對應於該負載、電感器、以及切換裝置呈升壓式(BOOST)、靴帶式(BOOTSTRAP)、以及升－降式(BUCK－BOOST)電路之配置。「第二組構」對應於降壓式(BUCK)電路配置。
在某些實施例中，監視裝置包含一第一電流產生器，其被配置來產生具有隨該命令信號而定之一命令電流，該監視信號強度則隨該命令電流而定。
命令信號係一電壓信號，而該第一電流產生器係一第一電壓對電流轉換器，其被配置來產生該命令電流，該命令電流之強度係隨該命令信號電壓而定(譬如成正比)。
在某些實施例中，該監視裝置包含一第二電壓對電流轉換器，其被配置來產生一負載監視電流，該負載監視電流之強度係隨跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓而定(譬如成正比)，該監視信號強度視該負載監視電流而定。
較佳地，所產生之電壓接著可被用來判定充電階段終止電流(換言之此電壓可被用來產生監視信號)。譬如，若實際的負載電流超過合意電流時，所產生的電壓可被用來減少流至被充電之電感器，而不是像習知一樣美次都充電至相同的峰值電流。
較佳地，監視裝置可包含一電容器，其被配置來被該負載監視電流充電、以及被該命令電流放電，該監視信號 之強度隨跨接於該電容器之一電壓而定。因此可使用一單一電容器來提供積算功能，而電容器上之電壓被用來判斷電感器充電位準。負載電流超過命令電流造成電容器電壓之增加，其接著可用來減少電流，在此充電階段終止。同樣地，若命令電流超過實際的負載電流，這會造成電容器電壓之減少，其接著可用來增加電流，此電流令電感器在充電階段被激勵。
在某些實施例中，監視裝置包含一求和裝置，其被配置來依據跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓強度以及跨接於該電容器上之電壓強度來產生該監視信號。此求和裝置可被配置使得監視信號強度隨跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓增加以及在至少一電壓範圍中增加的電容器電壓而增加。
因為，當切換裝置在監視信號達到預設臨界值時關閉，所增加的電容器電壓減少發生的切換電流，反之亦然。
在某些實施例中，此電路包含一溫度感測裝置，其被配置來感測該負載之一溫度，並產生指示該負載之該溫度的一溫度信號，該監視裝置被配置來監視該溫度信號及產生該監視信號，使得該監視信號強度隨該溫度信號而定。譬如，此溫度感測裝置可被配置來只在負載溫度升高到超過一預設較高溫度臨界值時才產生溫度信號，且此溫度信號之強度可正比於溫度超過臨界值的量。另一實施例中，溫度信號之強度可為不同的溫度函數。
在某些實施例中，溫度信號係一電壓信號，且該監視 裝置包含一第三電壓對電流轉換器，其被配置來產生一溫度監視電流，該溫度監視電流之強度係與該溫度信號成正比，該監視器信號強度係隨該溫度監視電流而定。
溫度監視電流接著可被配置來充電用來積算負載與命令電流差之同一電容器。較佳地，此造成電感器峰值電流隨負載溫度增加(譬如超過一預設較高溫度臨界值)而減少，藉此提供熱損壞之保護。換言之，溫度信號被用來減少電感器充電電流來提供保護。
在某些實施例中，溫度監視電流和負載監視電流為流出電流，而命令電流係一流入電流。
在某些實施例中，該控制裝置被配置來響應於該監視信號，在將該些換裝置切換至該非傳導狀態之後，將該切換裝置切換回該傳導狀態一段延遲時間。
在某些實施例中，該控制裝置係被配置來依據該命令信號判斷該延遲時間。這相對於習知技術配置中截止的時間是固定的，本發明並提供截止時間可響應於命令之減少而增長之優勢，使得截止時間比原本應該地長。所增加的截止時間和連續可變峰值線圈電流能令此裝置有較大的功率輸出範圍，並因此連續運作於功率設定之極限。因而使得切換頻率保持在可聞範圍之外來避免哨音。
因為，某些實施例中，命令信號係一電壓信號，其強度指示該合意電流，且該控制裝置係被配置來響應於該命令信號強度之減少而增加該延遲時間。很方便地，這可藉由配置該命令信號來驅動一單穩態電路而實現，越小的命 令信號花越長的時間來充電單穩態時脈電容器至所需的切換電壓。
在某些實施例中，該第一供應軌係用來連接至一直流供應之一正端的一正供應軌，該第二供應軌係一接地軌，而該負載電流感測電阻器被配置在該負載之高側，介於該負載與該正供應軌之間。從下述對於某些實施例之詳細說明可瞭解到，除了升降式電路之外的所有實施例中，負載電流感測電阻器係位在負載之高側。
在某些實施例中，切換裝置電流感測電處接著可被配置在切換裝置之低側，介於切換裝置和接地軌之間。從下述對於某些實施例之詳細說明可瞭解到，切換裝置電流感測電阻器係在每一升壓式(BOOST)、靴帶式(BOOTSTRAP)、升－降式(BUCK－BOOST)電路、以及降壓式(BUCK)電路之切換裝置的低側。
負載電流感測電阻器係位在高側可提供監視流進負載之電流的裝置，譬如當負載是一個由DC電源供應充電的電池時。
本發明之又另一層面為提供一種透過一負載驅動一電流之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器；提供一負載；以及提供一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和 一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；將該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供一負載電流感測電阻器並串聯連接該負載電流感測電阻器與該負載，使得跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓可以指示流經該負載之一電流； 提供一命令信號，該命令信號指示流經該負載之一合意電流；監視該命令信號以及跨接於該等感測電阻器之該等電壓；以及利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
在某些實施例中，此方法其進一步包含利用該命令信號來判定將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態以及將該切換裝置從該非傳導狀態切換回傳導狀態之間的一延遲時間間隔。
在某些實施例中，此方法其進一步包含監視該負載之一溫度，產生指示該負載溫度之一溫度信號，除了利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓以外尚利用該溫度信號，來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
在某些實施例中，此方法其進一步包含產生一命令電流，其強度隨該命令信號而定，產生一負載監視電流，該負載監視電流之強度係與跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓成正比，配置該電容器來被該負載監視電流充電以及被該命令電流放電，以及利用跨接於該電容器上之電壓來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
在某些實施例中，此方法其進一步包含產生一溫度監視電流，其強度隨該溫度信號而定，並配置該電容器除了被該負載監視信號之外尚被該溫度監視信號所充電。
在某些實施例中，監視信號Vmon係由求和裝置所產生，使得其強度隨跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓強度以及跨接於該電容器上之電壓強度而定(譬如求和裝置可被配置使得監視信號強度隨著跨接於切換裝置電流感測電阻上電壓增加以及隨著在至少一電壓範圍下之電容器電壓增加而增加)，且此方法進一步包含當Vmon達到預設臨界值時將該切換裝置從傳導狀態切至非傳導狀態。
本發明之另一層面提供一種透過一負載驅動一電流之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器；提供一負載；以及提供一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供 能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供指示流經該負載之一合意電流的一命令信號；以及利用該命令信號來判定將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態以及將該切換裝置從該非傳導狀態切換回傳導狀態之間的一時間長度。
再次，此提供了延遲時間可依命令信號改變(譬如響應於命令之減少而增長時間)的優勢，其伴隋著連續可變峰值線圈電流，保持切換頻率在可聞範圍之外而避免哨音。
此方法亦可包含提供一負載電流感測電阻器以及串聯連接該負載電流感測電阻器和該負載之步驟，使得跨接該負載電流感測電阻器之電壓可指示流經該負載之一電流，然後利用該命令信號和跨接於感測電阻器之電壓來判定何 時(即以何種切換電流)將切換裝置「截止」(至非傳導狀態)來終止充電階段。
本發明之另一層面提供一對應的電路。
本發明之某些實施例提供一種電路，其包含：用來連接至一直流電源供應之一第一供應軌以及一第二供應軌；一電感器；一負載；以及一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置係配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應 軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；且其中該電路更進一步包含：控制裝置，其被配置來控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該電路更包含：用於接收一命令信號之一命令信號輸入，該命令信號指示流經該負載之一合意電流，以及被配置來監視該命令信號以及跨接於該等感測電阻器之該等電壓的監視裝置，其並產生一監示信號，其信號強度視該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、以及跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓而定，其中該控制裝置被配置來接收該監視信號、以及響應於該監視器信號之強度超過一預定臨界值時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
有許多電感器、負載、及切換裝置呈第一組構之範例。
本發明之某些實施例提供一種透過一負載驅動一電流之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器，其具有連接至該第一供應軌但一第二電感器端之一第一電感器端；提供一負載並串聯連接該負載於該第二電感器端和該 第二供應軌之間；提供一可控制的切換裝置以及串聯連接於該第二電感器端和該第二供應軌之間的一切換裝置電流感測電阻器，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器之電壓可指示流過該切換裝置之一電流；控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，在該傳導狀態下時，切換裝置允許電流經由該電感器以及其本身在該第一供應軌和該第二供應軌之間流動，而在該非傳導狀態下時，切換裝置防止電流經由其本身在該第一供應軌和該第二供應軌之間流動，藉此當切換裝置在傳導狀態下時，DC供應驅動增加至該電感器的電流，供能該電感器，而當該些換狀態在非傳導狀態下，電感器電流被轉向至流到負載，而該電感器放能至該負載；且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供一負載電流感測電阻並串聯連接該一負載電流感測電阻與該負載，介於該第二電感器端和該第二供應軌之間，使得跨接於該負載電流感測電阻器上之一電壓可指示流經該負載之一電流
提供指示流經該負載之一合意電流的一命令信號；監視該命令信號以及跨接於該感測電阻器上之電壓；以及利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、以及跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓，來判定何時將沏換裝置從傳導狀態切成非傳導狀態。
本發明之某些實施例提供一種透過一負載驅動一電流之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器，其具有連接至該第一供應軌但一第二電感器端之一第一電感器端；提供一負載並串聯連接該負載於該第二電感器端和該第二供應軌之間；提供一可控制的切換裝置以及串聯連接於該第二電感器端和該第二供應軌之間的一切換裝置電流感測電阻器，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器之電壓可指示流過該切換裝置之一電流；控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，在該傳導狀態下時，切換裝置允許電流經由該電感器以及其本身在該第一供應軌和該第二供應軌之間流動，而在該非傳導狀態下時，切換裝置防止電流經由其本身在該第一供應軌和該第二供應軌之間流動，藉此當切換裝置在傳導狀態下時，DC供應驅動增加至該電感器的電流，供能該電感器，而當該些換狀態在非傳導狀態下，電感器電流被轉向至流到負載，而該電感器放能至該負載；且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供指示流經該負載之一合意電流的一命令信號；以及利用該命令信號來判定將該切換裝置從該傳導狀態切 換成該非傳導狀態以及將該切換裝置從該非傳導狀態切換回傳導狀態之間的一時間長度。
可瞭解到本發明之實施例提供對於習知中來自電感器之可聞哨音問題的解決方案，藉由控制大範圍的峰值線圈電流以及控制一預設範圍之截止時間，使其連續地在全範圍的供應電壓及功率命令中運作和聽不見。
本發明之定一層面係提供依據前述各層面的半導體晶片封裝，該半導體晶片封裝包含：該控制裝置；該監視裝置；用於連接至該等供應軌之接腳；用於接收來自跨接於該負載電流感測電阻器上之一差動電壓信號的接腳；用於連接至一外部積算電容器之一接腳；用於接收來自該切換裝置電流感測電阻器之一高側的一電壓信號的一接腳；以及用於接收該命令信號之一接腳。此封裝可包括可控制切換裝置，但另一種可選擇之實施例中，可控制切換裝置係外部構件，而該封裝具有聯接至該可控制切換裝置以提供控制信號(即驅動信號)之接腳。此封裝可包含一或更多接腳，如圖及說明內容所述。此封裝可併用在Boost、Buck、Bootstrap、或Buck－Boost模式之電路
在某些實施例中負載可包括一發光二極體(LED)，僅管其他實施例中負載可為，譬如一電池(被負載電流充電)、一螺線管、一電燈泡、一加熱元件、或其他負載。
圖式簡單說明
本發明之實施例將參考所附圖式說明，其中：第1圖係一習知驅動電路圖； 第2圖係第1圖中之習知轉換器裝置ZXSC410的構件圖；第3圖係運用本發明之一電路以及併用運用本發明之一半導體晶片封裝的圖；第4-7圖繪示運用本發明之不同電路，其中之半導體晶片封裝係配置成負載、電感器、以及切換裝置有相對不同的組構，來提供不同的操作模式；以及第8圖系繪示一求和電路之圖，此求和電路可用於本發明之一實施例中。
 較佳實施例之詳細說明
參考第3圖，此顯示運用本發明之一電路，其亦可描述為運用本發明之一驅動電路，被配置來驅動一負載4。此電路包含用來連接至提供一供應電壓Vin之一dc電源供應的第一供應軌1和第二供應軌2。一輸入電容器10被聯接於該供應電壓輸入與地端之間。一電感器3(L1)具有連接至該第一供應軌1之一第一電感器端31，且具有一第二電感器端32。一負載4被串連聯接與負載電流監視電阻器40(RM)，其在第二電感器端32和第二供應軌2之間。與負載4串聯的是一個二極體11，以及一輸出電容器12被並聯連接該負載與RM，在二極體11和地端之間。在此實施例中，負載4為一3W的LED。此電路亦包含一可控制的切換裝置電流感測電阻器，其表示流經該切換裝置之電流。串聯連接之功率電晶體5和切換裝置電流感測電阻器50一同並聯連接二極體 11、負載電流監視電阻器40、和負載4之串聯組。此電路亦包含被配置來控制(利用控制信號53)功率電晶體5之控制裝置6，以在一傳導狀態和非傳導狀態之間變換，該傳導狀態下，切換裝置允許電流經由電感器3和其本身5(從其集極51至其射極52)以及切換裝置電流感測電阻器50在第一和第二供應軌之間流動，而一非傳導狀態下，切換裝置防止電流經由其本身在第一和第二軌間流動。因此，當功率電晶體5在傳導狀態下時，電流在充電階段，其中相連的DC供應可驅動增加之電流流至電感器3，供能該電感器，且當該切換裝置在非傳導狀態下時，電路係在放電狀態，其中電感器電流被轉向流過負載4，該電感器放能至該負載。
電路更進一步包含串聯連接與一負載4之一負載電流監視電阻器40，介於該第二電感器端32和第二供應軌2之間，使得跨接於該負載電流感測電阻器之一電壓MVIN-MLOAD可指示流過該負載之一電流。又，此電路包含一命令信號輸入7，用以接收表示流過該負載之一合意電流的一命令信號ADJ。
此電路亦包含監視裝置8，其被配置來監視命令信號7，以及跨接於該等電阻器40、50上之電壓，並產生一監視信號80，其具有隨該命令信號、跨接於該切換電流感測電阻器之電壓以及跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓而定之強度。控制裝置6被配置來接收該監視信號80並切換該切換裝置5，從傳導狀態至非傳導狀態，響應於該監視信號之強度超過一預設臨界值60(Vsense)。
此電路亦包含溫度感測裝置，其包括一熱阻器90，其被配置為具有視負載4之溫度而定的一電阻Rth。熱阻器90被與該溫度感測裝置之另一電阻器91串聯連接，介於參考電壓VREF和地端之間，以提供指示負載溫度之一溫度信號92(TADJ)。
此電路包括連接於該第一和第二供應軌之間的一電壓調節器13(即在第一軌1和地端之間)，並被配置來產生參考電壓Vcc、VREF、及Vsense(即臨界電壓60)供剩餘的電路。控制裝置包括一低電壓比較器67，其非反向輸入被連接以接收參考電壓VREF，且其反向輸入接收來自電阻器68和69串聯連接於Vcc與地端之間的一潛在除法器配置之電壓。低電壓比較器之功用如下：輸出驅動電路具有一最小輸入電壓，在此其會達到全功能，但不幸地會使電路繼續以降低的效能在較低的輸入電壓下運作。此低電壓比較器產生一信號，其切換至一不同的輸出驅動器，這可實現在輸入電壓低於2V時減少驅動。再者，極低溫度限制最小操作電壓至一較高值，使得電壓下臨界值具有一負溫度係數，其在溫度降低時以一較高輸入電壓切換到較低電壓電路。
控制裝置6亦包含被配置來接收來自該切換裝置電流感測電阻器50之信號ISENSE的一啟動振盪器與驅動器66。啟動振盪器與驅動器66利用降低的基極電流(於約50kHz之固定頻率)以及一1：1的標記：空間比來驅動功率電晶體。如此可達到全效能，但會使得運作降至遠低於輸入電壓。由於電流在導通期間可能超過一安全值，RSENSE 電阻器50之信號可被監視，而若電流超過則功率電晶體被截止。
一過溫關閉電路65被配置來造成驅動器級64(其提供控制信號53至切換裝置)來回應超過的電路溫度(即晶片溫度)，以將該功率電晶體5截止。因此，若電路變得過熱，由於晶片溫度超過＋150℃時輸出驅動被禁止，電感器L之充電被停止。
控制信號53亦用於驅動一500微秒的單穩態電路54，其接著驅動一第二切換裝置57來產生一輸出信號56(POK)。若功率電晶體已被導通500 μ秒而電流仍未達到SENSE比較器61之預期值，POK接腳變低態。這是用來警告可能有一個達不到正確電流的無效輸入電壓或有一實體故障發生，譬如一開路電路線圈。若主LED被移除，一第二LED可被連接至POK接腳來警告使用者該故障狀況。
在此第一範例中，監視裝置包含來自電壓調節器13的一個能隙參考電壓VRFF，電阻器86、87及過電壓定位二極體88之配置提供一電壓信號70(VADJ)，其隨提供給至命令信號輸入7之命令信號(ADJ)而定，以及一第一電壓對電流轉換器81，其被配置來接收電壓信號70並產生一命令、或參考，電流IADJ具有隨命令信號而定的強度。監視裝置亦包含一第二電壓對電流轉換器82，其被配置來產生一負載監視電流IMON，其具有隨跨接該監視或感測電阻器40(RM)上之強度。以及被配置來產生一溫度監視電流(一熱補償電流)ITC之一第三電壓對電流轉換器83，ITC之強度視溫度信 號92而定。監視裝置亦包含電容器84形式之積算裝置(CFB)。熱補償電路ITC和負載監視電流IMON皆被配置來充電84，同時命令電流IADJ被配置來放電該電容器。跨於該電容器上之電壓VCFB因為隨這些電流的結算而定。若負載電流超過命令，這會增加電容器電壓，而此增加的電壓可被用來減少充電階段期間充電電感器3之電流。ISENSE處測量的電容器電壓VCFB和電壓501被供應至監視裝置8之求和裝置85，求和裝置85從該供應之電壓產生監視信號80。求和裝置被配置使得所增加之電容器電壓增加充電終止處之開關電流，反之亦然。
求和裝置(其亦可稱為求和電路)適於用於第3圖所繪示之實施例，且用在前述其他實施例中，如第8圖所示、及之後將說明者。
回到第3圖，控制裝置包含用來比較監視信號80和預設臨界值60(Vsense)之SENSE比較器61，一閂電路62(SRQ類型)配置來被SENSE比較器61輸出610重置，以及被配置來在被電壓信號70判定之一時間延期後設定閂電路62的一可變截止延遲單穩態電路63。電壓信號70越小，單穩態電路花越多的時間來設定該閂，因此其在切換裝置切回導通狀態前花越多的時間開始另一充電階段。
現在將更詳細說明第3圖之操作。
第3圖之電路包含一高側電流監視器82，其取跨接於一外部感測器40上之差動電壓並產生正比於此電壓之一內部電流IMON。此電流係一流出電流，這表示正電流來自高側 軌1。負載電流監視電阻器40係與電流所驅動之該負載4串聯，故內部變流IMON係與LED電流成正比。裝置上之一接腳，稱為ADJ接腳(即命令輸入7)，被使用者設為介於0和一預設最大電壓之間的電壓。此電壓被用來規劃LED中之電流於正比於ADJ接腳電壓之一位準。
若ADJ接腳為最大值的10%，LED電流會是所規模值之10%。若ADJ接腳為最大值的100%，LED電流會是所規模值之100%。此方式是透過一第一電壓對電流轉換器81，類似高側監視器，但其產生正比於該ADJ接腳上之電壓的一流入電流IADJ。
可瞭解的是，第3圖係一簡化方塊圖，所包括之電路方塊係為使電路操作被理解。與LED串聯之負載電流監視電阻器40係產生正比於LED電流之一電壓者，且其電壓被差動地供應於接腳M_VON和M_LOAD之間。圖式中，參考數值100表示此電路之電流驅動裝置之範圍，邊界100之外的構件係外部構件。如此，邊界100之內的裝置係運用本發明之裝置。令裝置100連接至外部構件之接腳標在圖式上(譬如BIAS、VIN、VREF、ADJ等)。LED電流監示器係一電壓對電流轉換器82，可看到是跨接於驅動該正比電流至該CFB節點N之接腳MVIN、MLOAD上，以及外部穩化電容器84接地。ADJ接腳可驅動產生參考電流IADJ之另一電壓對電流轉換器81。CFB節點N驅動求和接面82，示以「+」符號，其另一輸入器來自功率電晶體5射極感測電阻器50之電壓501。這兩個信號正確比例的總和提供監視信號80，其前 往重置閂之SENSE比較器61(當監視信號達到預設臨界值60，譬如50mV)，將功率電晶體5截止。ADJ接腳7亦可驅動截止延遲單穩態電路63，其在經規劃的截止時間後設定閂電路62，將功率電晶體切回導通。低電壓比較器67令電路具有一特殊的啟動模式，且有一調節器電路13提供各種參考值給該電路。最號，一熱阻器90和串聯的電阻器91可驅動該TADJ接腳，其驅動另一第三電壓對電流轉換器83，其在溫度超過一預定臨界值而變得過熱時將一額外電流ITC加到CFB節點N來減少LED中之功率。更詳細的說明如后。
來自連接至該LED感測電阻器40及ADJ接腳7之電壓對電流轉換器81、82的兩成比例電流在ADJ被設為最大值而LED電流感測電阻降到一預設值時相等。這兩電流被加總至一外部電容器84。若ADJ接腳係最大值而LED中之電流少所規劃最大值之100%，LED電流監視器中之電流會少於來自ADJ接腳電流，而電容器上之電壓升高。此電壓被用來控制電感器中之峰值電流。電容器除了做為一積算器外尚提供迴路補償。
為了切換該電感器L，此例之晶片100中有一功率電晶體5(但其他的例子中功率電晶體，即可控制切換裝置，係一外部構件，在晶片或晶片封裝100之外)。當其被導通，電感器電流會升高，以供應電壓Vin和電感值所判定之額度。另一切換裝置電流感測電阻器50，在功率電晶體之射極時，檢測之電流何時達到使得電阻器中一預設電壓下降的一值。此電阻器係外部的且可為使用者所選擇。在預設 電壓下功率電晶體被截止而電感器電流被轉向至LED電路。電晶體被一晶片上計時器截止一段預設時間。然而截止臨界值並非總是在預設電壓，且可被之前所述之穩化電容器84上之電壓所減少。若CFB電壓變高，跨接於切換裝置電流感測電阻器50上之電壓臨界值變低，故功率電晶體以一較低的電感器峰值電流較早截止。儲存在電感器中之能量現在較少且LED中之平均電流被減少。以此方式控制迴路會增加或減少電感器能量以維持所規劃之LED電流。
若使用者希望藉由調整ADJ接腳之電壓來減少LED功率，此電路會適當地減少線圈電流。截止時間固定，電路可減少線圈電流之唯一方式係較早截止該功率電晶體。這會造成極短的導通時間，如此可更接近電晶體之切換速度，減少切換損失而有效率地減少。然而，第3圖中之電路設計之一特性在於功率電晶體之可變截止時間。在一給定功率設定中(即在命令輸出7之一既定命令信號)，截止時間被晶片上計時器63所固定。然後，若ADJ接腳之電壓被減少，此計時器給予一較長的截止時間。這會造成較少的平均功率，故不需和功率設定成比例地減少導通時間，且可保持在一合理的值，低於此電路之最大切換速度。
由TADJ接腳驅動之83不產生電流，直到LED達到熱阻器90和串聯電阻91所選擇之預設溫度。超過此溫度，其產生一線性增加之電流ITC，其在另一較高溫度時達到最大系統電流。由於在CFB節點N處之電流均須總結至0以維持定電壓，且來自ADJ之該參考電流IADJ是固定的，更多來自 TADJ電路83之電流將需求較少來自LED電流監視器81之電流來維持操作點。以此方式，電流從一較低溫度的100%被線性減少至一較高溫度的0，保護LED不受熱損害。
第3圖之電路包含串聯連接與負載及負載電流感測電阻器之一蕭基二極體。在另一實施例中，可使用其他二極體，或此二極體可以其他提供半週期傳導功能之元件所取代，例如一整流器或同步開關(譬如以功率電晶體5藉由異相180度之一控制信號所驅動)。
最後，針對極低之電壓，晶片100具有起動模式。此模式利用一振盪器66，其驅動該功率電晶體5令其導通和截止，無論其達到預設的峰值電流與否。此控制迴路(用以穩定負載電流)在此低電壓下不工作。此在轉換器中產生一較低的功率，這會使LED以較低的亮度發光，且會產生一高於供應電壓之電壓，這可被用來供電晶片之VIN接腳，使其正確地以全功率工作，且控制迴路是全操作的。這稱為「靴帶」模式。若線圈電流超過(這在低電壓時仍會發生)，一較低電流感測臨界值被用來停止驅動該功率電晶體。
運用本發明之四種不同電路，具有不同的操作模式，如第4-7圖所示。其每一者各並用有同用於第3圖實施例中之晶片或晶片封裝100。理應瞭解的是這些圖經簡化，譬如沒有解耦或儲存電容器，但可使得不同操作模式被瞭解。
第5圖顯示在一所謂「升壓式」之一電路操作，其中VIN較LED電壓多，且因此需被步進式降低。換言之，晶片100被連接在此應用組構中，VIN大負載電壓。線圈3和LED4 經由一電晶體被串聯跨接VIN，且電流升高直到其達到RSENSE電阻器50中之下降所設定的一預設臨界值。此電晶體接著截止，而電流繼續流過蕭基二極體11至LED4中。當這是正確的時候，感測電阻器RM40感測增加的LED電流，峰值電流臨界值被減少以保持LED電流正確。
「降/升式」操作中VIN可高於或低於LED電壓，且在VIN低於VLED時需被升高，但亦在VIN大LED時被防止。第7圖之電路被組配來操作在此模式下。這係藉由連接LED4之陰極至VIN而不是地端。藉由升壓式電路，線圈3經由一電晶體被接跨接於VIN上，且電流升高直到其達到由RSENSE電阻器50中之壓降所預設臨界值。電晶體接著截止，而電流經由一蕭基二極體11(其再次，如第3-6圖中所示其他實施例，可被其他整流裝置所取代，譬如一同步開關)流入LED4。負載電流監視電阻器40感測LED增加電流，且當這是正確時，峰值電流臨界值被減少來保持LED電流正確。VIN可大LED電壓，且電流不會流入LED，即使在升壓式組態中給予可能的VIN電壓一個寬範圍是有效的。
「靴帶式」操作係電源供應遠少LED電壓，故需步進升高。第6圖之電路被配置來操作於此模式下。此操作同於升壓式操作，除了晶片100VIN接腳被置於LED4電路之上方。線圈被連接經由一電晶體跨於電源供應上，且電流升高至依據VIN之兩位準之一。若VIN少於特定電壓，電晶體以一固定頻率導通或截止，不論此值達到預設臨界值與否。這給予輸出一些功率，即使在極低的輸入電壓下。此 LED電壓升高且當VIN超過一特定電壓時，其轉為前述升壓模式，其中達到由該RSENSE電阻器中之壓降所設定的一預設臨界值。電晶體接著截止，而電流流過蕭基二極體11至LED中。使感測電阻器RM40感測增加的LED電流，且當此為正確的時候，峰值電流臨界值被降低以保持LED電流正確。VIN電壓現在等於LED電壓，即使系統電源供應可能只有一伏特。
從前述中可瞭解到運用本發明之特定電路與習知直流對直流轉換器之差異在於，控制方法從一跳躍式(停止-開始)變成一電流模式(連續的)。習知之跳躍模式會產生較大的漣波，造成電磁波幅射，且跳躍頻率會在可聞範圍中，造成線圈發出不樂見的可聞哨音。
反之，本發明之某些實施例利用在LED上之電流監視器來產生正比於LED電流之信號，以及一電路來產生正比於亮度命令之一電流。這些電流被用來控制LED中之功率，利用一積算的調節器。包括熱管理技術來減緩LED電流在高溫下增加之速率，以避免LED受到熱損害。
因此，某些驅動LED之實施例不同於習知在於他們提供亮度調整接腳，其饋送一積算調節器來控制轉換器功率依合意地增加，而不是單純的一個在全功率或零功率下給予「停止-開始」操作之比較器，其中並提供有熱管理技術。
本發明實施例之優勢包括下列所述：線圈電流之漸進控制，而不若習知之「停止-開始」方法，使得轉換器連續地運行。這會使得操作頻率常在音訊範圍外，防止線圈核 發出哨音。較低LED亮度設定下之降低峰值電流減少I2 R的損失。針對電持操作設備，僅管峰值電流一開始為高以建立LED電流，其接著會減少，且電流將能繼續以大量放電之電池操作。習知中，峰值電流常為最大值，且若其無法以一部份放電的電池所達到，電路會停止運作。熱管理亦可利用相同的功率控制迴圈，令在較高溫度之LED電流漸進地減少，並防止對LED造成損害。可變截止時間令功率控制更有效率，使得固定外部構件被用於一較廣的供應電壓範圍。本發明之實施例可用於許多應用中。譬如，實施例可用於從介於1伏特和18伏特之間的電源供應來驅動LED，從單電池到車用電池等所有應用。
某些實施例可用於以一定電流來驅動固態LED，不論供應電壓、LED溫度、及PCB溫度之變化，且可提供受控的微光，譬如從所規劃電流之10%至100%。
某些實施例亦可以一供應電壓工作，其可低於或高於LED電壓。習知轉換器利用4個開關之架構，但這對穩定有相當困難。據此，本發明之實施例中利用一種拓樸結構，其中LED陰極轉接至VIN而非地端。這表示電路會從少於LED電壓之VIN電壓工作，但LED不會像傳統的升壓式電路一樣在VIN電壓大LED電壓時不受控地導通。
本發明之某些實施例可描述為DC對DC轉換器電路，其具有一積算控制器、依據所規劃電流之可變截止時間、以及針對LED之熱補償。此電路比較所測量的LED電流與設定命令之一規劃接腳，其它實施例中其可為DC或低功率 PWM。錯誤信號控制一PFM(脈波頻率調變)控制器變化儲存在一外部線圈之峰值電流(及能量)，以獲得正確的LED電流。其優點在於：整個寬輸入電壓範圍之優化效率；自動補償一或更多LED(例如1-4)；因為連續操作而無可聞切換雜訊；針對任意輸入電壓與LED電流之內在穩定；可操作於降壓或升壓模式下，以及提供LED電流熱管理，使得全功率有效性可達一預設操作溫度及在高於預設操作溫度時線性減速至零功率。
如前所述，求和裝置(其亦可稱為求和電路)適用於第3圖所示實施例中，且當然可用於下面所述第8圖所示之其他實施例。者亦可描述為功率控制求和節點之圖。第3圖之電路(以及第4-7圖之電路)中的功率控制可藉由變化行進至一比較器所需的臨界值來達成。此比較器監視跨於一低值電流感測電阻器之電壓，且比較器行進所至之值因此判定電阻器中之峰值電流，且因此電感器被充電。此方式係在使用第8圖之配置利用兩個電阻器來進行。一為5k歐姆且接至ISENSE接腳，另一為45k歐姆且接至CFB接腳上經緩衝之電壓。此CFB接腳被設計為在LED電流超過所命令之值時向上充電，以及在LED電流少於所命令之值時向下充電。一500mV之參考電壓被5k歐姆和45k歐姆之分壓器所分配。這提供一個1：10之比例，因此比較器負輸入處之電壓為50mV。比較器總是在其正輸入超過預定臨界電壓(此例中為50mV)時行進。一類似的網路連接在ISENSE接腳和一射極隨耦器之射極之間，後者作用為CFB電壓之緩衝器。若 沒有CFB電壓，隨著射極變成0伏特以及網路將ISENSE電壓分成45/50，SENSE接腳所需用來在比較器處獲得50mV之電位實際上為50.5mV。若射極為500mV，比較器處會有50mV，即使ISENSE接腳上為0伏特，故完全沒有ISENSE電壓需送至比較器。CFB接腳接著可改變送至比較器之ISENSE電壓，並因此峰值線圈電流，從一特定的最大值降至0，且這是其控制功率之方法。有一VBE電壓，將近700mV，介於射極隨耦器之基極上的CFB接腳與射極間，故CFB接腳上所需的電壓範圍移至700mV。不若0和500mV之停止點，它們變成700mV和1200mV。這表示CFB接腳不作用，直到其達到將近700mV為止，接著當CFB接腳在1200mV時功率漸進地減少直到達到0。CFB電壓和功率之間的精確規則沒有那麼嚴苛，因為其係載整個回授迴路之內，且實際上其與判定整個系統準確率的兩個交互傳導器相匹配。
1‧‧‧第一供應軌
2‧‧‧第二供應軌
3‧‧‧電感器
31‧‧‧第一電感器端
32‧‧‧第二電感器端
4‧‧‧負載
40‧‧‧負載電流監視電阻器
11‧‧‧二極體
12‧‧‧輸出電容器
13‧‧‧調節器電路
5‧‧‧功率電晶體
50‧‧‧切換裝置電流感測電阻器
501‧‧‧電壓
6‧‧‧控制裝置
53‧‧‧控制信號
51‧‧‧集極
52‧‧‧射極
7‧‧‧命令信號輸入
8‧‧‧監視裝置
80‧‧‧監視信號
60‧‧‧預設臨界值
90‧‧‧熱阻器
91‧‧‧電阻器
92‧‧‧溫度信號
13‧‧‧電壓調節器
67‧‧‧低電壓比較器
68、69‧‧‧電阻器
66‧‧‧啟動振盪器與驅動器
65‧‧‧過溫關閉電路
64‧‧‧驅動器級
54‧‧‧單穩態電路
55‧‧‧電阻器
57‧‧‧第二切換裝置
56‧‧‧輸出信號
61‧‧‧SENSE比較器
86、87‧‧‧電阻器
88‧‧‧過電壓定位二極體
70‧‧‧電壓信號
81‧‧‧第一電壓對電流轉換器
82‧‧‧第二電壓對電流轉換器
83‧‧‧第三電壓對電流轉換器
84‧‧‧電容器
85‧‧‧求和裝置
62‧‧‧閂電路
610‧‧‧輸出
63‧‧‧截止延遲單穩態電路
82‧‧‧高側電流監視器
第1圖係一習知驅動電路圖；第2圖係第1圖中之習知轉換器裝置ZXSC410的構件圖；第3圖係運用本發明之一電路以及併用運用本發明之一半導體晶片封裝的圖；第4-7圖繪示運用本發明之不同電路，其中之半導體晶片封裝係配置成負載、電感器、以及切換裝置有相對不同的組構，來提供不同的操作模式；以及 第8圖系繪示一求和電路之圖，此求和電路可用於本發明之一實施例中。
1‧‧‧第一供應軌
2‧‧‧第二供應軌
3‧‧‧電感器
4‧‧‧負載
5‧‧‧功率電晶體
6‧‧‧控制裝置
7‧‧‧命令信號輸入
8‧‧‧監視裝置
10‧‧‧電容器
11‧‧‧二極體
12‧‧‧輸出電容器
13‧‧‧調節器電路
31‧‧‧第一電感器端
32‧‧‧一第二電感器端
50‧‧‧切換裝置電流感測電阻器
51‧‧‧集極
52‧‧‧射極
53‧‧‧控制信號
50‧‧‧切換裝置電流感測電阻器
51‧‧‧集極
52‧‧‧射極
53‧‧‧控制信號
54‧‧‧單穩態電路
55‧‧‧電阻器
56‧‧‧輸出信號
57‧‧‧第二切換裝置
60‧‧‧預設臨界值(Vsense)
61‧‧‧SENSE比較器
62‧‧‧截止延遲單穩態電路
63‧‧‧閂電路
64‧‧‧驅動器級
65‧‧‧過溫關閉電路
66‧‧‧啟動振盪器與驅動器
67‧‧‧低電壓比較器
68、69‧‧‧電阻器
70‧‧‧電壓信號
80‧‧‧監視信號
81‧‧‧第一電壓對電流轉換器
82‧‧‧第二電壓對電流轉換器
83‧‧‧第三電壓對電流轉換器
84‧‧‧電容器
85‧‧‧求和裝置
86、87‧‧‧電阻器
88‧‧‧過電壓定位二極體
90‧‧‧熱阻器
91‧‧‧電阻器
92‧‧‧溫度信號
100‧‧‧邊界
610‧‧‧輸出

Claims (27)

  1. 一種用於驅動電流之電路，其包含：用來連接至一直流電源供應之一第一供應軌以及一第二供應軌；一電感器；一負載；以及一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置係配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經 該負載，而該電感器放能至該負載；且其中該電路更進一步包含：控制裝置，其被配置來控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該電路更包含：與該負載串聯之一負載電流感測電阻器，使得跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓可以指示流經該負載之一電流；用於接收一命令信號之一命令信號輸入，該命令信號指示流經該負載之一合意電流；以及被配置來監視該命令信號以及跨接於該等感測電阻器之該等電壓的監視裝置，其並產生一監示信號，其信號強度視該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、以及跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓而定，其中該控制裝置被配置來接收該監視信號、以及響應於該監視器信號之強度超過一預定臨界值時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態，且其中該控制裝置被配置來響應於該監視信號，在將該些換裝置切換至該非傳導狀態之後，將該切換裝置切換回該傳導狀態一段延遲時間，該延遲時間係依據該命令信號來判定。
  2. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該監視裝置經配置使得該監視信號之強度響應於流經該切換裝置之電流增加而增加。
  3. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該監視裝置經配置使得該監視信號之強度響應於負載電流超過該合意電流而增加。
  4. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該監視裝置包含一第一電流產生器，其被配置來產生具有隨該命令信號而定之一命令電流，該監視信號強度則隨該命令電流而定。
  5. 依據申請專利範圍第4項之電路，其中該命令信號係一電壓信號，而該第一電流產生器係一第一電壓對電流轉換器，其被配置來產生該命令電流，該命令電流之強度與該命令信號電壓成正比。
  6. 依據申請專利範圍第4項之電路，其中該監視裝置包含一第二電壓對電流轉換器，其被配置來產生一負載監視電流，該負載監視電流之強度係與跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓成正比，該監視信號強度視該負載監視電流而定。
  7. 依據申請專利範圍第6項之電路，其中該監視裝置包含一積算裝置，其被配置來產生隨該命令電流與該負載監視電流之間的積算差而定之一電壓。
  8. 依據申請專利範圍第6項之電路，其中該監視裝置包含一電容器，其被配置來被該負載監視電流充電、以及被該命令電流放電，該監視信號之強度隨跨接於該電容器之一電壓而定。
  9. 依據申請專利範圍第8項之電路，其中該監視裝置包含 一求和裝置，其被配置來依據跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓強度以及跨接於該電容器上之電壓強度來產生該監視信號。
  10. 依據申請專利範圍第1項之電路，其包含一溫度感測裝置，其被配置來感測該負載之一溫度，並產生指示該負載之該溫度的一溫度信號，該監視裝置被配置來監視該溫度信號及產生該監視信號，使得該監視信號強度隨該溫度信號而定。
  11. 依據申請專利範圍第10項之電路，其中該溫度信號係一電壓信號，且該監視裝置包含一第三電壓對電流轉換器，其被配置來產生一溫度監視電流，該溫度監視電流之強度係與該溫度信號成正比，該監視器信號強度係隨該溫度監視電流而定。
  12. 依據申請專利範圍第11項之電路，其中該監視裝置包含一第一電流產生器，其被配置來產生具有隨該命令信號而定之一命令電流，該監視信號強度則隨該命令電流而定，其中該監視裝置包含一第二電壓對電流轉換器，其被配置來產生一負載監視電流，該負載監視電流之強度係與跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓成正比，該監視信號強度視該負載監視電流而定，其中該監視裝置包含一電容器，其被配置來被該負載監視電流充電、以及被該命令電流放電，該監視信號之強度隨跨接於該電容器之一電壓而定，且其中該溫度監視電流係被配置來充電該電容器。
  13. 依據申請專利範圍第12項之電路，其中該溫度監視電流與該負載監視電流係流出電流，而該命令電流係一流入電流。
  14. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該命令信號係一電壓信號，其強度指示該合意電流，且該控制裝置係被配置來響應於該命令信號強度之減少而增加該延遲時間。
  15. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該第一供應軌係用來連接至一直流供應之一正端的一正供應軌，該第二供應軌係一接地軌，而該負載電流感測電阻器被配置在該負載之高側，介於該負載與該正供應軌之間。
  16. 依據申請專利範圍第15項之電路，其中該切換裝置電流感測電阻器被配置在該切換裝置之低側，介於該切換裝置與該接地軌之間。
  17. 依據申請專利範圍第1項之電路，其中該負載包含一光發射二極體。
  18. 一種驅動一電流通過一負載之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器；提供一負載；以及提供一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻 器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；將該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供一負載電流感測電阻器並串聯連接該負載電流感測電阻器與該負載，使得跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓可以指示流經該負載之一電流；提供一命令信號，該命令信號指示流經該負載之一 合意電流；監視該命令信號以及跨接於該等感測電阻器之該等電壓；利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態；以及利用該命令信號來判定將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態以及將該切換裝置從該非傳導狀態切換回傳導狀態之間的一延遲時間間隔。
  19. 依據申請專利範圍第18項之方法，其進一步包含監視該負載之一溫度，產生指示該負載溫度之一溫度信號，除了利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓以外尚利用該溫度信號，來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
  20. 依據申請專利範圍第18項之方法，其進一步包含產生一命令電流，其強度隨該命令信號而定，產生一負載監視電流，該負載監視電流之強度係與跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓成正比，配置該電容器來被該負載監視電流充電以及被該命令電流放電，以及利用跨接於該電容器上之電壓來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態。
  21. 依據申請專利範圍第20項之方法，其進一步包含 監視該負載之一溫度，產生指示該負載溫度之一溫度信號，除了利用該命令信號、跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓、跨接於該負載電流感測電阻器上之電壓以外尚利用該溫度信號，來判定何時將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態，且其更進一步包含產生一溫度監視電流，其強度隨該溫度信號而定，並配置該電容器除了被該負載監視信號之外尚被該溫度監視信號所充電。
  22. 依據申請專利範圍第20項之方法，其進一步包含依據跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之電壓強度以及跨接於該電容器上之電壓強度來產生一監視信號。
  23. 一種驅動一電流通過一負載之方法，該方法包含下列步驟：提供一第一供應軌、一第二供應軌、以及連接於該第一及該第二供應軌之間的一直流電源供應；提供一電感器；提供一負載；以及提供一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；以下列兩種組構方式之其中一種來配置一電感器、一負載、以及一可控制切換裝置，該等兩種組構包 含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該方法更包含下列步驟：提供指示流經該負載之一合意電流的一命令信號；以及利用該命令信號來判定將該切換裝置從該傳導狀態切換成該非傳導狀態以及將該切換裝置從該非傳導狀態切換回傳導狀態之間的一時間長度。
  24. 依據申請專利範圍第23項之方法，其進一步包含提供一負載電流感測電阻器以及串聯連接該負載電流感測電阻器和該負載之步驟，使得跨接該負載電流感測 電阻器之電壓可指示流經該負載之一電流。
  25. 一種用於驅動電流之電路，其包含：用來連接至一直流電源供應之一第一供應軌以及一第二供應軌；一電感器；一負載；以及一可控制的切換裝置，其可切換於一傳導狀態和一非傳導狀態之間，以及一切換裝置電流感測電阻器，其與該可控制的切換裝置串聯連接，使得跨接於該切換裝置電流感測電阻器上之一電壓可指示出流經該切換裝置之一電流；該電感器、該負載、以及該可控制的切換裝置係配置成兩種組構之其中一種，該等兩種組配包含：一第一組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由該電感器以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，旁路該負載及供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經該負載，而該電感器放能至該負載；以及一第二組構，其中當該可控制的切換裝置在該傳導狀態下時，電流被允許經由串聯的該負載、該電感器、以及該可控制的切換裝置從該第一供應軌流至該第二供應軌，供能該電感器，而當該可控制的切換裝置在該非傳導狀態下時，其防止電流流經其本身，電流流經 該負載，而該電感器放能至該負載；且其中該電路更進一步包含：控制裝置，其被配置來控制該切換裝置改變於該傳導狀態與該非傳導狀態之間，且其特徵在於該電路更包含：用於接收一命令信號之一命令信號輸入，該命令信號指示流經該負載之一合意電流，且其中該控制裝置被配置來在將該切換裝置切換成該非傳導狀態之後，將該切換裝置切換回該傳導狀態一段延遲時間，其中該控制裝置被配置來依據該命令信號判定該延遲時間。
  26. 依據申請專利範圍第25項之電路，其進一步包含串聯連接該負載之一負載電流感測電阻器，使得跨接於該負載電流感測電阻器之一電壓可指示流經該負載之一電流。
  27. 一種併用依據申請專利範圍第1項之電路的半導體晶片封裝，該半導體晶片封裝包含：該控制裝置；該監視裝置；用於連接至該等供應軌之接腳；用於接收來自跨接於該負載電流感測電阻器上之一差動電壓信號的接腳；用於連接至一外部積算電容器之一接腳；用於接收來自該切換裝置電流感測電阻器之一高側的一電壓信號的一接腳；以及用於接收該命令信號之一接腳。
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