TWI835550B - 具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置及其系統 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置及其系統，該裝置包括：一電壓降壓變換器、一分壓器、一電流源、一第一運算放大器及一電源管理單元。電壓降壓變換器配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號。電流源配置為輸出一調整電流。分壓器配置為輸入輸出電壓及調整電流，輸出一回授電壓。第一運算放大器配置為輸入回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓。電源管理單元配置為輸入電流感測訊號及第一電壓，輸出電源管理訊號。
Description
本發明係關於一種電源裝置及其系統，尤指一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置及其系統。
在目前的電源控制方式主要有開迴路控制及閉迴路控制。開迴路控制是在控制開始的時間輸入一個適當的物理量以達到其預期的結果，而雖然開迴路控制價廉，但有以下缺點：此適當的物理量無法修正所造成累積誤差(累積的誤差與時間成正比)導致的預期的結果逐漸偏移。
閉迴路控制則是除開迴路控制方法以外，加入當實際的結果與預期的結果有所差異時，將此值回授，此回授的差異會對物理量做某種程度的修正，進一步持續將實際
的結果與預期的結果維持一定。
因此，雖然閉迴路控制複雜，但其具有感知能力而能知道實際的結果與預期的結果之差異，且對差異有量化的能力，從而精確對誤差作出修正。另外，修正的頻率與累積的誤差成反比。
在現今的電源系統的應用中，電壓輸出都是定電壓輸出(constant voltage,CV)，亦即不論負載電流的大小，輸出電壓都為固定(不考慮誤差的理想狀況)。然而負載電流由半載(half load)增加到全載(full load)，然後再由全載(full load)降回至半載再增加到全載的交互變化下，這種由半載增加到全載然後再降回至半載的轉態過程會對電源系統造成極大負荷，此極大負荷造成對電源系統無法在瞬間跟上，造成輸出電壓會有些許異動，這稱為電源系統的瞬時反應(transient response)。但是由於這是閉迴路控制系統，輸出電壓在一段時間後會自動修正(recovery)。
由於成本及維持品質因素，電源系統皆為固定電壓輸出。然而若誤差較大，採用固定電壓輸出的系統難以精確跟蹤修正，又若強行大幅度更改電壓輸出，則固定的補償電路難以匹配。
由上述說明可知，習知的各種電源系統皆具有需要加以改善的空間。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成一種具有可程式化開關以改變輸
出電壓機制的電源裝置及其系統。
本發明之主要目的在於提供一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其包括：一電壓降壓變換器、一電流源、一分壓器、一第一運算放大器及一電源管理單元。電壓降壓變換器配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號。電流源配置為輸出一調整電流。分壓器配置為輸入輸出電壓及調整電流，輸出一回授電壓。第一運算放大器配置為輸入回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓。電源管理單元配置為輸入電流感測訊號及第一電壓，輸出電源管理訊號。
在一實施例中，分壓器包括從電壓降壓變換器的輸出端串接的一第一分壓電阻及一第二分壓電阻，電流源電性連接第一分壓電阻與第二分壓電阻之間的節點，第一運算放大器的負輸入端電性連接節點，第一運算放大器的正輸入端輸入回授電壓及一參考電壓。
在一實施例中，電壓降壓變換器包括一開關、一二極體、一電流感測器及一補償電路，電壓降壓變換器的輸入端、開關、電流感測器、補償電路及電壓降壓變換器的輸出端依序串接，二極體電性連接開關與電流感測器之間
的節點。
在一實施例中，電流感測器電性連接電源管理單元的負輸入端，第一運算放大器的輸出端電性連接電源管理單元的正輸入端。
在一實施例中，電流源包括一電壓供應單元、一第二運算放大器、一第三運算放大器、一第四運算放大器、一第一電晶體、一第二電晶體、一第五運算放大器及電流源的輸出端，電壓供應單元、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第一電晶體、第二電晶體基本依序電性連接，第一電晶體及第二電晶體電性連接電流源的輸出端，第二電晶體及第四運算放大器電性連接第五運算放大器。
在一實施例中，電壓供應單元包括一處理器、一數位類比轉換器、一第六運算放大器、一第七運算放大器及電壓供應單元的輸出端，處理器、數位類比轉換器、第六運算放大器、第七運算放大器及電壓供應單元的輸出端基本依序電性連接。
在一實施例中，電壓供應單元包括一脈寬調變器、一低通濾波器、一電力開關、一處理器及電源管理單元的輸出端，處理器、脈寬調變器、低通濾波器、電源管理單元的輸出端及電力開關基本依序電性連接。
在一實施例中，電壓供應單元更包括電性連接或內
含於處理器的一校正單元。
本發明另提供一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其與上述發明的差異在於電源管理單元以電源管理裝置替代。
本發明可達到以下功效：(1)以電壓供應單元搭配電流源中其它元件而產生校正電流，進而擴大輸出電壓的範圍；(2)以電力開關迅速歸零運算放大器的輸入端輸入電壓；(3)以脈寬調變器控制電流源的輸出能更精確輸出所需要電壓。
1:具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置
2:具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統
10、20:電壓降壓變換器
100、200:開關
101、201:二極體
102、202:電流感測器
103、203:補償電路
1030、2030:電感器
1031、2031:電容器
1032、1034、2032、2034:電阻器
11、21:電流源
110、210:電壓供應單元
1100、1109、2100、2109:處理器
11000、11090、21000、21090:校正單元
1101、2101:數位類比轉換器
1102、2102:第六運算放大器
1103、2103:第七運算放大器
11010、21010:第一DAC端
11011、21011:第二DAC端
11040、21040:第十電阻器
11041、21041:第十一電阻器
11042、21042:第十二電阻器
11043、21043:第四電容器
11044、21044:第十三電阻器
11045、21045:第五電容器
11046、21046:第十四電阻器
11047、21047:第十五電阻器
11048、21048:第十六電阻器
1106、2106:脈寬調變器
1107、2107:低通濾波器
1108、2108:電力開關
11050、21050:第十七電阻器
11051、21051:第十八電阻器
111、211:第二運算放大器
112、212:第三運算放大器
113、213:第四運算放大器
114、214:第一電晶體
115、215:第二電晶體
116、216:第五運算放大器
1170、2170:第一電阻器
1171、2171:第二電阻器
1172、2172:第三電阻器
1173、2173:第一電容器
1174、2174:第二電容器
1175、2175:第四電阻器
1176、2176:第五電阻器
1177、2177:第三電容器
1178、2178:第六電阻器
1179、2179:第七電阻器
1180、2180:第八電阻器
1181、2181:第九電阻器
12、22:分壓器
120、220:第一分壓電阻
121、221:第二分壓電阻
13、23:第一運算放大器
14:電源管理單元
24:電源管理裝置
Buff+:第二運算放大器的正輸入端
Buff-:第二運算放大器的負輸入端
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Vfb:回授電壓
Vref:參考電壓
圖1為本發明之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置的架構圖；圖2為電壓降壓變換器的一實施例的電路圖；圖3為電流源的一實施例的電路圖；圖4為電壓供應單元的一實施例的電路圖；圖5為電壓供應單元的另一實施例的電路圖；圖6為本發明之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置的架構圖；圖7為電壓降壓變換器的一實施例的電路圖；圖8為電流源的一實施例的電路圖；
圖9為電壓供應單元的一實施例的電路圖；圖10為電壓供應單元的另一實施例的電路圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置及其系統，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
請參閱圖1，其顯示本發明之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置1的架構圖。
如圖1所示，本發明之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置1包括一電壓降壓變換器10、一電流源11、一分壓器12、一第一運算放大器13及一電源管理單元14。
本發明的一實施例，電壓降壓變換器10配置為輸入一輸入電壓Vin，接收一電源管理訊號，以依據電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓Vout及一電流感測訊號。
電流源11配置為輸出一調整電流。分壓器12配置為輸入輸出電壓及調整電流，輸出一回授電壓。第一運算放大器13配置為輸入回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓。電源管理單元14配置為輸入電流感測訊號及第一電壓，輸出電源管理訊號。
詳細而言，分壓器12包括從電壓降壓變換器10的輸出端串接的一第一分壓電阻120及一第二分壓電阻121。電流源11電性連接第一分壓電阻120與第二分壓電阻121之間的節點，第一運算放大器13的負輸入端電性連接節點，第一運算放大器13的正輸入端輸入回授電壓Vfb及一參考電壓Vref。另外，電源管理單元14為一脈寬調變器(PWM)。
如何對一個電壓降壓變換器10取得固定輸出的方法可在以下一範例中說明：假定第二分壓電阻121為2KΩ,Vfb=0.8V；通過第二分壓電阻121的電流Irb=0.8/2=0.4mA，若輸出電壓Vo=3.3V，則第一分壓電阻120電阻值=(3.3-0.8)/0.4=6.25KΩ。其中通過第一分壓電阻120的電流Ira=Irb-Ivfb(輸入第一運算放大器13的電流)=+-2ua之間(若第一運算放大器13的輸入阻抗=92μmhos，約為10.869KΩ。然而由於製程的半導體剖面(cross section)很小因此Ivfb=+-2μa之間)。
由於Ivfb都很小可以忽略，因此輸出電壓幾乎為Vo=Ira x第一分壓電阻電阻值+0.8V，因此能以改變Ira而改變輸出電壓Vo。在本實施例中，第一運算放大器13可當作一錯誤放大器(error amplifier)。
請同時參考圖2，電壓降壓變換器10包括一開關100、一二極體101、一電流感測器102及一補償電路103，電壓降壓變換器10的輸入端、開關100、電流感測器102、
補償電路103及電壓降壓變換器10的輸出端依序串接。二極體101電性連接開關100與電流感測器102之間的節點。
電流感測器102透過一電阻器電性連接電源管理單元14的負輸入端，第一運算放大器13的輸出端電性連接電源管理單元14的正輸入端。
詳細而言，補償電路103包括至少一組RLC電路，一電感器1030的兩端分別電性連接電流感測器102及電壓降壓變換器10的輸出端，而一電容器1031的兩端分別電性連接電感器1030與電壓降壓變換器10的輸出端之間的節點及一電阻器1032。而次組RLC電路可電性連接前組RLC電路與電壓降壓變換器10的輸出端之間的節點。另外，末組RLC電路與電壓降壓變換器10的輸出端之間的節點可電性連接一電阻器1034。
請參考圖3，其為電流源11的一實施例的電路圖。電流源11包括的一電壓供應單元110、一第二運算放大器111、一第三運算放大器112、一第四運算放大器113、一第一電晶體114、一第二電晶體115、一第五運算放大器116及電流源11的輸出端。
電壓供應單元110、第二運算放大器111、第三運算放大器112、第四運算放大器113、第一電晶體114、第二電晶體115基本依序電性連接，第一電晶體114及第二電晶體115電性連接電流源11的輸出端，第二電晶體115及第四運
算放大器113電性連接第五運算放大器116。
詳細而言，電壓供應單元110輸出一電壓予第二運算放大器的正輸入端Buff+，一第一電阻器1170電性連接第二運算放大器的負輸入端Buff-，第一電阻器1170與第二運算放大器的負輸入端Buff-之間的節點通過一第二電阻器1171電性連接第二運算放大器的輸出端與次一運算放大器的輸入端之間的節點。
第二運算放大器的輸出端電性連接第三運算放大器112的正輸入端，第三運算放大器112的輸出端電性連接第四運算放大器113的正輸入端，而第三運算放大器112的負輸入端電性連接第三運算放大器112的輸出端與第四運算放大器113的正輸入端之間的節點。第四運算放大器113的負輸入端電性連接第五運算放大器116的輸出端。
基本上，第四運算放大器113的輸出端電性連接第一電晶體114的基極。進一步而言，第四運算放大器113的輸出端與第一電晶體114的基極之間串接一第三電阻器1172。第三電阻器1172還並接有一第一電容器1173。第三電阻器1172與第一電晶體114的基極之間的節點透過一第二電容器1174、一第四電阻器1175及一第五電阻器1176電性連接第五運算放大器116的負輸入端。
而第一電晶體114的射極電性連接第二電晶體115的基極，第一電晶體114及第二電晶體115的集極透過一第三
電容器1177電性連接電流源11的輸出端。第二電晶體115的射極透過一第六電阻器1178電性連接第五運算放大器116的正輸入端，第六電阻器1178與第五運算放大器11的正輸入端之間的節點電性連接一第八電阻器1180。
另外，第二電晶體115的射極與第六電阻器1178之間的節點還透過一第七電阻器1179電性連接第四電阻器1175與第五電阻器1176之間的節點。第五電阻器1176與第五運算放大器116的負輸入端之間的節點還透過一第九電阻器1181電性連接第五運算放大器116的輸出端與第四運算放大器113的負輸入端之間的節點。
在一範例中，電流源11的輸出端輸出一校正電壓予第一分壓電阻120與第二分壓電阻121之間的節點。若須要1mA的電流，此電流經第一電晶體114及第七電阻器1179而接地，跨第七電阻器1179(12Ω)兩端的電壓為12mV，而第五運算放大器116的增益為100時，給第四運算放大器113的電壓為1200mV。
第四運算放大器113、第三電阻器1172與第二電容器1174、以及第一電晶體114比較第二運算放大器111輸出的電壓與第五運算放大器116給第四運算放大器113的電壓(1200mV)。
此機制自動跟踪(auto tracking)第二運算放大器111輸出的電壓與第五運算放大器116給第四運算放大器113的
電壓，並將二者差異收斂至0。由於第二運算放大器111的非反相增益(non-invert gain)為2時，第二運算放大器的正輸入端Buff+所輸入電壓為600mV才能得到所須1200mV的電壓。因此第三運算放大器112作為一電壓追隨器(voltage follower)。
再請回到輸出電壓Vo=Ira x第一分壓電阻電阻值+0.8V，而能以改變Ira來改變輸出電壓Vo的部分：例如，Iadj=0.4mA，Ira=Irb+0.4mA=0.8mA，Vout=0.8X6.25+0.8=5.8V；又例如，Iadj=3mA,Ira=Irb+3mA=3.4mA，Vout=3.4X6.25+0.8=22.05V；再例如，Iadj=1mA,Ira=Irb+1mA=1.4mA，Vout=1.4X6.25+0.8=9.55V。也就是本發明能以電壓供應單元110搭配電流源11中其它元件而產生校正電流，進而擴大輸出電壓的範圍。
詳請參考圖4，其為電壓供應單元110的一實施例的電路圖。電壓供應單元110包括依序電性連接的一處理器1100、一數位類比轉換器1101、一第六運算放大器1102、一第七運算放大器1103及電壓供應單元110的輸出端。
而處理器1100、數位類比轉換器1101、第六運算放大器1102、第七運算放大器1103及電壓供應單元110的輸出端基本依序電性連接。
詳細而言，處理器1100電性連接數位類比轉換器
1101。進一步而言，處理器1100電性連接數位類比轉換器1101的Vdd端。而數位類比轉換器1101的第一DAC端11010透過第十電阻器11040電性連接第六運算放大器1102的負輸入端，數位類比轉換器1101的第二DAC端11011透過第十一電阻器11041電性連接第十電阻器11040與第六運算放大器1102的負輸入端之間的節點，一第十六電阻器11048電性連接第十一電阻器11041與第六運算放大器1102的負輸入端之間的節點，且第十六電阻器11048的另一端電性連接第六運算放大器1102的輸出端與第十四電阻器11046之間的節點。
另外，一第十二電阻器11042透過一第四電容器11043電性連接第六運算放大器1102的正輸入端，第十二電阻器11042與第四電容器11043之間的節點電性連接數位類比轉換器1101的第一DAC端11010的VrefA端。一第十三電阻器11044與一第五電容器11045並接至數位類比轉換器1101的第二DAC端11011的VrefB端，第五電容器11045的另一端接地。
第六運算放大器1102的輸出端透過一第十四電阻器11046電性連接第七運算放大器1103的負輸入端，一第十五電阻器11047電性連接第七運算放大器1103的輸出端及第十四電阻器11046與第七運算放大器1103的負輸入端之間的節點。第七運算放大器1103的正輸入端接地。而電壓供
應單元110的輸出端電性連接第二運算放大器的正輸入端Buff+。
另外，電壓供應單元110更包括電性連接或內含於處理器1100的一校正單元11000，用以校正處理器1100的輸出。在一範例中，校正單元11000為一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)。
請參考圖5，其為電壓供應單元110的另一實施例的電路圖。電壓供應單元110包括一脈寬調變器1106、一低通濾波器1107、一電力開關1108、一處理器1109、及電壓供應單元110的輸出端。處理器1109、脈寬調變器1106、低通濾波器1107、電壓供應單元110的輸出端及電力開關1108基本依序電性連接。
詳細而言，處理器1109電性連接脈寬調變器(PWM)1106。進一步而言，處理器1109電性連接脈寬調變器1106的Vdd端。電力開關1108為P通道金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。電壓供應單元110的輸出端透過一第十七電阻器11050電性連接電力開關1108的汲極，而電力開關1108的閘極透過一第十八電阻器11051電性連接電力開關1108的源極。此實施例中，電壓供應單元110的輸出端電性連接第二運算放大器的正輸入端Buff+。類似地，電壓供應單元110更包括電性連接或內含於處理器1109的一校正單元11090，用以校正處理器1109的輸出。在一範例中，校
正單元11090為一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)。
本發明另提供一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統2。如圖6所示，具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統2包括一電壓降壓變換器20、一電流源21、一分壓器22、一第一運算放大器23及一電源管理裝置24。
本發明的一實施例，電壓降壓變換器20配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號。
電流源21配置為輸出一調整電流。分壓器22配置為輸入輸出電壓及調整電流，輸出一回授電壓。第一運算放大器23配置為輸入回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓。電源管理裝置24配置為輸入電流感測訊號及第一電壓，輸出電源管理訊號。
詳細而言，分壓器22包括從電壓降壓變換器20的輸出端串接的一第一分壓電阻220及一第二分壓電阻221。電流源21電性連接第一分壓電阻220與第二分壓電阻221之間的節點，第一運算放大器23的負輸入端電性連接節點，第一運算放大器23的正輸入端輸入回授電壓Vfb及一參考電壓Vref。
請同時參考圖7，電壓降壓變換器20包括一開關
200、一二極體201、一電流感測器202及一補償電路203，電壓降壓變換器20的輸入端、開關200、電流感測器202、補償電路203及電壓降壓變換器20的輸出端依序串接，二極體201電性連接開關200與電流感測器202之間的節點。
電流感測器202電性連接電源管理裝置24的負輸入端，第一運算放大器23的輸出端電性連接電源管理裝置24的正輸入端。另外，電源管理裝置24為一脈寬調變器(PWM)。
詳細而言，補償電路203包括至少一組RLC電路，一電感器2030的兩端分別電性連接電流感測器202及電壓降壓變換器20的輸出端，而一電容器2031的兩端分別電性連接電感器2030與電壓降壓變換器20的輸出端之間的節點及一電阻器2032。而次組RLC電路可電性連接前組RLC電路與電壓降壓變換器20的輸出端之間的節點。另外，末組RLC電路與電壓降壓變換器20的輸出端之間的節點可電性連接一電阻器2034。
請參考圖8，其為電流源21的一實施例的電路圖。電流源21包括一電壓供應單元210、一第二運算放大器211、一第三運算放大器212、一第四運算放大器213、一第一電晶體214、一第二電晶體215、一第五運算放大器216及電流源21的輸出端。
電壓供應單元210、第二運算放大器211、第三運算
放大器212、第四運算放大器213、第一電晶體214、第二電晶體215基本依序電性連接，第一電晶體214及第二電晶體215電性連接電流源21的輸出端，第二電晶體215及第四運算放大器213電性連接第五運算放大器216。
詳細而言，電壓供應單元210輸出一電壓予第二運算放大器的正輸入端Buff+，一第一電阻器2170電性連接第二運算放大器的負輸入端Buff-，第一電阻器2170與第二運算放大器的負輸入端Buff-之間的節點通過一第二電阻器2171電性連接第二運算放大器的輸出端與次一運算放大器的輸入端之間的節點。
第二運算放大器211的輸出端電性連接第三運算放大器212的正輸入端，第三運算放大器212的輸出端電性連接第四運算放大器213的正輸入端，而第三運算放大器212的負輸入端電性連接第三運算放大器212的輸出端與第四運算放大器213的正輸入端之間的節點。第四運算放大器213的負輸入端電性連接第五運算放大器216的輸出端。
基本上，第四運算放大器213的輸出端電性連接第一電晶體214的基極。進一步而言，第四運算放大器213的輸出端與第一電晶體214的基極之間串接一第三電阻器2172。第三電阻器2172還並接有一第一電容器2173。第三電阻器2172與第一電晶體214的基極之間的節點透過一第二電容器2174、一第四電阻器2175及一第五電阻器2176電
性連接第五運算放大器216的負輸入端。
而第一電晶體214的射極電性連接第二電晶體215的基極，第一電晶體214及第二電晶體215的集極透過一第三電容器2177電性連接電流源21的輸出端。第二電晶體215的射極透過一第六電阻器2178電性連接第五運算放大器216的正輸入端，第六電阻器2178與第五運算放大器21的正輸入端之間的節點電性連接一第八電阻器2180。
另外，第二電晶體215的射極與第六電阻器2178之間的節點還透過一第七電阻器2179電性連接第四電阻器2175與第五電阻器2176之間的節點。第五電阻器2176與第五運算放大器216的負輸入端之間的節點還透過一第九電阻器2181電性連接第五運算放大器216的輸出端與第四運算放大器213的負輸入端之間的節點。
在一範例中，電流源21的輸出端輸出一校正電壓予第一分壓電阻220與第二分壓電阻221之間的節點。若須要1mA的電流，此電流經第一電晶體214及第七電阻器2179而接地，跨第七電阻器2179(12Ω)兩端的電壓為12mV，而第五運算放大器216的增益為100時，給第四運算放大器213的電壓為1200mV。
第四運算放大器213、第三電阻器2172與第二電容器2174、以及第一電晶體214比較第二運算放大器211輸出的電壓與第五運算放大器216給第四運算放大器213的電壓
(1200mV)。
詳請參考圖9，其為電壓供應單元210的一實施例的電路圖。電壓供應單元2l0包括依序電性連接的一處理器2100、一數位類比轉換器2101、一第六運算放大器2102、一第七運算放大器2103及電壓供應單元210的輸出端。
而處理器2100、數位類比轉換器2101、第六運算放大器2102、第七運算放大器2103及電壓供應單元210的輸出端基本依序電性連接。
詳細而言，處理器2100電性連接數位類比轉換器2101。進一步而言，處理器2100電性連接數位類比轉換器2101的Vdd端。而數位類比轉換器2101的第一DAC端21010透過第十電阻器21040電性連接第六運算放大器2102的負輸入端，數位類比轉換器2101的第二DAC端21011透過第十一電阻器21041電性連接第十電阻器21040與第六運算放大器2102的負輸入端之間的節點。
另外，一第十二電阻器21042透過一第四電容器21043電性連接第六運算放大器2102的正輸入端，第十二電阻器21042與第四電容器21043之間的節點電性連接數位類比轉換器2101的第一DAC端21010的Vref端。一第十三電阻器21044與一第五電容器21045並接至數位類比轉換器2101的第二DAC端21011的Vref端，第五電容器21045的另一端接地。
第六運算放大器2102的輸出端透過一第十四電阻器21046電性連接第七運算放大器2103的負輸入端，一第十五電阻器21047電性連接第七運算放大器2103的輸出端及第十四電阻器21046與第七運算放大器2103的負輸入端之間的節點。第七運算放大器2103的正輸入端接地。而電壓供應單元210的輸出端電性連接第二運算放大器的正輸入端Buff+。
另外，電壓供應單元210更包括電性連接或內含於處理器2100的一校正單元21000，用以校正處理器2100的輸出。在一範例中，校正單元21000為一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)。
請參考圖10，其為電壓供應單元210的另一實施例的電路圖。電壓供應單元210包括一脈寬調變器2106、一低通濾波器2107、一電力開關2108、一處理器2109及電壓供應單元210的輸出端。處理器2109、脈寬調變器2106、低通濾波器2107、電壓供應單元210的輸出端及電力開關2108基本依序電性連接。
詳細而言，處理器2109電性連接脈寬調變器(PWM)2106。進一步而言，處理器2109電性連接脈寬調變器2106的Vdd端。電力開關2108為P通道金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。電壓供應單元210的輸出端透過一第十七電阻器21050電性連接電力開關2108的汲極，而電力開關
2108的閘極透過一第十八電阻器21051電性連接電力開關2108的源極。此實施例中，電壓供應單元210的輸出端電性連接第二運算放大器的正輸入端Buff+。類似地，電壓供應單元210更包括電性連接或內含於處理器2109的一校正單元21090，用以校正處理器2109的輸出。在一範例中，校正單元21090為一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)。
具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統2的其它詳細內容已於上文的對應元件的說明中詳述，不再贅述。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之。然而，必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
1:具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置
10:電壓降壓變換器
100:開關
101:二極體
102:電流感測器
103:補償電路
1030:電感器
1031:電容器
1032、1034:電阻器
11:電流源
12:分壓器
120:第一分壓電阻
121:第二分壓電阻
13:第一運算放大器
14:電源管理單元
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Vfb:回授電壓
Vref:參考電壓
Claims (14)
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流；一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理單元，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該分壓器包括從該電壓降壓變換器的輸出端串接的一第一分壓電阻及一第二分壓電阻，該電流源電性連接該第一分壓電阻與該第二分壓電阻之間的節點，該第一運算放大器的負輸入端電性連接該節點，該第一運算放大器的正輸入端輸入該回授電壓及一參考電壓。
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝 置，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流；一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理單元，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該電壓降壓變換器包括一開關、一二極體、一電流感測器及一補償電路，該電壓降壓變換器的輸入端、該開關、該電流感測器、該補償電路及該電壓降壓變換器的輸出端依序串接，該二極體電性連接該開關與該電流感測器之間的節點。
- 如請求項2所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其中，該電流感測器電性連接該電源管理單元的負輸入端，該第一運算放大器的輸出端電性連接該電源管理單元的正輸入端。
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流；一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理單元，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該電流源包括一電壓供應單元、一第二運算放大器、一第三運算放大器、一第四運算放大器、一第一電晶體、一第二電晶體、一第五運算放大器及該電流源的輸出端，該電壓供應單元、該第二運算放大器、該第三運算放大器、該第四運算放大器、該第一電晶體、該第二電晶體基本依序電性連接，該第一電晶體及該第二電晶體電性連接該電流源的輸出端，該第二電晶體及該第四運算放大器電性連接該第五運算放大器。
- 如請求項4所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其中，該電壓供應單元包括一處理 器、一數位類比轉換器、一第六運算放大器、一第七運算放大器及該電壓供應單元的輸出端，該處理器、該數位類比轉換器、該第六運算放大器、該第七運算放大器及該電壓供應單元的輸出端基本依序電性連接。
- 如請求項4所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其中，該電壓供應單元包括一脈寬調變器、一低通濾波器、一電力開關、一處理器及該電源管理單元的輸出端，該處理器、該脈寬調變器、該低通濾波器、該電源管理單元的輸出端及該電力開關基本依序電性連接。
- 如請求項5或6所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源裝置，其中，該電壓供應單元更包括電性連接或內含於該處理器的一校正單元。
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸 出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流；一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理裝置，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該分壓器包括從該電壓降壓變換器的輸出端串接的一第一分壓電阻及一第二分壓電阻，該電流源電性連接該第一分壓電阻與該第二分壓電阻之間的節點，該第一運算放大器的負輸入端電性連接該節點，該第一運算放大器的正輸入端輸入該回授電壓及一參考電壓。
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流；一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一 回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理裝置，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該電壓降壓變換器包括一開關、一二極體、一電流感測器及一補償電路，該電壓降壓變換器的輸入端、該開關、該電流感測器、該補償電路及該電壓降壓變換器的輸出端依序串接，該二極體電性連接該開關與該電流感測器之間的節點。
- 如請求項9所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其中，該電流感測器電性連接該電源管理裝置的負輸入端，該第一運算放大器的輸出端電性連接該電源管理裝置的正輸入端。
- 一種具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其包括：一電壓降壓變換器，配置為輸入一輸入電壓，接收一電源管理訊號，以依據該電源管理訊號而進行開啟或關閉，輸出一輸出電壓及一電流感測訊號；一電流源，配置為輸出一調整電流； 一分壓器，配置為輸入該輸出電壓及該調整電流，輸出一回授電壓；一第一運算放大器，配置為輸入該回授電壓及一參考電壓，輸出一第一電壓；以及一電源管理裝置，配置為輸入該電流感測訊號及該第一電壓，輸出該電源管理訊號，其中，該電流源包括一電壓供應單元、一第二運算放大器、一第三運算放大器、一第四運算放大器、一第一電晶體、一第二電晶體、一第五運算放大器及該電流源的輸出端，該電壓供應單元、該第二運算放大器、該第三運算放大器、該第四運算放大器、該第一電晶體、該第二電晶體基本依序電性連接，該第一電晶體及該第二電晶體電性連接該電流源的輸出端，該第二電晶體及該第四運算放大器電性連接該第五運算放大器。
- 如請求項11所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其中，該電壓供應單元包括一處理器、一數位類比轉換器、一第六運算放大器、一第七運算放大器及該電壓供應單元的輸出端，該處理器、該數位類比轉換器、該第六運算放大器、該第七運算放大器及該電壓供應單元的輸出端基本依序電性連接。
- 如請求項11所述之具有可程式化開關以改變輸 出電壓機制的電源系統，其中，該電壓供應單元包括一脈寬調變器、一低通濾波器、一電力開關、一處理器及該電源管理裝置的輸出端，該處理器、該脈寬調變器、該低通濾波器、該該電源管理裝置的輸出端及該電力開關基本依序電性連接。
- 如請求項12或13所述之具有可程式化開關以改變輸出電壓機制的電源系統，其中，該電壓供應單元更包括電性連接或內含於該處理器的一校正單元。
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