CN101493709B - 升压控制芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种升压控制芯片，可耦接一电感以及一N型晶体管，并包括第一至第三接脚、切换模块、转换模块及比较模块。第一接脚用以接收一操作电压，并可耦接电感的一端。第二接脚用以接收一第一电压，并可耦接电感的另一端以及N型晶体管的漏极。第三接脚可耦接N型晶体管的栅极。N型晶体管的源极直接连接一接地电压。切换模块传送该第一电压或该接地电压；当该切换模块传送该第一电压时，该转换模块将该第一电压转换成一第二电压；比较模块将该第二电压与一调整电压作比较，并根据比较结果，决定是否通过该第三接脚导通该N型晶体管。本发明所述的升压控制芯片，可提升低操作电压，并能提高电路的可使用空间。

Description

升压控制芯片

技术领域

本发明有关于一种升压控制芯片，特别有关于一种可应用于一升压电路的升压控制芯片。

背景技术

随着科技的进步，电子产品的种类及功能日渐增加，其中又以可携式电子产品为市场主流。一般而言，可携式电子产品的运作是利用内部的电池。为了节省电池的电力损耗，现有的做法是降低可携式电子产品的操作电压。但是，低操作电压可能无法正常地驱动电子产品内部的部分元件。因此，需要一升压电路，提升低操作电压。

图1为现有升压电路100的示意图。为了得知流经晶体管150的电流大小，现有升压电路100具有电阻170。电阻170为一侦测电阻，其根据流经晶体管150的电流，提供一侦测电压给升压控制芯片110。升压控制芯片110根据电阻170的侦测结果，控制晶体管150的导通与否。然而，电阻170的存在将增加元件的数量，并降低电路的可使用空间。

发明内容

本发明提供一种升压控制芯片，可耦接一电感以及一N型晶体管，并包括第一至第三接脚、切换模块、转换模块及比较模块。第一接脚用以接收一操作电压，并可耦接电感的一端。第二接脚用以接收一第一电压，并可耦接电感的另一端以及N型晶体管的漏极。第三接脚可耦接N型晶体管的栅极。N型晶体管的源极直接连接一接地电压。切换模块传送该第一电压或该接地电压；当该切换模块传送该第一电压时，该转换模块将该第一电压转换成一第二电压；比较模块将该第二电压与一调整电压作比较，并根据比较结果，决定是否通过该第三接脚导通该N型晶体管。

本发明所述的升压控制芯片，可提升低操作电压，并能提高电路的可使用空间。

附图说明

图1为现有升压电路的示意图。

图2A为本发明的升压电路的一可能实施例。

图2B为本发明的升压电路的另一可能实施例。

图3A为本发明的升压控制芯片的一可能实施例。

图3B为本发明的升压控制芯片的另一可能实施例。

具体实施方式

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图2A为本发明的升压电路的一可能实施例。在本实施例中，升压电路200包括，升压控制芯片210、电感230、N型晶体管250。升压控制芯片210具有接脚VIN、LXCS以及NGBT。电感230耦接于接脚VIN与LXCS之间。N型晶体管250的栅极耦接接脚NGBT，其源极直接连接一接地电压GND，其漏极耦接接脚LXCS。升压控制芯片210的接脚VIN接收操作电压VS，其中操作电压VS大于接地电压GND。

升压控制芯片210通过接脚LXCS，接收第一电压CS(即N型晶体管250的漏极电压)，根据第一电压CS的状态，并通过接脚NGBT，控制N型晶体管250的导通与否，细节详述于后。当升压控制芯片210通过接脚NGBT导通N型晶体管250时，电感230开始储存能量。当升压控制芯片210通过接脚NGBT不导通N型晶体管250时，电感230开始释放能量。

图2B为本发明的升压电路的另一可能实施例。图2B相似于图2A，不同之处在于，图2B多了二极管270、电容290以及接脚VFBBT。在本实施例中，二极管270的阳极耦接N型晶体管250的漏极。电容290耦接于二极管270的阴极与接地电压GND之间。

另外，升压控制芯片210的接脚VFBBT耦接二极管270的阴极，用以将电容290所储存的电压，反馈至升压控制芯片210。在一可能实施例中，由于电容290可累积电感230所释放的能量，故电容290所储存的电压可能大于操作电压VS。

图3A为本发明的升压控制芯片的一可能实施例。如图所示，升压控制芯片210包括切换模块310、转换模块330以及比较模块350。切换模块310传送第一电压CS或是操作电压AVSS给转换模块330。在一可能实施例中，操作电压AVSS为接地电压GND。

当切换模块310传送第一电压CS时，转换模块330将第一电压CS转换成第二电压ISNS。本发明并不限定第一电压CS与第二电压ISNS之间的关系。在本实施例中，若第一电压CS变大，则第二电压ISNS变小。相反地，若第一电压CS变小，则第二电压ISNS变大。在其它实施例中，若第一电压CS变大，则第二电压ISNS也会随之变大。相反地，若第一电压CS变小，则第二电压ISNS也会随之变小。

比较模块350将第二电压ISNS与调整电压VADJ作比较，并根据比较结果Vout，决定是否导通N型晶体管250。在本实施例中，接脚NGBT的信号与比较结果Vout为正逻辑关系，亦即接脚NGBT的信号电平与比较结果Vout的电平相同。在本实施例中，当第一电压CS变大时，则第二电压ISNS变小。因此，比较模块350的比较结果Vout为低电平，故接脚NGBT的信号不导通N型晶体管250，图2A中的电感230开始释放能量。相反地，当第一电压CS变小时，则第二电压ISNS变大。因此，比较模块350的比较结果Vout为高电平，故接脚NGBT的信号导通N型晶体管250，图2A中的电感230开始储存能量。

另外，当N型晶体管250被导通时，切换模块310传送第一电压CS给转换模块330。当N型晶体管250不被导通时，切换模块310传送操作电压AVSS(在本实施例中为接地电压GND)给转换模块330。

在本实施例中，切换模块310包括开关N1及N2，但并非用以限制本发明。开关N1根据控制信号NVB，传送操作电压AVSS。开关N2根据控制信号NV，传送第一电压CS。控制信号NV及NVB为互补信号，但并非用以限制本发明。

在图3A中，转换模块330包括转换器331及转换单元333。转换器331将第一电压CS转换成一电流信号。转换单元333将电流信号转换成第二电压ISNS。在本实施例中，转换单元333包括电阻R1、R2及晶体管N3。电阻R1、R2及晶体管N3串联于预设电压AVDD与操作电压AVSS(在本实施例中为接地电压GND)之间。转换器331还接收晶体管N3的源极电压。

第二电压ISNS与第一电压CS之间的关系如下式所示：

$\mathrm{ISNS}=\mathrm{AVDD}-(\frac{\mathrm{CS}}{R1}\×R2)$

图3B为本发明的升压控制芯片的另一可能实施例。图3B相似于图3A，不同之处在于图3B多了静电放电保护模块370、电源切断(power down)模块335以及电压产生模块390。

静电放电(electrostatic discharge；ESD)保护模块370耦接于接脚LXCS与切换模块310之间。静电放电保护模块370避免静电放电所产生的电流进入后端元件。在本实施例中，静电放电保护模块370为一电阻，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，可利用其它具有ESD防护功能的电路作为静电放电保护模块370。

电源切断模块335耦接晶体管N3的栅极。电源切断模块335根据控制信号PD，使转换器331的输出端的信号等于操作电压AVSS，用以不导通晶体管N3。因此，转换模块330停止产生第二电压ISNS。

电压产生模块390产生调整电压VADJ。在本实施例中，电压产生模块390包括电阻R3以及限流单元391。电阻R3耦接于预设电压AVDD与限流单元391之间。限流单元391根据控制信号C1及C2，提供电流I1或I2或I1及I2的组合给电阻R3。调整电压VADJ与限流单元391的输出电流之间的关系如下式所示：

VADJ＝AVDD-(I×R)；

其中，I为流经该电阻的电流(即限流单元391的输出电流)，R为电阻R3的阻抗。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

100、200：升压电路

110、210：升压控制芯片

130、230：电感

150、250、N3：晶体管

170：电阻

270：二极管

290：电容

310：切换模块

330：转换模块

350：比较模块

N1、N2：开关

331：转换器

333：转换单元

R1、R2、R3：电阻

370：静电放电保护模块

335：电源切断模块

390：电压产生模块

391：限流单元。

Claims (9)

1.一种升压控制芯片，其特征在于，耦接一电感以及一N型晶体管，并包括：

一第一接脚，用以接收一操作电压，并耦接该电感的一端；

一第二接脚，用以接收一第一电压，并耦接该电感的另一端以及该N型晶体管的漏极；

一第三接脚，耦接该N型晶体管的栅极，该N型晶体管的源极直接连接一接地电压；

一切换模块，传送该第一电压或该接地电压；

一转换模块，当该切换模块传送该第一电压时，该转换模块将该第一电压转换成一第二电压；以及

一比较模块，将该第二电压与一调整电压作比较，并根据比较结果，决定是否通过该第三接脚导通该N型晶体管。

2.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，该第二接脚还耦接一二极管的阳极，该二极管的阴极耦接一电容的一端，该电容的另一端接收该接地电压。

3.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，当该N型晶体管被导通时，该切换模块传送该第一电压，当该N型晶体管不被导通时，该切换模块传送该接地电压。

4.根据权利要求3所述的升压控制芯片，其特征在于，该切换模块包括：

一第一开关，根据一第一控制信号，传送该第一电压；以及

一第二开关，根据一第二控制信号，传送该接地电压，该第一控制信号及该第二控制信号为互补信号。

5.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，该转换模块包括：

一转换器，将该第一电压转换成一电流信号；以及

一转换单元，将该电流信号转换成该第二电压。

6.根据权利要求5所述的升压控制芯片，其特征在于，该转换单元包括：

一第一电阻；

一第二电阻；以及

一晶体管，与该第一电阻及该第二电阻串联于一预设电压与该接地电压之间，其中该晶体管的栅极接收该电流信号，且该第二电压等于该预设电压减去该第二电阻的电压。

7.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，还包括一电压产生模块，用以产生该调整电压，该电压产生模块包括：

一电阻，耦接于一预设电压；以及

一限流单元，提供一第一电流或一第二电流或该第一电流及该第二电流的组合给该电阻。

8.根据权利要求7所述的升压控制芯片，其特征在于，VADJ＝AVDD-(I×R)，其中VADJ为该调整电压，AVDD为该预设电压，I为流经该电阻的电流，R为该电阻的阻抗。

9.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，还包括一静电放电保护模块，耦接于该第二接脚与该切换模块之间。

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