CN102685971B - 转换控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转换控制器，包含一电源管脚、一接地管脚、至少一输入管脚、至少一输出管脚、至少一设定管脚以及一错误产生电路。电源管脚是用以耦接一电源以接收操作所需的电力，而接地管脚是用以耦接地。至少一输入管脚是用以接收输入信号，而至少一输出管脚是用以输出信号。至少一设定管脚是用以设定转换控制器的操作参数。错误产生电路耦接至少一输入管脚及至少一设定管脚其中之一使此管脚同时做为一保护输出管脚。其中，错误产生电路于转换控制器处于一保护状态时将保护输出管脚的准位调整成一保护逻辑准位。
Description
技术领域
本发明是关于一种转换控制器，尤指一种具保护输出管脚的转换控制器。
背景技术
请参见图1，为泉芯电子技术有限公司（QX Micro Devices Co.,Ltd.）所生产的QX9910应用于发光二极管驱动电路的电路示意图。发光二极管驱动电路包含一转换电路及一QX9910控制器10，用以驱动一发光二极管模块20。转换电路包含一电感L、一肖特基二极管Z、一切换开关SW及一电流侦测电阻R。QX9910控制器10控制切换开关SW的导通与关断，使一输入电源Vin的电力输入转换电路并转成适当的电源以驱动发光二极管模块20发光。另外，可增加一输入驱动电路，包含一输入电阻Rin、一输入电容Cin，以及一输入齐纳二极管Zin。输入驱动电路耦接输入电源Vin以产生一电源VDD并透过一电源管脚VD以提供QX9910控制器10操作所需的电力。QX9910控制器10的一启动管脚EN同时耦接电源管脚VD，于电源VDD达一启动准位时，QX9910控制器10开始操作。
QX9910控制器10包含一侦测电阻Rcs、一侦测电容Ccs、一比较器2、一SR锁存器4、一驱动电路6、一固定关断时间电路OFT及一参考电压产生器BG。电流侦测电阻R于切换开关SW导通时侦测流经发光二极管模块20的电流并产生一电流侦测信号Ifb。侦测电阻Rcs及侦测电容Ccs透过一侦测管脚CS耦接电流侦测电阻R，以将电流侦测信号Ifb滤波后输入比较器2的非反相输入端。比较器2的反相端接收由参考电压产生器BG所产生的参考准位250mV，当电流侦测信号Ifb的准位高于250mV时，产生一高准位输出信号。SR锁存器4的一设定端S耦接固定关断时间电路OFT、一重设端R耦接比较器2的输出端，以及一输出端Q耦接驱动电路6。驱动电路6透过一驱动管脚DR耦接切换开关SW的一控制端以及固定关断时间电路OFT。SR锁存器4于重设端R接收比较器2的高准位输出信号时，透过驱动电路6关断切换开关SW，此时固定关断时间电路OFT开始计时。当切换开关SW关断达一预定关断时间时，触发SR锁存器4以重新导通切换开关SW。固定关断时间电路OFT的预定关断时间是透过一关断时间设定端TOF耦接由一设定电阻Rf及一设定电容Cf所构成的RC电路来设定。
然而，QX9910控制器10并未有保护机制，于电路有任何异常时无法进行保护。而且QX9910控制器10于一些需透过与其它电路（例如提供输入电源Vin的电路）以达到保护的情况时，也并需额外以增加管脚的方式来与其它电路沟通，也会因为管脚的增加造成控制器封装成本的增加。
发明内容
鉴于先前技术中的转换控制器会有无法针对电路异常进行保护，且与其它电路一同进行保护时也需额外增加管脚而造成成本的增加的问题。本发明的目的在于提供一种转换控制器，透过多功能管脚的方式，不仅转换控制器可对电路异常提供，也同时在不增加转换控制器的成本下与其它电路配合以达到更加的保护效果。
为达上述目的，本发明提供了一种转换控制器，包含一电源管脚、一接地管脚、至少一输入管脚、至少一输出管脚、至少一设定管脚以及一错误产生电路。电源管脚是用以耦接一电源以接收操作所需的电力，而接地管脚是用以耦接地。至少一输入管脚是用以接收输入信号，而至少一输出管脚是用以输出信号。至少一设定管脚是用以设定转换控制器的操作参数。错误产生电路耦接至少一输入管脚及至少一设定管脚其中之一使此管脚同时做为一保护输出管脚。其中，错误产生电路于转换控制器处于一保护状态时将保护输出管脚的准位调整成一保护逻辑准位。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
附图说明
图1为泉芯电子技术有限公司所生产的QX9910应用于发光二极管驱动电路的电路示意图；
图2为根据本发明的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图；
图3为根据本发明的一第一较佳实施例的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图；
图4为根据本发明的一第二较佳实施例的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图。
【主要组件符号说明】
先前技术：
QX9910控制器 10
发光二极管模块 20
电感 L
肖特基二极管 Z
切换开关 SW
电流侦测电阻 R
输入电源 Vin
输入电阻 Rin
输入电容 Cin
输入齐纳二极管 Zin
电源 VDD
电源管脚 VD
启动管脚 EN
侦测电阻 Rcs
侦测电容 Ccs
比较器 2
SR锁存器 4
驱动电路 6
固定关断时间电路 OFT
参考电压产生器 BG
电流侦测信号 Ifb
侦测管脚 CS
设定端 S
重设端 R
输出端 Q
驱动管脚 DR
关断时间设定端 TOF
设定电阻 Rf
设定电容 Cf
本发明：
转换控制器 100、200
比较器 102
SR锁存器 104
驱动电路 106
保护单元 110、210
晶体管开关 112、212
发光二体模块 120、220
误差放大器 202
过流比较器 203
欠流比较器 204
脉宽调变比较器 214
三角波产生电路 215
逻辑驱动电路 216
电源管脚 VD
接地管脚 GD
输入管脚 I1、I2
输出管脚 O1、O2
设定管脚 S1、S2
电源 VDD
保护单元 PRO
晶体管开关 M
保护信号 Prot
逻辑准位转换电路 ST
晶体管开关 Mfa
电阻 Rfa
错误信号 Fail
电感 L
肖特基二极管 Z
切换开关 SW
电流侦测电阻 R
输入电阻 Rin
输入电容 Cin
输入齐纳二极管 Zin
启动管脚 EN
侦测电阻 Rcs
侦测电容 Ccs
固定关断时间电路 OFT
参考电压产生器 BG
侦测管脚 CS
电流侦测信号 Ifb
参考信号 Vr
设定端 S
重设端 R
输出端 Q
驱动管脚 DR
设定电阻 Rf
设定电容 Cf
二极管 D
电容 C
输出电压 Vout
反馈管脚 FB
补偿管脚 COMP
补偿电容 Cc
调光管脚 DIM
调光信号 DDIM
过流参考信号 Vocp
过流保护信号 Soc
欠流参考信号 Vucp
欠流保护信号 Suc
多功能管脚 MFP
保护频率电容 Cp
同步管脚 SYN
具体实施方式
请参见图2，为根据本发明的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图。转换控制器的管脚包含一电源管脚VD、一接地管脚GD、输入管脚I1、I2、输出管脚O1、O2、设定管脚S1、S2，其中输入管脚、输出管脚及设定管脚的数量可根据实际电路需求设定，数量不限定于多个。电源管脚VD是用以耦接一电源VDD以接收操作所需的电力，而接地管脚GD是用以耦接地。输入管脚I1、I2是用以接收输入信号，而输出管脚O1、O2是用以输出信号。设定管脚S1、S2是用以设定转换控制器的操作参数。转换控制器还包含一错误产生电路，错误产生电路包含一保护单元PRO及一晶体管开关M。晶体管开关M的一端(基极)耦接一保护输出管脚，另一端(发射极)耦接电源管脚VD与接地管脚GD其中之一，在本实施例为接地管脚GD。保护输出管脚为一多功能管脚，由于转换控制器的输出管脚是用以控制转换电路中的切换开关，不宜同时做为保护输出管脚，故由输入管脚及设定管脚中选出。在本实施例，多功能管脚为设定管脚S1。在正常操作状态下，设定管脚S1操作在非保护逻辑准位，在本实施例中保护逻辑准位为零电位。保护单元PRO于判断电路异常时使转换控制器处于一保护状态，并产生一保护信号Prot至晶体管开关M，使晶体管开关M导通。此时，设定管脚S1的准位会被拉成零电位，即保护逻辑准位。其它电路可耦接到设定管脚S1，于侦测到设定管脚S1的准位为保护逻辑准位时同时进行保护程序。
为避免转换控制器的预设保护逻辑准位与其它电路用以判断保护的准位设定不同，转换控制器的保护输出管脚可以外接一逻辑准位转换电路ST，以调整保护逻辑准位。如图2所示，逻辑准位转换电路ST包含一晶体管开关Mfa及一电阻Rfa。晶体管开关Mfa与电阻Rfa串联于电源VDD及地之间，其中晶体管开关Mfa的集电极及发射极分别耦接电阻Rfa及地。于设定管脚S1的准位为保护逻辑准位时，晶体管开关Mfa由导通转为关断，使晶体管开关Mfa与电阻Rfa的连接点产生一高准位的错误信号Fail至其它电路。
请参见图3，为根据本发明的一第一较佳实施例的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图，用以控制一转换电路以驱动一发光二极管模块120。转换电路包含一电感L、一肖特基二极管Z、一切换开关SW及一电流侦测电阻R。转换控制器100控制切换开关SW的导通与关断，使一输入电源Vin的电力输入转换电路并转成适当的电源以驱动发光二极管模块120发光。一输入驱动电路包含一输入电阻Rin、一输入电容Cin，以及一输入齐纳二极管Zin，耦接输入电源Vin以产生一电源VDD并透过转换控制器100的一电源管脚VD提供转换控制器100操作所需的电力。转换控制器100的一启动管脚EN同时耦接电源管脚VD，于电源VDD达一启动准位时，转换控制器100开始操作
转换控制器100包含一侦测电阻Rcs、一侦测电容Ccs、一比较器102、一SR锁存器104、一驱动电路106、一错误产生电路、一固定关断时间电路OFT及一参考电压产生器BG，其中错误产生电路包含一保护单元110及一晶体管开关112。侦测电阻Rcs及侦测电容Ccs透过一侦测管脚CS耦接电流侦测电阻R，以将电流侦测电阻R所产生的电流侦测信号Ifb滤波并输入比较器102的非反相输入端，而比较器102的反相端接收由参考电压产生器BG所产生的参考信号Vr。当电流侦测信号Ifb的准位高于参考信号Vr的准位时，比较器102产生一高准位输出信号。SR锁存器104的一设定端S耦接固定关断时间电路OFT、一重设端R耦接比较器102的输出端，以及一输出端Q耦接驱动电路106。驱动电路106透过一驱动管脚DR耦接切换开关SW的一控制端以及固定关断时间电路OFT。SR锁存器104于重设端R接收比较器102的高准位输出信号时，透过驱动电路106关断切换开关SW，此时固定关断时间电路OFT开始计时。当切换开关SW关断达一预定关断时间时，触发SR锁存器104以重新导通切换开关SW。固定关断时间电路OFT的预定关断时间是透过一关断时间设定端TOF耦接由一设定电阻Rf及一设定电容Cf所构成的RC电路来设定。
错误产生电路的晶体管开关112的一端耦接电源管脚VD，另一端耦接关断时间设定端TOF，在此实施例中，关断时间设定端TOF为一多功能管脚。当转换控制器100正常操作时，保护单元110输出高准位的保护信号Prot，而晶体管开关112为一P型金属氧化物半导体场效晶体管，在此时处于关断状态。关断时间设定端TOF于切换开关SW导通时，使设定电容Cf处于放电状态，此时设定电容Cf上的电位为零。当切换开关SW关断时，关断时间设定端TOF停止对设定电容Cf放电。因此，流经设定电阻Rf的电流对设定电容Cf进行充电。当设定电容Cf的准位上升至一预定关断准位时，关断时间设定端TOF产生高准位信号触发SR锁存器104，以使切换开关SW再度导通，同时使设定电容Cf处于放电状态。预定关断准位低于电源VDD的准位。当转换控制器100遭遇任何电路异常，例如：发光二极管模块120短路/开路、切换开关SW短路/开路/电流过大/跨压过大等，保护信号Prot转为低准位使晶体管开关112导通。此时，关断时间设定端TOF的电位被拉至等于电源VDD的准位，即保护逻辑准位，以做为一错误信号Fail输出。错误信号Fail可输出至其它电路，例如：提供电源Vin的电源电路（未绘出），使电源电路降低或停止提供电源Vin。
当然，本发明的多功能管脚也可以使用其它的管脚。例如：图3所示的转换控制器100的启动管脚EN若非直接连接电源管脚VD而是单独接收外部的一启动信号时，错误产生电路的晶体管开关112的一端可以耦接接地管脚GD，另一端耦接启动管脚EN。当转换控制器100遭遇任何电路异常时，保护信号Prot转为低准位使晶体管开关112导通。此时启动管脚EN的准位为零电位的保护逻辑准位，同时使转换控制器100停止操作。而其它电路的保护判断准位若设定为高准位，则可以在外接如图2所示的逻辑准位转换电路ST，以转成高准位的错误信号Fail输出。
请参见图4，为根据本发明的一第二较佳实施例的具有多功能管脚的转换控制器的电路示意图，用以控制一直流转直流转换电路以驱动一发光二极管模块220。在本实施例，直流转直流转换电路为一升压转换电路，包含一电感L、一切换开关SW、一二极管D、一电容C及一电流侦测电阻R，用以将一输入电源Vin的电力转成一输出电压Vout以驱动发光二极管模块220。电流侦测电阻R侦测发光二极管模块220的电流以产生一电流侦测信号Ifb。转换控制器200透过一反馈管脚FB接收电流侦测信号Ifb，并于一驱动管脚DR输出一控制信号以控制切换开关SW的导通与关断，而且控制信号的工作周期是根据电流侦测信号Ifb而定。
转换控制器200包含一误差放大器202、一过流比较器203、一欠流比较器204、一错误产生电路、一脉宽调变比较器214、一三角波产生电路215、一逻辑驱动电路216以及一参考电压产生器BG，其中错误产生电路包含一保护单元210及一晶体管开关212。误差放大器202的反相输入端透过反馈管脚FB接收电流侦测信号Ifb，非反相输入端接收参考电压产生器BG所产生的一参考信号Vr，并于输出端产生一误差放大信号。而误差放大器202的输出端同时透过一补偿管脚COMP外接一补偿电容Cc，以对误差放大信号进行补偿。三角波产生电路215产生一三角波信号至脉宽调变比较器214的反相输入端，而脉宽调变比较器214的非反相输入端接收补偿后的误差放大信号以据此产生一脉宽调变信号至逻辑驱动电路216。逻辑驱动电路216根据脉宽调变信号及透过一调光管脚DIM所接收的调光信号DDIM产生控制信号经驱动管脚DR输出以控制切换开关SW。
过流比较器203的非反相输入端透过反馈管脚FB接收电流侦测信号Ifb，反相输入端接收由参考电压产生器BG所产生的一过流参考信号，并于电流侦测信号Ifb的准位高于过流参考信号Vocp的准位时，产生一过流保护信号Soc，其中过流参考信号Vocp的准位高于参考信号Vr的准位。过流保护信号Soc的产生，代表电路因短路或其它异常造成发光二极管模块220的电流不当升高并超过一预定的过流判断值。欠流比较器204的反相输入端透过反馈管脚FB接收电流侦测信号Ifb，非反相输入端接收由参考电压产生器BG所产生的一欠流参考信号Vucp，并于电流侦测信号Ifb的准位低于欠流参考信号Vucp的准位时，产生一欠流保护信号Suc，其中欠流参考信号Vucp的准位低于参考信号Vr的准位。欠流保护信号Suc的产生，代表电路因开路或其它异常造成发光二极管模块220的电流不当降低并低于一预定的欠流判断值。保护单元210可以包含一震荡器（未绘出），例如：电压控制震荡器（VCO），震荡器透过一多功能管脚MFP耦接一保护频率电容Cp，以根据保护频率电容Cp的电位来决定产生一保护频率以供保护单元210计时，以避免因噪声所造成的误保护。当保护单元210接收欠流保护信号Suc及过流保护信号Soc时，根据保护频率开始计时，并于欠流保护信号Suc及过流保护信号Soc的任一持续产生超过一预定时间后导通晶体管开关212。晶体管开关212一端耦接多功能管脚MFP，另一端接地，于导通时将保护频率电容Cp的电压拉至零电位的保护逻辑准位。
转换控制器200的多功能管脚MFP可以外接一逻辑准位转换电路ST，用以调整保护逻辑准位。逻辑准位转换电路ST包含一晶体管开关Mfa及一电阻Rfa(图中未标示)，且晶体管开关Mfa与电阻Mfa串联于电源VDD及地之间。在本实施例，转换控制器200于正常状态下，保护频率电容Cp上的电压以保护频率于3V-4V之间震荡。因此，此时的晶体管开关Mfa维持导通，使晶体管开关Mfa及电阻Rfa的连接点电位为零电位。当多功能管脚MFP的准位被拉低至零电位时，会使晶体管开关Mfa关断，使晶体管开关Mfa及电阻Rfa的连接点电位上升至电源VDD的电位而产生一错误信号至其它电路。
值得注意的是，本实施例的三角波产生电路215透过一同步管脚SYN接收一同步信号，使转换控制器200与同步信号同步。而多个转换控制器200也可以透过同步管脚SYN的相互连接，使三角波产生电路215所产生的脉冲信号透过同步管脚SYN传送出去，而三角波产生电路215会根据透过同步管脚SYN所接受的其它转换控制器200的脉冲信号中频率最高者为准进行同步，使转换控制器200可同步操作。
如上所述，本发明完全符合专利三要件：新颖性、创造性和产业上的实用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种转换控制器，其特征在于，包含：
一电源管脚，用以耦接一电源以接收操作所需的电力；
一接地管脚，用以耦接地；
至少一输入管脚，用以接收输入信号；
至少一输出管脚，用以输出信号；
至少一设定管脚，用以设定该转换控制器的操作参数；以及
一错误产生电路，耦接该至少一输入管脚及该至少一设定管脚其中之一使该管脚同时做为一保护输出管脚；
其中，该错误产生电路于该转换控制器处于一保护状态时将该保护输出管脚的准位调整成一保护逻辑准位。
2.根据权利要求1所述的转换控制器，其特征在于，还包含一震荡器耦接该保护输出管脚，其中该震荡器根据该保护输出管脚所外接的一保护频率电容决定用以计时的一频率。
3.根据权利要求2所述的转换控制器，其特征在于，该错误产生电路耦接该震荡器，以根据该频率计时，并于该转换控制器处于该保护状态持续一预定时间后将该保护输出管脚的准位调整成该保护逻辑准位。
4.根据权利要求3所述的转换控制器，其特征在于，该保护输出管脚外接一逻辑准位转换电路，以调整该保护逻辑准位。
5.根据权利要求4所述的转换控制器，其特征在于，该逻辑准位转换电路包含一晶体管开关及一电阻，该晶体管开关与该电阻串联于该电源及地之间，其中该晶体管开关的集电极及发射极分别耦接该电阻及地。
6.根据权利要求1所述的转换控制器，其特征在于，用以控制一直流转直流转换电路以驱动一发光二极管模块。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的转换控制器，其特征在于，还包含一同步管脚以根据一同步信号操作于一同步频率。
8.根据权利要求6所述的转换控制器，其特征在于，该转换控制器侦测该发光二极管模块的状态，并于该发光二极管模块处于一开路状态或一短路状态时，进入该保护状态。
9.根据权利要求1所述的转换控制器，其特征在于，该错误产生电路包含一晶体管开关，该晶体管开关的发射极耦接该电源管脚与该接地管脚其中之一，该晶体管开关的基极耦接该保护输出管脚，该错误产生电路将该晶体管开关导通使该保护输出管脚的准位调整成该保护逻辑准位。
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