CN103378752A - 用于稳压器的控制电路及相关的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于稳压器的控制电路，该稳压器包含有电感。该控制电路包含有：功率开关；电压输入端，用于耦接电感的一端；控制信号产生器，耦接于功率开关的控制端，用于控制功率开关的运作；第一晶体管，其第一端耦接于电压输入端和功率开关的第一端；参考电压控制器，用于控制参考电压；比较器，耦接于参考电压控制器、第一晶体管的控制端、及反馈信号，用于比较参考电压和反馈信号以切换第一晶体管的运作，以控制控制信号产生器的操作电压的大小；以及反馈电路，耦接于比较器，用于依据操作电压产生反馈信号。前述电压输入端上的电压可用来做为控制信号产生器的启动电压，可节省控制电路所需的信号引脚。

Description

用于稳压器的控制电路及相关的控制方法

技术领域

本发明有关切换式稳压器的技术，尤指一种用于切换式稳压器的控制电路及相关的控制方法。

背景技术

切换式稳压器(switching regulator)必需仰赖控制电路中的控制信号产生器(例如PWM信号产生器)的控制，才能产生稳定的输出电压，因此，控制电路在切换式稳压器的运作中扮演很重要的角色。

切换式稳压器的控制电路中需要设置适当的启动电路，才能启动控制信号产生器的运作。然而，传统控制电路中的启动电路需要从控制电路外部接收适当的启动电压，才能启动控制电路内部的控制信号产生器。因此，必需为控制电路提供专属的信号引脚，以供启动电路接收启动电压之用。

当启动电路启动了控制电路中的控制信号产生器之后，启动电路便会停止运作，也不需要再从控制电路外部接收启动电压。因此，控制电路上用来接收启动电压的专属引脚便会一直处于闲置状态，而造成引脚使用上的浪费。尤其集成电路产品常因引脚较多而需要使用体积较大的封装(package)，而使得芯片(die)的面积常常远小于封装的面积，不但会浪费材料而造成环保问题，也会造成集成电路产品的体积无法有效地缩小。因此，若要使切换式稳压器的控制电路能选用较小的封装尺寸，则显然必需进一步精简控制电路的引脚数量。

发明内容

有鉴于此，如何有效精简稳压器的控制电路的引脚数量，以有效降低电路芯片的面积和成本，实为业界有待解决的问题。

本说明书提供了一种用于一稳压器的控制电路的实施例，该稳压器包含有一电感，该控制电路包含有：一功率开关；一电压输入端，用于耦接该电感的一端；一控制信号产生器，耦接于该功率开关的控制端，用于控制该功率开关的运作；一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端和该功率开关的第一端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；一参考电压控制器，用于控制一参考电压；一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

本说明书另提供一种用于一稳压器的控制电路的实施例，该稳压器包含有一功率开关和一电感，该控制电路包含有：一电压输入端，用于耦接该电感的一端；一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；一参考电压控制器，用于控制一参考电压；一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、以及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

本说明书另提供一种用于一稳压器的控制电路的实施例，该稳压器包含有一电感和一二极管，该控制电路包含有：一功率开关，其第二端用于耦接于该电感和该二极管；一电压输入端，用于耦接该稳压器的输入电压；一控制信号产生器，耦接于该功率开关的控制端，用于控制该功率开关的运作；一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端和该功率开关的第一端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；一参考电压控制器，用于控制一参考电压；一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

本说明书另提供一种用于一稳压器的控制电路的实施例，该稳压器包含有一功率开关和一电感，该控制电路包含有：一电压输入端，用于耦接该稳压器的输入电压；一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；一参考电压控制器，用于控制一参考电压；一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、以及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

上述控制电路的优点之一，是电压输入端上的电压可用来做为控制信号产生器的启动电压，可节省控制电路所需的信号引脚。

上述控制电路的另一优点，是在控制信号产生器启动之后，控制电路无需依赖其它外部偏压电路提供的偏压也能正常运作。因此，在稳压器中不需要另设置额外的偏压线圈，可降低电路设计上的复杂度和电路成本。

本说明书另提供一种控制一稳压器的方法，该稳压器包含有一电感及一功率开关，该方法包含有：提供一电压输入端，用于耦接该电感的一端；提供一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；提供一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；提供一参考电压；比较该参考电压和一反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及依据该操作电压产生该反馈信号。

本发明的其它优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。

附图说明

图1为本发明的返驰式稳压器的一实施例简化后的功能方块图。

图2为图1中的控制电路的一运作实施例简化后的时序图。

图3为本发明的返驰式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图4为本发明的升压式稳压器的一实施例简化后的功能方块图。

图5为本发明的降压式稳压器的一实施例简化后的功能方块图。

图6为本发明的返驰式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图7为本发明的升压式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图8为本发明的降压式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图9为本发明的返驰式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图10为本发明的升压式稳压器的另一实施例简化后的功能方块图。

图11～14为本发明的降压式稳压器的不同实施例简化后的功能方块图。

具体实施方式

以下将配合相关图式来说明本发明之实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或流程步骤。

在绘示图式时，某些信号的刻度及信号间的相对比例会被加以调整，以使图式的内容能清楚地表达。另外，某些信号的形状会被简化以方便绘示。因此，图式中所绘示的各信号的形状及相对比例，除非申请人有特别指明，否则不应被用来限缩本发明的范围。

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于...」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述一第一元件耦接于一第二元件，则代表该第一元件可直接(包含通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式)连接于该第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非本说明书中有特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。

图1为本发明一实施例的返驰式稳压器(flyback regulator)100简化后的功能方块图。返驰式稳压器100包含有桥式整流器110、电感112、反馈电路114、控制电路120、以及其它电路元件。桥式整流器110用于将交流电源提供的交流电压Vac整流成直流输入电压Vin。控制电路120用于控制返驰式稳压器100的运作，以使返驰式稳压器100将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。控制电路120包含有电压输入端121、功率开关122、控制信号产生器123、第一晶体管124、参考电压控制器125、比较器126、第一反馈电路127、二极管128、以及限流器(currentlimiter)129。在图1的实施例中，返驰式稳压器100的功率开关122整合在控制电路120中。

电压输入端121用于耦接返驰式稳压器100中的电感112的一端(例如电流输出端)，且电压输入端121上的电压以Vd表示。在本实施例中，功率开关122的第一端耦接于电压输入端121，而功率开关122的第二端则耦接于预设电位(例如接地端)。因此，在本实施例中，电压输入端121上的电压Vd即为功率开关122的跨压。控制信号产生器123用于耦接功率开关122，以控制功率开关122的运作，使得返驰式稳压器100产生所需的输出电压Vout。实作上，控制信号产生器123可以用PWM信号产生器来实现。此外，也可以在控制信号产生器123内设置适当的驱动电路，或是在控制信号产生器123与功率开关122间设置适当的驱动电路。

晶体管124的第一端耦接于电压输入端121，且晶体管124的第二端耦接于控制信号产生器123。参考电压控制器125用于提供并调整参考电压Vref。比较器126耦接于参考电压控制器125、晶体管124的控制端、以及第一反馈信号Vf，用于比较参考电压Vref和反馈信号Vf以切换晶体管124的运作，藉此控制控制信号产生器123的操作电压Vcc的大小。反馈电路127耦接于比较器126，用于依据操作电压Vcc产生第一反馈信号Vf。如图1所示，反馈电路127可用简单的电阻将操作电压Vcc进行分压，用于产生与操作电压Vcc成比例关系的反馈信号Vf。在其它实施例中，也可用其它合适的元件或是电路架构来实现反馈电路127。

二极管128可设置于电压输入端121和反馈电路127之间的信号路径上，用于防止电压输入端121发生漏电流的情况。限流器129可设置于电压输入端121和反馈电路127之间的信号路径上，用于限制流经该信号路径的电流大小，藉以保护晶体管124。例如，在图1的实施例中，限流器129是设置于晶体管124的第二端和反馈电路127之间，而二极管128则是设置于限流器129与反馈电路127之间。在其它实施例中，也可将二极管128改设置在限流器129的前级。此外，也可以将二极管128及/或限流器129改设置在电压输入端121与晶体管124的第一端之间。

在控制电路120中，晶体管124、参考电压控制器125、比较器126、反馈电路127、二极管128、以及限流器129可以搭配运作，以作为控制信号产生器123的启动电路。以下将搭配图2来进一步说明控制电路120启动控制信号产生器123的方式以及后续的运作方式。

图2为图1中的控制电路120的一运作实施例所产生的信号简化后的时序图。如图2所示，当返驰式稳压器100通电后，由于电感112的电流会逐渐上升，所以电压输入端121上的电压Vd(亦即功率开关122的跨压)会逐渐上升到与稳压器110的输入电压Vin接近或相同的程度。在控制信号产生器123被启动之前，晶体管124会处于导通(turn on)状态，且参考电压控制器125会将参考电压Vref设置为第一水平TH1，使得操作电压Vcc随着电压输入端121上的电压Vd逐渐上升到第一预定电压值V1。在本实施例中，预定电压值V1会比控制信号产生器123所需的正常操作电压更高，以确保控制信号产生器123能获得足够高的操作电压。当操作电压Vcc于时间T1达到预定电压值V1时，比较器126便会截止晶体管124，使操作电压Vcc不会跟随电压输入端121上的电压Vd而继续上升。

当操作电压Vcc达到足以启动控制信号产生器123的程度时，例如，在时间T1附近时，控制信号产生器123便会开始启动运作。在运作时，控制信号产生器123会依据稳压器110中的第二反馈电路114产生的第二反馈信号FB产生控制信号CS，以控制功率开关122。控制信号CS会在高电位以及低电位之间交替地切换，以交替地导通功率开关122和截止(turn off)功率开关122。

如前所述，当操作电压Vcc达到预定电压值V1时，亦即时间T1时，比较器126便会截止晶体管124。此时，参考电压控制器125也会将参考电压Vref调降到第二水平TH2，使得操作电压Vcc随着控制信号产生器123等电路的电流消耗而逐渐降低到第二预定电压值V2。在操作电压Vcc于时间T2降到第二预定电压值V2之后，比较器126会比较参考电压Vref和反馈信号Vf以切换晶体管124的运作，藉此控制控制信号产生器123的操作电压Vcc的大小，使操作电压Vcc维持在预定电压值V2的附近。

换言之，在控制信号产生器123启动之后，晶体管124、参考电压控制器125、比较器126、反馈电路127、二极管128、以及限流器129会继续运作，以扮演控制电路120的内部稳压器的角色。如此一来，在控制信号产生器123启动之后，控制电路120无需依赖其它外部偏压线圈提供的偏压也能正常运作，因此，在返驰式稳压器100中便不需要另设置额外的偏压线圈，故可降低返驰式稳压器100在电路设计上的复杂度和整体成本。

实作上，控制电路120中的晶体管124可用耗尽型(depletion mode)金氧半场效晶体管实现，也可以用其它架构的晶体管实现。此外，操作电压Vcc也可以用来做为控制电路120中的其它元件的操作电压。

由前述说明可知，电压输入端121上的电压Vd不仅决定功率开关122的跨压，还可用来做为控制信号产生器123的启动电压。换言之，电压输入端121是由功率开关122和控制信号产生器123的启动电路所共用。因此，控制电路120无需为控制信号产生器123的启动电路设置额外的启动电压引脚，故可达成精简电路引脚数量的目的。

实作上，控制电路120中的限流器129可以用电阻、接面场效晶体管(JFET)、或是耗尽型金氧半场效晶体管实现，也可以用其它有限流特性的元件或是装置实现。在某些实施例中，则可以将二极管128及/或限流器129省略，以节省控制电路120的电路面积。

在前述的返驰式稳压器100中，还可于控制电路120外部增设一外挂电容130，并将电容130耦接于控制电路120中的操作电压Vcc，以降低操作电压Vcc的噪声，使操作电压Vcc更稳定。

另外，还可于返驰式稳压器100中设置偏压线圈116，并将偏压线圈116耦接于控制电路120中的操作电压Vcc，以使返驰式稳压器100的使用者或制造商能利用偏压线圈116提供的偏压来设定控制信号产生器123的操作电压Vcc的大小。

图3为本发明另一实施例的返驰式稳压器300简化后的功能方块图。返驰式稳压器300与前述的返驰式稳压器100很类似，差别在于返驰式稳压器300中的控制电路120另包含有一第二晶体管324。晶体管324的第一端耦接于电压输入端121、第二端耦接于功率开关122、且控制端耦接于控制信号产生器123。实作上，控制信号产生器123可用相同的控制方式来同步切换功率开关122和晶体管324。

在图3的实施例中，由于晶体管324设置于电压输入端121与功率开关122之间，所以电压输入端121上的电压Vd不会直接传导到功率开关122，故可降低对功率开关122的抗高压能力的要求，进而降低功率开关122的硬件成本。

与前述实施例类似，在控制信号产生器123启动之后，控制电路120无需依赖其它外部偏压线圈提供的偏压也能正常运作，因此，在返驰式稳压器300中不需要另设置额外的偏压线圈，故可降低返驰式稳压器300在电路设计上的复杂度和整体成本。在一实施例中，控制电路120中的晶体管124和晶体管324可用两颗耗尽型金氧半场效晶体管来实现。在另一实施例中，晶体管124和晶体管324可用同一颗耗尽型金氧半场效晶体管芯片切割而成，且该耗尽型金氧半场效晶体管芯片的第一端(例如漏极)由晶体管124和晶体管324共用，以进一步降低电路成本。

有关前述图1实施例的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图3的返驰式稳压器300中，为简明起见，在此不重复叙述。

前述的控制电路120也可应用在升压式稳压器或降压式稳压器的架构中。例如，图4为本发明一实施例的升压式稳压器400简化后的功能方块图。升压式稳压器400包含有桥式整流器110、电感412、反馈电路414、控制电路120、以及其它电路元件。控制电路120用于控制升压式稳压器400的运作，以使升压式稳压器400将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与前述的实施例类似，图4中的控制电路120的电压输入端121同样耦接于升压式稳压器400中的电感412的一端(例如电流输出端)，且控制电路120中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路414产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制功率开关122的运作。

有关前述图1和图3中的控制电路120的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图4的控制电路120中，为简明起见，在此不重复叙述。

图5为本发明一实施例的对称型降压式稳压器500简化后的功能方块图。降压式稳压器500包含有电感512、反馈电路514、驱动电路516、功率开关518、控制电路120、以及其它电路元件。控制电路120用于控制降压式稳压器500的运作，以使降压式稳压器500将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与前述的实施例类似，图5中的控制电路120的电压输入端121同样耦接于降压式稳压器500中的电感512的一端(例如电流输入端)。在本实施例中，功率开关518用来做为降压式稳压器500的上桥功率开关，而控制电路120中的功率开关122则用来做为降压式稳压器500的下桥功率开关。控制电路120中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路514产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制功率开关122的运作。降压式稳压器500的驱动电路516则会依据控制信号CS产生上桥控制信号UG，以控制功率开关518的运作。

实作上，也可以将降压式稳压器500中的驱动电路516整合到控制电路120的控制信号产生器123中，以简化降压式稳压器500的电路设计。

有关前述图1和图3中的控制电路120的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图5的控制电路120中，为简明起见，在此不重复叙述。

实作上，亦可将前述控制电路120中的功率开关122改设置在稳压器的其它功能方块中。

例如，图6所绘示为本发明另一实施例的返驰式稳压器600简化后的功能方块图。返驰式稳压器600包含有桥式整流器110、电感112、反馈电路114、控制电路620、以及其它电路元件。返驰式稳压器600和控制电路620类似于前述图3中的返驰式稳压器300和控制电路120，差别在于功率开关122的设置位置有所不同。在图3的实施例中，功率开关122是整合在控制电路120中，但在图6的实施例中，功率开关122则是设置在控制电路620外。

如图6所示，控制电路620另包含有开关连接端621，用于耦接稳压器610中的功率开关122的第一端。控制电路620中的晶体管324的第二端可通过开关连接端621耦接至稳压器610中的功率开关122的第一端。与图3的实施例类似，图6中的控制电路620的电压输入端121同样用于耦接返驰式稳压器600中的电感112的一端(例如电流输出端)。控制电路620中的控制信号产生器123用于耦接功率开关122的控制端，并依据反馈电路114产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制返驰式稳压器600中的功率开关122的运作。

与图3的实施例相同，由于晶体管324设置于电压输入端121与功率开关122之间，所以电压输入端121上的电压Vd不会直接传导到功率开关122，故可降低对功率开关122的抗高压能力的要求，进而降低功率开关122的硬件成本。

同样地，在控制电路620中的控制信号产生器123启动之后，控制电路620无需依赖其它外部偏压线圈提供的偏压也能正常运作，因此，在返驰式稳压器600中不需要另设置额外的偏压线圈，故可降低返驰式稳压器600在电路设计上的复杂度和整体成本。

有关前述图1和图3的实施例的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图6的返驰式稳压器600中，为简明起见，在此不重复叙述。

前述的控制电路620也可应用在升压式稳压器或降压式稳压器的架构中。例如，图7为本发明另一实施例的升压式稳压器700简化后的功能方块图。升压式稳压器700包含有桥式整流器110、功率开关122、电感412、反馈电路414、控制电路620、以及其它电路元件。控制电路620用于控制升压式稳压器700的运作，以使升压式稳压器700将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与图6的实施例类似，图7中的控制电路620的电压输入端121同样用于耦接升压式稳压器700中的电感412的一端(例如电流输出端)、控制电路620的开关连接端621同样用于耦接升压式稳压器700中的功率开关122的第一端、且控制电路620中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路414产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制升压式稳压器700中的功率开关122的运作。

有关前述实施例中的控制电路120和控制电路620的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图7的控制电路620中，为简明起见，在此不重复叙述。

图8为本发明另一实施例的对称型降压式稳压器800简化后的功能方块图。降压式稳压器800包含有功率开关122、电感512、反馈电路514、驱动电路816、功率开关518、控制电路620、以及其它电路元件。控制电路620用于控制降压式稳压器800的运作，以使降压式稳压器800将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与前述的实施例类似，图8中的控制电路620的电压输入端121同样耦接于降压式稳压器800中的电感512的一端(例如电流输入端)、且控制电路620的开关连接端621同样耦接至降压式稳压器800中的功率开关122的第一端、且控制电路620中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路514产生的反馈信号FB来产生控制信号CS。在本实施例中，功率开关518用来做为降压式稳压器800的上桥功率开关，而功率开关122则用来做为降压式稳压器800的下桥功率开关。降压式稳压器800中的驱动电路816会依据控制电路620产生的控制信号CS产生上桥控制信号UG和下桥控制信号LG，以分别控制功率开关518和功率开关122的运作。

实作上，也可以将降压式稳压器800中的驱动电路816整合到控制电路620的控制信号产生器123中，以简化降压式稳压器800的电路设计。

有关前述实施例中的控制电路120和控制电路620的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图8的控制电路620中，为简明起见，在此不重复叙述。

图9所绘示为本发明另一实施例的返驰式稳压器900简化后的功能方块图。返驰式稳压器900包含有桥式整流器110、功率开关122、电感112、反馈电路114、控制电路920、以及其它电路元件。返驰式稳压器900和控制电路920类似于前述图1中的返驰式稳压器100和控制电路120，差别在于功率开关122的设置位置有所不同。在图1的实施例中，功率开关122是整合在控制电路120中，但在图9的实施例中，功率开关122则是设置在控制电路920外。

如图9所示，功率开关122的第一端耦接于电感112的一端(例如电流输出端)，而功率开关122的第二端则耦接于固定电位(例如接地端)。与前述的实施例类似，图9中的控制电路920的电压输入端121同样用于耦接返驰式稳压器900中的电感112的一端(电流输出端)。控制电路920中的控制信号产生器123用于耦接功率开关122的控制端，并依据反馈电路114产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制返驰式稳压器900中的功率开关122的运作。

相较于前述图1的实施例，由于返驰式稳压器900的功率开关122设置于控制电路920之外，故可进一步减少控制电路920的电路面积。

同样地，在控制电路920中的控制信号产生器123启动之后，控制电路920无需依赖其它外部偏压线圈提供的偏压也能正常运作，因此，在返驰式稳压器900中不需要另设置额外的偏压线圈，故可降低返驰式稳压器900在电路设计上的复杂度和整体成本。

有关前述图1实施例的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图9的返驰式稳压器900中，为简明起见，在此不重复叙述。

前述的控制电路920也可应用在升压式稳压器或降压式稳压器的架构中。例如，图10为本发明另一实施例的升压式稳压器1000简化后的功能方块图。升压式稳压器1000包含有桥式整流器110、功率开关122、电感412、反馈电路414、控制电路920、以及其它电路元件。控制电路920用于控制升压式稳压器1000的运作，以使升压式稳压器1000将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与图9的实施例类似，图10中的控制电路920的电压输入端121同样耦接于升压式稳压器1000中的电感412的一端(例如电流输出端)、且控制电路920中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路414产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制升压式稳压器1000中的功率开关122的运作。

有关前述实施例中的控制电路120和控制电路920的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图10的控制电路920中，为简明起见，在此不重复叙述。

图11为本发明另一实施例的对称型降压式稳压器1100简化后的功能方块图。降压式稳压器1100包含有功率开关122、电感512、反馈电路514、驱动电路816、功率开关518、控制电路920、以及其它电路元件。控制电路920用于控制降压式稳压器1100的运作，以使降压式稳压器1100将输入电压V in转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。与前述的实施例类似，图11中的控制电路920的电压输入端121同样耦接于降压式稳压器1100中的电感512的一端(例如电流输入端)、且控制电路920中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路514产生的反馈信号FB来产生控制信号CS。在本实施例中，功率开关518用来做为降压式稳压器1100的上桥功率开关，而功率开关122则用来做为降压式稳压器1100的下桥功率开关。降压式稳压器1100中的驱动电路816会依据控制电路920产生的控制信号CS产生上桥控制信号UG和下桥控制信号LG，以分别控制功率开关518和功率开关122的运作。

实作上，也可以将降压式稳压器1100中的驱动电路816整合到控制电路920的控制信号产生器123中，以简化降压式稳压器1100的电路设计。

有关前述实施例中的控制电路120和控制电路920的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图11的控制电路920中，为简明起见，在此不重复叙述。

如前所述，图5、8、和11中的降压式稳压器500、800、和1100是属于对称型的降压式稳压器架构。实作上，本发明提出的控制电路120、620、或920亦可应用在非对称型的降压式稳压器的架构中。例如，图12为本发明一实施例的非对称型降压式稳压器1200简化后的功能方块图。在本实施例中，降压式稳压器1200包含有电感1212、反馈电路1214、二极管1216、控制电路120、以及其它电路元件。控制电路120用于控制降压式稳压器1200的运作，以使降压式稳压器1200将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。图12中的控制电路120的电压输入端121耦接于降压式稳压器1200的输入电压Vin。功率开关122的第二端耦接于电感1212和二极管1216。控制电路120中的控制信号产生器123会依据反馈电路1214产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制功率开关122的运作。

实作上，也可以将降压式稳压器1200中的二极管1216整合到控制电路120中，以简化降压式稳压器1200的电路设计。

有关前述实施例中的控制电路120的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图12的控制电路120中，为简明起见，在此不重复叙述。

图13为本发明另一实施例的非对称型降压式稳压器1300简化后的功能方块图。在本实施例中，降压式稳压器1300包含有功率开关122、电感1212、反馈电路1214、二极管1216、控制电路620、以及其它电路元件。控制电路620用于控制降压式稳压器1300的运作，以使降压式稳压器1300将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。图13中的控制电路620的电压输入端121耦接于降压式稳压器1300的输入电压Vin。控制电路620的开关连接端621耦接于功率开关122的第一端。功率开关122的第二端耦接于电感1212和二极管1216。控制电路620中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路1214产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制功率开关122的运作。

有关前述实施例中的控制电路620的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图13的控制电路620中，为简明起见，在此不重复叙述。

图14为本发明另一实施例的非对称型降压式稳压器1400简化后的功能方块图。在本实施例中，降压式稳压器1400包含有功率开关122、电感1212、反馈电路1214、二极管1216、控制电路920、以及其它电路元件。控制电路920用于控制降压式稳压器1400的运作，以使降压式稳压器1400将输入电压Vin转换成稳定的输出电压Vout，以供后级负载使用。图14中的控制电路920的电压输入端121耦接于降压式稳压器1400的输入电压Vin和功率开关122的第一端。功率开关122的第二端耦接于电感1212和二极管1216。控制电路920中的控制信号产生器123同样会依据反馈电路1214产生的反馈信号FB来产生控制信号CS，以控制功率开关122的运作。

有关前述实施例中的控制电路920的实施方式、运作方式、以及相关优点的其它说明，也适用于图14的控制电路920中，为简明起见，在此不重复叙述。

在前述的部分实施例中，控制电路120或控制电路620中的晶体管324的控制端是耦接于控制信号产生器123的输出端，但这仅是一实施例，而非局限前述控制电路120或控制电路620的实际实施方式。例如，在晶体管324是以耗尽型金氧半场效晶体管来实现的某些实施例中，亦可将晶体管324的控制端改耦接到一固定电位(例如接地端)，使晶体管324保持在导通(turn on)状态。

另外，亦可将前述部分实施例中的桥式整流器110改用其它的整流器架构实现。在某些实施例中，甚至可将桥式整流器110省略。例如，当稳压器可从其它前级电路接收到直流输入电压Vin时，便可将桥式整流器110省略。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明权利要求所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (41)

1.一种用于一稳压器的控制电路，该稳压器包含有一电感，该控制电路包含有：

一功率开关；

一电压输入端，用于耦接该电感的一端；

一控制信号产生器，耦接于该功率开关的控制端，用于控制该功率开关的运作；

一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端和该功率开关的第一端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；

一参考电压控制器，用于控制一参考电压；

一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及

一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中该参考电压控制器会在一第一时间点前将该参考电压设置在一第一水平，以使该操作电压随着该电压输入端上的电压逐渐上升到一第一预定电压值，且该参考电压控制器会于该第一时间点后将该参考电压调降到一第二水平，以使该操作电压逐渐降低到一第二预定电压值；

其中当该操作电压降到该第二预定电压值之后，该比较器会控制该第一晶体管的运作，以使该操作电压维持在该第二预定电压值。

3.如权利要求2所述的控制电路，其中该限流器设置于该第一晶体管的第二端和该反馈电路之间的信号路径上。

4.如权利要求3所述的控制电路，其中该限流器为一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

5.如权利要求1所述的控制电路，其另包含有：

一二极管，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

6.如权利要求1所述的控制电路，其另包含有：

一限流器，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

7.如权利要求6所述的控制电路，其中该限流器是一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

8.如权利要求7所述的控制电路，其中该限流器耦接于该第一晶体管的第二端与该反馈电路之间。

9.如权利要求1～8中任一项所述的控制电路，其另包含有：

一第二晶体管，其中该第二晶体管的第一端耦接于该电压输入端、第二端耦接于该功率开关的第一端、且控制端耦接于该控制信号产生器或一固定电位。

10.如权利要求9所述的控制电路，其中该第一晶体管和该第二晶体管是用同一颗耗尽型金氧半场效晶体管芯片切割而成，且该耗尽型金氧半场效晶体管芯片的漏极由该第一晶体管和该第二晶体管共用。

11.一种用于一稳压器的控制电路，该稳压器包含有一功率开关和一电感，该控制电路包含有：

一电压输入端，用于耦接该电感的一端；

一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；

一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；

一参考电压控制器，用于控制一参考电压；

一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、以及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及

一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

12.如权利要求11所述的控制电路，其中该参考电压控制器会在一第一时间点前将该参考电压设置在一第一水平，以使该操作电压随着该电压输入端上的电压逐渐上升到一第一预定电压值，且该参考电压控制器会于该第一时间点后将该参考电压调降到一第二水平，以使该操作电压逐渐降低到一第二预定电压值；

其中当该操作电压降到该第二预定电压值之后，该比较器会控制该第一晶体管的运作，以使该操作电压维持在该第二预定电压值。

13.如权利要求12所述的控制电路，其中该限流器设置于该第一晶体管的第二端和该反馈电路之间的信号路径上。

14.如权利要求13所述的控制电路，其中该限流器为一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

15.如权利要求11所述的控制电路，其另包含有：

一二极管，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

16.如权利要求11所述的控制电路，其另包含有：

一限流器，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

17.如权利要求16所述的控制电路，其中该限流器是一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

18.如权利要求17所述的控制电路，其中该限流器耦接于该第一晶体管的第二端与该反馈电路之间。

19.如权利要求11～18中任一项所述的控制电路，其另包含有：

一第二晶体管，其中该第二晶体管的第一端耦接于该电压输入端、第二端用于耦接该功率开关的第一端、且控制端耦接于该控制信号产生器或一固定电位。

20.如权利要求19所述的控制电路，其中该第一晶体管和该第二晶体管是用同一颗耗尽型金氧半场效晶体管芯片切割而成，且该耗尽型金氧半场效晶体管芯片的漏极由该第一晶体管和该第二晶体管共用。

21.一种控制一稳压器的方法，该稳压器包含有一电感及一功率开关，该方法包含有：

提供一电压输入端，用于耦接该电感的一端；

提供一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；

提供一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；

产生一参考电压；

比较该参考电压和一反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及

依据该操作电压产生该反馈信号。

22.一种用于一稳压器的控制电路，该稳压器包含有一电感和一二极管，该控制电路包含有：

一功率开关，其第二端用于耦接于该电感和该二极管；

一电压输入端，用于耦接该稳压器的输入电压；

一控制信号产生器，耦接于该功率开关的控制端，用于控制该功率开关的运作；

一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端和该功率开关的第一端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；

一参考电压控制器，用于控制一参考电压；

一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及

一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

23.如权利要求22所述的控制电路，其中该参考电压控制器会在一第一时间点前将该参考电压设置在一第一水平，以使该操作电压随着该电压输入端上的电压逐渐上升到一第一预定电压值，且该参考电压控制器会于该第一时间点后将该参考电压调降到一第二水平，以使该操作电压逐渐降低到一第二预定电压值；

其中当该操作电压降到该第二预定电压值之后，该比较器会控制该第一晶体管的运作，以使该操作电压维持在该第二预定电压值。

24.如权利要求23所述的控制电路，其中该限流器设置于该第一晶体管的第二端和该反馈电路之间的信号路径上。

25.如权利要求24所述的控制电路，其中该限流器为一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

26.如权利要求22所述的控制电路，其另包含有：

一二极管，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

27.如权利要求22所述的控制电路，其另包含有：

一限流器，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

28.如权利要求27所述的控制电路，其中该限流器是一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

29.如权利要求28所述的控制电路，其中该限流器耦接于该第一晶体管的第二端与该反馈电路之间。

30.如权利要求22～29中任一项所述的控制电路，其另包含有：

一第二晶体管，其中该第二晶体管的第一端耦接于该电压输入端、第二端耦接于该功率开关的第一端、且控制端耦接于该控制信号产生器或一固定电位。

31.如权利要求30所述的控制电路，其中该第一晶体管和该第二晶体管是用同一颗耗尽型金氧半场效晶体管芯片切割而成，且该耗尽型金氧半场效晶体管芯片的漏极由该第一晶体管和该第二晶体管共用。

32.一种用于一稳压器的控制电路，该稳压器包含有一功率开关和一电感，该控制电路包含有：

一电压输入端，用于耦接该稳压器的输入电压；

一控制信号产生器，用于耦接该功率开关的控制端，以控制该功率开关的运作；

一第一晶体管，其第一端耦接于该电压输入端，且该第一晶体管的第二端耦接于该控制信号产生器；

一参考电压控制器，用于控制一参考电压；

一比较器，耦接于该参考电压控制器、该第一晶体管的控制端、以及一反馈信号，用于比较该参考电压和该反馈信号以切换该第一晶体管的运作，以控制该控制信号产生器的一操作电压的大小；以及

一反馈电路，耦接于该比较器，用于依据该操作电压产生该反馈信号。

33.如权利要求32所述的控制电路，其中该参考电压控制器会在一第一时间点前将该参考电压设置在一第一水平，以使该操作电压随着该电压输入端上的电压逐渐上升到一第一预定电压值，且该参考电压控制器会于该第一时间点后将该参考电压调降到一第二水平，以使该操作电压逐渐降低到一第二预定电压值；

其中当该操作电压降到该第二预定电压值之后，该比较器会控制该第一晶体管的运作，以使该操作电压维持在该第二预定电压值。

34.如权利要求33所述的控制电路，其中该限流器设置于该第一晶体管的第二端和该反馈电路之间的信号路径上。

35.如权利要求34所述的控制电路，其中该限流器为一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

36.如权利要求32所述的控制电路，其另包含有：

一二极管，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

37.如权利要求32所述的控制电路，其另包含有：

一限流器，设置于该电压输入端和该反馈电路之间的信号路径上。

38.如权利要求37所述的控制电路，其中该限流器是一电阻、一接面场效晶体管、或是一耗尽型金氧半场效晶体管。

39.如权利要求38所述的控制电路，其中该限流器耦接于该第一晶体管的第二端与该反馈电路之间。

40.如权利要求32～39中任一项所述的控制电路，其另包含有：

一第二晶体管，其中该第二晶体管的第一端耦接于该电压输入端、第二端用于耦接该功率开关的第一端、且控制端耦接于该控制信号产生器或一固定电位。

41.如权利要求40所述的控制电路，其中该第一晶体管和该第二晶体管是用同一颗耗尽型金氧半场效晶体管芯片切割而成，且该耗尽型金氧半场效晶体管芯片的漏极由该第一晶体管和该第二晶体管共用。

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