CN105846663B - 操作系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作系统及控制方法，该操作系统包括一电压转换器、一处理电路以及一保护器。电压转换器根据一反馈电压转换一输入电压，用以产生一输出电压。处理电路耦接电压转换器，并根据一控制信号转换输出电压，用以产生反馈电压。保护器耦接电压转换器以及处理电路，并根据反馈电压致能或不致能电压转换器。

Description

操作系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种操作系统，特别涉及一种可产生不同输出电压的操作系统。
背景技术
电子装置的内部通常具有许多的电子元件。这些电子元件的操作电压并不相同。一般而言，不同的元件可能需要不同的操作电压。然而，已知的电源转换器只能提供单一输出电压。因此，如果要提供多操作电压给不同的电子元件时，则需设置多个电源转换器，因而造成元件成本的增加，并且大幅减少电子装置内部的可用空间。
发明内容
本发明提供一种操作系统，包括一电压转换器、一处理电路以及一保护器。电压转换器根据一反馈电压转换一输入电压，用以产生一输出电压。处理电路耦接电压转换器，并根据一控制信号转换输出电压，用以产生反馈电压。保护器耦接电压转换器以及处理电路，并根据反馈电压致能或不致能电压转换器。
本发明还提供一种控制方法，包括根据一反馈电压转换一输入电压，用以产生一输出电压；根据一控制信号处理该输出电压，用以产生该反馈电压；以及检测该反馈电压。当该反馈电压大于一参考电压时，停止转换该输入电压。当该反馈电压不大于该参考电压时，转换该输入电压。
为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A及图1B为本发明的操作系统的示意图。
图2为本发明的处理电路的示意图。
图3为本发明的控制方法的一可能流程图。
【符号说明】
100A、100B：操作系统； 110：电压转换器；
120：保护器； 130、200：处理电路；
FB：反馈电压； VIN：输入电压；
VOUT：输出电压； EN：控制信号；
CMP：比较器； REF：参考电压；
CNT：控制信号； 140：储能器；
150：电压产生器； C：电容；
ADJ：调整信号； R1～R3：电阻；
210：阻抗单元； ND1～ND3：节点；
GND：接地节点； 220：开关；
Q1：N型晶体管； S311～S314：步骤。
具体实施方式
图1A为本发明的操作系统的示意图。如图所示，操作系统100A包括一电压转换器110、一保护器120以及一处理电路130。在一可能实施例中，操作系统100A为一电源管理集成电路(power management IC)，用以供电给一外部装置。操作系统100A也可应用在USB3.0芯片中，但并非用以限制本发明。
电压转换器110根据一反馈电压FB转换一输入电压VIN，用以产生一输出电压VOUT。举例而言，电压转换器110根据不同的反馈电压产生不同的输出电压。本发明并不限定电压转换器110的种类。任何只要能够根据一反馈电压产生不同的输出电压的电路均可作为电压转换器110。在一可能实施例中，电压转换器110并未具有一内部集成电路(Inter-Integrated Circuit；I2C)接口。在此例中，电压转换器110不会根据I2C协议调整输出电压VOUT。在一可能实施例，电压转换器110为一直流转换器(DC/DC converter)、一脉宽调制集成电路(PWM IC)或是一线性稳压器(Linear Regulator)。
保护器120耦接于电压转换器110以及处理电路130之间，并根据反馈电压FB产生一控制信号EN，用以致能或不致能电压转换器110。在本实施例中，保护器120判断反馈电压FB是否过大。当反馈电压FB过大时，保护器120通过控制信号EN不致能电压转换器110。当反馈电压FB并未过大时，保护器120通过控制信号EN致能电压转换器110。
在一可能实施例中，保护器120利用控制信号EN的电平，致能或不致能电压转换器110。举例而言，当控制信号EN被设定为一第一电平时，电压转换器110不被致能，当控制信号EN被设定为一第二电平时，电压转换器110被致能。第一电平不同于第二电平。在一可能实施例中，第一电平为高电平，第二电平为低电平。在另一可实施例中，第一电平为低电平，第二电平为高电平。
在本实施例中，保护器120为一比较器CMP，用以将反馈电压FB与一参考电压REF作比较，并将比较结果作为控制信号EN。举例而言，当反馈电压FB大于参考电压REF时，比较器CMP输出低电平。此时，电压转换器110不被致能。然而，当反馈电压FB不大于参考电压REF时，比较器CMP输出高电平，用以致能电压转换器110。
由于保护器120在反馈电压FB较高时，不致能电压转换器110，故以避免过高的反馈电压触发电压转换器110内部的过压保护机制(Over Voltage Protect)，因而避免电压转换器110被关闭(shutdown)。
处理电路130耦接电压转换器110以及保护器120，并根据一控制信号CNT处理输出电压VOUT，用以产生反馈电压FB。在本实施例中，处理电路130根据不同的控制信号产生不同的反馈电压。举例而言，当控制信号CNT位于一第一电平时，反馈电压FB等于一第一电压，当控制信号CNT位于一第二电平时，反馈电压FB等于一第二电压。在本实施例中，第一电平不同于第二电平，第一电压不同于第二电压。在一可能实施例中，当第一电平为一高电平或是一低电平时，第二电平为一低电平或是一高电平。另外，第一电压可能大于第二电压。
本发明并不限定处理电路130如何处理输出电压VOUT。稍后将通过图2说明处理电路130的一可能实施例。图1B为本发明的操作系统的另一示意图。图1B相似图1A，不同之处在于，图1B的操作系统100B多了一储能器140以及一电压产生器150。如图所示，储能器140耦接节点ND1。当电压转换器110被致能时，储能器140根据输出电压VOUT而充电。当电压转换器110不被致能时，储能器140供电给节点ND1，用以避免输出电压VOUT的电平过低。在本实施例中，储能器140为一电容C，但并非用以限制本发明。电容C所储存的电荷足以使输出电压VOUT在一固定时间内高于一特定电压。该特定电压足以维持后端的电子元件的运作。
电压产生器150根据一调整信号ADJ，输出参考电压REF。在本实施例中，电压产生器150对输入电压VIN进行分压，用以产生多个分压结果，并根据调整信号ADJ，从多个分压结果中选择一个输出，作为参考电压REF。在另一可能实施例中，电压产生器150仅产生单一分压结果，并直接将该分压结果作为参考电压REF。
图2为本发明的处理电路的一可能实施例。如图所示，处理电路200包括电阻R1以及一阻抗单元210。电阻R1与阻抗单元210串联于节点ND1与接地节点GND之间，用以对输出电压VOUT进行分压。在本实施例中，阻抗单元210的阻值由控制信号CNT所决定。举例而言，当控制信号CNT位于一第一电平时，阻抗单元210具有一第一阻值。因此，反馈电压FB等于一第一电压。当控制信号CNT位于一第二电平时，阻抗单元210具有一第二阻值。因此，反馈电压FB等于一第二电压。在一可能实施例中，第二阻值小于第一阻值。在此例中，第二电压小于第一电压。在其它实施例中，第二阻值可能大于第一阻值，因此，第二电压大于第一电压。
阻抗单元210包括电阻R2～R3以及一开关220，但并非用以限制本发明。任何可根据一控制信号的电平，提供不同阻值的电路，均可作为阻抗单元210。在本实施例中，电阻R2耦接于节点ND2与接地节点GND之间。节点ND2输出反馈电压FB。电阻R3耦接于节点ND2与ND3之间。开关220串联电阻R3并耦接至接地节点GND，并根据控制信号CNT控制节点ND3的电平。
举例而言，当控制信号CNT位于一第一电平时，开关220不导通。因此，节点ND3的电平不等于接地节点GND的电平。此时，电阻R1与R2对输出电压VOUT进行分压。因此反馈电压FB等于第一电压。然而，当控制信号CNT位于一第二电平时，开关220被导通。因此，节点ND3的电平等于接地节点GND的电平。此时，电阻R2并联电阻R3，并且反馈电压FB等于第二电压。
在本实施例中，开关220为一N型晶体管Q1。N型晶体管Q1的栅极接收控制信号CNT，其输入端(漏极)耦接节点ND3，其输出端(源极)耦接接地节点GND。在其它实施例中，开关220也可替换成P型晶体管。
图3为本发明的控制方法的一可能流程图。在一可能实施例中，本发明的控制方法可应用在USB 3.0芯片中。首先，根据一反馈电压转换一输入电压，用以产生一输出电压(步骤S311)。在一可能实施例中，可利用一电压转换器处理该输入电压。电压转换器可能根据不同的反馈电压，转换输入电压，用以产生不同的输出电压。
举例而言，当反馈电压等于第一电压时，输出电压等于一第三电压。当反馈电压等于一第二电压时，输出电压等于一第四电压。第一电压不同于第二电压，并且第三电压不同于第四电压。在一可能实施例中，第一电压大于第二电压，并且第三电压小于第四电压。本发明并不限定电压转换器的种类。在一可能实施例中，电压转换器并不具有I2C接口。在另一可能实施例中，电压转换器为一直流转换器、一脉宽调制集成电路或是一线性稳压器。
根据一控制信号处理该输出电压，用以产生该反馈电压(步骤S312)。在一可能实施例中，步骤S312对输出电压进行分压，并将分压结果作为反馈电压。不同的控制信号可能对应不同的反馈电压。举例而言，当控制信号为一第一电平时，反馈电压等于一第一电压，控制信号为一第二电平时，反馈电压等于一第二电压。第一电平不同于第二电平。举例而言，当第一电平为一高电平或是一低电平时，则第二电平为低电平或是高电平。另外，第一电压小于或大于第二电压。
检测该反馈电压(步骤S313)。在本实施例中，步骤S313将反馈电压与一参考电压相比较。当反馈电压大于参考电压时，停止转换该输入电压(步骤S314)，并回到步骤S313，继续检测该反馈电压。当反馈电压不大于参考电压时，回到步骤S311，根据反馈信号转换输入电压。
由于输出电压可能用以驱动许多电子元件，因此，在停止转换输入电压时，可能会造成输出电压的电平过低，因而无法正常地驱动电子元件。为了正常供电给电子元件，在其它实施例中，步骤S314更提供一储存电压以作为输出电压，以维持电子元件的运作。在一可能实施例中，储存电压由一储能元件所提供。在此例中，当步骤S311产生输出电压时，储能元件便根据输出电压而充电，并在输出电压低于一最小值时，将本身所储存的电压作为输出电压。
除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本领域技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (14)

1.一种操作系统，包括：
电压转换器，根据反馈电压转换输入电压，用以产生输出电压；
处理电路，耦接该电压转换器，并根据控制信号处理该输出电压，用以产生该反馈电压；以及
保护器，耦接该电压转换器以及该处理电路，并根据该反馈电压致能或不致能该电压转换器，其中当该反馈电压大于参考电压时，该保护器不致能该电压转换器，当该反馈电压不大于该参考电压时，该保护器致能该电压转换器。
2.如权利要求1所述的操作系统，其中当该控制信号位于第一电平时，该反馈电压等于第一电压，当该控制信号位于第二电平时，该反馈电压等于第二电压，该第一电平小于该第二电平，该第一电压大于该第二电压。
3.如权利要求1所述的操作系统，其中该处理电路包括：
第一电阻，耦接于第一节点与第二节点之间，其中该第一节点接收该输出电压，该第二节点输出该反馈电压；
第二电阻，耦接于该第二节点与接地节点之间；
第三电阻，耦接于该第二节点与第三节点之间；以及
晶体管，具有栅极、输入端以及输出端，该栅极接收该控制信号，该输入端耦接该第三节点，该输出端耦接该接地节点。
4.如权利要求1所述的操作系统，其中当该控制信号为第一电平时，该输出电压等于第三电压，当该控制信号为第二电平时，该输出电压等于第四电压，该第三电压不同于该第四电压。
5.如权利要求1所述的操作系统，其中该保护器包括：
比较器，比较该反馈电压以及该参考电压，用以致能或不致能该电压转换器。
6.如权利要求5所述的操作系统，还包括：
电压产生器，根据调整信号，输出该参考电压。
7.如权利要求1所述的操作系统，其中该电压转换器不具有内部集成电路(Inter-Integrated Circuit；I2C)接口。
8.如权利要求1所述的操作系统，其中该电压转换器为脉宽调制集成电路。
9.如权利要求3所述的操作系统，还包括：
储能器，耦接该第一节点，其中当该电压转换器被致能时，该储能器根据该输出电压而充电，当该电压转换器不被致能时，该储能器供电给该第一节点。
10.一种控制方法，包括：
根据反馈电压转换输入电压，用以产生输出电压；
根据控制信号处理该输出电压，用以产生该反馈电压；以及
检测该反馈电压，其中当该反馈电压大于参考电压时，停止转换该输入电压，当该反馈电压不大于该参考电压时，转换该输入电压。
11.如权利要求10所述的控制方法，其中当该反馈电压等于第一电压时，该输出电压等于第三电压，当该反馈电压等于第二电压时，该输出电压等于第四电压，该第一电压不同于该第二电压，该第三电压不同于该第四电压。
12.如权利要求11所述的控制方法，其中该第一电压大于该第二电压，该第三电压小于该第四电压。
13.如权利要求10所述的控制方法，其中当该控制信号位于第一电平时，该反馈电压等于第一电压，当该控制信号位于第二电平时，该反馈电压等于第二电压，该第一电平小于该第二电平，该第一电压大于该第二电压。
14.如权利要求10所述的控制方法，还包括：
储存该输出电压，用以产生储存电压；以及
当停止转换该输入电压时，将该储存电压作为该输出电压。
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