CN107425715B - 电源供应电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电源供应电路，此电源供应电路包括有电荷帮浦、驱动电路、稳压电路及控制电路。电荷帮浦接收正电源电压。驱动电路驱动电荷帮浦进行操作，以使电荷帮浦依据正电源电压产生负电源电压。稳压电路提供稳压电压。控制电路接收稳压电压与正电源电压，并将所接收的稳压电压供给至驱动电路以作为其操作电源，且当接收到低电压保护触发信号时，控制电路改为将所接收的正电源电压供给至驱动电路以作为其操作电源。

Description

电源供应电路
技术领域
本发明涉及一种电源供应电路，尤其涉及一种可在低温环境下启动的电源供应电路。
背景技术
一般而言，电源供应电路都会设有过流保护(Over current protection,OCP)机制，用以对其内部的电感电流的大小进行限制，以防止电源供应电路因电感电流过大而损坏其内部元件。
当电源供应电路在常温环境中启动时，其电感电流达一峰值(peak)后便会回到正常值。然而，当电源供应电路在低温环境(例如0℃以下)中启动时，由于其内部的稳压电路在低温下所提供的稳压电压的电平会下降约6％，使得电源供应电路内部的驱动电路无法据以完全驱动同样位于电源供应电路内部的电荷帮浦，造成电荷帮浦不断地汲取上述电感电流而让电源供应电路不断地提高电感电流的大小，因而触发了过流保护机制而使得电感电流的大小在一过流保护临界值附近不断振荡。而由于过流保护机制被触发会导致提供给电荷帮浦的电流不稳定，使得电荷帮浦的输出电压更无法建立完全而达到应有的位准，导致在此情况下达到一预设时间后(例如60ms)，便会触发电源供应电路的低电压保护(Undervoltage protection,UVP)机制，因而使得电源供应电路直接关机。
发明内容
本发明的一目的在提供一种电源供应电路，其可在低温环境中正常启动。
本发明提出一种电源供应电路，此电源供应电路包括有电荷帮浦、驱动电路、稳压电路以及控制电路。电荷帮浦用以接收正电源电压。驱动电路用以驱动电荷帮浦进行操作，以使电荷帮浦依据正电源电压产生负电源电压。稳压电路用以提供稳压电压。控制电路接收稳压电压与正电源电压，并用以将所接收的稳压电压供给至驱动电路以作为其操作电源，且当接收到对应于负电源电压的低电压保护触发信号时，控制电路改为将所接收的正电源电压供给至驱动电路以作为其操作电源。
在本发明的电源供应电路中，当电荷帮浦所输出的负电源电压建立不完全而无法达到应有的位准，因而使得电源供应电路内部产生对应的低电压保护触发信号时，一但控制电路接收到此低电压保护触发信号，控制电路便会改为将所接收的正电源电压供给至驱动电路以作为其操作电源。而由于正电源电压的大小不会因为温度的改变而产生变化，使得电源供应电路内部的驱动电路能够据以完全驱动电荷帮浦，进而使得电荷帮浦所输出的负电源电压能达到应有的位准，避免电源供应电路的低电压保护机制被触发而导致电源供应电路直接关机。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的电源供应电路的电路图；
图2用以说明过电流保护机制。
附图标记说明：
100：电源供应电路
110：电荷帮浦
120：驱动电路
130：稳压电路
140：控制电路
150：电压转换电路
152：电感
153：二极管
160：低电压保护触发电路
161：比较电路
162：分压电路
170：计时器
172：反闸
174：及闸
PAVDD：正电源电压
NAVDD：负电源电压
VO：稳压电压
Vddp：操作电源
UVP：低电压保护触发信号
VSS、GND：参考电位
Vin：输入电压
IL：电感电流
LX：阳极的电压
111、112、113、114、151：开关
115、116、154：电容
121、122、123、124、176：驱动器
ITH：过流保护临界值
PWM：脉宽调制信号
具体实施方式
请参照图1，图1为依照本发明一实施例的电源供应电路100的电路图。如图1所示，此电源供应电路100包括有电荷帮浦110、驱动电路120、稳压电路130、控制电路140、电压转换电路150、低电压保护触发电路160、计时器170、反闸172、及闸174与驱动器176。此外，PWM表示为脉宽调制信号，其是被提供至及闸174的其中一输入端。
电压转换电路150用以将输入电压Vin转换成正电源电压PAVDD。电荷帮浦110用以接收正电源电压PAVDD。驱动电路120用以驱动电荷帮浦110进行操作，以使电荷帮浦110依据正电源电压PAVDD产生负电源电压NAVDD。稳压电路130电性耦接至输入电压Vin并据以提供稳压电压VO。控制电路140接收稳压电压VO与正电源电压PAVDD，并用以选择性地将所接收的稳压电压VO与正电源电压PAVDD供给至驱动电路120以作为其操作电源Vddp。此外，上述的稳压电路130例如是低压差线性稳压电路(Linear regulator,LDO)。
在此例中，电压转换电路150包括有开关151、电感152、二极管153与电容154。而电荷帮浦110则包括有开关111～114以及电容115和116。开关111的第一端电性耦接参考电位VSS，而开关111的控制端电性耦接驱动电路120。开关112的第一端电性耦接开关111的第二端，而开关112的控制端电性耦接驱动电路120。开关113的第一端接收正电源电压PAVDD，而开关113的控制端电性耦接驱动电路120。开关114的第一端电性耦接开关113的第二端，开关114的第二端电性耦接参考电位GND，而开关114的控制端电性耦接驱动电路120。电容115电性耦接于开关111的第二端与开关113的第二端之间。电容116电性耦接于开关112的第二端与参考电位GND之间。当然，上述的电容115与116亦可采用外接的方式来实现，并非一定要被纳入电荷帮浦110的构件当中。另外，上述各开关可各以一晶体管来实现。
驱动电路120包括有驱动器121～124。驱动器121的电源输入端电性耦接控制电路140的输出，而驱动器121的输出端电性耦接开关111的控制端。驱动器122的电源输入端电性耦接控制电路140的输出，而驱动器122的输出端电性耦接关112的控制端。驱动器123的电源输入端电性耦接控制电路140的输出，而驱动器123的输出端电性耦接开关113的控制端、驱动器124的电源输入端电性耦接控制电路140的输出，而驱动器124的输出端电性耦接开关114的控制端。
另外，低电压保护触发电路160包括有比较电路161与分压电路162。此低电压保护触发电路160利用分压电路162来产生负电源电压NAVDD的分压电压，并利用比较电路161来比较上述分压电压与设定电压的大小。当上述分压电压大于设定电压(无法建立足够小的负电源电压NAVDD)，表示负电源电压NAVDD的电压大小已大于原定值一预设比例，例如是大于原定值的80％，此时低电压保护触发电路160就会输出低电压保护触发信号UVP。反之，当上述分压电压小于设定电压，表示负电源电压NAVDD的电压大小仍小于原定值的该预设比例，那么低电压保护触发电路160就不会输出低电压保护触发信号UVP。而当计时器170持续接收到低电压保护触发信号UVP达到一预设时间后(例如60ms)，便会输出控制信号给反闸172，据以使电源供应电路100直接关机。
请继续参照图1。当电源供应电路100启动时，控制电路140会将所接收的稳压电压VO供给至驱动电路120以作为其操作电源Vddp。若此时电源供应电路100处于常温环境中，那么稳压电路130所提供的稳压电压VO的电平就足以让驱动电路120正常操作，因此驱动电路120便可据以正常驱动电荷帮浦110，使得电荷帮浦110中的各晶体管可以正常导通，进而使得电荷帮浦110所输出的负电源电压NAVDD能够建立完全而达到应有的位准(例如是-15V)。在实际的操作中，驱动电路120乃是先导通开关111与113，并关闭开关112与114，使得正电源电压PAVDD与参考电位VSS之间形成一充电路径，以对电容115进行充电。然后，驱动电路120导通开关112与114，并关闭开关111与113，进而在电容116的其中一端建立上述的负电源电压NAVDD。
承上述，由于此时电荷帮浦110所输出的负电源电压NAVDD能够达到应有的位准，使得低电压保护触发电路160依据负电源电压NAVDD所产生的分压电压小于设定电压(表示负电源电压NAVDD的电压大小小于原定值的该预设比例，成功建立足够小的负电源电压NAVDD，因此低电压保护触发电路160不会输出低电压保护触发信号UVP。
在另一情况中，当电源供应电路100在低温环境中启动时，由于稳压电路130在低温下所提供的稳压电压VO的电平会下降，使得驱动电路120无法据以完全驱动电荷帮浦110(即无法使电荷帮浦110中的各晶体管完全导通)，造成电荷帮浦110不断地汲取电感电流IL而让电源供应电路100不断地提高电感电流IL的大小，因而触发了电源供应电路100的过电流保护机制。图2即用以说明上述的过电流保护机制。请参照图2，由于此时电荷帮浦110不断地汲取电感电流IL而让电源供应电路100不断地提高电感电流IL的大小，因而触发了电源供应电路100的过流保护机制而使得电感电流IL的大小在过流保护临界值ITH附近不断振荡。另外，图2中的LX是表示二极管153的阳极电压大小。
请再参照回图1。承上述，由于过流保护机制被触发会导致提供给电荷帮浦110的电流不稳定，使得电荷帮浦110所产生的负电源电压NAVDD更无法建立完全而达到应有的位准(例如只达到-12V)，进而使得低电压保护触发电路160依据负电源电压NAVDD所产生的分压电压大于设定电压(表示负电源电压NAVDD的电压大小大于原定值的该预设比例)，因此低电压保护触发电路160会输出低电压保护触发信号UVP。而一但控制电路140接收到此低电压保护触发信号UVP时，控制电路140便会改为将所接收的正电源电压PAVDD供给至驱动电路120以作为其操作电源Vddp。而由于正电源电压PAVDD的大小不会因为温度的改变而产生变化，使得驱动电路120能够据以完全驱动电荷帮浦110，进而使得电荷帮浦110所输出的负电源电压NAVDD能达到应有的位准。
承上述，由于此时电荷帮浦110所输出的负电源电压NAVDD能够达到应有的位准，使得低电压保护触发电路160依据负电源电压NAVDD所产生的分压电压小于设定电压，成功建立足够小的负电源电压NAVDD(表示负电源电压NAVDD的电压大小小于原定值的该预设比例)，因此低电压保护触发电路160不会输出低电压保护触发信号UVP。如此一来，便可避免电源供应电路100的低电压保护机制被触发而导致电源供应电路100直接关机。
当然，于启动后，电源供应电路100的温度也会随着操作时间的增加而增加，使得稳压电路130所输出的稳压电压VO也会回升至原本的位准，因此可于另一预设时间之后强制控制电路140改回提供稳压电压VO至驱动电路120以作为其操作电源Vddp。
综上所述，在本发明的电源供应电路中，当电荷帮浦所输出的负电源电压建立不完全而无法达到应有的位准，因而使得电源供应电路内部产生对应的低电压保护触发信号时，一但控制电路接收到此低电压保护触发信号，控制电路便会改为将所接收的正电源电压供给至驱动电路以作为其操作电源。而由于正电源电压的大小不会因为温度的改变而产生变化，使得电源供应电路内部的驱动电路能够据以完全驱动电荷帮浦，进而使得电荷帮浦所输出的负电源电压能达到应有的位准，避免电源供应电路的低电压保护机制被触发而导致电源供应电路直接关机。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (7)

1.一种电源供应电路，其包括：
一电压转换电路，用以将输入电压转换成正电源电压；
一电荷帮浦，用以接收该正电源电压；
一驱动电路，用以驱动该电荷帮浦进行操作，以使该电荷帮浦依据该正电源电压产生一负电源电压；
一稳压电路，用以电性耦接至该输入电压并据以提供一稳压电压；以及
一控制电路，接收该稳压电压与该正电源电压，并用以将所接收的该稳压电压供给至该驱动电路以作为其操作电源，且当接收到对应于该负电源电压的一低电压保护触发信号时，该控制电路改为将所接收的该正电源电压供给至该驱动电路以作为其操作电源。
2.如权利要求1所述的电源供应电路，其中该电荷帮浦包括：
一第一开关，具有一第一端、一第二端与一第一控制端，该第一端电性耦接一第一参考电位，而该第一控制端电性耦接该驱动电路；
一第二开关，具有一第三端、一第四端与一第二控制端，该第三端电性耦接该第二端，而该第二控制端电性耦接该驱动电路，该第四端输出该负电源电压；
一第三开关，具有一第五端、一第六端与一第三控制端，该第五端接收该正电源电压，而该第三控制端电性耦接该驱动电路；以及
一第四开关，具有一第七端、一第八端与一第四控制端，该第七端电性耦接该第六端，该第八端电性耦接一第二参考电位，而该第四控制端电性耦接该驱动电路。
3.如权利要求2所述的电源供应电路，其中该第一开关、该第二开关、该第三开关与该第四开关各为一MOS晶体管。
4.如权利要求2所述的电源供应电路，其中该电荷帮浦还包括一电容，该电容电性耦接于该第二端与该第六端之间。
5.如权利要求2所述的电源供应电路，其中该电荷帮浦还包括一电容，该电容电性耦接于该第四端与该第二参考电位之间。
6.如权利要求2所述的电源供应电路，其中该驱动电路包括：
一第一驱动器，具有一第一电源输入端与一第一输出端，该第一电源输入端电性耦接该控制电路的输出，而该第一输出端电性耦接该第一控制端；
一第二驱动器，具有一第二电源输入端与一第二输出端，该第二电源输入端电性耦接该控制电路的输出，而该第二输出端电性耦接该第二控制端；
一第三驱动器，具有一第三电源输入端与一第三输出端，该第三电源输入端电性耦接该控制电路的输出，而该第三输出端电性耦接该第三控制端；以及
一第四驱动器，具有一第四电源输入端与一第四输出端，该第四电源输入端电性耦接该控制电路的输出，而该第四输出端电性耦接该第四控制端。
7.如权利要求1所述的电源供应电路，其中该稳压电路是一低压差线性稳压电路。
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