CN109725671B - 强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法 - Google Patents

强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法 Download PDF

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Abstract

强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法，该电流包括一比较器、一第一金属氧化物半导体场效应晶体管以及一第二金属氧化物半导体场效应晶体管。比较器比较对应于一电子装置的一系统电压以及一参考电压。第一金属氧化物半导体场效应晶体管耦接至比较器以及一第一电源。第二金属氧化物半导体场效应晶体管耦接至比较器以及对应于一电子装置的一第二电源。当一外部装置与电子装置连接，使得系统电压小于参考电压时，比较器输出一低电平信号，并导通第一金属氧化物半导体场效应晶体管，使得外部装置由第一电源进行供电。

Description

强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法
技术领域
本发明涉及一种强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法，特别涉及一种当外部装置的连接造成系统电压小于参考电压时，通过一电容对外部装置进行供电的强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法。
背景技术
当使用者将外部装置(例如热拔插周边装置)与电子装置连接时，可能会产生瞬间的大电流，进而造成电子装置的系统电压浮动。而当瞬间电流过大时，可能会造成工作电压下降，使得工作电压低于系统需求，进而导致系统以及电子装置产生误动作或者重置。因此，如何在电子装置的系统电压产生电压降时，快速地切换电源以应付过大的瞬间电流为目前所需解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明一实施例提供一种用于强化负载瞬态响应补偿的电路，包括一比较器、一第一金属氧化物半导体场效应晶体管以及一第二金属氧化物半导体场效应晶体管。比较器比较对应于一电子装置的一系统电压以及一参考电压。第一金属氧化物半导体场效应晶体管耦接至比较器以及一第一电源。第二金属氧化物半导体场效应晶体管耦接至比较器以及对应于一电子装置的一第二电源。当一外部装置与电子装置连接，使得系统电压小于参考电压时，比较器输出一低电平信号，并导通第一金属氧化物半导体场效应晶体管，使得外部装置由第一电源进行供电。
本发明另一实施例提供一种强化负载瞬态响应补偿的方法，步骤包括：通过一电子装置提供一系统电压；将一外部装置与电子装置连接；通过一比较器比较系统电压以及一参考电压，并产生一比较结果；以及根据比较结果导通一第一金属氧化物半导体场效应晶体管或者一第二金属氧化物半导体场效应晶体管，使得一外部装置由一第一电源或者对应于上述电子装置的一第二电源进行供电。当系统电压小于参考电压时，比较器输出一低电平信号，并导通第一金属氧化物半导体场效应晶体管，使得外部装置由第一电源进行供电。
根据本发明一实施例，其中当系统电压大于参考电压时，比较器输出一高电平信号，并导通第二金属氧化物半导体场效应晶体管，使得外部装置由第二电源进行供电。
根据本发明一实施例，其中第一电源为一超级电容，以及当第二金属氧化物半导体场效应晶体管导通时，第二电源还同时对超级电容进行充电。
根据本发明一实施例，其中参考电压由一低压差稳压器所提供。
根据本发明一实施例，其中第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有一第一栅极、一第一漏极以及一第一源极。第一栅极耦接至比较器的一输出端，第一漏极耦接至外部装置、第二电源以及一电阻的一第一端，以及第一源极耦接至电容的一第一端以及电阻的一第二端。第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一第二栅极、一第二漏极以及一第二源极，第二栅极耦接至比较器的输出端，第二漏极耦接至一工作电压，以及第二源极耦接至第一漏极、第二电源、电阻的第一端以及外部装置。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的用于强化负载瞬态响应补偿的电路的电路图。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的通过系统电源负载进行供电的示意图。
图2B是显示根据本发明一实施例所述的通过超级电容对负载进行供电的示意图。
图3是显示根据本发明一实施例所述的强化负载瞬态响应补偿的方法的流程图。
【符号说明】
+V～工作电压
100～用于强化负载瞬态响应补偿的电路
110～比较器
120～外部装置
210～LDO
C1～超级电容
D～漏极
G～栅极
Q1～第一金属氧化物半导体场效应晶体管
Q2～第二金属氧化物半导体场效应晶体管
R1～电阻
S～源极
S301～S305～步骤流程
V_ref～参考电压
V_sys～系统电压、第二电源
具体实施方式
有关本发明的用于强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法适用的其他范围将在接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关用于强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。
图1是显示根据本发明一实施例所述的用于强化负载瞬态响应补偿的电路100的电路图。在此实施例中，用于强化负载瞬态响应补偿的电路100耦接介于电子装置以及一外部装置120之间，并可包括一比较器110、一第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1、一第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2、一电阻R1以及一电容C1。比较器110具有一正相输入端、一反向输入端以及一输出端，其中正相输入端用以接收对应于一电子装置(未显示)的一系统电压V_sys，反相输入端用以接收一参考电压V_ref，以及输出端则根据系统电压V_sys以及参考电压V_ref的一比较结果输出一高电平信号或者一低电平信号。第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1具有一第一栅极G1、一第一漏极D1以及一第一源极S1。其中，第一栅极G1耦接至比较器110的输出端，第一漏极D1耦接至一外部装置120、第二电源V_sys以及电阻R1的一第一端，以及第一源极S1耦接至电容C1的一第一端以及电阻R1的一第二端。第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2具有一第二栅极G2、一第二漏极D2以及一第二源极S2，其中第二栅极G2耦接至比较器110的输出端，第二漏极D2耦接至一工作电压+V，以及第二源极S2耦接至第一漏极D1、第二电源V_sys、电阻R1的第一端以及外部装置120。电容C1的一第二端耦接至一接地端。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的通过系统电源负载进行供电的示意图。在此实施例中，参考电压V_ref由一低压差稳压器(Low-dropoutregulator，LDO)210提供，以及参考电压V_ref小于系统正常运作时所提供的系统电压V_sys。由于低压差稳压器可提供稳定的直流电压电源，因此当电子装置的系统电压V_sys受到外部装置或者其它因素的影响时，由低压差稳压器所提供的参考电压V_ref并不会随之浮动，如此将可提升精准度并可能避免系统产生误动作。此外，电容C1为一超级电容，用以作为电子装置的另一电源。当电子装置运作于正常状态下时，系统电压V_sys大于参考电压V_ref，因此比较器110的输出端将输出高电平信号，使得第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2导通，而第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1则不导通，即对应于电子装置的第二电源V_sys直接对电容C1进行充电。
图2B是显示根据本发明一实施例所述的通过超级电容对负载进行供电的示意图。其中，当一外部装置与电子装置连接时，若外部装置的连接因负载增加而产生瞬间的大电流，进而造成系统电压V_sys降低，则系统电压V_sys将小于参考电压V_ref，即比较器110的输出端输出低电平信号，使得第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1导通，而第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2则不导通。如此，将由电容C1对外部装置120进行供电(如图2B中箭头所示)，以避免电子装置因工作电压降低而产生不可预期的风险。
接着回到图2A，当电子装置的输出稳定后，系统电压V_sys将上升回对应于正常状态的电压，即系统电压V_sys将大于参考电压V_ref，比较器110重新输出高电平信号，使得第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2导通，而第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1则不导通，如此外部装置120将由对应于电子装置的第二电源V_sys进行供电，同时第二电源V_sys亦重新对电容C1进行充电。
图3是显示根据本发明一实施例所述的强化负载瞬态响应补偿的方法的流程图。在步骤S301，当系统正常运作时，由于系统电压V_sys大于参考电压V_ref，比较器110通过其输出端输出高电平信号，使得第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2导通，而第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1不导通，从而对应于电子装置的第二电源对电容C1进行充电。在步骤S302，使用者将外部装置与电子装置连接。此时，由于外部装置的连接可能会产生瞬间的大电流，进而造成系统电压V_sys降低，因此在步骤S303，比较器110判断系统电压V_sys是否小于参考电压V_ref。当系统电压V_sys小于参考电压V_ref时，进入步骤S304，比较器110将输出低电平信号，使得第一金属氧化物半导体场效应晶体管Q1导通，即外部装置120由电容C1进行供电。反之，当系统电压V_sys恢复稳定，即系统电压V_sys大于参考电压V_ref时，进入步骤S305，比较器110输出高电平信号，使得第二金属氧化物半导体场效应晶体管Q2导通，即外部装置120由对应于电子装置的第二电源V_sys进行供电，同时第二电源V_sys亦对电容C1重新充电。
综上所述，根据本发明实施例所提出的强化负载瞬态响应补偿的电路以及方法，当电子装置的系统电压因外部装置的连接而低于参考电压时，可通过比较器的比较将供应电源快速地切换超级电容，并由其进行供电。如此将可满足当外部装置连接时大电流的需求，并可同时避免系统电压因突然降低所造成系统的误判断或者重置。此外，当外部装置的负载恢复正常供电时，也可通过比较器的比较将供应电源切换为电子装置，以由电子装置进行供电并重新对电容充电，以供下一次的使用。
以上叙述许多实施例的特征，使本领域技术人员能够清楚理解本说明书的形态。本领域技术人员能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其他工艺及结构而完成相同于上述实施例的目的和/或达到相同于上述实施例的优点。本领域技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。

Claims (8)

1.一种用于强化负载瞬态响应补偿的电路，包括：
比较器，比较对应于电子装置的系统电压以及参考电压；
第一金属氧化物半导体场效应晶体管，耦接至上述比较器以及第一电源；
第二金属氧化物半导体场效应晶体管，耦接至上述比较器以及对应于电子装置的第二电源；以及
其中，当外部装置与上述电子装置连接，使得上述系统电压小于上述参考电压时，上述比较器输出低电平信号，并导通上述第一金属氧化物半导体场效应晶体管，使得上述外部装置由上述第一电源进行供电，
其中当上述系统电压大于上述参考电压时，上述比较器输出高电平信号，并导通上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管，使得上述外部装置从由上述第一电源进行供电切换为由上述第二电源进行供电。
2.如权利要求1所述的电路，其中上述第一电源为超级电容，以及当上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管导通时，上述第二电源还同时对上述超级电容进行充电。
3.如权利要求2所述的电路，其中上述参考电压由低压差稳压器所提供。
4.如权利要求2所述的电路，其中上述第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有第一栅极、第一漏极以及第一源极，上述第一栅极耦接至上述比较器之一输出端，上述第一漏极耦接至上述外部装置、上述第二电源以及电阻的第一端，以及上述第一源极耦接至上述电容的第一端以及上述电阻的第二端，以及上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有第二栅极、第二漏极以及第二源极，上述第二栅极耦接至上述比较器的上述输出端，上述第二漏极耦接至工作电压，以及上述第二源极耦接至上述第一漏极、上述第二电源、上述电阻的上述第一端以及上述外部装置。
5.一种强化负载瞬态响应补偿的方法，包括：
通过电子装置提供系统电压；
将外部装置与上述电子装置连接；
通过比较器比较上述系统电压以及参考电压，并产生比较结果；以及
根据上述比较结果导通第一金属氧化物半导体场效应晶体管或者第二金属氧化物半导体场效应晶体管，使得上述外部装置由第一电源或者对应于上述电子装置的第二电源进行供电；
其中，当上述系统电压小于上述参考电压时，上述比较器输出低电平信号，并导通上述第一金属氧化物半导体场效应晶体管，使得上述外部装置由上述第一电源进行供电，
其中当上述系统电压大于上述参考电压时，上述比较器输出高电平信号，并导通上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管，使得上述外部装置从由上述第一电源进行供电切换为由上述第二电源进行供电。
6.如权利要求5所述的方法，其中上述第一电源为超级电容，以及当上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管导通时，上述第二电源还同时对上述超级电容进行充电。
7.如权利要求6所述的方法，其中上述参考电压由低压差稳压器所提供。
8.如权利要求6所述的方法，其中上述第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有第一栅极、第一漏极以及第一源极，上述第一栅极耦接至上述比较器之一输出端，上述第一漏极耦接至上述外部装置、上述第二电源以及电阻的第一端，以及上述第一源极耦接至上述电容的第一端以及上述电阻的第二端，以及上述第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有第二栅极、第二漏极以及第二源极，上述第二栅极耦接至上述比较器的上述输出端，上述第二漏极耦接至工作电压，以及上述第二源极耦接至上述第一漏极、上述第二电源、上述电阻的上述第一端以及上述外部装置。
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