CN111146768B - 稳压装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种稳压装置及其控制方法，该稳压装置其包含第一开关、第二开关、保护电路及驱动电路。第一开关用于接收电源供应电压。第二开关的一端与第一开关耦接于一节点，第二开关的另一端耦接于接地端。保护电路耦接于节点，并用于根据第一开关与第二开关的启闭状态及节点的电压而输出至少一保护信号。驱动电路耦接于第一开关、第二开关及保护电路，并用于根据至少一保护信号而关闭第一开关或第二开关。

Description

稳压装置及其控制方法

技术领域

本案系有关于一种电压转换装置与其控制方法，且特别是有关于一种稳压装置与其控制方法。

背景技术

为保护稳压器避免其损坏，一般而言会于稳压器的开关处装设检测元件，由检测元件检测开关的状态，再回传信号给保护装置，其后再由保护装置传送信号给驱动装置，藉以关闭上述开关，避免开关损坏。

然而，上述保护方式，须于开关处额外加装检测元件，导致成本增加，亦造成稳压器的面积增加。再者，额外加装检测元件的稳压器，其须经多个元件对信号进行处理/判断，再传给下一个元件，如此，不仅增加操作的复杂度，亦会使得处理时间较长，致使整体操作速度减缓，因此，如何设计出适用于稳压器的保护装置，以避免稳压器的成本与其占用的面积增加，并增进整体操作速度，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域极需改进的目标。

发明内容

发明内容旨在提供本公开内容的简化摘要，以使阅读者对本公开内容具备基本的理解。此发明内容并非本公开内容的完整概述，且其用意并非在指出本案实施例的重要/关键元件或界定本案的范围。

本案内容的一目的是在提供一种记忆体驱动装置，藉以解决先前技术存在的问题，解决的手段如后所述。

为达上述目的，本案内容的一技术方案系关于一种稳压装置，其包含第一开关、第二开关、保护电路及驱动电路。第一开关用于接收电源供应电压。第二开关的一端与第一开关耦接于一节点，第二开关的另一端耦接于接地端。保护电路耦接于节点，并用于根据第一开关与第二开关的启闭状态及节点的电压而输出至少一保护信号。驱动电路耦接于第一开关、第二开关及保护电路，并用于根据至少一保护信号而关闭第一开关或第二开关。

为达上述目的，本案内容的另一技术方案系关于一种控制方法，其系用于控制稳压装置。稳压装置包含第一开关及第二开关。第一开关的一端用于接收电源供应电压，第二开关的一端与第一开关耦接于一节点，第二开关的另一端耦接于接地端。控制方法包含：根据第一开关与第二开关的启闭状态及节点的电压而输出至少一保护信号；以及根据至少一保护信号而关闭第一开关或第二开关。

因此，根据本案的技术内容，本案实施例所示的稳压装置及控制方法不需要于开关处额外加装检测元件，是以减少检测元件，而能降低成本、并减少稳压装置的面积。此外，本案实施例所示的稳压装置及控制方法可使稳压装置于条件满足后，即快速地关闭开关，使得整体操作速度提升。

在参阅下文实施方式后，本案所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本案的基本精神及其他发明目的，以及本案所采用的技术手段与实施方式。

附图说明

为让本案的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1是依照本案一实施例绘示一种稳压装置的示意图。

图2是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置的操作示意图。

图3是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置的操作示意图。

图4是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置的保护电路示意图。

图5是依照本案一实施例绘示一种控制方法的流程示意图。

根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本案相关的具体特征与元件。此外，在不同图式间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。

具体实施方式

为了使本公开内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本案的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本案具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用于建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

除非本说明书另有定义，此处所用的科学与技术词汇的含义与本案所属技术领域中具有通常知识者所理解与惯用的意义相同。此外，在不和上下文冲突的情形下，本说明书所用的单数名词涵盖该名词的复数型；而所用的复数名词时亦涵盖该名词的单数型。

另外，关于本文中所使用的「耦接」，可指两个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指两个或多个元件相互操作或动作。

图1是依照本案一实施例绘示一种稳压装置100的示意图。如图所示，稳压装置100包含第一开关T1、第二开关T2、保护电路110及驱动电路 120。于连接关系上，第一开关T1用于接收电源供应电压VIN。第二开关 T2的一端与第一开关T1耦接于节点N_LX，第二开关T2的另一端耦接于接地端GND。保护电路110耦接于节点N_LX，以接收节点N_LX的电压LX。驱动电路120耦接于第一开关T1、第二开关T2及保护电路110。

在一实施例中，保护电路110用于根据第一开关T1与第二开关T2 的开启/关闭状态及节点N_LX的电压LX而输出至少一保护信号。驱动电路 120用于根据至少一保护信号而关闭第一开关T1或第二开关T2。

举例而言，当第一开关T1为开启状态且节点N_LX的电压LX为低位准时，保护电路110输出第一保护信号L1给驱动电路120，由驱动电路120根据第一保护信号L1而关闭第一开关T1。

当第二开关T2为开启状态且节点N_LX的电压LX为高位准时，保护电路110输出第二保护信号L2给驱动电路120，由驱动电路120根据第二保护信号L2关闭第二开关T2。本案采用上述电路配置及控制手段，即不需要于开关处额外加装检测元件。由此可知，采用本案的控制手段得以减少检测元件，而能降低成本、减少稳压装置的面积。

另外，若于开关处额外加装检测元件，除操作繁复外，更会降低整体操作速度，例如须由检测元件先行检测开关的状态，再回传检测信号给保护电路，其后，再由保护电路传送保护信号给驱动电路，藉以关闭开关。相较而言，本案采用上述电路配置及控制手段，使稳压装置于条件满足后，即可快速地关闭开关，因此，使整体操作速度提升。

在一实施例中，稳压装置100可为但不限于降压稳压开关电路(Buck switchingregulator)。

图2是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置的操作示意图。须说明的是，图2所示的状态为第一开关T1开启，且第二开关T2 短路的状态。于正常状态下，一般而言只会有单一开关被开启，例如第一开关T1开启，而第二开关T2关闭，如此，电源供应电压可透过第一开关 T1传送电压至节点N_LX，而使节点N_LX的电压LX上升，藉以由输出端 V_OUT输出所须电压。

然而，于图2所示的状态，第二开关T2出状况而呈现短路状态，并形成短路路径S1，如此，节点N_LX的电压LX会被下拉，导致节点N_LX的电压LX为低位准。本案的控制手段可直接藉由保护电路110以取得节点N_LX的电压LX，若判断第一开关T1开启且节点N_LX的电压LX为低位准，则即时传送第一保护信号L1给驱动电路120，以迅速关闭第一开关 T1。

在一实施例中，由于稳压装置100的第一开关T1与第二开关T2的切换时间极为快速，在某些时间点，可能会有节点N_LX的电压LX为低位准，且第一开关T1刚好开启的状态，然而第二开关T2于此时并未短路，若本案依照上述条件进行控制，则可能误关闭第一开关T1。为避免上述误动作，本案将于节点N_LX的电压LX为低位准并维持一段延迟时间，因而确保第二开关T2处于短路状态后，再由保护电路110据以输出第一保护信号L1给驱动电路120。

图3是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置的操作示意图。须说明的是，图3所示的状态为第二开关T2开启，且第一开关T1 短路的状态。于正常状态下，一般而言只会有单一开关被开启，例如第二开关T2开启，而第一开关T1关闭，如此，电源供应电压可透过第二开关 T2下拉节点N_LX的电压LX，藉以由输出端V_OUT输出所须电压。

然而，于图3所示的状态，第一开关T1出状况而呈现短路状态，并形成短路路径S2，如此，电源供应电压VIN可透过第一开关T1传送电压至节点N_LX，而使节点N_LX的电压LX上升，导致节点N_LX的电压LX为高位准。本案的控制手段可直接藉由保护电路110以取得节点N_LX的电压 LX，若判断第二开关T2开启且节点N_LX的电压LX为高位准，则即时传送第二保护信号L2给驱动电路120，以迅速关闭第二开关T2。

在一实施例中，由于稳压装置100的第一开关T1与第二开关T2的切换时间极为快速，在某些时间点，可能会有节点N_LX的电压LX为高位准，且第二开关T2刚好开启的状态，然而第一开关T1此时并未短路，若本案依照上述条件进行控制，则可能误关闭第二开关T2。为避免上述误动作，本案将于节点N_LX的电压LX为高位准并维持一段延迟时间，因而确保第一开关T1处于短路状态后，再由保护电路110据以输出第二保护信号L2 给驱动电路120。

在另一实施例中，第一开关T1、T2皆包含第一端、控制端与第二端。第一开关T1的第一端用于接收电源供应电压VIN。第一开关T1的控制端耦接于驱动电路120。第二开关T2的第一端与第一开关T1耦接于节点 N_LX。第二开关T2的控制端耦接于驱动电路120。第二开关T2的第二端耦接于接地端GND。

于再一实施例中，稳压装置100还包含电感L与电容C。电感L与电容C皆包含第一端与第二端。电感L的第一端耦接于节点N_LX。电容C 的第一端耦接于电感L的第二端。电容C的第二端耦接于接地端GND。

图4是绘示依照本案一实施例的一种如图1所示的稳压装置100的保护电路110 示意图。如图所示，保护电路110包含第一比较器G1与第一逻辑闸G2。第一比较器G1用于接收节点N_LX的电压LX与第一参考电压 VRef1，并据以输出第一逻辑信号。第一逻辑闸G2用于接收第一逻辑信号与第一开关T1的第一控制信号C1，并据以输出第一保护信号L1至驱动电路120。

举例而言，第一比较器G1与第一逻辑闸G2是用于控制第一开关T1 的逻辑电路，为防止本案图2所示的状态发生(如第二开关T2短路)，而损坏第一开关T1，第一参考电压VRef1设为低位准，当节点N_LX的电压LX 比低准位参考电压还低时，第一比较器G1输出的第一逻辑信号为低位准。

于此实施例中，第一开关T1可为但不限于P型金属氧化物半导体场效应晶体管，于此状态下，第一开关T1的第一控制信号C1为低位准，以开启第一开关T1。一旦第二开关T2短路，第一逻辑闸G2根据低位准的第一逻辑信号及低位准的第一控制信号C1，以输出低位准的第一保护信号L1至驱动电路120。当驱动电路120接收到低位准的第一保护信号L1 时，会将第一开关T1关闭。

请参阅图4，保护电路110还包含第一延迟器112。第一延迟器112 耦接于第一比较器G1，并用于接收节点N_LX的电压LX而提供给第一比较器G1。须说明的是，第一延迟器112的作用已于上述说明书中详述，是为避免误动作的产生，于此不再赘述。

再者，保护电路110还包含第二比较器G3与第二逻辑闸G4。第二比较器G3用于接收节点N_LX的电压LX与第二参考电压VRef2，并据以输出第二逻辑信号。第二逻辑闸G4用于接收第二逻辑信号与第二开关T2 的第二控制信号C2，并据以输出第二保护信号L2至驱动电路120。举例而言，第二比较器G3与第二逻辑闸G4是用于控制第二开关T2的逻辑电路，为防止本案图3所示的状态发生(如第一开关T1短路)，而损坏第二开关T2，第二参考电压VRef2设为高位准，当节点N_LX的电压LX比第二参考电压VRef2设定的电压还高时，第二比较器G3输出的第二逻辑信号为高位准。

于此实施例中，第二开关T2可为但不限于N型金属氧化物半导体场效应晶体管，于此状态下，第二开关T2的第二控制信号C2为高位准，以开启第二开关T2。一旦第一开关T1短路，第二逻辑闸G4根据高位准的第二逻辑信号及高位准的第二控制信号C2，以输出高位准的第二保护信号L2至驱动电路120。当驱动电路120接收到高位准的第二保护信号L2 时，会将第二开关T2关闭。

如图4所示，保护电路110还包含第二延迟器114。第二延迟器114 耦接于第二比较器G3，并用于接收节点N_LX的电压LX而提供给第二比较器G3。须说明的是，第二延迟器114的作用已于上述说明书中详述，是为避免误动作的产生，于此不再赘述。然本案不以图4所示的电路架构为限，亦即不以及闸为限，其仅用于例示性地说明本案的实现方式之一，在不脱离本案的精神的状况下，亦可采用其余得以完成保护电路110的元件来加以实现。

图5是依照本案一实施例绘示一种控制方法500的流程示意图。图5 的控制方法500包含以下步骤：

步骤510：根据第一开关与第二开关的启闭状态及节点的电压而输出至少一保护信号；以及

步骤520：根据至少一保护信号而关闭第一开关或第二开关。

为使图5的控制方法500易于理解，请一并参阅图1。于步骤510中，可由保护电路110根据第一开关T1与第二开关T2的开启/关闭状态及节点N_LX的电压LX而输出至少一保护信号。于步骤520中，可由驱动电路 120根据至少一保护信号而关闭第一开关T1或第二开关T2。

在一实施例中，请参阅步骤510，当第一开关T1为开启状态且节点 N_LX的电压LX为低位准时，可由保护电路110输出第一保护信号L1。接着，请参阅步骤520，可由驱动电路120根据第一保护信号以关闭第一开关T1。

在另一实施例中，请参阅步骤510，当第二开关T2为开启状态且节点N_LX的电压LX为高位准时，输出第二保护信号L2。随后，请参阅步骤 520，可由驱动电路120根据第二保护信号L2以关闭第二开关T2。

由上述本案实施方式可知，应用本案具有下列优点。本案实施例所示的稳压装置及控制方法不需要于开关处额外加装检测元件，是以减少检测元件，而能降低成本、并减少稳压装置的面积。此外，本案实施例所示的稳压装置及控制方法可使稳压装置于条件满足后，即快速地关闭开关，使得整体操作速度提升。

虽然上文实施方式中揭露了本案的具体实施例，然其并非用于限定本案，本案所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本案的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本案的保护范围当以附随申请专利范围所界定者为准。

【符号说明】

100：稳压装置

110：保护电路

112、114：延迟器

120：驱动电路

500：方法

510、520：步骤

C：电容

C1：第一控制信号

C2：第二控制信号

G1：第一比较器

G2：第一逻辑闸

G3：第二比较器

G4：第二逻辑闸

GND：接地端

L：电感

L1：第一保护信号

L2：第二保护信号

LX：节点的电压

N_LX：节点

S1：短路路径

S2：短路路径

T1：第一开关

T2：第二开关

VIN：电源供应电压

V_OUT：输出端

VRef1：第一参考电压

VRef2：第二参考电压

Claims (9)

1.一种稳压装置，包含：

一第一开关，用于接收一电源供应电压；

一第二开关，其一端与该第一开关耦接于一节点，其另一端耦接于一接地端；

一保护电路，耦接于该节点，并用于根据该第一开关与该第二开关的启闭状态及该节点的一电压而输出至少一保护信号；以及

一驱动电路，耦接于该第一开关、该第二开关及该保护电路，并用于根据该至少一保护信号而关闭该第一开关或该第二开关，

其中，当该第一开关为开启状态且该节点的该电压为低位准时，该保护电路输出一第一保护信号至该驱动电路，由该驱动电路根据该第一保护信号关闭该第一开关。

2.如权利要求1所述的稳压装置，其中当该第一开关为开启状态且该第二开关短路时，该节点的该电压为低位准，该保护电路据以输出该第一保护信号至该驱动电路，其中当该节点的该电压为低位准并维持一第一延迟时间后，该保护电路据以输出该第一保护信号至该驱动电路。

3.如权利要求2所述的稳压装置，其中当该第二开关为开启状态且该节点的该电压为高位准时，该保护电路输出一第二保护信号至该驱动电路，由该驱动电路根据该第二保护信号关闭该第二开关。

4.如权利要求3所述的稳压装置，其中当该第二开关为开启状态且该第一开关短路时，该节点的该电压为高位准，该保护电路据以输出该第二保护信号至该驱动电路，其中当该节点的该电压为高位准并维持一第二延迟时间后，该保护电路据以输出该第二保护信号至该驱动电路。

5.如权利要求1所述的稳压装置，其中该保护电路包含：

一第一比较器，用于接收该节点的该电压与一第一参考电压，并据以输出一第一逻辑信号；以及

一第一逻辑闸，用于接收该第一逻辑信号与该第一开关的一第一控制信号，并据以输出第一保护信号。

6.如权利要求5所述的稳压装置，其中该保护电路还包含：

一第一延迟器，耦接于该第一比较器，并用于接收该节点的该电压而提供至该第一比较器。

7.如权利要求6所述的稳压装置，其中该第一参考电压为低位准，当该节点的该电压为低位准时，该第一比较器根据低位准的该节点的该电压与该第一参考电压以输出低位准的该第一逻辑信号，其中该第一控制信号为低位准，该第一逻辑闸根据低位准的该第一逻辑信号与该第一控制信号以输出该第一保护信号。

8.如权利要求7所述的稳压装置，其中该保护电路还包含：

一第二比较器，用于接收该节点的该电压与一第二参考电压，并据以输出一第二逻辑信号；以及

一第二逻辑闸，用于接收该第二逻辑信号与该第二开关的一第二控制信号，并据以输出第二保护信号。

9.一种控制方法，用于控制一稳压装置，其中该稳压装置包含一第一开关及一第二开关，该第一开关的一端用于接收一电源供应电压，该第二开关的一端与该第一开关耦接于一节点，该第二开关的另一端耦接于一接地端，其中该控制方法包含：

根据该第一开关与该第二开关的启闭状态及该节点的一电压而输出至少一保护信号；以及

根据该至少一保护信号而关闭该第一开关或该第二开关，

其中，当该第一开关为开启状态且该节点的该电压为低位准时，输出一第一保护信号至驱动电路，由该驱动电路根据该第一保护信号关闭该第一开关。

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