CN111146943A - 稳压装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了稳压装置及其控制方法。一种稳压装置，其包含第一开关、第二开关及控制电路。第一开关之的控制端用以接收第一控制信号。第二开关之的第一端与第一开关之的第二端耦接于一节点。第二开关之的控制端用以接收第二控制信号。控制电路耦接于第一开关之的控制端、第二开关之的控制端及节点。控制电路在第一期间输出第一斜率之的第一控制信号至第一开关，并在第二期间输出第二斜率之的第一控制信号至第一开关。第一期间小于第二期间，且第一斜率大于第二斜率。

Description

稳压装置及其控制方法
技术领域
本申请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
一般稳压开关电路为提高效率，以减少开关时的损耗，将使用逐级放大的反向器以驱动输出级开关。然而，因驱动开关的驱动信号较易变化，导致重载时，容易产生稳压开关电路的输入电压瞬间高压的问题，如此，时常产生的瞬间高压将会使得集成电路的寿命缩短。
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申请实施例的重要/关键元件或界定本申请的范围。
本申请内容的一目的是在提供一种稳压电路及控制方法，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，本申请内容的一技术实施方式关于一种稳压装置，其包含第一开关、第二开关及控制电路。第一开关的控制端用以接收第一控制信号。第二开关的第一端与第一开关的第二端耦接于一节点。第二开关的控制端用以接收第二控制信号。控制电路耦接于第一开关的控制端、第二开关的控制端及节点。于稳压装置处于重载状态时，控制电路在第一期间输出第一斜率的第一控制信号至第一开关，并在第二期间输出第二斜率的第一控制信号至第一开关。第一期间小于第二期间，且第一斜率大于第二斜率。
为达上述目的，本申请内容的另一技术实施方式关于一种稳压装置的控制方法，应用于稳压装置，此稳压装置包含第一开关、第二开关及控制电路，第一开关的控制端用以接收第一控制信号，第二开关的第一端与第一开关的第二端耦接于一节点，第二开关的控制端用以接收第二控制信号，上述控制方法包含以下步骤：于稳压装置处于重载状态时，由控制电路在第一期间输出第一斜率的第一控制信号至第一开关；以及由控制电路在第二期间输出第二斜率的第一控制信号至第一开关。第一期间小于第二期间，且第一斜率大于第二斜率。
因此，根据本申请的技术内容，本申请实施例所示的稳压装置及控制方法可于重载状态时，于不同期间输出不同控制信号，如于第二期间输出斜率较小的控制信号，藉以避免瞬间高压的产生，进而使得集成电路的寿命增加。
在参阅下文实施方式后，本申请所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本申请的基本精神及其他发明目的，以及本申请所采用的技术手段与实施方式。
附图说明
为让本申请的上述和其他目的、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是依照本申请一实施例绘示一种稳压装置的示意图。
图2是依照本申请一实施例绘示一种稳压装置的波形示意图。
图3是依照本申请一实施例绘示一种稳压装置的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申请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，下文针对了本申请的实施方式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申请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以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申请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」，可指二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，亦可指二个或多个元件相互操作或动作。
图1是依照本申请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及控制电路110。第一开关T1包含第一端、控制端与第二端，第二开关T2亦包含第一端、控制端与第二端。
请参阅图1，第一开关T1的第一端用以接收输入电压VIN。第一开关T1的控制端用以接收第一控制信号CS1。第二开关T2的第一端与第一开关T1的第二端耦接于一节点NLX。第二开关T2的控制端用以接收第二控制信号CS2。第二开关T2的第二端耦接于接地端GND。控制电路110耦接于第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端及节点NLX。
请先参阅图1，稳压装置100配置于晶元(die)上，此晶元还会经由封装制程(packaging)而做成集成电路，集成电路再配置于印刷电路板(PCB)上。位于晶元上的稳压装置100的第一晶体管T1的第一端(如图中上端)，会通过接合导线(bonding wire)与集成电路的接脚(pin)耦接，集成电路再通过印刷电路板走线(PCB trace)与其他元件耦接。上述耦接方式，将于接合导线及印刷电路板走线产生寄生电感。此寄生电感于图1中以电感L1表示的，同理，图中电感L2、L3亦为寄生电感。当稳压装置100操作于重载时，若快速关闭稳压装置100内的开关，输入电压VIN会因为上述寄生电感L1的特性，而发生输入电压VIN瞬间高压的问题(如输入电压VIN发生弹跳现象)，此现象可由以下公式说明：
Figure BDA0001854497280000041
如上开公式1，若快速关闭稳压装置100内的开关，时间缩短，则将导致VIN(max)变大，而发生输入电压VIN瞬间高压的问题，使得集成电路处于超压状态，严重时可能会烧毁。为解决上述问题，本申请提供的技术方案如后文所述。
为使图1所示的稳压装置100的操作易于理解，请一并参阅图2。图2是依照本申请一实施例绘示一种稳压装置的波形示意图。
如图1及图2所示，于稳压装置100处于重载状态时，控制电路110在第一期间P1输出第一斜率的第一控制信号GS1至第一开关T1，并在第二期间P2输出第二斜率第一控制信号GS1至第一开关T1。如图2所示，第一期间P1小于第二期间P2，且第一斜率大于第二斜率。
如此一来，稳压装置100于第一期间P1输出斜率较高的第一控制信号GS1，以快速地关闭第一开关T1。随后，稳压装置100于第二期间P2，为避免快速关闭稳压装置100内的第一开关T1而导致输入电压VIN瞬间高压的状况，稳压装置100此时输出斜率较低的第一控制信号GS1，减缓关闭第一开关T1的速度，因而能避免输入电压VIN瞬间高压的状况发生。
在一实施例中，本申请的详细操作如后。请一并参阅图1与图2，当控制电路110接收到关闭第一开关T1的关闭信号PI时，进入第一期间P1。控制电路110于第一期间P1以大于第二斜率的第一斜率的第一控制信号GS1快速地关闭第一开关T1。换言之，控制电路110于第一期间P1提供电压快速上升的第一控制信号GS1，而能快速地关闭第一开关T1。
在另一实施例中，请一并参阅图1与图2。控制电路110更用以检测节点NLX的电压LX，当节点NLX的电压LX等于第一阀值电压LX1时，进入第二期间P2。控制电路110于第二期间P2以小于第一斜率的第二斜率的第一控制信号GS1缓慢关闭第一开关T1。换言之，控制电路110于第二期间P2提供电压缓慢上升的第一控制信号GS1，而能避免输入电压瞬间高压的状况发生。
在一实施例中，请一并参阅图1与图2。控制电路110更用以检测节点NLX的电压LX，当节点NLX的电压LX等于第二阀值电压LX2时，控制电路110预备输出第二控制信号GS2以开启第二开关T2。
在另一实施例中，请一并参阅图1与图2。当控制电路110接收到开启第二开关T2的开启信号NI时，进入第三期间P3。控制电路110于第三期间P3输出第二控制信号GS2以开启第二开关T2，第一控制信号GS1已完全关闭第一开关T1。
在一实施例中，请一并参阅图1与图2，第一开关包含P型晶体管，而第二开关包含N型晶体管。控制电路110于第一期间P1内提供第一电压差V1的第一控制信号GS1至第一开关T1。接着，控制电路110于第二期间P2内提供第二电压差V2的第一控制信号GS1至第一开关T1。如图所示，第一电压差V1大于第二电压差V2，因此，稳压装置100于第一期间P1得以快速地关闭第一开关T1，并且稳压装置100于第二期间P2得以缓慢地关闭第一开关T1，而能避免输入电压VIN瞬间高压的状况发生。然本申请不以图1所示的电路结构及图2所示的控制波形为限，其仅用以例示性地说明本申请的实现方式之一。在其余实现方式中，可依据实际需求而配置第一开关可为N型晶体管，第二开关可相应地为P型晶体管，控制信号亦可做相应的调整，再不脱离本申请的发明精神的状态下，对本申请的结构或控制波形进行调配依旧落入本申请的专利范围中。
在另一实施例中，请一并参阅图1与图2。第一电压差V1与第二电压差V2均为正电压。在其余实施例中，控制电路110于第三期间P3提供高电平电压的第一控制信号GS1至第一开关T1以完全关闭第一开关T1。
图3是依照本申请一实施例绘示一种稳压装置的控制方法300的流程示意图。上述稳压装置的控制方法300包含以下步骤：
步骤310：由控制电路在第一期间输出第一斜率的第一控制信号至第一开关；以及
步骤320：由控制电路在第二期间输出第二斜率的第一控制信号至第一开关，其中第一期间小于第二期间，且第一斜率大于第二斜率。
为使图3所示的控制方法300利于理解，请一并参阅图1与图3。举例而言，于步骤310中，于稳压装置100处于重载状态时，由控制电路110在第一期间P1输出第一斜率的第一控制信号GS1至第一开关T1。在步骤320中，由控制电路110在第二期间P2输出第二斜率的第一控制信号至第一开关T1。上述第一期间P1小于第二期间P2，且第一斜率大于第二斜率。
通过稳压装置100的控制方法300，可使稳压装置100于第一期间P1输出斜率较高的第一控制信号GS1，以快速地关闭第一开关T1，并使稳压装置100于第二期间P2输出斜率较低的第一控制信号GS1，减缓关闭第一开关T1的速度，因而能避免输入电压VIN瞬间高压的状况发生。
在一实施例中，稳压装置100的控制方法300更包含：当控制电路110接收到关闭第一开关T1的关闭信号PI时，进入第一期间P1，此时，由控制电路110于第一期间P1以斜率较高的第一控制信号GS1快速地关闭第一开关T1。在另一实施例中，稳压装置100的控制方法300更包含：由控制电路110检测节点NLX的电压LX，当节点NLX的电压LX等于第一阀值电压LX1时，进入第二期间P2，此时，由控制电路110于第二期间P2以斜率较小的第一控制信号缓慢关闭第一开关T1。
在其余实施例中，稳压装置100的控制方法300更包含：由控制电路110检测节点NLX的电压LX，当节点NLX的电压LX等于第二阀值电压LX2时，由控制电路110预备输出第二控制信号GS2以开启第二开关T2。在另一实施例中，稳压装置100的控制方法300更包含：当控制电路110接收到开启第二开关T2的开启信号NI时，进入第三期间P3，由控制电路110于第三期间P3，输出第二控制信号GS2以开启第二开关T2，第一控制信号GS1已完全关闭第一开关T1。
在一实施例中，第一开关包含但不限于P型晶体管，而第二开关包含但不限于N型晶体管。请一并参阅图1与图3，步骤310更包含：由控制电路110于第一期间P1内提供第一电压差V1的第一控制信号GS1至第一开关T1。此外，步骤320更包含：由控制电路110于第二期间P2内提供第二电压差V2的第一控制信号GS1至第一开关T1，第一电压差V1大于第二电压差V2。在另一实施例中，第一电压差V1与第二电压差V2均为正电压。稳压装置100的控制方法300更包含：由控制电路110于第三期间P3提供高电平电压的第一控制信号GS1至第一开关T1以完全关闭第一开关T1。
由上述本申请实施方式可知，应用本申请具有下列优点。本申请实施例所示的稳压装置及控制方法可于重载状态时，于不同期间输出不同控制信号，如于第二期间输出斜率较小的控制信号，藉以避免瞬间高压的产生，进而使得集成电路的寿命增加。
虽然上文实施方式中揭露了本申请的具体实施例，然其并非用以限定本申请，本申请所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本申请的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本申请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：控制电路
300：方法
310、320：步骤
CS1、CS2：控制信号
GND：接地端
GS1：第一控制信号
GS2：第二控制信号
L1、L2、L3：寄生电感
LX：电压
LX1、LX2：阀值电压
NLX：节点
NI：开启信号
P1、P2、P3：期间
PI：关闭信号
T1、T2：开关
V1、V2：电压差
VIN：输入电压

Claims (10)

1.一种稳压装置，包含：
一第一开关，包含：
一第一端，用以接收一输入电压；
一控制端，用以接收一第一控制信号；以及
一第二端；
一第二开关，包含：
一第一端，与该第一开关的该第二端耦接于一节点；
一控制端，用以接收一第二控制信号；以及
一第二端，耦接于一接地端；以及
一控制电路，耦接于该第一开关的该控制端、该第二开关的该控制端及该节点，其中该控制电路在一第一期间输出一第一斜率的该第一控制信号至该第一开关，并在一第二期间输出一第二斜率的该第一控制信号至该第一开关，其中该第一期间小于该第二期间，且该第一斜率大于该第二斜率。
2.如权利要求1所述的稳压装置，其中，当该控制电路接收到关闭该第一开关的一关闭信号时，进入该第一期间，其中该控制电路于该第一期间以大于该第二斜率的该第一斜率的该第一控制信号快速关闭该第一开关。
3.如权利要求2所述的稳压装置，其中，该控制电路更用以检测该节点的电压，当该节点的电压等于一第一阀值电压时，进入该第二期间，其中该控制电路于该第二期间以小于该第一斜率的该第二斜率的该第一控制信号缓慢关闭该第一开关。
4.如权利要求3所述的稳压装置，其中该控制电路更用以检测该节点的电压，当该节点的电压等于一第二阀值电压时，该控制电路预备输出该第二控制信号以开启该第二开关。
5.如权利要求4所述的稳压装置，其中当该控制电路接收到开启该第二开关的一开启信号时，进入第三期间，其中该控制电路于该第三期间，输出该第二控制信号以开启该第二开关。
6.如权利要求1所述的稳压装置，其中，该第一开关包含P型晶体管，其中该控制电路于该第一期间内提供一第一电压差的该第一控制信号至该第一开关。
7.如权利要求6所述的稳压装置，其中该控制电路于该第二期间内提供一第二电压差的该第一控制信号至该第一开关，其中该第一电压差大于该第二电压差。
8.如权利要求7所述的稳压装置，其中该第一电压差与该第二电压差均为正电压。
9.如权利要求1所述的稳压装置，其中，于该稳压装置处于重载状态时，该控制电路在该第一期间输出该第一斜率的该第一控制信号至该第一开关，并在该第二期间输出该第二斜率的该第一控制信号至该第一开关。
10.一种稳压装置的控制方法，应用于一稳压装置，该稳压装置包含一第一开关、一第二开关及一控制电路，该第一开关的一控制端用以接收一第一控制信号，该第二开关的一第一端与该第一开关的第二端耦接于一节点，该第二开关的一控制端用以接收一第二控制信号，其中该方法包含：
由该控制电路在一第一期间输出一第一斜率的该第一控制信号至该第一开关；以及
由该控制电路在一第二期间输出一第二斜率的该第一控制信号至该第一开关，其中该第一期间小于该第二期间，且该第一斜率大于该第二斜率。
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