TW200826450A - Pulse width modulation controller - Google Patents

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TW200826450A TW095144940A TW95144940A TW200826450A TW 200826450 A TW200826450 A TW 200826450A TW 095144940 A TW095144940 A TW 095144940A TW 95144940 A TW95144940 A TW 95144940A TW 200826450 A TW200826450 A TW 200826450A
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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Description

200826450 95-034 22246twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種脈寬調變控制器，且特別是有關於 一種具有多只多功能接腳的脈寬調變控制器。 【先前技術】 脈寬調變控制器(PWM controller) 一般係應用於電壓 轉換器中，其最主要之用意是使得電壓轉換器提供一個穩 定的輸出電壓至電子裝置(例如··主機板上cpu所需之電 源）。圖1繪示為習知電壓轉換器1〇〇的電路圖。以圖i之 電壓轉換器100的脈寬調變控制器101之架構而言，使用 者若欲啟動電壓轉換器1〇〇以提供一個穩定的輸出電壓 Vout至電子裝置（未繪示）時，其必需提供一個致能信號 (enable signal) Ve至脈寬調變控制器1〇1所獨立定義的致 能接腳EN後，方能致能脈寬調變控制器1〇1。 圖2繪示為習知業者將圖丨之脈寬調變控制器1〇1所 獨立疋義出來的致能接腳εν整併入脈寬調變控制器1〇1 的其它接腳之電壓轉換器200的電路圖。圖2所公開的電 壓轉換器200電路圖係由中華民國專利申請案號第 ^l·57賴減的技術，其最主要是欲在脈寬調變控制 器201+之接腳ΡΗ上實現多功能接腳之目的，而此接腳ρΗ 係同=具有致能(enable)之機制、偵測電壓轉換器2〇〇的輸 入電壓Vin及其内部電源電壓Vccl之機制，以及過電流 (over current)保遵電子裝置之機制，如此的確是可以達到 增加脈寬調變控制ϋ之接_可性及減少其封裝時的 6 200826450 95-034 22246twf.doc/u 接腳數之目的。 ^然而，為了要達到上述之目的，圖2之電壓轉換器2〇〇 係會衍生出一個問題存在，而這個問題是因為電晶體M2 及M3係為功率電晶體，故其流l經接腳pH的電流工⑽會 較大所以相對的就會產生較大的雜訊(n〇ise)回傳至接腳 PH，所以有可能會導致脈寬調變控制器2〇1產生誤動作。 除此之外’致能電晶體M1的寄生電容(pamsitic哪純嶋) 也會影響脈寬調變控制器2〇1對電子裝置的過電流保護機 制之準確度，如此很有可能會造成電子裝置的損毀。 【發明内容】 ' 有鑑於此，本發明所提供的脈寬調變控制器適用於一 個電壓轉換②中，且此電壓轉換器係用以提供—個穩定的 輸出電壓至電子裝置使用，而此脈寬調變控㈣包括第一 輸出接腳、第-多功能接腳、回授單元，以及致能單元。 其中，第-輸出接腳用以輸出第—輸出信號。回授單元柄 接第-多功能接腳’此回授單元接收—個回授信號，並據 以控制第-輸出接腳所輸出之第―輸出錢的脈波寬度， 其中上述回授信號是依據上述輸出電壓而產生。致能單元 減第-多魏接腳，此致能單元是用則貞㈣—多功能 接腳上之電壓以決定是否致能脈寬調變控制器。 本發明所提供的脈寬調變控制器係將習知整併入多功 此接腳(PH)的致▲機制轉移並整併人脈寬調變控制器之回 授接腳(FB)中’故本發明之脈寬調變控㈣器的回授接腳㈣ 因不作用於功率電晶體的操作迴路上，故對雜訊(肋㈣抑 200826450 95-034 22246twf.d〇c/n 制的能力較高，所以脈寬調變控制器並不會產生 且又因為本發明之脈寬調變控制器的致能機制所選= 能電晶體亦不在過電流保護電子裝置機制的迴路上，故发 本身的寄生f容並骑影_脈寬·控制^ ς 的過電流保護機制之準確度。 t 為讓本發日狀上述和其他目的、特徵和優點能更明顯
易’ Γ文特舉本發日狀較佳實補，並配合所附圖式，、 作詳細說明如下。 【實施方式】 十圖3緣示為依照本發明較佳實施例之電壓轉換器300 的電路圖。本實施例之電壓轉換器3⑻之功 個穩定的輸出電壓W—個電子裝置(未^^^ 主機板上的CPU，但並不限制於此。其中，本實施例之脈 寬調變控制||(PWM controller) 3G1並不限制應用於々制 電源(power)的領域’也就是說，只要有需要運用脈寬^變 訊號(^WM signal)的電子裝置，㈣本發明實質所主張的 保護範圍之内。 請合併參照圖2及圖3，本實施例之脈寬調變控制器 3〇1之架構與先前技術圖2所揭露的脈寬調變控制器2〇1 之=構最大的不同處係在於··先前技術圖2所揭露的脈寬 凋變控制益201係將致能機制(ena|3ie)、偵測電壓轉換器 200的輸入電壓vin及其内部電源電壓Vccl之機制 (voltage detecting)，以及過電流(over current)保護電子裝置 之機制等三種功能整併入接腳PH中，但本實施例之脈寬 8 200826450 95-034 22246twf.doc/n 調變控制l§ 301係保留偵測電壓轉換器3〇〇的輸入電壓
Vin及其内部電源電壓Vccl之機制與過電流保護電子裝置 之機制等二種功能整併人接腳PH中，而將致能機制轉 並整併入回授接腳FB中。 首先，先解釋有關第-多功能接腳邱相關的二種機 制之電路運作流程。於本實施例之脈寬調變控制器％〗 與此多功能接腳FB相互耦接的單元有二個，其二為致能 單元，另-為回授單it。其中，致能單元係用以偵測多= 能接腳FB上的電壓狀態，以致能脈寬調變控制器3〇卜於 本實施例中，致能單元係由致能開關M1(例如為NM〇s電 晶體)與致能比較器EC所組成，其中致能開關“丨係受控 ，一個致能信號Ve，藉此當致能信號Ve為高電位時，致 能開關Ml會導通，所以此時多功能接腳FB上之電壓準 位會拉升至脈寬調變控制器301内部電源電壓Vcci之電 壓準位。 ％ 接著，因為此時多功能接腳FB上電壓準位係為電源 電壓Vccl之電壓準位，故此時致能比較器Ec的正輸入端 (+)電壓準位亦為電源電壓Vccl之電壓準位，其會與一個 預先設定在其負輸入端㈠的致能參考電壓Von相比較，以 決定是否致能脈寬調變控制器301。也就是說，當致能比 較器EC之輸出端有動作時，亦即有輸出信號SHDN，這 ^就代表著脈寬調變控制器301處在致能(enable)的狀 悲，反之，當致能比較器EC之輸出端沒有動作時，亦即 沒有輸出信號SHDN，這也就代表著脈寬調變控制器3〇1 9 200826450 95-034 22246twf.doc/n 處在消能(disable)的狀態。 回授單元係接收一個回授信號诉祕純啦助心並依 據此回授信號以控制脈寬調變控制器3〇1之第一輸出接^ UGATE及第二輸出接腳LGATE所各別輸出的第—輪出庐 號Vcl及第二輸出信號Vc2之脈波寬度。其中，上^回^ 信號係依據電壓轉換器300所提供至電子裝置的輸出電^ Vout而產生，且脈寬調變控制器3〇1之第一輪出^二 yGAT^E及第二輸出接腳lGATE所各別輸出的第一輪出信 號及第二輸出信號之相位差為180度，亦即相互反相。而 眾所皆知的是，回授單元所欲達到的最主要之目的乃是要 使脈寬調變控制器301整體的運作處在較為穩定的狀態。 於本實施例中，回授單元係由誤差放大器EA、回授 比較器CMP及邏輯分相器LS所組成，其中誤差放大二 EA之負輸入端㈠係接收回授信號後，其會與一個預先; 疋在其正輸入端(+)的误差參考電壓verr相比較，並經由 誤差放大器之補償而輸出一個誤差信號Es至回授比較器 CMP的正輸入端(+)。 接著，回授比較器CMP將正輸入端(+)所接收的誤差 信號ES與其負輸入端㈠所接收的三角波信號做一比j交後 以調變成脈寬調變信號(PWM signal)輸出至邏輯分相器 LS ’而邏輯分相器LS接收到回授比較器CMp所輸出的脈 寬調變信號後，會將其轉換成相互反相的第一輸出信號 Vcl與第二輸出信號Vc2，並各別輸出至所對應的閘極驅 動器A4與A3,以各別在脈寬調變控制器3〇1之第一輸出
200826450 95-034 22246twf.doc/n 接腳UGATE及帛三如獅lgate 電晶體M2及M3。 卫刀換功率 錄ϋ ί丨1卜^下再解釋有關第二多功能接腳PH相關的二 種機制之電路運作流程。於本實施例之脈寬調變控制器 301内與^多功能接腳PH相互麵接的單元有二個，其—為 電源感測單元，另—為過電流紐單元。其巾，電源感測 ，元係用以感測多功能接腳PH上的電壓及脈寬調變控制 器301内部的電源電壓Vccl，並據以判斷電壓轉換器3㈨ 之輸入電壓Vin及脈寬調變控制器3〇1内部的電源電壓 Vccl是否啟動。 於本實施例中，電源感測單元係由電源比較器A2與 雙電源感測态DPD所組成，其中雙電源感測器DpD係用 以感測脈寬調變控制器301内部之電源電壓yccl以判定 其是否啟動，並依據電源比較器A2所輸出的電源比較信 號PORE以判斷電壓轉換器3〇〇之輸入電壓vin是否啟 動。本實施例之雙電源感測器DPD在感測脈寬調變控制器 301内部之電源電壓Vccl的同時，其會輸出一個確認信號 pre一chk至閘極驅動器A4，以導通功率電晶體M2，此時 電源比較器A2之正輸入端(+)係接收多功能接腳pH上的 電壓準位，其會與一個預先設定在其負輸入端㈠的電源參 考電壓Vinpor相比較，而決定是否產生一個電源比較信號 PORE至雙電源感測器DPD。 承接上述，當多功能接腳PH上的電壓準位高於或等 於電源參考電壓Vinpor時，電源比較器A2之輸出端就會 11 200826450 95-034 22246twf.doc/n 有動作，亦即有輸出電源比較信號PORE，這也就代表著 電壓轉換器300之輸入電壓Vin有啟動；反之，代表著電 壓轉換器300之輸入電壓Vin沒有啟動。
接著，當雙電源感測器D P D也感測到脈寬調變控制器 3〇1内部的電源電壓Vccl也被啟動時，其會輸出一個信號 POR，以使脈寬調變控制器301之回授單元產生第一輸出° 仏號Vcl及第二輸出信號vc2，並各別透過閘極驅動器 A4及A3切換功率電晶體M2及M3，以在多功能接_pH 上產生輸出電流lout，進而據以提供一個輸出電壓v〇ut(亦 即輸出電流lout乘上電壓轉換器30〇之負載RL之结果 至電子裝置。 ^ 、％枣貝鈀例中，過電流保護單元係用以偵測多功能接 ，PH上的私壓準位’以防止其所輸出的輸出電流_過 大而損毀電子裝置。於本實施例中，過電流保護單元係由 流f 1與過電流比㈣A5所組成，其中電流源I t供- 2定電流If至多功能接腳PH上及過電流比較 =5之負輸入端㈠，且過電流比較器A5之正輸入 的:流參考電麗voc ’故當多功能接腳PH上 考電‘ 之結果)低於過電流參 電流比較Γΐπ 之翰出翊會輸出一個過 停止切調變控制器301之回授單元 Μ2及M3的動作以保護電子裝置叫止切換功率電晶體 12 200826450 95-034 22246twf.doc/n 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限，本發明，任何熟習此技#者，在不本發明之精 和辄圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 範圍當視_之申料概_界定者鱗。 … 【圖式簡單說明】 圖1繪不為習知電壓轉換器的電路圖。
μ ΐ Γ會示ff知業者將圖1之脈寬調變控制器所獨立 疋我出來喊能獅整併场寬織 電壓轉換器的電路圖。 匕楼腳之 路圖圖3繪示為依照本發明較佳實施例之電壓轉換器的電 【主要元件符號說明】 100、200、300 ··電壓轉換器 101 201、301 ·脈寬調變控制器
Vin:電壓轉換器之輸入電壓Μ Vout :電壓轉換器之輪出電壓 lout :電壓轉換器之輸出電流 Ve :致能信號 •胍見調變控制器之致能接腳 PH、FB :脈寬調變控制器之多功能接腳 Vccl.脈寬調變控制器之内部電源電壓 Μ卜M2、M3 :電晶體 =LG=TE •脈寬調變控制器之輸出接腳 Vc：l、VC2:輸出信號 文叫 13 200826450 95-034 22246twf.doc/n EC :致能比較器
Von :致能參考電壓 SHDN :致能比較器之輸出信號 EA :誤差放大器 CMP :回授比較器 LS :邏輯分相器
Verr :誤差參考電壓 ES :誤差信號 A3、A4 :閘極驅動器 A2 :電源比較器 DPD :雙電源感測器 PORE :電源比較信號 pre_chk :嫁認信號
Vinpor :電源參考電壓 POR :雙電源感測器之輸出信號 RL :電壓轉換器之負載 I :電流源
If:電流源所輸出之固定電流 A5 :過電流比較器 Voc ·過電流參考電壓 Rs :電阻 OC :過電流比較信號 14

Claims (1)

  1. 200826450 95-034 22246tw£doc/n 申請專利範面 ι· 一種； 而 寬調變控制器，適於 提供一個 該脈寬調變控制器包括 第—輸出信號； 第一輪出接腳，用以輪出 第一多功能接腳； —回授單元’搞接該第—多功 收一回授信號，並據以控制 該回技早凡接 其中該田授信號依據該：電==信號的脈波寬度， 以及 —致能單元，_該第—多功 多功能接腳上之電壓，以争定3不:用以伯泰亥弟 器 。 ’、疋疋否致旎該脈寬調變控制 包括2:.如申請專利範圍第1項所述之脈寬調變控制器，更 一第二多功能接腳； 兮第單元，輕接該第二多功能接腳，用以感測 =弟—夕功此接腳上之電壓及該脈寬調變控制器内部之一 =源電壓，並據明_賴轉漏之—輸人電壓及該電 /原電壓是否啟動；以及 二過電流保護單元，爐該第二多功能接腳，用以债 剩該第二多功能接腳上之電壓以防止其所輸出之電流過 大。 3·如申請專利範圍第1項所述之脈寬調變控制器，更 包括一第二輸出接腳，用以輸出一第二輸出信號，其中該 15 200826450 95-034 22246twf.doc/n 差為180度。 寬調變控制器，其 第二輸出k號與該第一輸出信號之相位 4·如申請專利範圍第2項所述之脈 中該致能單元包括： 一致能開關，耦接於該電源電塵與 夕 之間，且受控於-致能信號；以及、这弟一多功能接腳 -致=較器’用以比較該第一多功 及-致能參考電壓，以決定是否致能該脈寬觀控制= 5.如申请專利_第i項所述之脈寬調變控制器，直 中該回授單元包括： ^ 一誤差放大器，用以比較該回授信號及一誤差參考帝 壓以輸出一誤差信號； ％ 一回授比較器，用以比較該誤差信號及一三角波信號 以調變成一脈寬調變信號；以及 一邏輯分相器，用以將該脈寬調變信號轉換成該 輸出信號及該第二輸出信號。 、 6·如申請專利範圍第2項所述之脈寬調變控制器，其 中該電源感測單元包括： 一電源比較器，用以比較該第二多功能接腳上之電壓 及一電源參考電壓後而產生一電源比較信號；以及 一雙電源感測器，用以感測該電源電壓以判斷該電源 電壓是否啟動，並根據該電源比較信號以判斷該輸入電壓 是否啟動。 7·如申請專利範圍第2項所述之脈寬調變控制器，其 中該過電流保護單元包括： 16 200826450 95-034 22246twf.doc/n 一電流源，提供一固定電流至該第二多功能接腳；以 及 一過電流比較器，用以比較該第二多功能接腳上之電 壓及一過電流參考電壓以防止該第二多功能接腳所輸出之 電流過大。
    17
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