TW201337491A - 電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路 - Google Patents

Abstract

一種電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路。該調變決定裝置供耦接至一待測電路且包含一驅動電路以及一比較電路。該驅動電路提供一脈衝訊號至該待測電路之一第一端點。該比較電路耦接至該待測電路之該第一端點以取得該第一端點之一第一測電值，計算該第一測電值與一第二測電值間的一差值，且藉由將該差值與一門檻值相比較而輸出一比較結果，其中該比較結果指示該待測電路是否具有一被動元件，以供決定以一第一調變方式或一第二調變方式調變該電源電路，以供應一輸出電源。

Description

電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路

本發明係關於一種電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路，特別是關於一種具多種調變方式的電源電路，及其調變決定裝置和調變決定方法。

在各種電子電路中，穩定的電源供應是確保電子電路能正常運作的重要條件之一。一般的電子電路會設置一個穩壓電路，用來提供一個穩定且可靠的電壓準位。然而，不同的電子電路需要不同電源供應，為了因應各種電子電路不同的電壓要求，電源積體電路廠會設計各種不同種類的穩壓電路。舉例而言，切換式穩壓器（switching regulator）及線性穩壓器（linear regulator）為常見的穩壓器，而線性穩壓器又以低壓降線性穩壓器（low dropout linear regulator）為最簡單且被廣泛地使用。

然而，使用不同的穩壓器，須耦接不同的電路元件。舉例而言，在使用切換式穩壓器時，須外加被動元件（例如：電感器）。倘若未於切換式穩壓器之電路中加入被動元件，或因灰塵水氣等因素使被動元件故障，將會導致短路，使輸出端直接呈現經開關電路調變後之方波訊號，如此一來，不僅無法於後端電路使用，甚至會傷害後端電路元件。再舉例而言，在使用低壓降線性穩壓器時，為了確保電壓品質，因此不需要額外加上被動元件，以直接短路的方式連接，但若加上被動元件，則低壓降線性穩壓器將無法有效率地運作。

有鑑於此，如何提供一種較為方便的被動元件檢測之技術，以確保各種電子電路（例如：穩壓器）能正常地運作，乃業界亟需努力之目標。

為解決前述問題，本發明提供了一種電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路。

本發明所提供之電源電路的調變決定裝置供耦接至一待測電路且包含一驅動電路以及一比較電路。該待測電路具有一第一端點及一第二端點，該驅動電路提供一脈衝訊號至該第一端點。該比較電路耦接至該第一端點以取得一第一測電值，計算該第一測電值與一第二測電值間之一差值，且將該差值與一門檻值相比較而輸出一比較結果。該比較結果指示該待測電路是否具有一被動元件，以供決定以一第一調變方式或一第二調變方式調變該電源電路，以供應一輸出電源。

本發明所提供之電源電路的調變決定方法包含下列步驟：(a)提供一脈衝訊號至一待測電路之一端點，(b)偵測該端點以取得一第一測電值，(c)取得一第二測電值，(d)計算該第一測電值與該第二測電值間的一差值，(e)將該差值與一門檻值相比較，以產生一比較結果，該比較結果指示該待測電路是否包含一被動元件，以及(f)根據該比較結果以一第一調變方式或一第二調變方式調變該電源電路，以供應一輸出電源。

本發明所提供之電源電路包含一接腳、一驅動電路、一比較電路、一切換式穩壓電路、一低壓降線性穩壓電路及一選擇電路。該接腳供耦接至一待測電路。該驅動電路耦接至該接腳，且用以提供一脈衝訊號至該待測電路。該比較電路耦接至該第一接腳以取得一第一測電值，並根據該第一測電值與一第二測電值間的差值，產生一比較結果。該選擇電路根據該比較結果決定以該切換式穩壓電路或該低壓降線性穩壓電路供應輸出電源。

本發明係根據一待測電路二端之二個測電值，再將該二個測電值間之差值與一門檻值進行比較，藉此判斷該待測電路是否具有一被動元件。因此，本發明能有效率地檢測一待測電路中是否具有所需之被動元件。當應用此技術於電源電路時，電源電路便能判斷使用者是否耦接一被動元件，再據以啟動正確之電路或輸出正確之訊號。

以下將詳述本發明之原理，並透過實施例來解釋本發明所提供之電源電路的調變決定裝置、調變決定方法及該電源電路。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明。需説明者，以下實施例及圖示中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。

被動元件的阻抗與輸入訊號的頻率相關。例如電感器的阻抗與所輸入之脈衝訊號之頻率成正比，因此，當脈衝訊號之頻率越高時，電感兩端的電位差越大。電感器之此一特性亦可反應在其他的測電值，例如電流值。

第1圖繪示本發明之第一實施例。調變決定裝置1包含驅動電路11及比較電路13，而待測電路15具有第一端點151及第二端點153，在本實施例中，調變決定裝置1可為一電源控制IC，而待測電路15可為任一種需與電源控制IC連接的外部電路，以共同輸出適當的電源供後端電路使用。如第1圖所示，待測電路15的第一端點151耦接至驅動電路11及比較電路13，其第二端點153為一輸出端，可接地或耦接至其他具有固定測電值之電子電路元件。

驅動電路11提供脈衝訊號100至待測電路15之第一端點151。接著，比較電路13偵測第一端點151以取得第一測電值，並計算該第一測電值與第二端點153上之第二測電值間的差值。由於第二端點153之輸出係一可預期的已知值，故此時第二測電值可內建為一預設值，因此比較電路13在偵測第一端點151後，直接計算第一測電值與內建之第二測電值間之差值，再將該差值與一門檻值相比較而輸出比較結果115，比較結果115即可指示待測電路15中是否存在一被動元件。當調變決定裝置1用於一電源電路時，便能根據被動元件之存在與否，決定以第一調變方式或第二調變方式調變該電源電路，以供應輸出電源。

在其他實施例中，視被動元件之種類及特性與測電值之種類的不同，比較結果115會以不同的方式呈現待測電路15是否具有一被動元件，例如欲偵測的被動元件的阻抗與脈衝訊號100之頻率成正相關時，若比較電路偵測得知第一測電值與第二測電值間之差值大於門檻值，則表示待測電路15具有該被動元件，若第一測電值與第二測電值間之差值小於門檻值，則表示待測電路15不具有被動元件。

前述之第一測電值及第二測電值可為電壓值或電流值。該被動元件可為電感器或電容器。在不同實施例中，可依據欲測量之被動元件的特性選用不同測電值來實現本發明。

本發明之第二實施例繪示如第2圖。調變決定裝置2包含驅動電路21及比較電路23，而待測電路25具有第一端點251及第二端點253。由於調變決定裝置2與第一實施例之調變決定裝置1近似，以下將僅描述第二實施例與第一實施例之差異。

在第二實施例中，比較電路23除了耦接至待測電路25之第一端點251外，更耦接至第二端點253。因此，當驅動電路21提供脈衝訊號200至第一端點251時，比較電路23可直接偵測並取得第一端點251上的第一測電值以及第二端點253上的第二測電值。比較電路23將第一測電值與第二測電值間的差值與一門檻值進行比較以輸出比較結果215，以指示待測電路25是否具有一被動元件。

由於在實際電路中，待測電路25的第二端點253的輸出位準是可預期的，例如，當調變決定裝置2係一電源控制IC，待測電路25為一輸出電感時，調變決定裝置2和待測電路25將共同組成一切換式穩壓電路（Switching Regulator；SWR），因此不論第二端點253是否耦接到比較電路23，第一測電值和第二測電值之間的差值，皆可透過一些技巧來預測，並藉此決定出門檻值。因此，在實作時可將輸入到比較電路23的第二測電值輸入端設計為接地，或直接耦接到其他具有固定電壓的節點，於較佳實施例中，前述第二測電值係一非零之預設值。只要能使第一測電值和第二測電值間的差值足以表現出待測電路25上的電氣特性，再配合門檻值之設定，皆可有效的判斷出待測電路25是否具有被動元件。需注意的是，當比較結果215指示出待測電路25中不具有電感特性時，即表示當前構成之電路不能以SWR控制方法提供電源，此時需關閉電源輸出，或改以其他不需要使用電感的控制方式輸出電源，例如改以低壓降線性穩壓電路的控制方法供應輸出至第二端點253。

本發明之第三實施例為一種調變決定方法，其流程圖係描繪於第3圖中。此調變決定方法可應用於一電源電路中，而實現此調變決定方法之硬體架構可參照第前述之之調變決定裝置1及調變決定裝置2。

首先，調變決定方法執行步驟S301，提供一脈衝訊號至待測電路之端點。接著，執行步驟S303，偵測待測電路之該端點以取得第一測電值。然後，執行步驟S305，取得第二測電值。需說明者，於其他實施例中，步驟S305可於步驟S303之前執行，又或者步驟S303及步驟S305可同時執行。

接著執行步驟S307，計算第一測電值與第二測電值間的差值。於步驟S309中，將該差值與一門檻值相比較，產生比較結果，此比較結果指示該待測電路是否具有一被動元件。最後執行步驟S311，根據比較結果以第一調變方式或第二調變方式調變電源電路，以供應輸出電源。

本發明之第四實施例的示意圖係描繪於第4圖。電源電路4包含接腳451、驅動電路41、比較電路43、切換式穩壓電路47、低壓降線性穩壓電路（low dropout linear regulator）49及選擇電路44，而選擇電路44包含D型正反器433及多工器444。

在本實施例中，驅動電路41可為P型金氧半場效電晶體（p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；PMOS）。另外，驅動電路41、比較電路43、切換式穩壓電路47、低壓降線性穩壓電路49、D型正反器433及多工器444皆為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之元件，故不贅言

如圖所示，當待測電路45之端點402耦接至接腳451時，驅動電路41透過接腳451提供脈衝訊號400至待測電路45。比較電路43亦透過接腳451偵測且取得端點402上的第一測電值，且計算第一測電值與第二測電值Ref間的差值，並根據此差值（例如將此差值與一門檻值進行比較）產生比較結果432。

選擇電路44則根據比較結果432，決定以切換式穩壓電路47或低壓降線性穩壓電路49供應輸出電源。具體而言，D型正反器433耦接比較電路43，自比較電路43接收比較結果432，且據以輸出控制訊號430。多工器444耦接至切換式穩壓電路47、低壓降線性穩壓電路49及D型正反器433，並根據控制訊號430，將切換式穩壓電路47所產生之第一輸出訊號471或低壓降線性穩壓電路49所產生之第二輸出訊號491，透過多工器444輸出至接腳451作為輸出電源，而提供至待測電路45。

當電源電路4開始提供輸出電源至待測電路45時，驅動電路41便會停止提供脈衝訊號400至待測電路45。於其他實施態樣中，驅動電路41可在偵測到待測電路連接（熱插拔偵測）時啟動，持續一預設時間後停止，或完成由其他來自系統的命令決定。

本發明之第五實施例繪示如第5圖。由於本實施例之電源電路5與第四實施例之電源電路4近似，以下將僅描述二者之差異。在本實施例中，待測電路45之端點402及端點504分別耦接至電源電路5之接腳451及接腳553，因此，比較電路53除了經由接腳451取得第一測電值，亦直接透過接腳553取得第二測電值。比較電路53再計算第一測電值與第二測電值間之差值，並將此差值與一門檻值進行比較而輸出比較結果432。D型正反器433及多工器444再根據比較結果432所指示之被動元件是否存在，而選擇以不同方式工作，將切換式穩壓電路47所產生之第一輸出訊號471或低壓降線性穩壓電路49所產生之第二輸出訊號491輸出至接腳451作為輸出電源，進而提供至待測電路45。

第6圖繪示本發明之第六實施例。電源電路6包含接腳651、驅動電路61、比較電路63、切換式穩壓電路67、低壓降線性穩壓電路69及選擇電路66，而選擇電路66則包含D型正反器62、反相器60及致能電路64。

待測電路65之端點602透過接腳651耦接至電源電路6。在本實施例中，驅動電路61可為一P型金氧半場效電晶體。驅動電路61提供脈衝訊號600至接腳651，脈衝訊號600。比較電路63耦接至接腳651，取得接腳651上的第一測電值，計算第一測電值與預設之第二測電值Ref間的差值，再根據此差值產生比較結果632。

選擇電路66則根據比較結果632，決定以切換式穩壓電路67或低壓降線性穩壓電路69供應輸出電源。具體而言，D型正反器62耦接至比較電路63，根據比較結果632輸出控制訊號633。反相器60之輸入端耦接至D型正反器62，並根據控制訊號633產生反相訊號EN-SWR。致能電路64耦接切換式穩壓電路67、低壓降線性穩壓電路69與反相器60，自反相器60接收反相訊號EN-SWR，且根據反相訊號EN-SWR致能切換式穩壓電路67或低壓降線性穩壓電路69。被致能的切換式穩壓電路67或低壓降線性穩壓電路69則透過接腳651供應輸出電源至待測電路65。

第7圖繪示本發明之第七實施例，待測電路65之端點602及端點704分別耦接至電源電路7之接腳651及接腳753，比較電路73透過第一接腳651接收第一測電值，亦透過第二接腳753接收第二測電值，據以計算第一測電值與第二測電值間的差值，且藉由將差值與門檻值進行比較而輸出比較結果632。

第8圖繪示本發明之第八實施例。與第六實施例之電源電路6相似，電源電路8亦包含接腳、651、驅動電路61及比較電路63，這些元件之耦接方式與運作方式與第六實施例之電源電路6所述之元件相同，故不贅言。

電源電路8另包含選擇電路88、P型金氧半場效電晶體845、N型金氧半場效電晶體846、切換式穩壓控制器87及低壓降線性穩壓控制器89。P型金氧半場效電晶體845、N型金氧半場效電晶體846及切換式穩壓控制器87可形成切換式穩壓電路；P型金氧半場效電晶體845、N型金氧半場效電晶體846及低壓降線性穩壓控制器89可形成低壓降線性穩壓電路。換言之，本實施例之切換式穩壓電路以及低壓降線性穩壓電路具有共用之功率級。

選擇電路88包含D型正反器62、反相器60、及閘（AND gate）840、誤差放大器（error amplifier）842及傳輸閘（transmission gate）843與844。P型金氧半場效電晶體845之源極耦接至一電源（VDD），其汲極耦接至N型金氧半場效電晶體846之源極，而N型金氧半場效電晶體846之汲極接地（Ground）。

及閘840之第一輸入端接收反相訊號EN-SWR，其第二輸入端則耦接至切換式穩壓控制器87，及閘840之輸出端則耦接至N型金氧半場效電晶體846之閘極。傳輸閘843、844彼此耦接，且傳輸閘843之第一端點耦接至切換式穩壓控制器87，而第二端點則耦接至P型金氧半場效電晶體845之閘極。傳輸閘843及844二者間的訊號為負的反相訊號-EN-SWR。誤差放大器842之輸入端耦接至低壓降線性穩壓控制器89，而誤差放大器842之輸出端則耦接至傳輸閘844之第一端點。傳輸閘844之第二端點則耦接至P型金氧半場效電晶體845之源極。

當反相訊號EN-SWR為高位準（high）時，切換式穩壓控制器87之輸出便會通過及閘而啟動N型金氧半場效電晶體846。此外，切換式穩壓控制器87之另一輸出亦會通過傳輸閘843而啟動P型金氧半場效電晶體845。此時，輸出訊號Output便由切換式穩壓控制器87產生而作為輸出電源，被提供至待測電路65。由此可知，當反相訊號EN-SWR為高位準時，由P型金氧半場效電晶體845、N型金氧半場效電晶體846及切換式穩壓控制器87所形成的切換式穩壓電路便會被啟動。

當反相訊號EN-SWR為低位準（low）時，切換式穩壓控制器87之輸出無法通過及閘840，但低壓降線性穩壓控制器89之輸出則會控制P型金氧半場效電晶體845及N型金氧半場效電晶體846。此時，輸出訊號Output便由低壓降線性穩壓控制器89產生而作為輸出電源，被提供至待測電路65。由此可知，當反相訊號EN-SWR為低位準時，由P型金氧半場效電晶體845、N型金氧半場效電晶體846及低壓降線性穩壓控制器89所形成的低壓降線性穩壓電路便會被啟動。

第九圖繪示本發明之第九實施例，在本實施例中，比較電路93除了透過接腳651取得第一測電值之外，亦藉由接腳953取得第二測電值，藉此產生比較結果632。

由上所述各實施例之說明可知，本發明利用被動元件之阻抗與脈衝訊號之頻率間之關連性，計算一待測電路之兩端點所具有之測電值間之差值，再將此差值與一門檻值進行比較，以便獲得一比較結果，此比較結果便能指出待測電路是否具有一被動元件。此技術特徵更可應用於電源電路中，以各種不同的電路加以實現，如此一來，便能避免電路不正常運作、短路或燒毀之情況。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．調變決定裝置

11．．．驅動電路

13．．．比較電路

15．．．待測電路

100．．．脈衝訊號

115．．．比較結果

151．．．第一端點

153．．．第二端點

2．．．調變決定裝置

21．．．驅動電路

23．．．比較電路

25．．．待測電路

200．．．脈衝訊號

215．．．比較結果

251．．．第一端點

253．．．第二端點

4．．．電源電路

41．．．驅動電路

43．．．比較電路

44．．．選擇電路

45．．．待測電路

47．．．切換式穩壓電路

49．．．低壓降線性穩壓電路

400．．．脈衝訊號

402．．．端點

430．．．控制訊號

432．．．比較結果

433．．．D型正反器

444．．．多工器

451．．．接腳

471．．．第一輸出訊號

491．．．第二輸出訊號

Ref．．．第二測電值

5．．．電源電路

504．．．端點

53．．．比較電路

553．．．接腳

6．．．電源電路

60．．．反相器

600．．．脈衝訊號

602．．．端點

61．．．驅動電路

62．．．D型正反器

63．．．比較電路

64．．．致能電路

65．．．待測電路

66．．．選擇電路

67．．．切換式穩壓電路

69．．．低壓降線性穩壓電路

632．．．比較結果

633．．．控制訊號

651．．．接腳

EN-SWR．．．反相訊號

7．．．電源電路

704．．．端點

73．．．比較電路

753．．．接腳

8．．．電源電路

87．．．切換式穩壓控制器

88．．．選擇電路

89．．．低壓降線性穩壓控制器

842．．．誤差放大器

843．．．傳輸閘

844．．．傳輸閘

845．．．P型金氧半場效電晶體

846．．．N型金氧半場效電晶體

_EN-SWR．．．負的反相訊號

Output．．．輸出

VDD．．．電源

9．．．電源電路

93．．．比較電路

953．．．接腳

第1圖係描繪第一實施例之調變決定裝置之示意圖；

第2圖係描繪第二實施例之調變決定裝置之示意圖；

第3圖係描繪第三實施例之調變決定方法之流程圖；

第4圖係描繪第四實施例之電源電路之示意圖；

第5圖係描繪第五實施例之電源電路之示意圖；

第6圖係描繪第六實施例之電源電路之示意圖；

第7圖係描繪第七實施例之電源電路之示意圖；

第8圖係描繪第八實施例之電源電路之示意圖；以及

第9圖係描繪第九實施例之電源電路之示意圖。

2．．．調變決定裝置

21．．．驅動電路

23．．．比較電路

25．．．待測電路

200．．．脈衝訊號

215．．．比較結果

251．．．第一端點

253．．．第二端點

Claims (23)

1. 一種電源電路的調變決定裝置，供耦接至一待測電路，該調變決定裝置包含：
   　　一驅動電路，提供一脈衝訊號至該待測電路之一第一端點；以及
   　　一比較電路，耦接至該待測電路之該第一端點以取得一第一測電值，計算該第一測電值與一第二測電值間之一差值，並將該差值與一門檻值相比較而輸出一比較結果；
   　　其中，該比較結果指示該待測電路是否具有一被動元件，以供決定以一第一調變方式或一第二調變方式調變該電源電路，以供應一輸出電源。
2. 如請求項1所述之調變決定裝置，當該差值大於該門檻值時，該比較結果指示該待測電路具有該被動元件。
3. 如請求項1所述之調變決定裝置，當該差值小於該門檻值時，該比較結果指示該待測電路不具有該被動元件。
4. 如請求項1所述之調變決定裝置，其中該第一測電值及該第二測電值係電壓值。
5. 如請求項1所述之調變決定裝置，其中該第一測電值及該第二測電值係電流值。
6. 如請求項1所述之調變決定裝置，其中該比較電路更耦接至該待測電路之該第二端點，以自該第二端點取得該第二測電值。
7. 如請求項1所述之調變決定裝置，其中該被動元件為一電感器。
8. 如請求項1所述之調變決定裝置，其中該第二測電值係一內建預設值。
9. 一種電源電路的調變決定方法，包含下列步驟：
   　　提供一脈衝訊號至一待測電路之一第一端點；
   　　偵測該第一端點以取得一第一測電值；
   　　取得一第二測電值；
   　　計算該第一測電值與該第二測電值間的一差值；
   　　將該差值與一門檻值相比較產生一比較結果，該比較結果指示該待測電路是否具有一被動元件 ；以及
   　　根據該比較結果以一第一調變方式或一第二調變方式調變該電源電路，以供應一輸出電源。
10. 如請求項8所述之調變決定方法，當該差值大於該門檻值時，該比較結果指示該待測電路具有該被動元件。
11. 如請求項8所述之調變決定方法，當該差值小於該門檻值時，該比較結果指示該待測電路不具有該被動元件。
12. 如請求項8所述之調變決定方法，其中該第一測電值及該第二測電值係電壓值。
13. 如請求項8所述之調變決定方法，其中該第一測電值及該第二測電值係電流值。
14. 如請求項8所述之調變決定方法，其中該第二測電值係自該待測電路的一第二端點取得。
15. 如請求項8所述之調變決定方法，其中該被動元件為一電感器或一電容器。
16. 一種電源電路，包含：
    　　一第一接腳，供耦接至一待測電路；
    　　一驅動電路，耦接該第一接腳，用以提供一脈衝訊號至該待測電路；
    　　一比較電路，耦接該第一接腳以取得一第一測電值，並根據該第一測電值與一第二測電值間的差值，產生一比較結果；
    　　一切換式穩壓電路；
    　　一低壓降線性穩壓電路；以及
    　　一選擇電路，根據該比較結果決定以該切換式穩壓電路或該低壓降線性穩壓電路供應一輸出電源。
17. 如請求項16之電源電路，其中該選擇電路包含：
    　　一D型正反器，耦接該比較電路，根據 該比較結果輸出一控制訊號；以及
    　　一多工器，耦接該切換式穩壓電路、該低壓降線性穩壓電路及該D型正反器，根據該控制訊號將該切換式穩壓電路或該低壓降線性穩壓電路之輸出做為該輸出電源。
18. 如請求項16之電源電路，其中該選擇電路根據該比較結果致能該切換式穩壓電路或該低壓降線性穩壓電路，以供應該輸出電源。
19. 如請求項16之電源電路，其中該切換式穩壓電路以及該低壓降線性穩壓電路具有共用之功率級。
20. 如請求項16之電源電路，其中該選擇電路包含：
    　　一D型正反器，耦接該比較電路，根據 該比較結果輸出一控制訊號；
    　　一反相器， 耦接該D型正反器，且輸出該控制訊號之一反相訊號；以及
    　　一致能電路，耦接該切換式穩壓電路、該低壓降線性穩壓控制電路及該反相器，自該反相器接收該反相訊號，且根據該反相訊號致能該切換式穩壓電路或該低壓降線性穩壓電路 ，以供應該輸出電源。
21. 如請求項16所述之電源電路，其中該第一測電值及該第二測電值係電壓值。
22. 如請求項16所述之電源電路，其中該第一測電值及該第二測電值係電流值。
23. 如請求項16所述之電源電路，更包含：
    　　一第二接腳；
    　　其中，該比較電路更耦接該第二接腳，且取得該第二接腳之該第二測電值。