TW201340562A - 降壓式變換電路 - Google Patents

Abstract

本發明降壓式變換電路包括控制器、第一和第二場效應晶體管、第一和第二電感、第一和第二電容、第一電阻、電壓輸入端和輸出端。該電壓輸入端透過該第一電感連接該第一場效應晶體管的汲極，該電壓輸入端還依次透過該第一電阻和該第一電容連接該第一場效應晶體管的汲極，該控制器的第一偵測引腳連接該第一電容和該第一電阻之間的節點，該控制器的第二偵測引腳連接該第一電容和該第一場效應晶體管的汲極之間的節點。

Description

降壓式變換電路

本發明涉及一種降壓式變換電路。

如圖1所示，目前，主機板的降壓式變換電路（BUCK電路）一般透過偵測電感L5的電流來判斷回路電流是否超過預設值，當所偵測到的電流大於該預設值時，該降壓式變換電路的控制器10即執行過流保護，以將回路電流控制在設定值內，從而防止因過流燒壞電子元件如場效應晶體管T1和T2。然，當場效應晶體管T1的源極因錯誤操作被短路接地時，透過電壓輸入端VIN輸入的電流將幾乎全部透過場效應晶體管T1流入地，而不會透過該電感L5輸出，此時該電感L5的電流將遠小於回路電流，如是，當此時回路電流大於該設定值時，由於該控制器10所偵測到的電流遠小於回路電流，則該控制器10將無法及時執行過流保護，將可能導致場效應晶體管T1因過流而被燒壞。

鑒於以上內容，有必要提供一種能夠及時偵測到回路過流的降壓式變換電路。

一種降壓式變換電路，包括一控制器、第一和第二場效應晶體管、第一和第二電感、第一和第二電容、第一和第二電阻、電壓輸入端和輸出端；

該電壓輸入端透過該第一電感連接該第一場效應晶體管的汲極，該電壓輸入端還依次透過該第一電阻和該第一電容連接該第一場效應晶體管的汲極，該控制器的第一偵測引腳連接該第一電容和該第一電阻之間的節點，該控制器的第二偵測引腳連接該第一電容和該第一場效應晶體管的汲極之間的節點，該控制器的第一控制引腳連接該第一場效應晶體管的閘極，該控制器的狀態引腳連接該第一場效應晶體管的源極和該第二場效應晶體管的汲極，該控制器的第二控制引腳連接該第二場效應晶體管的閘極，該控制器的第二引腳透過第二電阻接地，該第二場效應晶體管的源極接地，該控制器的狀態引腳還依次透過該第二電感和該第二電容接地，該電壓輸出端連接於該第二電感和該第二電容之間；

其中，該第一電容的電容值和該第一電阻的阻值滿足以下關係式：

R*C=L/Z；

其中，R為該第一電阻的阻值，C為該第一電容的電容值，L為該第一電感的電感值，Z為該第一電感的等效阻抗；

該控制器即時偵測該第一電容兩端的電壓，並依據第一電容兩端的電壓判斷流經該第一電感的電流是否大於預設值，當所偵測的電流大於預設值時，該控制器即執行過流保護。

上述降壓式變換電路的控制器透過偵測該第一電容兩端的電壓判斷流經該第一電感的電流是否大於預設值，即使該第一場效應晶體管的源極被短路接地，該控制器也能及時偵測到回路電流過流，從而及時執行過流保護。

請參閱圖2，本發明降壓式變換電路的較佳實施方式包括控制器90、場效應晶體管Q1和Q2、電感L1和L2、電容C1-C4、電壓輸入端Vin和電壓輸出端Vout。

該電壓輸入端Vin依次透過該電感L1和該電容C5接地，該電壓輸入端Vin還依次透過該電阻R2和該電容C4連接該場效應晶體管Q1的汲極。該控制器90的導入引腳BOOT透過電容C1連接該控制器90的狀態引腳PHASE，該控制器90的控制引腳UGATE連接該場效應晶體管Q1的閘極，該控制器90的狀態引腳PHASE還連接該場效應晶體管Q1的源極，該場效應晶體管Q1的汲極還與該電感L1和電容C5之間的節點相連，該控制器90的控制引腳LGATE透過電阻R1接地，該控制引腳LGATE還連接該場效應晶體管Q2的閘極，該場效應晶體管Q2的源極接地，該場效應晶體管Q2的汲極依次透過該電感L2和該電容C3接地，場效應晶體管Q2的汲極連接場效應晶體管Q1的源極，該控制器90的電源引腳V連接一直流電源VCC，還透過電容C2接地，該控制器90的接地引腳GND接地，該控制器90的回饋引腳FB連接該電感L2和電容C3之間的節點，該控制器90的偵測引腳Sense+連接該電容C4和該電阻R2之間的節點，該控制器90的偵測引腳Sense-連接該電容C4和該電感L1之間的節點，該電壓輸出端Vout連接該電感L2和該電容C3之間的節點。

由於該電壓輸入端Vin所接收的電壓為交流電壓，該電感L1在交流電壓作用下會存在寄生電感，則該電感L1兩端所測得的電壓Vl滿足以下關係式：

Vl=Vz+Vs=（S*L+Z）*Il；

其中，Z為該電感L1的等效阻抗，Vz為該電感L1的等效阻抗Z的電壓，Vs為該電感L1所產生的寄生電感的電壓，S為複頻域係數，Il為透過該電感L1的電流。

該電容C4的容抗Zc滿足以下關係式：

Zc=1/S*C，其中，C為該電容C4的電容值。

由並聯和串聯電路原理可知：

Vc=Vl*Zc/（Zc+R）=（SL+Z）*Il*（1/S*C）/（1/S*C+R）;

即Vc=Vz*((S*L/Z+1)/(S*R*C+1));其中，Vc為該電容C4兩端的電壓值，R為該電阻R2的阻值。

顯然，當(S*L/Z+1)/(S*R*C+1)=1，即R*C=L/Z時，該電感L1的等效阻抗Z的電壓Vz與該電容C4兩端的電壓Vc相等，如是，即可透過直接偵測該電容C4兩端的電壓Vc而間接偵測該電壓Vz。

本實施例中，該控制器90即時偵測該電容C4兩端的電壓Vc，以判斷流經該電感L1的電流Il（Il=Vc/Z）是否大於預設值，當該電流Il大於預設值時，該控制器90即執行過流保護（由於該過流保護工作原理為現有技術，在此不再贅述），以將該電流Il的大小控制在該預設值內，從而將流經該場效應晶體管Q1的電流控制在正常工作電流的範圍內，以防止該場效應晶體管Q1被燒壞，如是，即使該場效應晶體管Q1的源極被短路接地，該控制器90也能及時偵測到回路電流過流，從而及時執行過流保護。

上述降壓式變換電路的控制器90透過偵測該電容C4兩端的電壓判斷該電感L1的電流是否大於預設值，即使該場效應晶體管Q1的源極被短路接地，該控制器90也能及時偵測到回路電流過流，從而及時執行過流保護。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

90．．．控制器

C1-C5．．．電容

R1、R2．．．電阻

Q1、Q2．．．場效應晶體管

L1、L2．．．電感

Vout．．．電壓輸出端

Vin．．．電壓輸入端

Vcc．．．直流電源

圖1為現有降壓式變換電路的電路圖。

圖2為本發明降壓式變換電路的較佳實施方式的電路圖。

90．．．控制器

C1-C5．．．電容

R1、R2．．．電阻

Q1、Q2．．．場效應晶體管

L1、L2．．．電感

Vout．．．電壓輸出端

Vin．．．電壓輸入端

Vcc．．．直流電源

Claims (2)

1. 一種降壓式變換電路，包括一控制器、第一和第二場效應晶體管、第一和第二電感、第一和第二電容、第一和第二電阻、電壓輸入端和輸出端；
   該電壓輸入端透過該第一電感連接該第一場效應晶體管的汲極，該電壓輸入端還依次透過該第一電阻和該第一電容連接該第一場效應晶體管的汲極，該控制器的第一偵測引腳連接該第一電容和該第一電阻之間的節點，該控制器的第二偵測引腳連接該第一電容和該第一場效應晶體管的汲極之間的節點，該控制器的第一控制引腳連接該第一場效應晶體管的閘極，該控制器的狀態引腳連接該第一場效應晶體管的源極和該第二場效應晶體管的汲極，該控制器的第二控制引腳連接該第二場效應晶體管的閘極，該控制器的第二引腳透過第二電阻接地，該第二場效應晶體管的源極接地，該控制器的狀態引腳還依次透過該第二電感和該第二電容接地，該電壓輸出端連接於該第二電感和該第二電容之間；
   其中，該第一電容的電容值和該第一電阻的阻值滿足以下關係式：
   R*C=L/Z；
   其中，R為該第一電阻的阻值，C為該第一電容的電容值，L為該第一電感的電感值，Z為該第一電感的等效阻抗；
   該控制器即時偵測該第一電容兩端的電壓，並依據第一電容兩端的電壓判斷流經該第一電感的電流是否大於預設值，當所偵測的電流大於預設值時，該控制器即執行過流保護。
2. 如申請專利範圍第1項所述之降壓式變換電路，還包括第三至第五電容；該第一場效應晶體管的汲極還透過該第三電容接地，該控制器的導入引腳透過該第四電容連接該控制器的狀態引腳，該控制器的電源引腳連接一直流電源，該控制器的電源引腳還透過該第五電容接地，該控制器的回饋引腳連接該第二電感和該第二電容之間的節點，該控制器的接地引腳接地。