TW201603479A - 具有校正功能之驅動裝置及其應用之無線充電驅動系統 - Google Patents

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Abstract

一種具有校正功能之驅動裝置，其係透過感測電阻感測運算放大器的變化，並藉由偏移電壓校正電路產生之訊號回饋至運算放大器，將運算放大器自身存在的不正常的輸入偏移電壓量校正歸零，使得運算放大器能夠維持最佳特性，且應用於無線充電驅動系統可提昇其所讀取電流值之精確度，以達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。

Description

具有校正功能之驅動裝置及其應用之無線充電驅動系統
本發明係有關於一種驅動系統，特別是有關於一種具有校正功能之驅動裝置的無線充電驅動系統，其是透過自動校正的方式將運算放大器所產生的輸入偏移電壓量校正歸零，使得運算放大器能根據工作環境的變化隨時進行校正，以維持最佳特性，並提昇無線充電驅動系統所讀取電流值之精確度，以使本發明之能夠達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
一般來說，運算放大器是各種電路中一個重要的電路組成元件，可應用來實現很多不同的運作功能，且可廣泛的應用於家電、工業等領域。
然而，由於半導體製程或是積體電路技術的限制，例如：微顯影、蝕刻的差異或是封裝、SMT、IR Reflow等外力因素，都會造成運算放大器在實際的操作上存在非理想的特性，因此受到非理想因素的關係，實際運算放大器中會有輸入偏移電壓的產生，也就是說，輸入偏移電壓除了會造成運算放大器特性變差之外，輸入偏移電壓的大小更會影響後續電路設計的整體系統穩定性
習知技術中為了消除輸入偏移電壓，會藉由於OTP製程(One Time Programing Process)中使用晶圓測試(Chip Circuit Probing)或最終測試(Final level Test)進行校正，通常需 搭配額外的外部元件來達成校正，此時晶體容易因外力的因素再次影響輸入偏移電壓，進而影響運算放大器的性能與使用範圍。
綜上所述，如何解決因製程瑕疵、半導體物理特性等因素，所造成運算放大器之輸入偏移電壓的影響，是本發明所欲解決的問題。
為了解決上述有關的問題，本發明之一主要目的在於提供一種具有校正功能之驅動裝置，透過一運算放大器去感測一感測電阻的變化。並藉由偏移電壓校正電路之邏輯控制電路產生之訊號，將運算放大器自身存在不正常的偏移量校正歸零，有效維持運算放大器的性能。
為了解決上述有關的問題，本發明之另一主要目的在於提供一種無線充電驅動系統，透過一運算放大器去感測一感測電阻的變化。並藉由偏移電壓校正電路之邏輯控制電路產生之訊號回饋至運算放大器，將運算放大器自身存在不正常的偏移量校正歸零，使得運算放大器能夠維持最佳特性，並提昇無線充電驅動系統所讀取電流值之精確度，以達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
依據上述之目的，本發明提供一種具有校正功能之驅動裝置，一端耦接至一供電單元(Vcc)，另一端與一接地負載相接，接地負載係藉由供電單元(Vcc)予以賦能而致動，其中驅動裝置包括：一運算處理單元，具有一第一端、一第二端與一第三端，其中第一端及第二端係與串聯於供電單元(Vcc)與接地負載間之一感測電阻連接，透過偵測感測電阻之兩端得到一電壓差訊號(Vin)，並據以取得一第一感測電壓訊號與 一第二感測電壓訊號，同時第一端會接收一參考電壓訊號，而於第三端將輸入之第一感測電壓訊號、第二感測電壓訊號與參考電壓訊號運算後產生一輸出電壓訊號；以及一偏移電壓校正單元，電性連接於運算處理單元，用以校正運算處理單元產生之一偏移電壓量，其中偏移電壓校正單元具有一電源啟動延遲電路、一比較器與一邏輯控制電路，其中比較器之一負輸入端與參考電壓訊號連接，一正輸入端則與運算處理單元所產生之輸出電壓訊號連接形成一回饋電路，經比較後俾得知偏移電壓量屬於一正偏移電壓量或一負偏移電壓量，而輸出一控制訊號至邏輯控制電路，當電源啟動延遲電路依據內部之一計數器計數至一預先設定之延遲時間後，產生一啟動訊號予邏輯控制電路，以使邏輯控制電路產生一致能訊號觸發運算處理單元動作，並將邏輯控制電路產生之一第一組控制開關訊號與一第二組控制開關訊號回饋至運算處理單元，將正偏移電壓量或負偏移電壓量校正歸零。
依據上述之目的，本發明提供一種無線充電驅動系統，由一具有校正功能之驅動裝置與一無線充電模組連接所形成，而驅動裝置一端耦接至一供電單元(Vcc)，另一端與一接地負載相接，接地負載係藉由供電單元(Vcc)予以賦能而致動，其中驅動裝置包括：一運算處理單元，具有一第一端、一第二端與一第三端，其中第一端及第二端係與串聯於供電單元(Vcc)與接地負載間之一感測電阻連接，透過偵測感測電阻之兩端得到一電壓差訊號(Vin)，並據以取得一第一感測電壓訊號與一第二感測電壓訊號，同時第一端會接收一參考電壓訊號，而於第三端將輸入之第一感測電壓訊號、第二感測電壓訊號與參考電壓訊號運算後產生一輸出電壓訊號；以及 一偏移電壓校正單元，電性連接於運算處理單元，用以校正運算處理單元產生之一偏移電壓量，其中偏移電壓校正單元具有一電源啟動延遲電路、一比較器與一邏輯控制電路，其中比較器之一負輸入端與參考電壓訊號連接，一正輸入端則與運算處理單元所產生之輸出電壓訊號連接形成一回饋電路，經比較後俾得知偏移電壓量屬於一正偏移電壓量或一負偏移電壓量，而輸出一控制訊號至邏輯控制電路，當電源啟動延遲電路依據內部之一計數器計數至一預先設定之延遲時間後，產生一啟動訊號予邏輯控制電路，以使邏輯控制電路產生一致能訊號觸發運算處理單元動作，並將邏輯控制電路產生之一第一組控制開關訊號與一第二組控制開關訊號回饋至運算處理單元，將正偏移電壓量或負偏移電壓量校正歸零。
經由本發明所提供具有校正功能之驅動裝置及其應用之無線充電驅動系統，可解決因製程瑕疵、半導體物理特性等因素，所造成運算放大器之輸入偏移電壓，並用以將運算放大器所產生的偏移量校正歸零，可使得運算放大器能根據工作環境的變化隨時進行校正，以維持最佳特性，並且可提昇無線充電驅動系統所讀取電流值之精確度，以使本發明之能夠達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
1‧‧‧具有校正功能之驅動裝置
2‧‧‧無線充電驅動系統
3‧‧‧無線充電模組
4‧‧‧外部電子裝置
10‧‧‧接地負載
12‧‧‧運算處理單元
120‧‧‧運算放大器
121‧‧‧切換模組
122‧‧‧輸出轉換電路
14‧‧‧偏移電壓校正單元
141‧‧‧電源啟動延遲電路
142‧‧‧比較器
143‧‧‧邏輯控制電路
1411‧‧‧計數器
30‧‧‧輸出控制單元
32‧‧‧輸出感應線圈
A‧‧‧運算放大器正輸入端
B‧‧‧運算放大器負輸入端
C‧‧‧運算放大器輸出端
S1‧‧‧第一感測電壓訊號
S2‧‧‧第二感測電壓訊號
Rsense‧‧‧感測電阻
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
Vin‧‧‧輸入電壓訊號
Vos‧‧‧偏移電壓量
Vos +‧‧‧正偏移電壓量
Vos -‧‧‧負偏移電壓量
Vref‧‧‧參考電壓訊號
Vout‧‧‧輸出電壓訊號
Icon‧‧‧控制電流
Iout‧‧‧輸出電流
Vcc‧‧‧供電單元
Pon_D‧‧‧啟動訊號
COS‧‧‧控制訊號
CE‧‧‧致能訊號
Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5‧‧‧第一組控制開關訊號
Con_SWA、Con_SWB‧‧‧第二組控制開關訊號
TU1、TU2、TU3、TU4、TU5‧‧‧複數組電流控制開關
Gm1、Gm2、Gm3、Gm4、Gm5‧‧‧轉導值
SWA‧‧‧第一電流流通控制開關
SWB‧‧‧第二電流流通控制開關
T1‧‧‧預先設定之延遲時間
第1圖係本發明之具有校正功能之驅動裝置方塊圖。
第2圖係本發明之無線充電驅動系統架構圖。
第3圖係本發明之切換模組內部方塊圖。
第4圖係本發明之正偏移電壓量校正動作圖。
第5圖係本發明之負偏移電壓量校正動作圖。
由於運算放大器在製造時的製程變動、封裝應力及操作溫度改變等影響下，運算放大器在實際的操作上會存在某些非理想的特性，亦即會存在一電壓偏差量，因而降低運算放大器運作的精確度，本發明將此電壓偏差量稱之為不正常的偏移電壓量。為解決此不正常的偏移電壓量，本發明主要係揭露一種無線充電驅動系統，藉由偏移電壓校正電路之邏輯控制電路產生之訊號回饋至運算放大器，將運算放大器產生不正常的偏移電壓量校正歸零，讓運算放大器能夠維持最佳特性以及提昇無線充電驅動系統所讀取電流值之精確度。由於相關無線充電系統的基本原理與功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對與本發明其特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本發明特徵有關之示意圖。
首先，請參閱第1圖，係為本發明之具有校正功能之驅動裝置方塊圖。如第1圖所示，具有校正功能之驅動裝置1一端耦接至一供電單元(Vcc)，另一端與一接地負載10相接，而接地負載10係藉由供電單元(Vcc)予以賦能而致動，其中具有校正功能之驅動裝置1包括：一個運算處理單元12以及一個偏移電壓校正單元14。
接著，在本發明中，會由供電單元VCC致動運算處理單元12，在本實施例中運算處理單元12包含一個運算放大器120，具有一個正輸入端A、一個負輸入端B與一個輸出端C，而正輸入端A係藉由一個第一電阻(R1)接收參考電壓訊號(Vref)，並藉由一個第二電阻(R2)與感測電阻Rsense之一端連接，負輸入端B則藉由一個第三電阻(R3)與感測電阻Rsense之 另一端連接，輸出端C則藉由一個第四電阻(R4)與負輸入端B連接，以形成一回饋電路(Feedback Circuit)。在一假設的理想狀況下，若將參考電壓訊號(Vref)與接地(GND)相接，運算放大器120其輸出電壓會為零，但因為受到製程上非理想因素的影響，實際上運算放大器120的輸出電壓不會為零，會存在一個不正常的偏移電壓量(Vos)，所以一般在應用運算放大器120時，運算放大器120所產生的偏移電壓量(Vos)係為需考量的重要參數之一；換言之，為了得知運算放大器120所產生的偏移電壓量(Vos)之大小，通常會將運算放大器120的兩個輸入端(A、B)分別透過第二電阻(R2)與第三電阻(R3)，與一個感測電阻Rsense的兩端連接，用以檢測運算放大器120兩個輸入端的偏移電壓量，而感測電阻Rsense是配置於供電單元VCC與負載10之間。很明顯地，透過偵測感測電阻Rsense之兩端得到一電壓差訊號(Vin)，並依據獲得之電壓差訊號(Vin)取得一個第一感測電壓訊號S1與一個第二感測電壓訊號S2，其中，第一感測電壓訊號S1經由第三電阻(R3)輸入至運算放大器120的負輸入端B，而第二感測電壓訊號S2經由第二電阻(R2)輸入至運算放大器120的正輸入端A；另外，運算放大器120內部更包含了一個切換模組121以及一個輸出轉換電路122，因此，運算放大器120可以將輸入的第一感測電壓訊號S1、第二感測電壓訊號S2及參考電壓訊號(Vref)，經內部切換模組121運算後至輸出轉換電路122進行電壓的轉換而產生一個輸出電壓訊號(Vout)。
經由上述對運算處理單元12的說明，可以很明顯的知道，在IC製造過程中，若微顯影過程沒有控制好，將會對運算放大器120的輸入端造成不匹配而產生一個偏移電壓量(Vos)，此時電壓差即等於所述不正常的偏移電壓量(Vos)。
因此，藉由上述感測電阻Rsense檢測運算處理單元12產生不正常的偏移電壓量(Vos)後，還需要透過偏移電壓 校正單元14進行不正常偏移電壓量(Vos)的校正。本發明的偏移電壓校正單元14具有一個電源啟動延遲電路141、一個比較器142與一個邏輯控制電路143。其中，比較器142的負輸入端與參考電壓訊號(Vref)連接，而正輸入端則與運算處理單元12所產生之輸出電壓訊號(Vout)連接，以形成另一回饋電路，用以比較其參考電壓訊號(Vref)與輸出電壓訊號(Vout)之大小，以決定不正常偏移電壓量(Vos)屬於一正偏移電壓量(Vos+)或一負偏移電壓量(Vos-)；之後，比較器142的輸出端會輸出一個控制訊號(COS)至邏輯控制電路143。此外，本發明的電源啟動延遲電路141係與一個計數器1411連接，在本發明的實施例中，此計數器1411可以配置在偏移電壓校正單元14內部或是外部，而在一較佳實施例中，本發明是將計數器1411配置在偏移電壓校正單元14的內部；當電源啟動延遲電路141依據內部的計數器1411計數至一個預先設定之延遲時間後，會產生一個啟動訊號(Pon_D)來觸發邏輯控制電路143；接著，在邏輯控制電路143被啟動一直到邏輯控制電路143動作結束的期間，邏輯控制電路143會依據比較器142輸出之控制訊號(COS)的驅動，產生一個致能訊號(CE)，當致能訊號(CE)為低電壓準位(L)時，會觸發運算處理單元12開始進行校正動作，並將邏輯控制電路143產生之一第一組控制開關訊號包含：Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5與一第二組控制開關訊號包含：Con_SWA、Con_SWB回饋至運算處理單元12之運算放大器120中的切換模組121，由切換模組121接收該些第一組控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5)而導通複數組電流控制開關，同時導入該些電流控制開關相對應的轉導值經運算後得到一控制電流，並接收該些第二組控制開關訊號(Con_SWA、Con_SWB)，選擇啟動與該些電流控制開關連接之一第一電流流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)(未顯示於第1圖)，依據所選擇之第一電流流通控制開關(SWA)或第二電 流流通控制開關(SWB)，輸出相對應的控制電流將運算放大器120所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)進行校正，而產生一輸出電流至輸出轉換電路122進行電壓的轉換，轉換後產生一個輸出電壓訊號(Vout)，此時會進一步將輸出電壓訊號(Vout)回授至比較器142判斷正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)的校正量是否足夠，若校正量不夠仍存在不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)，則會繼續由比較器142輸出控制訊號(COS)驅動邏輯控制電路143產生控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5、Con_SWA、Con_SWB)回饋至運算處理單元12之運算放大器120內，此時致能訊號(CE)的準位仍會保持低電壓準位(L)，將運算放大器120所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)校正至歸零狀態。
請繼續參閱第2圖，係為本發明之無線充電驅動系統架構圖。如第2圖所示，無線充電驅動系統2係由一個具有校正功能之驅動裝置1與一個無線充電模組3連接所形成，其中具有校正功能之驅動裝置1之架構與前述第1圖結構相同，係與供電單元VCC與負載連接，而所述具有校正功能之驅動裝置1係由運算處理單元12以及偏移電壓校正單元14所組成，其中在本發明之一較佳實施例中，第1圖結構中負載可為一無線充電模組，而在本實施例中無線充電模組3更包括了一個輸出控制單元30以及與輸出控制單元30連接的一個輸出感應線圈32。當供電單元VCC致動運算處理單元12後，透過偵測於供電單元VCC與負載10之間串接的感測電阻Rsense，用以將所偵測感測電阻Rsense兩端所獲得的電壓差訊號(Vin)，據以取得第一感測電壓訊號S1與第二感測電壓訊號S2，並於運算放大器120的兩個輸入端(A、B)分別透過第二電阻(R2)與第三電阻(R3)，與感測電阻Rsense的兩端連接，用以檢測運算放大器120兩端的電壓差。在IC製造過程中，若微顯影過程沒有控制好，將會對運算放大器120的輸入端造成 不匹配而產生一個偏移電壓量(Vos)，此時電壓差即等於所述不正常的偏移電壓量(Vos)；此時，還需要進一步透過偏移電壓校正單元14進行不正常偏移電壓量(Vos)的校正。本發明的偏移電壓校正單元14具有一個電源啟動延遲電路141、一個比較器142與一個邏輯控制電路143。其中，比較器142的負輸入端與參考電壓訊號(Vref)連接，而正輸入端則與運算處理單元12所產生之輸出電壓訊號(Vout)連接，以形成一回饋電路，用以比較其參考電壓訊號(Vref)與輸出電壓訊號(Vout)之大小，以決定不正常的偏移電壓量(Vos)屬於一正偏移電壓量(Vos+)或一負偏移電壓量(Vos-)；之後，比較器142的輸出端會輸出一個控制訊號(COS)至邏輯控制電路143。此外，本發明的電源啟動延遲電路141係與一個計數器1411連接，在本發明的實施例中，此計數器1411可以配置在偏移電壓校正單元14內部或是外部，而在一較佳實施例中，本發明是將計數器1411配置在偏移電壓校正單元14的內部；當電源啟動延遲電路141依據內部的計數器1411計數至一個預先設定之延遲時間後，會產生一個啟動訊號(Pon_D)來觸發邏輯控制電路143；接著，在邏輯控制電路143被啟動一直到邏輯控制電路143動作結束的期間，邏輯控制電路143會依據比較器142輸出之控制訊號(COS)的驅動，產生致能訊號(CE)，當致能訊號(CE)為低電壓準位(L)時，會觸發運算處理單元12開始進行校正動作，並將邏輯控制電路143產生之第一組控制開關訊號包含：Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5與第二組控制開關訊號包含：Con_SWA、Con_SWB回饋至運算處理單元12之運算放大器120中的切換模組121，由切換模組121接收該些第一組控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5)，而導通複數組電流控制開關，同時導入該些電流控制開關相對應的轉導值(Gm)經運算後得到一控制電流，並接收該些第二組控制開關訊號(Con_SWA、Con_SWB)，選擇啟動與該些電流控制開關連接之一第一電流 流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)(未顯示於第1圖)，依據所選擇之第一電流流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)，輸出相對應的控制電流將運算放大器120所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)進行校正，而產生一輸出電流至輸出轉換電路122進行電壓的轉換，轉換後產生輸出電壓訊號(Vout)，此時會進一步將輸出電壓訊號(Vout)回授至比較器142判斷正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)的校正量是否足夠，若校正量不夠仍存在不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)，則會繼續由比較器142輸出控制訊號(COS)驅動邏輯控制電路143產生控制開關訊號包含：Con_SWA、Con_SWB、Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5回饋至運算處理單元12之運算放大器120內，此時致能訊號(CE)的準位仍保持低電壓準位(L)，將運算放大器120所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)校正至歸零狀態；經由上述方式解決因製程瑕疵、半導體物理特性等因素，所造成運算放大器之輸入偏移電壓的影響，可使得無線充電模組3可藉由輸出感應線圈32感應一外部電子裝置，並讓輸出控制單元30可精確的讀取電流值以提供外部電子裝置4進行充電，可達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性，在此要說明的是，本發明中所述之外部電子裝置4可為3C電子產品例如：行動裝置、平板電腦，亦為可無線充電的任一家電產品，在此不加以限制。
在本實施例中，運算處理單元12包含一個運算放大器120，具有一個正輸入端A、一個負輸入端B與一個輸出端C，而正輸入端A係藉由一個第一電阻(R1)接收參考電壓訊號(Vref)，並藉由一個第二電阻(R2)與感測電阻Rsense之一端連接，負輸入端B則藉由一個第三電阻(R3)與感測電阻Rsense之另一端連接，輸出端C則藉由一個第四電阻(R4)與負輸入端B連接，以形成一回饋電路。在此要說明的是，第二電阻R2之電阻值與第三電阻R3之電阻值相同，而第一電阻R1之電阻 值與第四電阻R4之電阻值亦相同，故上述電阻其電阻特性亦相同。
再接著，請繼續參閱第3圖，係為本發明之切換模組內部方塊圖。如第3圖所示，切換模組121一端與運算放大器120正輸入端A與負輸入端B連接，用以接收第一感測電壓訊號S1、第二感測電壓訊號S2與參考電壓訊號(Vref)，另一端則與邏輯控制電路143連接，其邏輯控制電路143用以接收比較器142輸出之控制訊號(COS)以及電源啟動延遲電路141依據內部之計數器1411，計數至一個預先設定之延遲時間後產生的啟動訊號(Pon_D)後，邏輯控制電路143會依據比較器142輸出之控制訊號(COS)的驅動，產生一個致能訊號(CE)，當致能訊號(CE)為低電壓準位時，會觸發運算處理單元12開始進行校正動作，並將邏輯控制電路143產生之第一組控制開關訊號包含：Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5與第二組控制開關訊號包含：Con_SWA、Con_SWB回饋至運算處理單元12之運算放大器120中的切換模組121，切換模組121會先接收邏輯控制電路143產生的第一組控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5)，而導通切換模組121內部複數組控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，以載入相對應之轉導值(Gm1、Gm2、Gm3、Gm4、Gm5)，並將其轉導值加總與運算放大器輸入端的轉導值(Gm0_A)並聯。此時，運算處理單元12兩端(A、B)分別與接地端的電壓差(Vgs1/Vgs2)(此電壓差值包含前述產生的不正常偏移電壓量(Vos)電壓值)相乘而得到控制電流(Icon)，並依據所接收的第二組控制開關訊號(Con_SWA、Con_SWB)，選擇啟動與複數組控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)連接之第一電流流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)，依據所選擇之第一電流流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)，輸出相對應的控制電流(Icon)，將運算放大器120所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)或負偏移電壓量(Vos-)進 行校正。
請繼續參閱第4圖，係為本發明之正偏移電壓量校正動作圖。如第4圖所示，當電源啟動後，因每個外部電源供應器電壓上升時間不一樣，為了避免電源之電壓訊號(Vcc)尚未穩定時，造成邏輯控制電路產生誤動作，故當電源啟動時會藉由電源啟動延遲電路依據內部之計數器計數至預先設定之延遲時間(T1)後，啟動訊號(Pon_D)將由低電壓準位轉變為高電壓準位，表示電源之電壓訊號(Vcc)達到穩定，即通知邏輯控制電路可以開始動作，此時邏輯控制電路會在校正時間內完成校正；因此在電源啟動後，至邏輯控制電路動作結束期間，致能訊號(CE)會一直保持在低電壓準位，其目的在於係關閉輸出控制單元(30)，避免感測電阻Rsense產生的電壓累加於偏移量上，影響邏輯控制電路之校正精確度。依據前面所述，當電源啟動時會藉由電源啟動延遲電路依據內部之計數器計數至預先設定之延遲時間後，啟動訊號(Pon_D)將由低電壓準位轉變為高電壓準位，即通知邏輯控制電路可以開始動作，而比較器提供控制訊號(COS)至邏輯控制電路後，控制訊號(COS)會保持在一高電壓準位，且比較器之控制訊號(COS)判斷目前偏移電壓量(Vos)屬於正偏移電壓量(Vos+)時，即表示運算放大器兩端電壓差為增益倍率乘上偏移量(即GainA*Vos+，其中GainA=R4/R3=R1/R2)，此時，邏輯控制電路依據比較器輸出之控制訊號(COS)開始進行校正動作，先依據所產生之一第一組控制開關訊號包含：Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5，選擇導通內部切換模組內部複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，載入相對應之轉導值(Gm1、Gm2、Gm3、Gm4、Gm5)，並將其轉導值依據目前運算放大器兩端的電壓差進行運算取得一控制電流(Icon)，其複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)之相對應之開關時序圖請參閱第4圖TU1、TU2、TU3、TU4、TU5之波形，而在本實施例控制電流(Icon)為Gm1*TU1+Gm2*TU2+Gm3*TU3+Gm4*TU4+ Gm5*TU5，再藉由第二組控制開關訊號(Con_SWA、Con_SWB)，選擇啟動與複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)連接之第一電流流通控制開關(SWA)或第二電流流通控制開關(SWB)，將產生的控制電流Icon=Gm1*TU1+Gm2*TU2+Gm3 *TU3+Gm4 *TU4+Gm5*TU5輸出，將運算放大器所產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)進行校正，而產生一輸出電流至輸出轉換電路進行電壓的轉換，轉換後產生輸出電壓訊號(Vout)，此時會進一步將輸出電壓訊號(Vout)回授至比較器判斷正偏移電壓量(Vos+)的校正量是否足夠，若校正量不夠仍存在不正常的正偏移電壓量(Vos+)，則會繼續由比較器輸出控制訊號(COS)驅動邏輯控制電路產生控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5、Con_SWA、Con_SWB)回饋至運算處理單元之運算放大器內，將運算放大器產生不正常的正偏移電壓量(Vos+)週期性地校正歸零(Vos+~0)，亦即每一週期T(T=16μ)校正約0.10毫伏特(mV)的運算放大器正偏移電壓量(Vos+)。而當自動校正電路完成校正動作後，複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)會保持最後一次所設定的電壓準位，持續提供控制電流(Icon)至運算放大器中；當校正的量到達後，控制訊號(COS)會由高電壓準位(H)轉態為低電壓準位(L)，邏輯控制電路會進一步額外加上補償值之最低有效位(Least Significant Bit,LSB，即0.05毫伏特(mV))，使其誤差可以再度降低。當邏輯控制電路完成校正動作後，致能訊號(CE)會由低電壓準位轉變為高電壓準位，直到下一次電源啟動，邏輯控制電路將重置，重新對運算放大器產生不正常的偏移電壓量(Vos)進行校正並歸零。
接著，請繼續參閱第5圖，係為本發明之負偏移電壓量校正動作圖。如第5圖所示，當電源啟動時會藉由電源啟動延遲電路依據內部之計數器計數至預先設定之延遲時間後，啟動訊號(Pon_D)將由低電壓準位轉變為高電壓準位，即通知邏輯控制電路可以開始動作，而比較器提供控制訊號 (COS)至邏輯控制電路後，控制訊號(COS)會保持在一低電壓準位，與前述第4圖不同之處在於，比較器之控制訊號(COS)判斷目前偏移電壓量(Vos)屬於負偏移電壓量(Vos-)時，即表示兩端電壓差為增益倍率乘上偏移電壓量(即GainA*Vos-，其中GainA=R4/R3=R1/R2)，此時同樣地，邏輯控制電路係依據比較器輸出之控制訊號(COS)開始進行校正動作，先依據所產生之一第一組控制開關訊號包含：Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5，選擇導通切換模組內部複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，載入相對應之轉導值(Gm1、Gm2、Gm3、Gm4、Gm5)，並將其轉導值依據目前運算放大器兩端的電壓差進行運算取得一控制電流(Icon)，其複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)之相對應之開關時序圖請參閱第5圖TU1、TU2、TU3、TU4、TU5之波形，而在本實施例控制電流(Icon)為Gm1*TU1+Gm2*TU2+Gm3*TU3+Gm4*TU4+Gm5*TU5，再藉由第二組控制開關訊號(Con_SWA、Con_SWB)，選擇啟動與複數組電流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)連接之第一電流流通控制開關(SWA)或一個第二電流流通控制開關(SWB)，將產生之控制電流Icon=Gm1*TU1+Gm2*TU2+Gm3 *TU3+Gm4 *TU4+Gm5*TU5輸出，將運算放大器所產生不正常的負偏移電壓量(Vos-)進行校正，而產生一輸出電流至輸出轉換電路進行電壓的轉換，轉換後產生輸出電壓訊號(Vout)，此時會進一步將輸出電壓訊號(Vout)回授至比較器判斷負偏移電壓量(Vos-)的校正量是否足夠，若校正量不夠仍存在不正常的負偏移電壓量(Vos-)，則會繼續由比較器輸出控制訊號(COS)驅動邏輯控制電路產生控制開關訊號(Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5、Con_SWA、Con_SWB)回饋至運算處理單元之運算放大器內，將運算處理單元產生不正常的負偏移電壓量(Vos-)週期性地校正歸零(Vos-~0)，亦即每一週期T(T=16μ)校正約0.1毫伏特(mV)的霍爾元件負偏移電壓量(Vos-)；而當自動校正電路完成校正動作後，複數組電 流控制開關(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)會保持最後一次所設定的電壓準位，持續提供控制電流(Icon)至運算放大器中；當校正的量到達後，控制訊號(COS)會由低電壓準位(L)轉態為高電壓準位(H)，邏輯控制電路會進一步額外加上補償值之最低有效位(Least Significant Bit,LSB，即0.05毫伏特(mV))，使其誤差可以再度降低。當邏輯控制電路完成校正動作後，致能訊號(CE)會由低電壓準位轉變為高電壓準位，直到下一次電源啟動，邏輯控制電路將重置，重新對運算處理單元產生不正常的偏移電壓量(Vos)進行校正並歸零。
綜上所述，本發明之無線充電驅動系統，藉由上述方式可有效解決因製程瑕疵、半導體物理特性等因素，所造成運算放大器之輸入偏移電壓的影響，可使得無線充電模組可藉由輸出感應線圈感應外部電子裝置，並讓輸出控制單元可精確的讀取電流值以提供外部電子裝置進行充電，以達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧具有校正功能之驅動裝置
10‧‧‧接地負載
12‧‧‧運算處理單元
120‧‧‧運算放大器
121‧‧‧切換模組
122‧‧‧輸出轉換電路
14‧‧‧偏移電壓校正單元
141‧‧‧電源啟動延遲電路
142‧‧‧比較器
143‧‧‧邏輯控制電路
1411‧‧‧計數器
A‧‧‧運算放大器正輸入端
B‧‧‧運算放大器負輸入端
C‧‧‧運算放大器輸出端
S1‧‧‧第一感測電壓訊號
S2‧‧‧第二感測電壓訊號
Rsense‧‧‧感測電阻
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
Vin‧‧‧輸入電壓訊號
Vos‧‧‧偏移電壓量
Vref‧‧‧參考電壓訊號
Vout‧‧‧輸出電壓訊號
Iout‧‧‧輸出電流
Vcc‧‧‧供電單元
Pon_D‧‧‧啟動訊號
COS‧‧‧控制訊號
CE‧‧‧致能訊號
Con_TU1、Con_TU2、Con_TU3、Con_TU4、Con_TU5‧‧‧第一組控制開關訊號
Con_SWA、Con_SWB‧‧‧第二組控制開關訊號

Claims (9)

  1. 一種具有校正功能之驅動裝置，一端耦接至一供電單元，另一端與一接地負載相接，該接地負載係藉由該供電單元予以賦能而致動，其中該驅動裝置包括：一運算處理單元，具有一第一端、一第二端與一第三端，其中該第一端及該第二端係與串聯於該供電單元與該接地負載間之一感測電阻連接，透過偵測該感測電阻之兩端得到一電壓差訊號，並據以取得一第一感測電壓訊號與一第二感測電壓訊號，同時該第一端會接收一參考電壓訊號，而於該第三端將輸入之該第一感測電壓訊號、該第二感測電壓訊號與該參考電壓訊號運算後產生一輸出電壓訊號；以及一偏移電壓校正單元，電性連接於該運算處理單元，用以校正該運算處理單元產生之一偏移電壓量，其中該偏移電壓校正單元具有一電源啟動延遲電路、一比較器與一邏輯控制電路，其中該比較器之一負輸入端與該參考電壓訊號連接，一正輸入端則與該運算處理單元所產生之該輸出電壓訊號連接形成一回饋電路，經比較後俾得知該偏移電壓量屬於一正偏移電壓量或一負偏移電壓量，而輸出一控制訊號至該邏輯控制電路，當該電源啟動延遲電路依據內部之一計數器計數至一預先設定之延遲時間後，產生一啟動訊號予該邏輯控制電路，以使該邏輯控制電路產生一 致能訊號觸發該運算處理單元動作，並將該邏輯控制電路產生之一第一組控制開關訊號與一第二組控制開關訊號回饋至該運算處理單元，將該正偏移電壓量或該負偏移電壓量校正歸零。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中該運算處理單元進一步包含一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，其中該正輸入端藉由一第一電阻接收該參考電壓訊號，並藉由一第二電阻串聯該感測電阻之一端，該負輸入端則藉由一第三電阻串聯該感測電阻之另一端，而該輸出端則藉由一第四電阻與該負輸入端連接。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之驅動裝置，其中該運算放大器內部更包含：一切換模組，一端與該運算放大器該正輸入端與該負輸入端連接，用以接收該第一感測電壓訊號、該第二感測電壓訊號與該參考電壓訊號，另一端則與該邏輯控制電路連接，以接收該些第一組控制開關訊號而導通內部複數組電流控制開關，同時導入該些電流控制開關相對應的轉導值經運算後得到一控制電流，並接收該些第二組控制開關訊號，選擇啟動與該些電流控制開關連接之一第一電流流通控制開關或第二電流流通控制開關，依據所選擇之該第一電流流通控制開關或該第二電流流通控制開關，輸出相對應之該控制電流進行該正偏移電壓量或該負偏移電壓 量的校正，最後產生一輸出電流；以及一輸出轉換電路，耦接於該切換模組，依據該切換模組輸出之該輸出電流進行轉換以產生該輸出電壓訊號。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之具有校正功能之驅動裝置，其中該接地負載係為一無線充電模組。
  5. 一種無線充電驅動系統，由一具有校正功能之驅動裝置與一無線充電模組連接所形成，而該驅動裝置一端耦接至一供電單元，另一端與一接地負載相接，該接地負載係藉由該供電單元予以賦能而致動，其中該驅動裝置包括：一運算處理單元，具有一第一端、一第二端與一第三端，其中該第一端及該第二端係與串聯於該供電單元與該接地負載間之一感測電阻連接，透過偵測該感測電阻之兩端得到一電壓差訊號，並據以取得一第一感測電壓訊號與一第二感測電壓訊號，而該第三端則與一參考電壓訊號連接，經輸入之該第一感測電壓訊號、該第二感測電壓訊號與該參考電壓訊號運算後產生一輸出電壓訊號；以及一偏移電壓校正單元，電性連接於該運算處理單元，用以校正該運算處理單元產生之一偏移電壓量，其中該偏移電壓校正單元具有一電源啟動延遲電路、一比較器與一邏輯控制電路，其中該比較器之一負輸入端與該參考電壓訊號連接，一正輸入端則與該運算處理單元所產生之該輸出電壓訊號連接形成一回饋電路，經比較後俾得知該偏移 電壓量屬於一正偏移電壓量或一負偏移電壓量，而輸出一控制訊號至該邏輯控制電路，當該電源啟動延遲電路依據內部之一計數器計數至一預先設定之延遲時間後，產生一啟動訊號予該邏輯控制電路，以使該邏輯控制電路產生一致能訊號觸發該運算處理單元動作，並將該邏輯控制電路產生之一第一組控制開關訊號與一第二組控制開關訊號回饋至該運算處理單元，將該正偏移電壓量或該負偏移電壓量校正歸零。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之無線充電驅動模組，其中該無線充電模組包括一輸出控制單元以及與該輸出控制單元連接的一輸出感應線圈。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述之無線充電驅動模組，其中該無線充電模組係藉由該輸出感應線圈感應一外部電子裝置，而由該輸出控制單元控制該外部電子裝置進行充電。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述之無線充電驅動系統，其中該運算處理單元進一步包含一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，其中該正輸入端藉由一第一電阻接收該參考電壓訊號，並藉由一第二電阻串聯該感測電阻之一端，該負輸入端則藉由一第三電阻串聯該感測電阻之另一端，而該輸出端則藉由一第四電阻與該負輸入端連接。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之無線充電驅動系統，其中該 運算放大器內部更包含：一切換模組，一端與該運算放大器該正輸入端與該負輸入端連接，用以接收該第一感測電壓訊號與該第二感測電壓訊號，另一端則與該邏輯控制電路連接，以接收該些第一組控制開關訊號而選擇啟動該切換模組內部一第一電流流通控制開關或第二電流流通控制開關，並接收該些第二組控制開關訊號，依據所選擇之該第一電流流通控制開關或該第二電流流通控制開關啟動與其連接之複數組電流控制開關，經導通後產生相對應的控制電流予以輸出；以及一輸出轉換電路，耦接於該切換模組，依據該切換模組輸出之控制電流進行轉換而產生該輸出電壓訊號。
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