TW201935832A - 直流－直流轉換控制器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種直流-直流轉換控制器，包括電流感測單元、參數設定接腳、參數設定單元及誤差放大器。電流感測單元提供感測電流。參數設定接腳耦接外部參數設定單元。參數設定單元耦接電流感測單元與參數設定接腳，且參數設定單元具有內部參數設定單元。參數設定單元根據外部參數設定單元及感測電流產生下降電流。誤差放大器包括第一輸入端與第二輸入端。第一輸入端接收輸出回授電壓且第二輸入端接收第一參考電壓。第二輸入端耦接內部參數設定單元之一端。

Description

直流-直流轉換控制器
本發明係與電源轉換有關，尤其是關於一種直流-直流轉換控制器。
為了避免負載(Load line)由輕載切換至重載(亦即抽載)時，瞬間的大電流造成負載之毀損，習知的直流-直流轉換控制器通常會提供負載掉壓(Load line droop)功能。
如圖1所示，習知的直流-直流轉換控制器1通常會在其接腳DAC與接腳EAP之間耦接外部電阻RDRP，並藉由調整外部電阻RDRP之方式來改變負載掉壓，進而達到隨外部負載電流之變化動態調整輸出電壓的功能。進一步而言，接腳DAC用以發送輸出電流IOUT經過外部電阻RDRP在接腳EAP產生第一參考電壓VEAP提供給誤差放大器EA。
然而，隨著直流-直流轉換控制器1具有的功能愈來愈多，其所需的接腳數目亦隨之增加，由於耦接於接腳DAC與接腳EAP之間的外部電阻RDRP一次佔用兩個接腳DAC及EAP而導致這兩個接腳DAC及EAP無法提供其他功能。
此外，習知的直流-直流轉換控制器1還設置有輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM，用來加總各相的輸出電流，並且 在輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM還耦接有熱敏電阻NTC，藉以對輸出電流提供溫度補償功能。上述現象均會造成習知的直流-直流轉換控制器之接腳數目的浪費而使得接腳數目不敷使用，此一現象亟待改善。
有鑑於此，本發明提出一種直流-直流轉換控制器，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
依據本發明之一具體實施例為一種直流-直流轉換控制器。於此實施例中，直流-直流轉換控制器包括電流感測單元、參數設定接腳、參數設定單元及誤差放大器。電流感測單元提供感測電流。參數設定接腳耦接外部參數設定單元。參數設定單元耦接電流感測單元與參數設定接腳，且參數設定單元具有內部參數設定單元。參數設定單元根據外部參數設定單元及感測電流產生下降電流。誤差放大器包括第一輸入端與第二輸入端。第一輸入端接收輸出回授電壓且第二輸入端接收第一參考電壓。第二輸入端耦接內部參數設定單元之一端。
於一實施例中，內部參數設定單元之另一端接收下降電流並於內部參數單元之一端產生第一參考電壓。
於一實施例中，直流-直流轉換控制器還包括第一電流感測接腳、電流加總單元及電流輸出接腳。第一電流感測接腳用以感測第一輸出電流。電流加總單元耦接第一電流感測接腳及電流感測單元，用以根據第一輸出電流產生加總電流。電流輸出 接腳耦接電流加總單元，用以輸出加總電流。
於一實施例中，電流輸出接腳還耦接熱敏電阻，以提供溫度補償。
於一實施例中，直流-直流轉換控制器還包括輸出參考接腳，分別耦接電流加總單元與熱敏電阻。
於一實施例中，直流-直流轉換控制器還包括第二電流感測接腳，用以感測第二輸出電流，電流加總單元亦耦接第二電流感測接腳並根據第一輸出電流及第二輸出電流產生加總電流。
於一實施例中，電流加總單元包括第一電壓隨耦器，第一電壓隨耦器包括第一輸入端、第二輸入端及輸出端，第二輸入端耦接電流輸出接腳、第一輸入端耦接至輸出端且輸出端耦接參數設定單元。
於一實施例中，電流加總單元包括第二電壓隨耦器，第二電壓隨耦器包括第一輸入端、第二輸入端及輸出端，第二輸入端耦接第二參考電壓、第一輸入端分別耦接輸出端及參數設定單元且輸出端耦接輸出參考接腳。
於一實施例中，參數設定單元還包括電流鏡，用以根據設定信號複製產生複數個下降電流後輸出。
於一實施例中，參數設定單元還包括類比數位轉換器，耦接於參數設定接腳與電流鏡之間，用以根據參數設定接腳之設定電壓產生設定信號至電流鏡。
於一實施例中，參數設定單元還包括查找表，參數設定單元搭配查找表根據參數設定接腳之設定電壓產生設定信號至電流鏡。
於一實施例中，誤差放大器根據輸出回授電壓與參考電壓產生補償信號。
相較於先前技術，本發明之直流-直流轉換控制器將圖1中之習知的接腳DAC及EAP與耦接於兩者之間的外部電阻RDRP均整合至其內部以節省接腳數目，並利用多功能接腳透過外部電阻接地並進行參數設定來調整負載電流比例，以動態調整輸出電壓。此外，本發明之直流-直流轉換控制器將各相的輸出電流在其內部加總後提供給電流鏡或自電流輸出接腳IMON輸出，故可取消習知的輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM，以更進一步節省接腳數目。至於原本耦接於輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM的熱敏電阻NTC則改為耦接於電流輸出接腳IMON與輸出參考接腳REFOUT之間，藉以對輸出電流提供溫度補償功能。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1‧‧‧直流-直流轉換控制器
CSPSUM/CSNSUM‧‧‧輸出電流加總接腳
2‧‧‧直流-直流轉換控制器
20‧‧‧電流加總單元
22‧‧‧參數設定單元
24‧‧‧電流感測單元
FCS‧‧‧設定電流源
EA‧‧‧誤差放大器
PROG‧‧‧參數設定接腳
IMON‧‧‧電流輸出接腳
REFOUT‧‧‧輸出參考接腳
CSP1/CSN1‧‧‧第一電流感測接腳
CSP2/CSN2‧‧‧第二電流感測接腳
FB‧‧‧回授接腳
COMP‧‧‧補償接腳
REFIN‧‧‧輸入參考接腳
CS1‧‧‧第一電流源
CS2‧‧‧第二電流源
EA1‧‧‧第一電壓隨耦器
EA2‧‧‧第二電壓隨耦器
VF‧‧‧電壓隨耦器
+‧‧‧正輸入端
-‧‧‧負輸入端
R、RIMON‧‧‧電阻
VREF‧‧‧第二參考電壓
C‧‧‧電容
NTC‧‧‧熱敏電阻
ADC‧‧‧類比數位轉換器
CM‧‧‧電流鏡
RDRP‧‧‧內部參數設定單元
RDRP’‧‧‧外部參數設定單元
IF‧‧‧設定電流
VSET‧‧‧設定電壓
K‧‧‧設定信號
IDRP‧‧‧下降電流
IIN‧‧‧輸入電流
ISUM‧‧‧加總電流
DAC‧‧‧內部參數設定單元的第一端
EAP‧‧‧內部參數設定單元的第二端
VFB‧‧‧回授電壓
VEAP‧‧‧第一參考電壓
EA3‧‧‧第三電壓隨耦器
EA4‧‧‧第四電壓隨耦器
圖1繪示習知的直流-直流轉換控制器1之示意圖。
圖2繪示依據本發明之一具體實施例中之直流-直流轉換控制器2的示意圖。
現在將詳細參考本發明的示範性實施例，並在附圖中說明所述示範性實施例的實例。在圖式及實施方式中所使用相同或類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。
依據本發明之一具體實施例為一種直流-直流轉換控制器。於此實施例中，直流-直流轉換控制器將習知的外部電阻RDRP及其兩端DAC及EAP均整合至其內部並取消了習知的輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM，故能有效節省其接腳數目，以將空出來的接腳提供給其他功能使用。
請參照圖2，圖2繪示此實施例中之直流-直流轉換控制器2的示意圖。如圖2所示，直流-直流轉換控制器2可包括電流加總單元20、參數設定單元22、電流感測單元24、誤差放大器EA、參數設定接腳PROG、電流輸出接腳IMON、輸出參考接腳REFOUT、第一電流感測接腳CSP1/CSN1、第二電流感測接腳CSP2/CSN2、回授接腳FB、補償接腳COMP及輸入參考接腳REFIN。
於此實施例中，第一電流感測接腳CSP1/CSN1用以感測第一相的第一輸出電流且第二電流感測接腳CSP2/CSN2用以感測第二相的第二輸出電流。電流感測單元24可包括第三電壓隨耦器EA3及第四電壓隨耦器EA4。第三電壓隨耦器EA3之正輸入端+及負輸入端-分別耦接第一電流感測接腳CSP1/CSN1，且第三電壓隨耦器EA3之負輸入端-及輸出端均耦接電流加總單元20。第三電壓隨耦器EA3用以提供第一輸出電流至電流加總單元20。第四電壓隨耦器EA4之正輸入端+及負輸入端-分別耦接第二電流感測接 腳CSP2/CSN2，且第四電壓隨耦器EA4之負輸入端-及輸出端均耦接電流加總單元20。第四電壓隨耦器EA4用以提供第二輸出電流至電流加總單元20。
電流加總單元20分別耦接電流感測單元24、第一電流感測接腳CSN1、第二電流感測接腳CSN2及電流輸出接腳IMON，用以根據第一輸出電流及第二輸出電流產生一加總電流ISUM並透過電流輸出接腳IMON輸出加總電流ISUM。
於此實施例中，電流加總單元20可包括第一電流源CS1、第二電流源CS2、第一電壓隨耦器EA1及第二電壓隨耦器EA2。第一電流源CS1分別耦接第三電壓隨耦器EA3之輸出端、第一電流感測接腳CSN1、電流輸出接腳IMON及第一電壓隨耦器EA1之正輸入端+。第二電流源CS2分別耦接第四電壓隨耦器EA4之輸出端、第二電流感測接腳CSN2、電流輸出接腳IMON及第一電壓隨耦器EA1之正輸入端+。也就是說，第一電流源CS1之兩電流源分別耦接至第一電流感測接腳CSN1及電流輸出接腳IMON；第二電流源CS2之兩電流源分別耦接至第二電流感測接腳CSN2及電流輸出接腳IMON。
第一電壓隨耦器EA1之正輸入端+分別耦接電流輸出接腳IMON、第一電流源CS1及第二電流源CS2且第一電壓隨耦器EA1之輸出端分別耦接其負輸入端-、電流鏡CM之輸入端及電阻R。第二電壓隨耦器EA2之正輸入端+耦接第二參考電壓VREF且第二電壓隨耦器EA2之負輸入端-耦接至其輸出端與輸出參考接腳 REFOUT之間並透過電阻R耦接電流鏡CM之輸入端。
由上述可知：電流鏡CM之輸入端分別耦接第一電壓隨耦器EA1、第二電壓隨耦器EA2及電阻R，由於第一電壓隨耦器EA1與第二電壓隨耦器EA2分別耦接於電阻R的兩端，故可根據第一電壓隨耦器EA1與第二電壓隨耦器EA2之間的電壓差搭配電阻R產生一輸入電流IIN輸入至電流鏡CM之輸入端。
於實際應用中，直流-直流轉換控制器2可包括N組電流感測接腳，用以分別感測N相的輸出電流，其中N為正整數。由於本發明之直流-直流轉換控制器2將各相的輸出電流(例如第一相的第一輸出電流及第二相的第二輸出電流)在其內部透過電流加總單元20相加為加總電流ISUM後透過電流輸出接腳IMON輸出或透過第一電壓隨耦器EA1提供給電流鏡CM，故可將圖1中之先前技術用來加總輸出電流的接腳CSPSUM及CSNSUM均取消，藉以有效節省接腳數目，並可將省下來的接腳用來提供其他功能。
電流輸出接腳IMON與輸出參考接腳REFOUT可外接熱敏電阻NTC(例如負溫度係數熱敏電阻，但不以此為限)，藉以對電流輸出接腳IMON所輸出的加總電流提供溫度補償功能，以取代圖1中之耦接於接腳CSPSUM及CSNSUM的熱敏電阻NTC。此外，電流輸出接腳IMON還可透過串接的電阻RIMON及電容C接地，以濾除雜訊。
於此實施例中，參數設定單元22可包括設定電流源FCS、類比數位轉換器ADC、電流鏡CM及內部參數設定單元 RDRP。其中，類比數位轉換器ADC耦接於參數設定接腳PROG與電流鏡CM之間；內部參數設定單元RDRP耦接電流鏡CM之輸出端；設定電流源FCS耦接至類比數位轉換器ADC與參數設定接腳PROG之間。
參數設定接腳PROG可外接外部參數設定單元RDRP’(例如外部電阻，但不以此為限)且可透過外部參數設定單元RDRP’接地並進行參數設定，以調整加總電流ISUM的放大比例。於IC初始期間，設定電流源FCS施加一固定值的設定電流IF於參數設定接腳PROG上，並搭配外部設定電阻RDRP’於參數設定接腳PROG產生設定電壓VSET。類比數位轉換器ADC根據設定電壓VSET產生設定信號K至電流鏡CM，以調整電流鏡CM的放大倍率。當IC開始運作後，設定信號K維持設定不變。設定電流源FCS、類比數位轉換器ADC及外部參數設定單元RDRP’即不再作用。
承前述，當電流鏡CM之輸入端接收到輸入電流IIN時，電流鏡CM會依照設定信號K所設定的放大倍率根據輸入電流IIN產生複數個下降電流IDRP並透過電流鏡CM之輸出端輸出。
於實際應用中，參數設定單元22除了可透過類比數位轉換器ADC產生設定信號K之外，參數設定單元22亦可於IC初始期間搭配查找表根據設定電壓VSET產生設定信號K至電流鏡CM。
參數設定單元22中之內部參數設定單元RDRP具有第一端DAC及第二端EAP。內部參數設定單元RDRP之第一端DAC接收電流鏡CM之輸出端所輸出的下降電流IDRP並於內部參數設 定單元RDRP之第二端EAP產生第一參考電壓VEAP。
內部參數設定單元RDRP可以是內部電阻，且其第一端DAC及第二端EAP對應於圖1中之習知的接腳DAC及EAP。由於內部參數設定單元RDRP與其第一端DAC及第二端EAP均已整合至直流-直流轉換控制器2之內部，故可有效節省直流-直流轉換控制器2之接腳數目。
誤差放大器EA之正輸入端+及負輸入端-分別耦接內部參數設定單元RDRP之第二端EAP及回授接腳FB。誤差放大器EA之正輸入端+自內部參數設定單元RDRP之第二端EAP接收第一參考電壓VEAP且誤差放大器EA之負輸入端-自回授接腳FB接收一輸出回授電壓VFB。誤差放大器EA根據其接收到的輸出回授電壓VFB與參考電壓EAP產生補償信號COMP並透過補償接腳COMP輸出補償信號COMP。
於實際應用中，直流-直流轉換控制器2還可包括有電壓隨耦器VF。電壓隨耦器VF之正輸入端+耦接至輸入參考接腳REFIN且電壓隨耦器VF之負輸入端-與輸出端均耦接至內部參數設定單元RDRP之第一端DAC。
相較於先前技術，本發明之直流-直流轉換控制器將圖1中之習知的接腳DAC及EAP與耦接於兩者之間的外部電阻RDRP均整合至其內部以節省接腳數目，並利用多功能接腳透過外部電阻接地並進行參數設定來調整負載電流比例，以動態調整輸出電壓。此外，本發明之直流-直流轉換控制器將各相的輸出電流 在其內部加總後提供給電流鏡CM或自電流輸出接腳IMON輸出，故可取消習知的輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM，以更進一步節省接腳數目。至於原本耦接於輸出電流加總接腳CSPSUM及CSNSUM的熱敏電阻NTC則改為耦接於電流輸出接腳IMON與輸出參考接腳REFOUT之間，藉以對輸出電流提供溫度補償功能。

Claims (12)

  1. 一種直流-直流轉換控制器，包括：一電流感測單元，提供一感測電流；一參數設定接腳，耦接一外部參數設定單元；一參數設定單元，耦接該電流感測單元與該參數設定接腳，且該參數設定單元具有一內部參數設定單元，其中該參數設定單元根據該外部參數設定單元及該感測電流產生一下降電流；以及一誤差放大器，包括一第一輸入端與一第二輸入端，其中該第一輸入端接收一輸出回授電壓，該第二輸入端接收一第一參考電壓，其中，該第二輸入端耦接該內部參數設定單元之一端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換控制器，其中該內部參數設定單元之另一端接收該下降電流並於該內部參數單元之一端產生該第一參考電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換控制器，還包括：一第一電流感測接腳，用以感測一第一輸出電流；一電流加總單元，耦接該第一電流感測接腳及該電流感測單元，用以根據該第一輸出電流產生一加總電流；以及一電流輸出接腳，耦接該電流加總單元，用以輸出該加總電流。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之直流-直流轉換控制器，其中該電流輸出接腳還耦接一熱敏電阻，以提供溫度補償。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之直流-直流轉換控制器，還包括： 一輸出參考接腳，分別耦接該電流加總單元與該熱敏電阻。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之直流-直流轉換控制器，還包括：一第二電流感測接腳，用以感測一第二輸出電流，該電流加總單元亦耦接該第二電流感測接腳並根據該第一輸出電流及該第二輸出電流產生該加總電流。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之直流-直流轉換控制器，其中該電流加總單元包括一第一電壓隨耦器，該第一電壓隨耦器包括一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第二輸入端耦接該電流輸出接腳、該第一輸入端耦接至該輸出端且該輸出端耦接該參數設定單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之直流-直流轉換控制器，其中該電流加總單元包括一第二電壓隨耦器，該第二電壓隨耦器包括一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第二輸入端耦接一第二參考電壓、該第一輸入端分別耦接該輸出端及該參數設定單元且該輸出端耦接該輸出參考接腳。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換控制器，其中該參數設定單元還包括：一電流鏡(CM)，用以根據一設定信號複製產生複數個該下降電流後輸出。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之直流-直流轉換控制器，其中該參數設定單元還包括：一類比數位轉換器(ADC)，耦接於該參數設定接腳與該電流鏡之 間，用以根據該參數設定接腳之一設定電壓產生該設定信號K至該電流鏡。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之直流-直流轉換控制器，其中該參數設定單元還包括：一查找表，該參數設定單元係搭配該查找表根據該參數設定接腳之一設定電壓產生該設定信號K至該電流鏡。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換控制器，其中該誤差放大器根據該輸出回授電壓與該第一參考電壓產生一補償信號。
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