TW202105114A - 用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備 - Google Patents

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Abstract

揭示一種用於調節一交換式電源供應器之一偏電壓的設備。該設備包括一共射共基放大器、一回饋電路及一偏壓調節器電路。該共射共基放大器包括一共閘極電晶體及一共源極電晶體，其中該共閘極電晶體之一源極與該共源極電晶體之一汲極信號通信。該回饋電路與該共閘極電晶體之該源極及該共源極電晶體之該汲極信號通信，且該偏壓調節器電路與該共源極電晶體之一閘極、該共閘極電晶體之一閘極及該回饋電路信號通信。該回饋電路接收來自該共源極電晶體之該汲極的一汲極電壓且產生一回饋電壓，且該偏壓調節器電路經組態以接收該回饋電壓且產生並調節該偏電壓。自該偏電壓產生一閘極電壓，且將該閘極電壓注入至該共閘極電晶體之該閘極中。

Description

用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備
本發明係有關於用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備。
目前，電動電子裝置之存在及使用已變成普遍的。利用現代電源供應器來對此等電動電子裝置中之許多者供電或充電。在充電應用中，此等電源供應器之電力輸出可能需要為可調的。舉例而言，USB-PD電源供應器大體上具有可為可調的且在約3伏(「V」)至21伏之範圍內變動的電力輸出。此等類型之電源供應器中的許多者為離線交換式電源供應器。
習知之離線電源供應器具有依賴於偏電壓來進行恰當操作(包括起動及穩定狀態)之操作要求。具體而言，習知之離線電源供應器需要一或多個偏電壓來上電及恰當地運作。此外，此等離線電源供應器大體上包括在該離線電源供應器內的亦需要單獨之偏電壓來恰當地操作的許多電路、組件及裝置。使事情變複雜的係，此等電路、組件及裝置中之一些按某種方式操作，在該種方式中，一個電路、組件或裝置之偏電壓可能會直接影響該離線電源供應器內之另一個電路、組件或裝置的偏電壓需要。此外，在使用來自交換式變壓器之繞組的電壓來產生偏電壓的離線電源供應器之情況中，該繞組之電壓追蹤該電源供應器之主輸出。作為一實例，對於具有3 V至21 V (7:1變化)之可調輸出電壓的電源供應器，若需要12 V偏電壓，則該繞組之電壓將具有12 V至84 V之範圍。令人遺憾的係，在此實例中，該繞組之超額電壓將需要在電路上降低以產生偏電壓，諸如例如使用低壓差(「LDO」)穩壓器，且電力將會損失(例如，以熱量之形式)。大體上，該電力損失將等於電壓降與通過電路之電流的乘積。因而，需要一種針對交換式電源供應器產生偏電壓的具有低損失之系統及方法。
揭示了一種用於調節一交換式電源供應器之偏電壓的設備。該設備包括一共射共基放大器、一回饋電路及一偏壓調節器電路。該共射共基放大器包括一共閘極電晶體及一共源極電晶體，其中該共閘極電晶體之源極與該共源極電晶體之汲極信號通信。該回饋電路與該共閘極電晶體之源極及該共源極電晶體之汲極信號通信，且該偏壓調節器電路與該共源極電晶體之閘極、該共閘極電晶體之閘極及該回饋電路信號通信。該回饋電路經組態以接收來自該共源極電晶體之汲極的汲極電壓，且該偏壓調節器電路經組態以接收該回饋電壓且產生並調節偏電壓。自該偏電壓產生閘極電壓，且將該閘極電壓注入至該共閘極電晶體之閘極中。
在操作之一實例中，該設備執行一種方法，該方法包括：接收來自該共射共基放大器之共源極電晶體之汲極的汲極電壓；利用該偏壓調節器電路自該汲極電壓產生該偏電壓；及在該共閘極電晶體之閘極處注入該閘極電壓。該閘極電壓與該偏電壓有關，且產生該偏電壓包括調節該偏電壓。
在查看了以下圖式及詳細描述之後，本發明之其他裝置、設備、系統、方法、特徵及優點將係或將變成熟習此項技術者顯而易見的。希望所有此類額外裝置、設備、系統、方法、特徵及優點包括在此描述中、屬於本發明之範疇內且受所附申請專利範圍保護。
在以下描述中，使用相同之參考符號來標示相同之元件。此外，圖式意欲以圖解方式來說明示例性實施例之主要特徵。圖式不意欲繪示實際實施例之每個特徵，亦不繪示所繪示元件之相對尺寸，且圖式不按比例繪製。
揭示一種用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備。該設備包括一共射共基放大器、一回饋電路及一偏壓調節器電路。該共射共基放大器包括一共閘極電晶體及一共源極電晶體，其中該共閘極電晶體之源極與該共源極電晶體之汲極信號通信。該回饋電路與該共閘極電晶體之源極及該共源極電晶體之汲極信號通信，且該偏壓調節器電路與該共源極電晶體之閘極、該共閘極電晶體之閘極及該回饋電路信號通信。該回饋電路經組態以接收來自該共源極電晶體之汲極的汲極電壓且產生回饋電壓，且該偏壓調節器電路經組態以接收該回饋電壓且產生並調節偏電壓。自該偏電壓產生閘極電壓，且將該閘極電壓注入至該共閘極電晶體之閘極中。
在操作之一實例中，該設備執行一種方法，該方法包括：接收來自該共射共基放大器之共源極電晶體之汲極的汲極電壓；利用該偏壓調節器電路自該汲極電壓產生該偏電壓；及在該共閘極電晶體之閘極處注入該閘極電壓。該閘極電壓與該偏電壓有關，且產生該偏電壓包括調節該偏電壓。
在圖1中，示出根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器104之偏電壓102的設備100之實施方案的實例之系統圖。設備100經由信號路徑108與外部系統106進行信號通信。在此實例中，外部系統106可為經由信號路徑112與參考直流(「DC」)電壓源110進行信號通信的另一個電路、模組、組件、裝置或系統，該參考直流電壓源將幹線電壓114 (「V 幹線 」)提供給外部系統106。
設備100包括共射共基放大器116、回饋電路118及偏壓調節器電路120。共射共基放大器116包括一共閘極電晶體122及一共源極電晶體124，其中共閘極電晶體122之源極126經由信號路徑130與共源極電晶體124之汲極128進行信號通信。回饋電路118經由信號路徑132與共閘極電晶體122之源極126及共源極電晶體124之汲極128進行信號通信。偏壓調節器電路120分別經由信號路徑138、140及142與共源極電晶體124之閘極134、共閘極電晶體122之閘極136及回饋電路118進行信號通信。回饋電路118經組態以接收來自共源極電晶體124之汲極電壓144且產生回饋電壓146，該回饋電壓經由信號路徑142傳遞至偏壓調節器電路120。偏壓調節器電路120經組態以接收回饋電壓146且產生偏電壓102。自偏電壓102產生閘極電壓148，且將閘極電壓148注入至共閘極電晶體122之閘極136中。
共閘極電晶體122及共源極電晶體124可為場效電晶體(「FET」)。在此實例中，共閘極電晶體122可為n型接面場效電晶體(「JFET」)，且共源極電晶體124可為增強型n型金屬氧化物半導體場效電晶體(「MOSFET」)。
在操作之一實例中，設備100執行一種方法，該方法包括：接收來自共射共基放大器116之共源極電晶體124之汲極128的汲極電壓144；利用偏壓調節器電路120自汲極電壓144產生該偏電壓102；及在共閘極電晶體122之閘極136處注入該閘極電壓148。閘極電壓148與偏電壓102有關，且在此實例中，產生偏電壓102包括調節偏電壓102。
熟習此項技術者應瞭解，設備100之電路、組件、模組及/或裝置或與該設備相關聯之電路、組件、模組及/或裝置被描述為彼此進行信號通信，其中信號通信係指該等電路、組件、模組及/或裝置之間的任何類型之通信及/或連接，該通信及/或連接允許一電路、組件、模組及/或裝置向另一個電路、組件、模組及/或裝置傳遞及/或自另一個電路、組件、模組及/或裝置接收信號及/或資訊。該通信及/或連接可沿著該等電路、組件、模組及/或裝置之間的任何信號路徑，該信號路徑允許信號及/或資訊自一個電路、組件、模組及/或裝置傳遞至另一個電路、組件、模組及/或裝置且包括無線或有線信號路徑。該等信號路徑可為實體的，諸如，例如，導線、電磁波導、電纜、附接及/或電磁耦合及/或機械耦接之端子、半導體或介電材料或裝置，或其他類似之實體連接或聯結。另外，信號路徑可為非實體的，諸如自由空間(在電磁傳播之情況中)或穿過數位組件之資訊路徑，其中通信資訊按照變化之數位格式在未傳遞通過直接電磁連接之情況下自一個電路、組件、模組及/或裝置傳遞至另一個電路、組件、模組及/或裝置。
在此實例中，外部系統106經由信號路徑108與共閘極電晶體122之汲極150進行信號通信，且共源極電晶體124之源極152與接地154連接進行信號通信。為了便於說明，DC電壓源110亦與接地156連接進行信號通信。如早先所描述，外部系統106可為與參考DC電壓源110進行信號通信之另一個電路、模組、組件、裝置或系統，該參考DC電壓源將V 幹線 114提供給外部系統106。外部系統106可包括(例如)來自交換式變壓器之繞組及其他電路(諸如低通濾波器)。
共射共基放大器116 (亦被稱作「共射共基」)為兩級放大器，該兩級放大器包括饋給該放大器之共基極或共閘極級的共射極或共源極級。大體上，共射共基包括兩個電晶體，該等電晶體可為雙極接面電晶體(「BJT」)或場效電晶體(「FET」)。共射共基改良了輸入與輸出隔離且消除了放大器之米勒效應，得到具有高頻寬之放大器。在此實例中，共射共基放大器116之第一級及第二級如圖所示藉由FET實施。熟習此項技術者應瞭解，基於設備100及外部系統106之設計參數，該兩個電晶體(亦即，共源極電晶體124及共閘極電晶體122)可視情況地實施為BJT或FET。
在此實例中，外部系統106為具有相對較高之電壓的交換式電源供應器之部分，因此該兩個電晶體(亦即，共源極電晶體124及共閘極電晶體122)如圖所示為FET。具體而言，共源極電晶體124為增強型n型金屬氧化物半導體場效電晶體(「MOSFET」)，且共閘極電晶體122為n型接面場效電晶體(「JFET」)。在此實例中，JFET可為例如碳化矽JFET。
回饋電路118為接收汲極電壓144且產生回饋電壓146之電路、組件、模組或裝置，該回饋電壓經由信號路徑142傳遞至偏壓調節器電路120。在一個實例中，回饋電路118可為包括信號路徑132及142之回饋路徑，其中回饋電壓146為汲極電壓144，該汲極電壓經由組合之信號路徑132及142自共源極電晶體124之汲極128直接傳遞至偏壓調節器電路120。
在替代實例中，回饋電路118可為經組態以接收汲極電壓144且產生供應電壓(一般被稱作「共集極處之電壓」，縮寫為VCC ))之電路。供應電壓Vcc 可用作交換式電源供應器104之電路的供應電壓(例如，藉由控制器電路，未圖示)。在此實例中，回饋電壓146為VCC 。在另一個替代實例中，回饋電路118可為或包括與共閘極電晶體122之源極126及共源極電晶體124之汲極128進行信號通信的倍壓器電路。大體上，該倍壓器電路為一種電子電路，該電子電路使用輸入電壓(亦即，汲極電壓144)對電容器充電且以使得倍壓器電路之所產生之輸出電壓(亦即，回饋電壓146)約為輸入電壓之兩倍的方式來切換此等充電。在此實例中，該倍壓器電路經組態以接收來自共源極電晶體124之汲極128的汲極電壓144且產生回饋電壓146，其中回饋電壓146約等於汲極電壓144之兩倍。在此實例中，回饋電壓146為一般被稱作汲極供應電壓(「VDD 」)之另一個供應電壓，如早前實例中描述，若回饋電路118亦包括經組態以產生第一供應電壓VCC 之電路，則該汲極供應電壓約為汲極電壓144或VCC 之兩倍。在此實例中，回饋電壓146為VDD 。
作為包括倍壓器電路之回饋電路118的實例，該倍壓器電路可為具有電荷幫浦之電荷幫浦倍壓電路。大體上，電荷幫浦為利用電容器來進行高能電荷儲存以升高或降低電壓的一類DC至DC轉換器電路。電荷幫浦為能夠具有高效率同時在電氣上為簡單電路之電路。
偏壓調節器電路120為接收回饋電壓146且產生偏電壓102之電路、組件、模組或裝置。自偏電壓102產生閘極電壓148，且將閘極電壓148注入至共閘極電晶體122之閘極136中。在此實例中，偏壓調節器電路120包括第一參考電壓源及差動放大器，該差動放大器將回饋電壓146與第一參考電壓源之第一參考電壓進行比較以產生且調節偏電壓102。該差動放大器可包括運算放大器，該運算放大器與回饋電路118及第一參考電壓源信號通信。
此外，偏壓調節器電路120可包括信號源(諸如，脈寬調變「PWM」源)，該信號源將共源極電晶體124之閘極134設定為藉由該信號源產生之驅動信號。此信號源可視情況地為PWM源、預定信號源或藉由回饋電壓146或另一個回饋信號(未圖示)驅動之信號源。
在操作之一實例中，偏壓調節器電路120藉由使用該差動放大器將回饋電壓146與第一參考電壓進行比較以產生且調節偏電壓102而自回饋電壓146產生偏電壓102。偏壓調節器電路120亦將共源極電晶體124之閘極134設定為該驅動信號。藉由調節與注入至共閘極電晶體122之閘極136中之閘極電壓148有關的偏電壓102，偏壓調節器電路120亦調節在共源極電晶體124之汲極128處的所得汲極電壓144。此外，藉由調節汲極電壓144，偏壓調節器電路120亦調節回饋電壓146，該回饋電壓可為VCC 、VDD 或該兩者。
在此實例中，設備100亦可包括可選之驅動器電路158，該驅動器電路分別經由信號路徑160及140與偏壓調節器電路120及共閘極電晶體122之閘極136進行信號通信。可選之驅動器電路158可包括分壓器電路，其中該分壓器電路經組態以接收偏電壓102且產生閘極電壓148。該分壓器電路可包括低通濾波器，該低通濾波器用於濾掉自偏壓調節器電路120傳遞至可選之驅動器電路158之偏電壓102信號上的任何高頻雜訊。替代地，若無可選之驅動器電路158存在於設備100中，則閘極電壓148為偏電壓102，因為由於不存在可選之驅動器電路158，信號路徑140與信號路徑160相同。
在圖2中，示出根據本揭示案的回饋電路118之實施方案的實例之電路圖。在此實例中，回饋電路118可包括第一分壓器200及可選之第二分壓器202。如早先所論述，回饋電路118為經由信號路徑132接收汲極電壓144且產生回饋電壓146之電路、組件、模組或裝置，該回饋電壓經由信號路徑142傳遞至偏壓調節器電路120。在此實例中，回饋電路118為經組態以接收汲極電壓144且經由第一分壓器200產生第一供應電壓VCC 204的電路。此外，回饋電路118亦經組態以接收汲極電壓144且經由可選之第二分壓器202產生第二供應電壓VDD 206。基於設備100之設計，第一供應電壓VCC 204或第二供應電壓VDD 206可用作回饋電壓146，該回饋電壓被傳遞至偏壓調節器電路120。
在此實例中，可選之第二分壓器202可為倍壓器電路208之部分。作為一實例，倍壓器電路208可包括可選之第二分壓器202及第一二極體D1 210、第二二極體D2 212、第三二極體D3 214及第一電容器C1 216。可選之第二分壓器202可包括第二電容器C2 222及接地224連接。
如早先所描述，倍壓器電路208為一種電子電路，該電子電路自輸入電壓(亦即，汲極電壓144)對C1 216充電且以使得倍壓器電路208之所產生之輸出電壓(亦即，VDD 206)約為該輸入電壓(亦即，汲極電壓144)之兩倍或者視情況地約為VCC 204之兩倍的方式來切換此充電。在此實例中，倍壓器電路208為電荷幫浦倍壓器電路。
作為另一個實例，第一分壓器200可包括第三電容器C3 230及另一個接地232連接。
如早先所論述，回饋電路118可改為僅包括單個分壓器(第一分壓器200或可選之第二分壓器202)，該單個分壓器產生經由回饋電壓146傳遞之第一供應電壓VCC 204或第二供應電壓VDD 206。此外，若回饋電路118包括第一分壓器200及可選之第二分壓器202，則基於設備100之設計，回饋電路118可經由信號路徑142且經由第二信號路徑236與偏壓調節器電路120進行信號通信。在此實例中，可利用第一信號路徑142來將VDD 206傳遞至偏壓調節器電路120作為回饋電壓146，且可利用第二信號路徑236來將VCC 204傳遞至偏壓調節器電路120，其中VCC 204可被差動放大器利用且VDD 206可用於對偏壓調節器電路120內之電路、組件、模組或裝置加偏壓。
轉向圖3，示出根據本揭示案的偏壓調節器電路120之實施方案的實例之電路圖。如早先所論述，偏壓調節器電路120為經由信號路徑142接收回饋電壓146且產生偏電壓102之電路、組件、模組或裝置。在此實例中，偏壓調節器電路120包括第一參考電壓源300及差動放大器302，該差動放大器將回饋電壓146 (或者，若存在第二信號路徑236則為Vcc 204)與第一參考電壓源300之第一參考電壓(「VRef 」) 304進行比較以產生且調節偏電壓102。在此實例中，基於結合圖2進行之先前描述，熟習此項技術者應瞭解，基於設計，若第二信號路徑236存在，則信號路徑142可改為第二信號路徑236，且回饋電壓146將改為係藉由第二信號路徑236提供之Vcc 204的電壓。差動放大器302可包括運算放大器(「運算-放大」) 306，該運算放大器分別經由信號路徑142及308與回饋電路118及第一參考電壓源進行信號通信。在此實例中，將VRef 304施加於運算-放大306之正輸入端子310，且將回饋電壓146施加於運算-放大306之負輸入端子312。差動放大器302亦包括第一電阻器R1 314及第四電容器C4 316，其中R1 314與C4 316並聯佈置且與運算-放大306之負輸入端子312及運算-放大306之輸出端子318進行信號通信。運算-放大306亦與接地320連接進行信號通信且藉由VDD 206加偏壓，該VDD 經由信號路徑322傳遞至運算-放大306。基於設計，若VDD 206等於回饋電壓146，則信號路徑322可為相同之信號路徑142。替代地，若由於回饋電壓146改為等於VCC 204使得VDD 206不等於回饋電壓146，則信號路徑322可為圖2中所示之第二信號路徑236。在此替代實例中，將VCC 204與VRef 304進行比較，且利用VDD 206來對運算-放大306加偏壓。
在此實例中，偏壓調節器電路120可包括信號源324，該信號源將共源極電晶體124之閘極134設定至藉由信號源324產生之驅動信號(「VRef2 」) 326。如早先所論述，信號源324可視情況地為PWM源、預定信號源或藉由回饋電壓146或另一個回饋信號(未圖示)驅動之信號源。偏壓調節器電路120可包括被佈置為分壓器電路之第二電阻器R2 328及第三電阻器R3 330，該第二電阻器及該第三電阻器經由信號路徑142與運算-放大306之負輸入端子312、接地320連接及回饋電路118進行信號通信。在此實例中，回饋電壓146將為在施加至運算-放大306之負輸入端子312之前的跨R2 328兩端之電壓降。
如早先所論述，在操作之一實例中，偏壓調節器電路120藉由使用差動放大器302將回饋電壓146與VRef 304進行比較以產生且調節偏電壓102而自回饋電壓146產生偏電壓102。偏壓調節器電路120亦將共源極電晶體124之閘極134設定為VRef2 326。亦如早先所論述，藉由調節與閘極電壓148有關之偏電壓102 (該閘極電壓被注入至共閘極電晶體122之閘極136中)，偏壓調節器電路120亦調節共源極電晶體124之汲極128處的所得汲極電壓144。此外，藉由調節汲極電壓144，偏壓調節器電路120亦調節回饋電壓146，該回饋電壓可為VCC 、VDD 或該兩者。此外，藉由調節閘極電壓148，偏壓調節器電路120亦調節自外部系統106經設備100流動至回饋電路118、共源極電晶體124之源極152處的接地154或該兩者之電流(「I 外部系統 」) 162的量。
在圖4中，示出根據本揭示案的可選驅動器電路158之實施方案的實例之電路圖。可選之驅動器電路158分別經由信號路徑160及140與偏壓調節器電路120及共閘極電晶體122之閘極136進行信號通信。可選之驅動器電路158可包括分壓器電路400，其中該分壓器電路400經組態以接收偏電壓102且產生閘極電壓148。分壓器電路400可包括低通濾波器402，該低通濾波器用於濾掉自偏壓調節器電路120傳遞至可選之驅動器電路158的偏電壓102信號上之任何高頻雜訊。在此實例中，低通濾波器402可包括第四電阻器R4 404及第五電容器C5 406，該第四電阻器與該第五電容器並聯地佈置且經由信號路徑140與接地連接408及第五電阻R5 410及共閘極電晶體122之閘極136進行信號通信。R5 410亦分別經由信號路徑140及160與共閘極電晶體122之閘極136及偏壓調節器電路120進行信號通信。大體上，分壓器電路400與低通濾波器402之組合減小偏電壓102之電壓值的大小以產生閘極電壓148且在將閘極電壓148注入至共閘極電晶體122之閘極136中之前先自閘極電壓148濾掉任何高頻雜訊。如早先所論述，替代地，若無可選之驅動器電路158存在於設備100中，則閘極電壓148為偏電壓102，因為由於不存在可選之驅動器電路158，信號路徑140與信號路徑160相同。
轉向圖5，示出根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器502之偏電壓的設備500之實施方案的實例之電路圖。在此實例中，與圖1中所示之實例類似，設備500包括共射共基放大器116、回饋電路118、偏壓調節器電路120及可選之驅動器電路158。另外，交換式電源供應器502包括外部系統106。在此實例中，早先結合圖1至圖4針對共射共基放大器116、回饋電路118、偏壓調節器電路120及可選之驅動器電路158示出及描述之電路元件再次在此實例中示出。
針對此實例，VDD 206如圖所示為回饋電壓146，該回饋電壓經由信號路徑142傳遞至偏壓調節器電路120。此VDD 206如圖所示對運算-放大306加偏壓且經由R2 328注入至運算-放大306之負輸入端子312中。外部系統106如圖所示具有變壓器504、第六電容器C6 506、第六電阻器R6 508、第七電阻器R7 512、第七電容器C7 514、第四二極體D4 516及第五二極體D5 518。在此實例中，C7 514及R7 512與接地520連接及外部系統106之輸出端522進行信號通信。
在此實例中，基於IC之負載及切換頻率(亦被稱作共射共基之切斷時間)對C2 222及C3 230設定大小以達成低波動電壓，其中C =(T 切斷 *I 偏壓 )/ΔV波動 。作為操作之一實例，在圖6中，示出根據本揭示案的、電壓VDD 206、閘極電壓148及VRef 304之實例隨著時間而變的三個曲線圖之圖600。在此實例中，圖600具有表示電壓之垂直軸602及表示時間之水平軸604。垂直軸602具有0至15伏之範圍，且水平軸804具有0至5毫秒之範圍。
在圖7中，示出根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器702之偏電壓的設備700之另一個實施方案的實例之電路圖。在此實例中，設備700與結合圖5示出及描述之設備500類似。差別在於在圖7中，與圖5中所示之設備500不同，設備700具有自回饋電路118至偏壓調節器電路120之兩個回饋信號路徑142及236。第一回饋信號路徑142將VDD 206傳遞至偏壓調節器電路120，而第二回饋信號路徑236將VCC 204傳遞至偏壓調節器電路120。在此實例中，VDD 206被運算-放大306用於對運算-放大305加偏壓，而VCC 204經由R2 328施加於運算-放大306且與VRef 304進行比較。作為操作之一實例，在圖8中，示出根據本揭示案的、電壓VCC 204、閘極電壓148及VRef 304之實例隨著時間而變的三個曲線圖之圖800。在此實例中，圖800具有表示電壓之垂直軸802及表示時間之水平軸804。垂直軸802具有0至8伏之範圍，且水平軸804具有0至5毫秒之範圍。
轉向圖9，示出根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器之偏電壓的方法900之示例性實施方案的流程圖。在此實例中，該方法利用早先分別結合圖1、圖5及圖7示出及描述之設備100、500及700中之任一者。
該方法藉由接收904來自共射共基放大器之共源極電晶體124之汲極128的汲極電壓144且利用偏電壓調節器120自汲極電壓144產生906偏電壓102而開始902。該方法隨後包括在共閘極電晶體122之閘極136處注入908閘極電壓148。該方法隨後結束910。此外，在此實例中，閘極電壓148與偏電壓102有關，且產生偏電壓102包括調節偏電壓102。
在此實例中，接收來自共源極電晶體124之汲極128的汲極電壓144可包括利用回饋電路118接收汲極電壓144且作為回應產生回饋電壓146，且自汲極電壓144產生偏電壓102可包括利用偏壓調節器電路120自回饋電壓146產生偏電壓102。此外，自回饋電壓146產生偏電壓102可包括利用差動放大器302將回饋電壓146與VRef 304進行比較以產生且調節偏電壓102。在此實例中，方法900可進一步包括將共源極電晶體124之閘極134設定為VRef2 326。
在方法900之替代實例中，可利用回饋電路118內之倍壓器電路208產生回饋電壓146，且回饋電壓146可約等於汲極電壓144之兩倍。在此替代實例中，自回饋電壓146產生偏電壓102包括利用差動放大器302將回饋電壓146與VRef 304進行比較以產生且調節偏電壓102，且進一步包括將共源極電晶體124之閘極134設定為VRef2 326。
在此實例中，在共閘極電晶體122之閘極136處注入閘極電壓148可包括利用分壓器電路400對偏電壓102分壓以產生閘極電壓148。在此實例中，方法900進一步包括利用分壓器電路400對偏電壓102進行低通濾波以產生閘極電壓148。
將理解，在不脫離本發明之範疇的情況下，本發明之各種方面或細節可改變。本文並非詳盡的且未將所主張之發明限制於所揭示之精確形式。此外，前文之描述僅用於說明而非用於限制。可鑒於以上描述進行修改及變化，或可藉由實施本發明來實現修改及變化。申請專利範圍及其等效物界定了本發明之範疇。
在實施方案之一些替代實例中，框中所述之一個或多個功能可不按圖中所述之次序進行。舉例而言，在一些情況中，接連地示出之兩個框可實質上同時地執行，或該等框有時可按相反次序執行，此視所涉及之功能性而定。此外，除了流程圖或框圖中之所示框之外，亦可添加其他框。
呈現對實施方案之不同實例的描述係為了進行說明及描述，且該描述不意欲為詳盡的或限制於採取所揭示之形式的實例。許多修改及變化將係熟習此項技術者所顯而易見的。另外，實施方案之不同實例可提供與其他所要實例不同之特徵。選擇及描述所選之一個或多個實例以便最好地闡釋該等實例之原理、實際應用且使其他熟習此項技術者能夠理解本揭示案以便經過各種修改而獲得適合於所預期之特定使用的各種實例。
此外，已詳細地參考所揭示之發明的實施方案之實例，已在附圖中示出本發明之一個或多個實例。每個實例被提供用於闡釋本技術，而非作為對本技術之限制。事實上，雖然已參考本發明之實施方案的特定實例來詳細地描述了本說明書，但將瞭解，熟習此項技術者在理解了前文之後可容易地設想到實施方案之此等實例的更改、變化及等效物。舉例而言，被說明或描述為一實施方案之一個實例之部分的特徵可與另一個實施方案之實例一起使用以得到實施方案之另一個實例。因此，希望本標的物涵蓋屬於所附申請專利範圍及其等效物之範疇內的所有此類修改及變化。在不脫離本發明之範疇的情況下，本發明之此等及其他修改及變化可由熟習此項技術者實踐，在所附申請專利範圍中更具體地陳述本發明之範疇。此外，熟習此項技術者將瞭解，前文之描述僅為舉例，且並非意欲限制本發明。
100:用於調節偏電壓之設備 102:偏電壓 104:交換式電源供應器 106:外部系統 108:信號路徑 110:參考直流電壓源 112:信號路徑 114:幹線電壓 116:共射共基放大器 118:回饋電路 120:偏壓調節器電路 122:共閘極電晶體 124:共源極電晶體 126:共閘極電晶體之源極 128:共源極電晶體之汲極 130:信號路徑 132:信號路徑 134:共源極電晶體之閘極 136:共閘極電晶體之閘極 138:信號路徑 140:信號路徑 142:信號路徑 144:汲極電壓 146:回饋電壓 148:閘極電壓 150:共閘極電晶體之汲極 152:共源極電晶體之源極 154:接地連接 156:接地連接 158:可選之驅動器電路 160:信號路徑 162:電流 200:第一分壓器 202:可選之第二分壓器 204:第一供應電壓 206:第二供應電壓 208:倍壓器電路 210:第一二極體 212:第二二極體 214:第三二極體 216:第一電容器 222:第二電容器 224:接地連接 230:第三電容器 232:接地連接 236:第二信號路徑 300:第一參考電壓源 302:差動放大器 304:第一參考電壓 306:運算放大器 308:信號路徑 310:正輸入端子 312:負輸入端子 314:第一電阻器 316:第四電容器 318:輸出端子 320:接地連接 322:信號路徑 324:信號源 326:驅動信號 328:第二電阻器 330:第三電阻器 400:分壓器電路 402:低通濾波器 404:第四電阻器 406:第五電容器 408:接地連接 410:第五電阻 500:用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備 502:交換式電源供應器 504:變壓器 506:第六電容器 508:第六電阻器 512:第七電阻器 514:第七電容器 516:第四二極體 518:第五二極體 520:接地連接 522:輸出端 600:圖 602:垂直軸 604:水平軸 700:用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備 702:交換式電源供應器 800:圖 802:垂直軸 804:水平軸
通過參看以下圖式可更好地理解本揭示案。圖式中之組件不一定按比例繪製，而是將重點放在說明本發明之原理上。在圖式中，相同之參考符號指示不同視圖中之對應部分。
圖1為根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備之實施方案的實例之系統圖。
圖2為根據本揭示案的圖1中所示之回饋電路之實施方案的實例之電路圖。
圖3為根據本揭示案的圖1中所示之偏壓調節器電路之實施方案的實例之電路圖。
圖4為根據本揭示案的圖1中所示之可選驅動器電路之實施方案的實例之電路圖。
圖5為根據本揭示案的圖1中所示之用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備之實施方案的實例之電路圖。
圖6為根據本揭示案的、圖1至圖3及圖5中所示之汲極供應電壓(「VDD 」)、閘極電壓及第一參考電壓(「VRef 」)之電壓值之實例隨時間而變的曲線圖的圖。
圖7為根據本揭示案的圖1中所示之用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備之另一個實施方案的實例之電路圖。
圖8為根據本揭示案的、圖1至圖3及圖7中所示之供應電壓(一般被稱作「共集極處之電壓」，縮寫為VCC ))、閘極電壓及VRef 之示例性值隨著時間而變之三個曲線圖的圖。
圖9為根據本揭示案的用於調節交換式電源供應器之偏電壓的方法之示例性實施方案的流程圖。
100:用於調節偏電壓之設備
102:偏電壓
104:交換式電源供應器
106:外部系統
108:信號路徑
110:參考直流電壓源
112:信號路徑
114:幹線電壓
116:共射共基放大器
118:回饋電路
120:偏壓調節器電路
122:共閘極電晶體
124:共源極電晶體
126:共閘極電晶體之源極
128:共源極電晶體之汲極
130:信號路徑
132:信號路徑
134:共源極電晶體之閘極
136:共閘極電晶體之閘極
138:信號路徑
140:信號路徑
142:信號路徑
144:汲極電壓
146:回饋電壓
148:閘極電壓
150:共閘極電晶體之汲極
152:共源極電晶體之源極
154:接地連接
156:接地連接
158:可選之驅動器電路
160:信號路徑
162:電流

Claims (21)

  1. 一種用於調節一交換式電源供應器之一偏電壓的設備，該設備包括： 一共射共基放大器，該共射共基放大器具有一共閘極電晶體及一共源極電晶體，其中該共閘極電晶體之一源極與該共源極電晶體之一汲極信號通信； 一回饋電路，該回饋電路與該共閘極電晶體之該源極及該共源極電晶體之該汲極信號通信，其中該回饋電路經組態以接收來自該共源極電晶體之該汲極的一汲極電壓且產生一回饋電壓；及 一偏壓調節器電路，該偏壓調節器電路與該共源極電晶體之一閘極、該共閘極電晶體之一閘極及該回饋電路信號通信， 其中該偏壓調節器電路經組態以接收該回饋電壓且產生並調節該偏電壓， 其中自該偏電壓產生一閘極電壓，且 其中將該閘極電壓注入至該共閘極電晶體之該閘極中。
  2. 如請求項1之設備，其中該偏壓調節器電路包括一差動放大器，該差動放大器將該回饋電壓與一第一參考電壓進行比較以產生且調節該偏電壓。
  3. 如請求項2之設備，其中該差動放大器包括一運算放大器。
  4. 如請求項2之設備，其中該共源極電晶體之該閘極被設定至一驅動信號。
  5. 如請求項1之設備，其中該回饋電路包括一倍壓器電路，該倍壓器電路與該共閘極電晶體之該源極及該共源極電晶體之該汲極信號通信， 其中該倍壓器電路經組態以接收來自該共源極電晶體之該汲極的該汲極電壓且產生該回饋電壓，且 其中該回饋電壓約等於該汲極電壓之兩倍。
  6. 如請求項5之設備，其中該倍壓器電路包括一電荷幫浦倍壓電路。
  7. 如請求項1之設備，其中該共閘極電晶體為一接面場效電晶體。
  8. 如請求項7之設備，其中該共源極電晶體為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
  9. 如請求項1之設備，該設備進一步包括一驅動器電路，該驅動器電路與該偏壓調節器電路及該共閘極電晶體之該閘極信號通信，其中藉由該驅動器電路自該偏電壓產生該閘極電壓。
  10. 如請求項9之設備， 其中該驅動器電路包括一分壓器電路，且 其中該分壓器電路經組態以接收該偏電壓且產生該閘極電壓。
  11. 如請求項10之設備，其中該分壓器電路包括一低通濾波器。
  12. 如請求項11之設備，其中該閘極電壓為該偏電壓。
  13. 一種用於利用一設備來調節一交換式電壓供應器之一偏電壓的方法，該設備具有一共射共基放大器、一回饋電路及一偏壓調節器電路，該方法包括： 接收來自該共射共基放大器之一共源極電晶體之一汲極的一汲極電壓； 利用該偏壓調節器電路自該汲極電壓產生該偏電壓；及 在一共閘極電晶體之一閘極處注入一閘極電壓， 其中該閘極電壓與該偏電壓有關，且 其中產生該偏電壓包括調節該偏電壓。
  14. 如請求項13之方法， 其中接收來自該共源極電晶體之該汲極的該汲極電壓包括藉由該回饋電路接收該汲極電壓且作為回應產生一回饋電壓，且 其中自該汲極電壓產生該偏電壓包括利用該偏電壓調節器電路自該回饋電壓產生該偏電壓。
  15. 如請求項14之方法，其中自該回饋電壓產生該偏電壓包括利用一差動放大器將該回饋電壓與一第一參考電壓進行比較以產生且調節該偏電壓。
  16. 如請求項15之方法，該方法進一步包括將該共源極電晶體之一閘極設定至一驅動信號。
  17. 如請求項14之方法， 其中藉由該回饋電路內之一倍壓器電路產生該回饋電壓，且 其中該回饋電壓約等於該汲極電壓之兩倍。
  18. 如請求項17之方法， 其中自該回饋電壓產生該偏電壓包括利用一差動放大器將該回饋電壓與一第一參考電壓進行比較以產生且調節該偏電壓，且 進一步包括將該共源極電晶體之一閘極設定至一驅動信號。
  19. 如請求項13之方法， 其中在該共閘極電晶體之該閘極處注入該閘極電壓包括利用一分壓器電路對該偏電壓分壓以產生該閘極電壓。
  20. 如請求項19之方法，該方法進一步包括利用該分壓器電路對該偏電壓進行低通濾波以產生該閘極電壓。
  21. 如請求項13之方法，其中該閘極電壓為該偏電壓。
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