TW202416077A - 電源電路、驅動電路及提供驅動電壓的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露電源電路、驅動電路及提供驅動電壓的方法。電源電路包括第一開關、第二開關及驅動電路。第一開關的第一端耦接至電壓源。第二開關的第一端耦接至第一開關的第二端，第二開關的第二端耦接至接地。驅動電路用以接收PWM控制訊號，並依據PWM控制訊號提供第一驅動訊號至第一開關的控制端及提供第二驅動訊號至第二開關的控制端，驅動電路更用以判斷PWM控制訊號是否為高阻抗邏輯位準。其中，驅動電路更用以在PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準時，調整第二驅動訊號的電壓值以使第二開關操作在線性區。

Description

電源電路、驅動電路及提供驅動電壓的方法
本發明的實施例係有關一種電子電路，更具體地說，尤其有關一種電壓調整電路的驅動電路以及電源電路。
圖1繪示了傳統的電壓調整電路100的電路圖。電壓調整電路100包括電晶體M1、電晶體M2、電感L、驅動電路110及回饋控制電路120。如圖1所示，電壓調整電路100為降壓轉換器(Buck converter)。驅動電路110用以接收脈衝寬度調變(Pulse-Width Modulation，PWM)控制訊號S PWM，並依據該PWM控制訊號提供驅動訊號G1到電晶體M1的控制端，以及提供驅動訊號G2到電晶體M2的控制端。電晶體M1的第一端連接至電壓源(例如，輸入電壓節點Vin)，電晶體M1的第二端極連接至電晶體M2的第一端(例如，節點SW)，電晶體M1的第二端連接至接地GND。電晶體M1因應於驅動訊號G1交錯地被導通及被關斷。電晶體M2因應於驅動訊號G2交錯地被導通及被關斷。輸出電容Cout跨接在輸出電壓的兩端(例如，電壓輸出節點Vout)以對輸出的電壓訊號進行濾波。回饋控制電路120因應於輸出電壓產生提供給驅動電路110的PWM控制訊號S PWM。
電壓轉換電路在為負載從重載切換到輕載時，在電感儲存的能量被輸出電容吸收的過程中，輸出電壓在達到穩態之前會產生突波。輸出電壓突波可能會導致元件的損壞。在此情況下，可以使用大的電容值的輸出電容以抑制電壓突波。然而，這會造成成本增加和整個電路的尺寸變大。
為了減輕輸出電壓的突波，一種作法是藉由關斷電壓轉換電路的低側電晶體M2而導通電晶體M2內部寄生的體二極體，而將通過電感的電流以更快地速率下降而被拉低以降低輸出電壓的突波。然而，體二極體的導通會造成基板注入電流(substrate current injections)的問題，可能影響電晶體的電氣特性，甚至因此影響了系統的效能。
依據本發明的一實施例提供了一種電源電路，包括第一開關、第二開關以及驅動電路。第一開關具有第一端、第二端及控制端。第一開關的第一端耦接至電壓源。第二開關具有第一端、第二端及控制端。第二開關的第一端耦接至第一開關的第二端，第二開關的第二端耦接至接地。驅動電路用以接收PWM控制訊號，並依據PWM控制訊號提供第一驅動訊號至第一開關的控制端及提供第二驅動訊號至第二開關的控制端，驅動電路更用以判斷PWM控制訊號是否為高阻抗邏輯位準。其中，驅動電路更用以在PWM控制訊號為低邏輯位準時，提供第一位準的第二驅動訊號至第二開關以導通第二開關；在PWM控制訊號為高邏輯位準時，提供第二位準的第二驅動訊號至第二開關以關斷第二開關；在PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準時，調整第二驅動訊號的電壓值以使第二開關操作在線性區。
依據本發明的另一實施例提供了一種用於電壓調整電路的驅動電路。驅動電路包括三態偵測電路以及控制電路。三態偵測電路用以接收PWM控制訊號，並判斷PWM控制訊號的電壓值是否介於第一電壓閾值及第二電壓閾值之間。其中，若PWM控制訊號的電壓值介於第一電壓閾值及第二電壓閾值之間，則三態偵測電路判斷PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準並提供三態訊號，其中，第一電壓閾值小於第二電壓閾值，第一電壓閾值用以指示低邏輯位準，且第二電壓閾值用以指示高邏輯位準。
依據本發明的又一實施例提供了一種提供驅動電壓的方法。該方法包括以下步驟。接收PWM控制訊號。判斷PWM控制訊號是否為高阻抗邏輯位準。依據PWM控制訊號提供驅動訊號到開關。其中，當PWM控制訊號為低邏輯位準時，提供第一位準的驅動訊號至開關以導通開關。當PWM控制訊號為高邏輯位準時，提供第二位準的驅動訊號至開關以關斷開關；當PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準時，調整驅動訊號的電壓值以使開關操作在線性區。
下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域技術人員顯而易見的是：不必採用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述已知的電路、材料或方法。
本文描述的用語如「耦接」及「連接」被定義為以電性的方式或非電性的方式直接或間接地連接。用語如「一」、「該」及「該些」包括複數個。在本文中使用的「在一實施例中」的用語並不一定指向同一個實施例，但也可以是同一個實施例。為了方便說明，在本文中使用的電晶體為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)具有第一端(汲極)、第二端(源極)及控制端(閘極)。本領域技術人員應理解也可以使用其他種類的電晶體，並且對應修改電晶體的連接方式。本領域技術人員應理解為上述用語的意義並不限制該些用語，而僅是用於為該些用語提供說明性的示例。
依據本發明一實施例，提供一種用於驅動功率開關的驅動電路。圖2繪示了依據本發明一實施例的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。在此實施例中，驅動電路110可用於如圖1所示的電壓調整電路100中，用以接收PWM控制訊號S PWM，並提供驅動訊號G2到功率開關(如電晶體M2)的控制端，以控制電晶體M2因應於驅動訊號G2被導通及被關斷。在一實施例中，高側開關(如電晶體M1)及低側開關(如電晶體M2)為n型的金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，具有第一端(汲極)、第二端(源極)及控制端(閘極)。驅動訊號G2(例如電壓訊號V GS(LS))被提供到電晶體M2的閘極，在高位準(V GS(LS)≥Vth)時導通電晶體M2，反之在低位準(V GS(LS)＜Vth)時關斷電晶體M2。
驅動電路110更用以判斷PWM控制訊號S PWM的位準是否為一高阻抗邏輯位準。詳細地說，PWM控制訊號S PWM具有三個狀態，例如高邏輯位準、低邏輯位準以及高阻抗(HiZ)邏輯位準。當PWM控制訊號S PWM為高邏輯位準時，高側開關(如電晶體M1)被導通，並且電壓調整電路100被認為是導通的狀態。當PWM控制訊號S PWM為低邏輯位準時，低側開關(如電晶體M2)被導通，並且電壓調整電路100被認為是關斷的狀態。當PWM控制訊號S PWM為高阻抗邏輯位準(或位於三態(tristate)區域)時，電壓調整電路100被認為是高阻抗狀態或閒置(inactive)的狀態。
如圖2所示，在t0時間點，驅動電路接收低邏輯位準的PWM控制訊號S PWM，並對應地提供高位準的驅動訊號G2。此時電晶體M1為截止而電晶體M2為導通，電感L放電因此透過電感的電流I L逐漸地下降。在t1時間點，驅動電路接收高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWM，並對應地調整驅動訊號G2的電壓值，以使電晶體M2操作在線性區。如圖2所示，在t1時間點，驅動訊號G2的電壓值開始下降。在t2時間點，驅動訊號G2的電壓值達到使電晶體M2操作在線性區的目標值。也就是說，調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)＞Vth且使得V DS(LS)＜V GS(LS)-Vth。藉由調整驅動訊號G2的電壓值將電晶體M2兩端的跨電壓V DS(LS)控制為小於電晶體M2的體二極體導通時的正向偏壓Vbd，例如為 ，因此避免了電流流過體二極體(即流入基板中)。在一實施例中，當導通電流I DS為25A時，Vbd為0.7V。在實作中，電晶體M2的Vbd的值可能會隨著操作時的電壓或溫度變化而有變化，因此也會隨之調整對應的電晶體M2的V DS(LS)的值。當電晶體M2操作在線性區時(t2時間點之後)，電晶體M2作為一個可變電阻，相較於完全導通時，電晶體M2具有較高的電阻值R DS(ON)而使通過電感的電流I L以更快的速率下降，將流入輸出電容的電流更快地拉低而可抑制電壓突波的產生。
在驅動電路和功率電晶體M1及M2整合在同一塊裸晶(die)的情況下，透過導通電晶體M2的體二極體而將電感電流I L快速拉低，然而這樣大的電流長時間的流過基板會造成基板注入電流的問題。相較之下，本發明的驅動電路藉由調整驅動訊號G2的電壓值使電晶體M2操作在線性區而因此抑制了電壓突波的產生。
在一實施例中，回饋控制電路120包括誤差放大器，以將輸出電壓Vout與參考電壓Vref作比較，以調整電晶體M2兩端的跨電壓V DS(LS)。
在一實施例中，高位準(邏輯“1”)的PWM控制訊號S PWM包括介於高電壓閾值(例如：2V)和電源電壓VCC(例如：3.3V)之間的電位，低位準(邏輯“0”)的PWM控制訊號S PWM包括介於零電壓(0V)和低電壓閾值(例如：1V)之間的電位，三態區域(即高阻抗邏輯位準)包括介於高電壓閾值和低電壓閾值之間的電位(例如：介於1V和2V之間)。
圖3繪示了依據本發明一實施例的多相的電壓調整電路300的示意圖。在此實施例中，多相的電壓調整電路300，包括一個控制器310及n個電源電路320-1、320-2、…、320-n，n是大於等於2的正整數。在一個實施例中，每個電源電路320提供多相電壓轉換器中的一相。
在一實施例中，控制器310為積體電路，每個電源電路320為積體電路。如圖3所示，控制器310包括n個PWM接腳(PWM1、PWM2、…、PWMn)，分別用以提供PWM控制訊號S PWM1、S PWM2、…、S PWMn到對應的n個電源電路320-1、320-2、…、320-n以控制對應的電源電路320。每個電源電路320包括驅動電路及電晶體M1及M2。每個電源電路320更包括PWM接腳、VIN接腳、SW接腳及PGND接腳。電源電路320-1、320-2、…、320-n的每個PWM接腳分別用以接收對應的PWM控制訊號S PWM1、S PWM2、…、S PWMn，每個VIN接腳耦接至電壓源Vin以同步接收輸入電壓，每個PGND接腳耦接至接地，且每個SW接腳透過對應的電感L 1、L 2、…、L n耦接至電壓輸出節點Vout以提供輸出電壓到負載。
在一實施例中，每一相對應的提供輸出電流，可同步地切換並聯的n相以在負載需要大電流時提供加總的大電流輸出，並且同時降低輸入及輸出的漣波(ripple)。在另一實施例中，可依據負載的需要對應的調整每一相的輸出電流。
在一實施例中，控制器310偵測回饋訊號並據以調整PMW控制訊號以控制電源電路320的操作。回饋訊號例如是輸出電壓或輸出電流。在另一實施例中，多相的電壓調整電路300更包括回饋電路(未繪示)。回饋電路提供回饋訊號到控制器310。控制器310依據接收的回饋訊號產生PMW控制訊號以調整電源電路320的控制操作。在又一實施例中，可透過電源電路320回傳回饋訊號到控制器310，使控制器310對應調整提供到各電源電路320的PMW控制訊號。在一些實施例中，電源電路320回傳資料給控制器310，控制器310依據電源電路320回傳的資料調整提供到各電源電路320的PMW控制訊號。舉例來說，資料可包括溫度資訊、電流訊號、電壓訊號、故障訊號或其他監測訊號。
在一實施例中，當負載從重載切換到輕載時，控制器310會發出HiZ指令，例如高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWM。在另一實施例中，當控制器310偵測到輸出電壓的突波時，控制器310會發出HiZ指令，例如高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWM。在一實施例中，控制器310透過PWM接腳(PWM1、PWM2、…、PWMn)發送HiZ指令到每個電源電路320-1、320-2、…、320-n。在另一個實施例中，控制器310透過對應的PWM接腳發送HiZ指令到至少一個電源電路320。在實作中，控制器310可以從對應的PWM接腳同步發送HiZ指令到每一相的電源電路320。或者，控制器310也可以經過適當的延遲再分別發送HiZ指令到對應一相的電源電路320。
當對應的驅動電路(例如第i個，i為正整數且i≤n)接收到高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWMi時，對應地調整驅動訊號G2的電壓值，以使對應的電晶體M2操作在線性區，以將電晶體M2兩端的跨電壓V DS(LS)控制在較小的電壓值，因此避免了電流流過體二極體(即流入基板中)。
圖4繪示了依據本發明一實施例的如圖3所示的電源電路320的方塊圖。如圖3所示，電源電路320包括驅動電路400、開關M1及M2。驅動電路400包括三態偵測電路410。三態偵測電路410用以接收PWM控制訊號S PWM，並判斷PWM控制訊號S PWM是否位於三態區域。當三態偵測電路410判斷PWM控制訊號S PWM位於三態區域時，偵測電路410提供三態訊號S tri。在一實施例中，以NMOS作為開關M2為例，高位準的驅動訊號G2用以導通開關M2，低位準的驅動訊號G2用以關斷開關M2，則位於三態區域的位準的驅動訊號G2則用以控制開關M2操作於線性區。在一實施例中，第一電壓閾值用以指示低邏輯位準的PWM控制訊號S PWM，第二電壓閾值用以指示高邏輯位準的PWM控制訊號S PWM，介於第一電壓閾值及第二電壓閾值之間的電壓值指示高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWM。舉例來說，高位準(邏輯“1”)的PWM控制訊號S PWM包括介於高電壓閾值(例如：2V)和電源電壓VCC(例如：3.3V)之間的電位，低位準(邏輯“0”)的PWM控制訊號S PWM包括介於零電壓(0V)和低電壓閾值(例如：1V)之間的電位，高阻抗邏輯位準的PWM控制訊號S PWM包括介於高電壓閾值和低電壓閾值之間的電位(例如：介於1V和2V之間)。本領域具有通常知識者可理解的是，可根據實際應用設定高電壓閾值和低電壓閾值，甚至設定更多不同的電壓閾值以區分不同位準的驅動訊號而控制功率開關的導通、關斷或操作在線性區。
在一實施例中，驅動電路400更包括控制電路420。控制電路420用以產生驅動訊號G1及驅動訊號G2。當控制電路420接收到指示PWM控制訊號S PWM為高阻抗邏輯位準的三態訊號S tri時，控制電路420調整驅動訊號G2的電壓值(即V GS(LS))，以控制開關M2操作於線性區。也就是說，調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)＞Vth且使得V DS(LS)＜V GS(LS)-Vth。例如，可調整驅動訊號G2的電壓值將V DS(LS)控制為小於電晶體M2的體二極體導通時的正向偏壓Vbd，例如為 。在一實施例中，當導通電流I DS為25A時，Vbd為0.7V。
在另一實施例中，驅動電路400更包括電流感測電路430。電流感測電路430用以感測電流訊號S C。在一實施例中，電流訊號指示流過電感的電流I L。在另一實施例中，電流訊號指示輸出電流I OUT。控制電路420依據電流訊號執行零電流偵測(Zero Current Detection，ZCD)。具體地說，控制電路420依據電流訊號S C判斷流過電感的電流I L是否降至零，並在過零點(即電感電流I L=0)時提供低位準的驅動訊號G2以關斷開關M2。
在一些實施例中，驅動電路400更包括剎車時段產生電路440，用以產生剎車時段資訊T CB，並提供剎車時段資訊T CB到控制電路420。控制電路420用以依據剎車時段資訊T CB產生決定開關M2操作於線性區的時間，並對應調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)。舉例來說，剎車時段資訊T CB可指示進入通道剎車模式(即開關M2操作於線性區)的開始時間。在另外一個例子中，剎車時段資訊T CB可指示退出通道剎車模式的結束時間。剎車時段資訊T CB也可包括開關M2持續操作在線性區的時間。在實作中，剎車時段資訊T CB還可以是其他關於通道剎車模式(即開關M2操作於線性區)的時間參數。在一實施例中，剎車時段資訊T CB可以包括具有上升緣及下降緣的脈衝訊號。在另一實施例中，剎車時段資訊T CB可包括預先設定的時間參數的數值。
在另一實施例中，在開關M2進入通道剎車模式之前，控制電路420會先關斷開關M2一段時間而使開關M2的體二極體導通。剎車時段產生電路440產生的剎車時段資訊T CB可包括進入體二極體導通的開始時間、退出體二極體導通的結束時間、體二極體持續導通的時間。在實作中，可使用程式設定體二極體持續導通的時間的數值。
現在參照圖4及圖5描述本發明的驅動電路的操作的一實施例。圖5繪示了依據本發明一實施例的如圖4所示的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。如圖5所示，在t0時間點，控制器310偵測到負載從重載切換到輕載時，或者控制器310偵測到電壓突波時，控制器310會發出HiZ指令，例如PWM控制訊號S PWMj/從低邏輯位準切換為高阻抗邏輯位準。在此實施例中，為了快速地將電感電流I L以更快的速率下降，當三態偵測電路410判斷PWM控制訊號S PWM為高阻抗邏輯位準時，控制電路420會提供低位準的驅動訊號G2到開關M2。如圖5所示，在t0時間點，驅動訊號G2的電壓值開始下降。在t1時間點，驅動訊號G2的電壓值達到關斷開關M2的低位準(V GS(LS)＜Vth)。此時，開關M2會關斷一段時間T 1，電感電流I L會以更快的速率下降。並且，先將開關M2關斷一段時間可避免開關M2從導通狀態直接切換到操作在線性區時，因為開關M2內部的寄生電容引起的震盪發生。因此，先關斷開關M2一段時間的做法可更容易的調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)而將V DS(LS)控制在小於開關M2的體二極體導通時的正向偏壓Vbd，例如為 。
在一實施例中，控制電路420更依據過電感的電流I L是否大於電流閾值I CB決定開關M2是否進入通道剎車模式(即操作在線性區)。具體地，電流感測電路430感測電流訊號S C。控制電路420依據電流訊號S C判斷流過電感的電流I L是否大於電流閾值I CB(例如20A)。若是，則控制電路420先提供低位準的驅動訊號G2以將開關M2關斷一段時間，再調整驅動訊號G2的電壓值以控制開關M2操作在線性區。
在一些實施例中，開關M2關斷的時間T 1可以由剎車時段產生電路440產生。本領域具有通常知識者可根據實際應用的系統和元件參數預先設定時間T 1，即從PWM控制訊號切換為高阻抗邏輯位準的t1時間點到開關M2操作在線性區的t2時間點的時段。舉例來說，可設定時間T 1的最大值(例如不超過10ns)，以避免體二極體的導通會造成基板注入電流的問題。在另外一個例子中，可設定時間T 1的最小值，以避免開關M2從導通狀態直接切換為線性區時內部的寄生電容引起的震盪發生。
時間T 1結束之後，在t2時間點，控制電路420調整驅動訊號G2的電壓值使其從低位準上升至開關M2操作在線性區的目標值。此時，電感電流I L繼續下降，此下降的速率比透過導通電晶體M2的體二極體時更慢而不會造成基板注入電流的問題，但仍然比開關M2完全導通時更快而可抑制電壓突波的產生。
在t3時間點，控制電路420依據電流訊號S C判斷電感電流I L降至零時，控制電路420提供低位準的驅動訊號G2以關斷開關M2。
在t4時間點，控制電路420提供的驅動訊號G2的電壓值開始上升，結束關斷開關M2的操作。
圖6繪示了依據本發明另一實施例的如圖4所示的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。現在參照圖4及圖6描述本發明的驅動電路的操作的另實施例。在此實施例中，當控制器310偵測到輸出電壓的突波仍未完全被抑制且在電感電流I L還沒降至零時，控制器310可送出低邏輯位準的PWM控制訊號以導通開關M2以產生負電流而消耗電壓輸出端多餘的電量。如圖6所示，在t3時間點，在電感電流I L還沒降至零之前，PWM控制訊號由HiZ指令的高阻抗邏輯位準切換為低邏輯位準。在一實施例中，控制器310判斷電感電流I L是否仍大於一電流閾值(例如為5A)，而決定是否送出低邏輯位準的PWM控制訊號。此時，控制電路420根據低位準的PWM控制訊號提供高位準的驅動訊號G2以導通開關M2，因此電感電流I L繼續下降產生負電流以從輸出電容抽走更多電流。
現在參照圖7A及圖7B描述本發明的驅動電路的操作的一實施例。圖7A繪示了依據本發明又一實施例的驅動電路700的電路示意圖。圖7B繪示了依據本發明一實施例的如圖7A所示的驅動電路700的多個訊號的模擬的波形圖。在此實施例中，驅動電路700包括三態偵測電路710、T 1計時器720、ZCD偵測電路730、正反器740、及閘750以及驅動電壓調整電路760。如圖7A所示，三態偵測電路710用以接收PWM控制訊號S PWM，並判斷PWM控制訊號S PWM的電壓值是否介於第一電壓閾值及第二電壓閾值之間。在此實施例中，三態偵測電路710包括兩個比較器CMP及一個及閘72。若PWM控制訊號S PWM的電壓值大於電壓閾值V PWML(例如，1V)且小於電壓閾值V PWMH(例如，2V)，則及閘72提供三態訊號S tri。T 1計時器720用以在三態訊號S tri指示PWM控制訊號S PWM為高阻抗邏輯位準 L(例如，在圖7B的t1時間點)之後，開始計時。T 1計時器720在經過一段時間T 1之後，例如在圖7B的t2時間點，產生高位準的訊號S CB。此高位準的訊號S CB可用於指示進入通道剎車模式的開始時間。也就是說，及閘750在三態訊號S tri指示PWM控制訊號S PWM為高阻抗邏輯位準且在高位準的訊號S CB指示進入通道剎車模式的情況下提供高位準的訊號S ADJ(如圖7B所示的t2時間點)。此時，例如在圖7B的t2時間點，驅動電壓調整電路760調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)而將V DS(LS)控制在小於開關M2的體二極體導通時的正向偏壓Vbd，例如為 。
在一實施例中，ZCD偵測電路730包括比較器CMP以及單觸發(one shot)電路73。在此實施例中，使用電壓V CS指示輸出電流I OUT或指示流過電感的電流I L。比較器CMP用於將電壓V CS和電壓V CS_ZCD作比較，以在電壓V CS小於電壓V CS_ZCD時(即過零點，例如圖7B的t3時間點)，觸發單觸發電路73提供一個單脈衝的零交越訊號S ZCD。零交越訊號S ZCD重設正反器740，使正反器740提供低位準的訊號S OFF。也就是說，當電壓V CS指示輸出電流I OUT或指示流過電感的電流I L降至零時，及閘750提供低位準的訊號S ADJ(如圖7B所示的t3時間點)，以使驅動電壓調整電路760調整驅動訊號G2的電壓值V GS(LS)為低位準以關斷低側開關。在一實施例中，驅動電路700更判斷PWM控制訊號S PWM的位準，並在PWM控制訊號S PWM為低邏輯位準時設定正反器740，而輸出高位準的訊號S OFF。
應當理解的是，上述的驅動電路及其組成元件的結構以及訊號位準波形僅為示意說明，本發明不限於此。本領域具有通常知識者可依據實際應用需求設計不同架構的電路以及調整對應的訊號形式以完成本發明的驅動電路而達成對應的功能。例如，驅動電路700、三態偵測電路710、T 1計時器720、ZCD偵測電路730、正反器740、及閘750以及驅動電壓調整電路760可用數位電路實現、也可用類比電路實現、或者使用軟體實現，又或者使用上述的組合實現。
為了方便描述，在本發明中，PWM控制訊號S PWM與驅動訊號G2為同步地切換。然而，本發明不限於此。在一些實施例中，在不同狀態的切換過程中，PWM控制訊號S PWM與驅動訊號G2之間可設定為延遲一段時間，或者根據實際應用在上升緣或下降緣而有延遲產生。因此可根據實際應用來調整各個訊號的時間點，設定延遲而仍可達成本案的驅動電路。
圖8繪示了依據本發明一實施例的提供驅動電壓的方法800的流程圖。可使用圖1、圖3、圖4或圖7B所示的驅動電路來執行方法800。應當理解的是，也可使用圖3或圖4的驅動電路的各元件來執行方法800，也可使用其他電路元件來執行方法800。方法包括步驟810~830。
在步驟810中，接收PWM控制訊號。
在步驟820中，
判斷PWM控制訊號是否為高阻抗邏輯位準。
當PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準時，在步驟830中，調整驅動訊號的電壓值以使開關操作在線性區。否則，在步驟840中，依據PWM控制訊號提供驅動訊號到開關。當PWM控制訊號為低邏輯位準時，提供第一位準的驅動訊號至開關以導通開關。當PWM控制訊號為高邏輯位準時，提供第二位準的驅動訊號至開關以關斷開關。
圖9繪示了依據本發明另一實施例的提供驅動電壓的方法900的流程圖。可使用圖1、圖3、圖4或圖7B所示的驅動電路來執行方法900。應當理解的是，也可使用圖3或圖4的驅動電路的各元件來執行方法900，也可使用其他電路元件來執行方法900。方法包括步驟910~950。
在步驟910中，接收PWM控制訊號。
在步驟920中，
判斷PWM控制訊號是否為高阻抗邏輯位準。
在步驟930中，在PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準的第一時間點，提供第二位準的驅動訊號以關斷開關。
在步驟940中，在PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準的第二時間點，調整驅動訊號的電壓值以使開關操作在線性區。
在步驟950中，在PWM控制訊號為高阻抗邏輯位準的第三時間點，提供第二位準的驅動訊號以關斷開關。
本發明揭露了一種電源電路、驅動電路及提供驅動電壓的方法。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和變型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。
S PWM,S PWM1,S PWM2,S PWMn:PWM控制訊號 G1,G2:驅動訊號 I L:電感電流 100:電壓調整電路 110,400,700:驅動電路 120:回饋控制電路 M1,M2:電晶體 L,L 1,L 2,L n:電感 Cout:電容 Vout:電壓輸出節點 SW:節點 GND:接地 t0,t1,t2,t3,t4:時間點 300:多相的電壓調整電路 310:控制器 320,320-1,320-2,320-n:電源電路 PWM,PWM1,PWM2,PWMn,VIN,SW,PGND:接腳 Vin:電壓源 410,710:三態偵測電路 420:控制電路 430:電流感測電路 440:剎車時段產生電路 720:T 1計時器 730:ZCD偵測電路 740:正反器 750,72:及閘 760:驅動電壓調整電路 CMP:比較器 73:單觸發電路 V PWML,V PWMH,V CS_ZCD:電壓閾值 I OUT,I L:電流 S tri,S C,S CB,S ADJ,V CS,S ZCD,S OFF,V GS(LS):訊號 T CB:剎車時段資訊 810~840,910~950:流程步驟
為了更好的理解本發明，將根據以下附圖對本發明進行詳細描述。其中，相同的元件具有相同的附圖標記。以下附圖僅用於說明，因此可能僅繪示裝置的一部份，並且不一定按實際比例繪製。 [圖1]繪示了依據本發明一實施例的電壓調整電路的電路圖。 [圖2]繪示了依據本發明一實施例的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。 [圖3]繪示了依據本發明一實施例的多相的電壓調整電路的示意圖。 [圖4]繪示了依據本發明一實施例的如圖3所示的電源電路的方塊圖。 [圖5]繪示了依據本發明一實施例的如圖4所示的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。 [圖6]繪示了依據本發明另一實施例的如圖4所示的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。 [圖7A]繪示了依據本發明又一實施例的驅動電路的電路示意圖。 [圖7B]繪示了依據本發明一實施例的如圖7A所示的驅動電路的多個訊號的模擬的波形圖。 [圖8]繪示了依據本發明一實施例的提供驅動電壓的方法的流程圖。 [圖9]繪示了依據本發明另一實施例的提供驅動電壓的方法的流程圖。
SPWM:PWM控制訊號
G2:驅動訊號
IL:電感電流

Claims (20)

  1. 一種電源電路，包括： 一第一開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中，該第一開關的第一端耦接至一電壓源； 一第二開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中，該第二開關的第一端耦接至該第一開關的第二端，且該第二開關的第二端耦接至一接地；以及 一驅動電路，用以接收一PWM控制訊號，並依據該PWM控制訊號提供一第一驅動訊號至該第一開關的控制端及提供一第二驅動訊號至該第二開關的控制端，該驅動電路更用以判斷該PWM控制訊號是否為一高阻抗邏輯位準； 其中，該驅動電路更用以在該PWM控制訊號為一低邏輯位準時，提供一第一位準的該第二驅動訊號至該第二開關以導通該第二開關；該驅動電路更用以在該PWM控制訊號為一高邏輯位準時，提供一第二位準的該第二驅動訊號至該第二開關以關斷該第二開關；且該驅動電路更用以在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，調整該第二驅動訊號的一電壓值以使該第二開關操作在線性區。
  2. 如請求項1所述的電源電路，其中，該驅動電路更包括： 一三態偵測電路，用以接收該PWM控制訊號，並判斷該PWM控制訊號的電壓值是否介於一第一電壓閾值及一第二電壓閾值之間，其中，該第一電壓閾值小於該第二電壓閾值，該第一電壓閾值用以指示該低邏輯位準，且該第二電壓閾值用以指示該高邏輯位準； 其中，若該PWM控制訊號的電壓值介於該第一電壓閾值及該第二電壓閾值之間，則判斷該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準。
  3. 如請求項1所述的電源電路，其中，該第二開關為一電晶體，該電晶體具有一體二極體，其中，當該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，該第二開關兩端的跨電壓小於該體二極體的正向導通電壓值。
  4. 如請求項2所述的電源電路，其中，該第二開關的第一端用以透過一電感耦接至一電壓輸出節點，該驅動電路更包括： 一電流感測電路，用以感測一電流訊號，其中，該電流訊號指示流過該電感的電流；以及 一控制電路，用以在該三態偵測電路判斷該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，調整該第二驅動訊號的電壓值使該第二開關操作在線性區，以及依據該電流訊號執行零電流偵測，以在該電流訊號的一過零點時提供該第二位準的該第二驅動訊號以關斷該第二開關。
  5. 如請求項1所述的電源電路，其中，該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第一時間點提供該第二位準的該第二驅動訊號以關斷該第二開關；且該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第二時間點，調整該第二驅動訊號的該電壓值以使該第二開關操作在線性區，其中，該第二時間點在該第一時間點之後。
  6. 如請求項5所述的電源電路，其中，該控制電路更用以在一第三時間點，提供該第一位準的該第二驅動訊號以導通該第二開關，其中，該第三時間點在該第二時間點之後。
  7. 如請求項5所述的電源電路，其中，該驅動電路更包括： 一剎車時段產生電路，用以產生一剎車時段資訊，其中，該剎車時段資訊包括從該第一時間點到該第二時間點之間的一時段。
  8. 一種驅動電路，用於一電壓調整電路，包括： 一三態偵測電路，用以接收一PWM控制訊號，並判斷該PWM控制訊號的電壓值是否介於一第一電壓閾值及一第二電壓閾值之間；其中，若該PWM控制訊號的該電壓值介於該第一電壓閾值及該第二電壓閾值之間，則該三態偵測電路判斷該PWM控制訊號為一高阻抗邏輯位準並提供一三態訊號，其中，該第一電壓閾值小於該第二電壓閾值，該第一電壓閾值用以指示一低邏輯位準，且該第二電壓閾值用以指示一高邏輯位準；以及 一控制電路，用以接收該PWM控制訊號，並依據該PWM控制訊號提供一第一驅動訊號至該電壓調整電路的一第一開關及提供一第二驅動訊號至該電壓調整電路的一第二開關； 其中，該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該低邏輯位準時，提供一第一位準的該第二驅動訊號至該開關以導通該第二開關；該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該高邏輯位準時，提供一第二位準的該第二驅動訊號至該第二開關以關斷該第二開關，且該控制電路更用以依據該三態訊號調整該第二驅動訊號的一電壓值以使該第二開關操作在線性區。
  9. 如請求項8所述的驅動電路，其中，該第二開關為一電晶體，該電晶體具有一體二極體，其中，當該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，該第二開關兩端的跨電壓小於該體二極體的正向導通電壓值。
  10. 如請求項8所述的驅動電路，其中，該第二開關的第一端用以透過一電感耦接至該電壓調整電路的一電壓輸出節點，該驅動電路更包括： 一電流感測電路，用以感測一電流訊號，其中，該電流訊號指示流過該電感的電流； 其中，該控制電路更用以依據該電流訊號執行零電流偵測，以在該電流訊號的一過零點時提供該第二位準的該第二驅動訊號以關斷該第二開關。
  11. 如請求項8所述的驅動電路，其中，該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第一時間點提供該第二位準的該第二驅動訊號以關斷該第二開關；且該控制電路更用以在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第二時間點，調整該第二驅動訊號的該電壓值以使該第二開關操作在線性區，其中，該第二時間點在該第一時間點之後。
  12. 如請求項11所述的驅動電路，其中，該控制電路更用以在一第三時間點，提供該第一位準的該第二驅動訊號以導通該第二開關，其中，該第三時間點在該第二時間點之後。
  13. 如請求項11所述的驅動電路，更包括： 一剎車時段產生電路，用以產生一剎車時段資訊，其中，該剎車時段資訊包括從該第一時間點到該第二時間點之間的一時段。
  14. 一種提供驅動電壓的方法，包括： 接收一PWM控制訊號； 判斷該PWM控制訊號是否為一高阻抗邏輯位準；以及 依據該PWM控制訊號提供一驅動訊號到一開關； 其中，當該PWM控制訊號為一低邏輯位準時，提供一第一位準的該驅動訊號至該開關以導通該開關； 當該PWM控制訊號為一高邏輯位準時，提供一第二位準的該驅動訊號至該開關以關斷該開關；並且 當該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，調整該驅動訊號的一電壓值以使該開關操作在線性區。
  15. 如請求項14所述的方法，其中，判斷該PWM控制訊號是否為該高阻抗邏輯位準的步驟更包括： 判斷該PWM控制訊號的電壓值是否介於一第一電壓閾值及一第二電壓閾值之間，其中，該第一電壓閾值小於該第二電壓閾值，該第一電壓閾值用以指示該低邏輯位準，且該第二電壓閾值用以指示該高邏輯位準； 若該PWM控制訊號的電壓值介於該第一電壓閾值及該第二電壓閾值之間，則判斷該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準。
  16. 如請求項14所述的方法，其中，該開關具有一體二極體，其中，當該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準時，該開關兩端的跨電壓小於該體二極體的正向導通電壓值。
  17. 如請求項14所述的方法，其中，該開關透過一電感耦接至一電壓輸出節點，更包括： 感測一電流訊號，該電流訊號指示流過該電感的電流；以及 依據該電流訊號執行零電流偵測，以在該電流訊號的一過零點時提供該第二位準的該驅動訊號以關斷該開關。
  18. 如請求項14所述的方法，其中，調整該驅動訊號的該電壓值以使該開關操作在線性區的步驟更包括： 在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第一時間點，提供該第二位準的該驅動訊號以關斷該開關； 在該PWM控制訊號為該高阻抗邏輯位準的一第二時間點，調整該驅動訊號的該電壓值以使該開關操作在線性區，其中，該第二時間點在該第一時間點之後。
  19. 如請求項18所述的方法，更包括： 在一第三時間點，提供該第一位準的該驅動訊號以導通該開關，其中，該第三時間點在該第二時間點之後。
  20. 如請求項18所述的方法，更包括： 提供從該第一時間點到該第二時間點之間的一時段。
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