TWI306333B - - Google Patents

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1306333 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種電荷幫浦，特別是關於一種電荷幫 浦的模式轉換控制電路與方法。 【先前技術】 現今的電子電路經常需要-個以上的直流電壓 源供應，因此有許多系統用來轉換電源，電荷幫浦即是其 中之一。電荷幫浦是由電容和振盪器組成的一種電路，可 以將直流輸入電壓·或降壓輸出。圖j為升麗型電荷幫 浦在1倍模式及L5倍模式的效能曲線圖，其中曲線1〇 fl.5倍模式的效能曲線，曲線1241倍模式的效能曲 線。電何f浦-般係使用電池提供輸 15 ::的增加’電池的電壓越來越低，當電池無法 的電壓時’電荷幫浦便轉換至較高的倍率模式，例如由 1倍模式轉換至1.5倍模式，如虛線14所示；反之，當電 ^逐漸回升或負載降低等等條件成立，電荷幫浦將轉換至 ^的倍率模式’例如由Μ倍模式轉換至1倍模式，如 ^ 16所不。在習知技術中為判斷何時應切換倍率 =算電荷幫浦的等效電阻，但計算上常有精確性、溫 :斷二雜訊干擾等因素造成誤差，影響了模式轉換的 斷，口此加入-個磁滯電壓，延遲電荷幫浦模式轉換時 式轉換時的錯誤判斷°但是磁滞電壓太大將使得模 、，延遲太久造成晶片工作效率上的損失，太小則 5 1306333 =能導致_錯誤。—般來說，若能計算ϋ{較準確的電 荷幫浦等效阻值，就可以使用較小的磁滯電壓，反之，則 必須使用較大的磁滯電壓防止模式轉換的誤判，只是想要 得到準確的等效阻值勢必要使用較為複雜的電路來計“算。 因此種無需準確計算電荷幫浦等效阻值並且不必 使用大磁滯電壓防正錯誤判斷的電荷幫浦的模式轉換控 制電路與方法，乃為所冀。 【發明内容】 1〇 本發明的目的之―，在於提出—種不必使用較大磁滯 電壓防止錯誤觸的電荷幫浦賴式轉換㈣電路與方 本發明的目的之一，在於提出一種電荷幫浦的模式轉 15

換控制電路與方法，其可去除外在雜訊或負載改變所造 偵測電壓上的誤差。 種電荷幫浦的模式轉 該電荷幫浦的等效電 本發明的目的之一，在於提出一 換控制電路與方法，其不需精準計算 阻。 、根據本％ $冑電^^浦的模式轉換控制電路與方 20法包括使用-模式監視器監視該電荷幫浦以產生一模 上升訊號及-模式下降訊號，一模式決定邏輯根據該模^ 上升訊號及模式下降訊號產生一模式選擇訊號，可供 該電荷寶浦操作於複數個倍率模式的其中之一，一間 路每隔-參考時間從賴式下降賴產生—修正的模式 1306333 下降訊號’以及-模式㈣計時錄據賴式上升訊號及 修正的模式下降訊號產生—模式轉換訊號至該模式決定 邏輯，以決定是否輪出該模式選擇訊號。 5【實施方式】 +奴71〈頁把例，在發光二極體驅動裝置18 中’電荷幫浦30將輸入電壓Vin轉換為輪出電Μ 以 ，發光二極體22 ’電流源20連接在輸入電壓Vin及電 晶體24之間，發光二極體22的正端連接輸入電壓Vin， >負端經電晶體26連接輸出端ν_，運算放大器28用以比 2點A及B上的電壓Va及Vb，當電壓VA及VB不相 、時，運异放大器28輸出訊號Vfb至電晶體24及26的門 極三以調節通過電晶體24及26的電流，進 衡郎點A及B上的雷厭\/ « Λ7 ^ 15 20 的電£ VA及VB ’模式轉換控制電路32 =由監:見節點B上帽Vb及運算放大器以輸出的訊 :fb決疋電荷幫浦3G操作的倍率模式。圖3係圖2 =、浦3G的雙向模式轉換狀態圖。參照圖2及圖3，在 裝置18啟動時，模式轉換控制電路 _ Γί模式狀知㈣1倍模式％，之㈣㈣幫需^0 1何幫浦30的倍率模式。當電荷㈣％操作在 可幫心的倍率模式轉換至15倍模式％，否 ，1倍模式50。當電荷幫浦3G操作在15倍模式52、時 右模式轉換控制電路32達到模式上升條件，則將電荷f 7 1306333 浦30的倍率模式轉換至2倍模式54，若達 件，則將電荷㈣3〇的倍率模式降回至i倍模: ^達到模式上升條件也未達龍式下降條件時，則維持 時1 1.5倍模式52。當電荷幫浦3〇操作在2倍模式μ =右模式轉換控制電路32達到模式下降條件，則將電 何幫浦30的倍率模式轉換至丨 ,' % 在2倍模式54。 模式52，否則則維持 a參照圖2，在模式轉換控制電路32中，模式監視器 34監視節點b上的電壓％及運算放大器28輸出的訊； w Vfb’在達到模式上升條件時，模式監視器％中的模式上° 升監視II 342產生模^上升訊號〇至模式決㈣輯、％， 在達到模式下降條件時，肖式監視器34巾的模式下降監 視器344產生模式下降訊號D至模式決定邏輯％，重= 計時器4 2每隔一參考時間，例如i 〇 〇 m s，輸出一脈衝訊^ π RS’及閘40根據模式下降訊號D及重設計時器42所供應 的脈衝訊號RS輸出修正的模式下降訊號DB，模式轉換計 時器36根據訊號u及DB產生模式轉換訊號tt，模式決定 邏輯38根據模式上升訊號u、模式下降訊號D產生模式 選擇訊號xl、xl.5或χ2，可供決定電荷幫浦3〇操作於j 2〇倍、1.5倍或2倍的倍率模式，並根據模式轉換訊號忧決 疋疋否輸出模式選擇訊號xl、xl.5或X2。 圖4係圖2中模式轉換計時器36的實施例，其中或 閘3602根據訊號DB及U輸出訊號S1，及閘3604根據訊 號S1及致能信號ΕΝ輸出訊號S2，軟啟動訊號soft start 1306333 經反相器3606產生訊號S3，反及閘36〇8根據訊號％、 S3及Vc2輸出控制訊號S4以控制充放電電路361 〇的充 放電產生模式轉換訊號tt，充放電電路3616受控於訊號tt 產生計時訊號Vc2’。在充放電電路3610中，電流源3612 5與開關SW1串聯在輸入電壓vin及接地GND之間，電容 C1與開關SW1並聯’控制訊號S4切換開關swi使電流 源3612對電容C1充放電產生訊號vcl，訊號VC1經反相 器3614形成模式轉換訊號tt。在充放電電路中，電 流源3618與開關SW2串聯在輸入電壓Vin及接地GND 1〇之間’電容C2與開關SW2並聯，訊號tt切換開關SW2 使電流源3618對電容C2充放電產生訊號Vc2，反相器 3620、3622及3624形成一延遲電路以延遲訊號Vc2得到 訊號VC2’。 圖5係模式決定邏輯38的實施例，其中邏輯電路38〇2 u根據模式上升訊號U、模式下降訊號D產生訊號S5給正 反器3804，在訊號tt由低準位轉為高準位時正反器38〇4 被觸發，若此時訊號S5為高準位，則由輪出端Q產生訊 號以使模式決定邏輯38輸出模式選擇訊號χ1.5給電荷幫 浦30，若訊號S5為低準位，則由輸出端$產生訊號以使 模式決定邏輯3 8輸出模式選擇訊號χ丨給電荷幫浦^，在 正反器3804被觸發後，其輸出端Q將維持觸發時的準位 直至下次正反器3804再被觸發。此實施例是為了說明模 式轉換訊號tt在模式決定邏輯38中的功用，因此，並沒 有將模式決定邏輯38中所有電路顯示出來。 '' 9 1306333 圖6係圖2中模式上升監視器342的實施例，其包括 一比較器3422監視訊號Vfb，在達成模式上升條件時，即 Vfb〉(Vin-VTp) ’其中Vtp係一預設電壓’比較器3422輸出 模式上升訊號U。圖7係圖2中模式下降監視器344的實 5 施例，其包括電流源3442供應一電流12通過電阻R1以 產生電壓VI，其中電流12與通過電晶體26的電流lout 如圖2所示，具有一比例關係，亦即 I2=Ioutx(l/k) 公式 1 10 其中，k為常數。而電阻

Rl- kx(Req+Rdr〇p) 公式 2 15其中，Req係電荷幫浦30的等效阻值，Rdr()p係電晶體26 的導通阻值，在不同的倍率模式下，電荷幫浦30具有不 同的等效阻值Req。由公式1及2可得電壓

Vl=Ioutx(Req+Rdr〇p) 公式 3 20 又電流源3444供應電流Ihyst通過電阻R2產生磁滯電壓 Vhyst，在此實施例中，電流Ihyst遠小於電流12故在公式3 中忽略不計，比較器3446監視節點B上的電壓VB，在達 成模式下降條件時，即VB>(V1+Vhyst)，比較器3446輸出 1306333 模式下降訊號D。 I”' ® 2 _ 7 ’假設輸人電壓Vi 效阻值R 沒有準確的計算出電荷幫浦3〇等 eq及使用較小磁滯電壓Vhyst的情、 5視器34可能提早降低電荷幫浦3。的; 倍模式切換至！々心+ ⑽頓式，例如從1,5 切式，在將電荷幫浦3G切換至1件槿 式後’右此時的電荷幫浦3G 广 極體22,則維持目前 ’足以驅動二 上升訊號u將電荷幫'、:：革广W之’則立即輸出模式 〇模式後，雖然模式監視器34又立即輸出模 邏輯I但必須等待一段時間直到修正的模式 出現後，才再次將電荷幫浦SOM。倍模 切換至1倍模式並重覆前述步 ^、工 15 :電何融切換至前一倍率模式，例如從 =倍模式或從15倍模式切換至"峨，並 :出是否足以驅動二極體22，若切 換:先前的倍率模式’因此，即使在沒有準確的計算出電 荷幫浦30等效阻值、以及使用較小轉電壓％ = 況下，甚至是不㈣磁滯 V·，仍能達成防止錯誤判 斷以及去除外在雜訊或負載改變所造成偵測電屢上的举 差’也由於不錢科算該電荷幫浦30料效fjaR °、 因此也不需要複雜的計算電路，故能降低模式轉換『 路32的複雜度。 ％ 20 ^^6333 【圖式簡單說明】 ^顯示電荷幫浦在㈣倍率模 圖2係本發明之實施例； T勺效此曲線 中電荷幫浦3()的雙向模式㈣狀態圖； θ糸圖2中模式轉換計時器％的實施例； 圖5係模式決定邏輯38的實施例； 圖6係圖2中模式上升監視器342的實施例；以及 圖7係圖2中模式下降監視器344的實施例。 10 【主要元件符號說明】 10 15倍模式的效能曲線 12 1倍模式的效能曲線 14 模式上升曲線 15 16 模式下降曲線 • 18 發光二極體驅動裝置 20 電流源 22 發光二極體 24 電晶體 .20 26 電晶體 _ 28 運算放大器 30 電荷幫浦 32 模式轉換控制電路 34 模式監視器 12 1306333 342 模式上升監視器 3422 比較器 344 模式下降監視器 3442 電流源 5 3444 電流源 3446 比較器 36 模式轉換計時器 3602 或閘 • 3604 及閘 10 3606 反相器 3608 反及閘 3610 充放電電路 3612 電流源 3614 反相器 15 3616 充放電電路 • 3618 電流源 3620 反相器 3622 反相器 3624 反相器 -2〇 38 模式決定邏輯 3802 邏輯電路 3804 正反器 40 及閘 42 重設計時器 1306333 50 1倍模式 52 1.5倍模式 54 2倍模式

Claims (1)

1306333 十、申請專利範圍： i 一種電荷幫_模捕換㈣方法，該 於複數個倍率模式，财法包括： 刼作 模式下 監視該電荷幫浦以產生—模式上升訊號及一 降訊號； 每隔一段時間從該模式下降訊號產生一修正的模式 下降訊號；以及 根據該模式上升訊號及模式下降訊號產生一模式選 擇訊號’可供決定該電荷幫_作於該複數個 模式的其中之一； 根據該模式上升職及修正的模式下降訊號決定是 否輸出該模式選擇訊號。 求们之方法’其中魏據式上升訊號及修正 =式下降訊號決定衫輸出該模式選擇訊號的步驟包 枯· 根據該财上升關、祕正賴式下降訊號及一計 時訊號產生一控制訊號； 20 時訊號。 藉由該控制訊號對—第-電容充放電以產生-模式 轉換訊號決定是否輸出該模式選擇訊號；以及 根據該模式轉換訊號對—第二電容充放電產生該計 3· -種電荷幫_模式轉換控難置，該電荷幫浦可操作 15 1306333 於複數個倍率模式，該裴置包括： ，，上升監視器’用來監視該電荷幫浦，以產生一 才吴式上升訊號； =下降監視器’用來監視該電荷幫浦，以產生一 模式下降訊號； 閘門私路’每隔—參考時間從該模式下降訊號產生 一修正的模式下降訊號； • -=決定邏輯’根據該模式上升訊號及模式下降訊 1〇 L ί —模式選擇訊號’可供決定該電荷幫浦操作 於遠複數個倍率模式的其中之―；以及 式轉換計時器該模式上升訊號及修正的模 =下降錢提供-模式轉換訊號至該模式決定邏 輯，以決定是否輸出該模式選擇訊號。 15

女明求項3之裝置’其中該閘門電路包括： 一重設計時器’產生—脈波訊號，其具有—週期等於 §玄 η 士》« · ___ 該參考時間；以及 20 的及:式=波訊號及模式下降訊號輸出該修正 」、长項3之裝置，其中該模式轉換計時器包括： 邏輯電路，根據該模式上升訊號、該修正的模式下 一降訊號及—計時訊號產生一控制訊號； 、 第充放電電路’根據該控制訊號產生該模式轉換 16 1306333 訊號；以及 一第二充放電電路’受控於該模式轉換訊號產生該計 時訊號。

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