TWI491858B - 溫度偵測電路及其方法 - Google Patents

Description

溫度偵測電路及其方法

本發明係關於一種溫度偵測電路及其方法，特別是一種利用偵測輸出電流之大小，而能以較少硬體同時實現電流偵測以及溫度偵測之溫度偵測電路及其方法。

請參考美國專利號US6,870,352。電流偵測電路30係並聯於電感元件18，用以偵測電感元件18上之電感電流。電流偵測電路30亦為一補償電路，能針對電感元件18之參數進行溫度係數的補償，使電流偵測電路30所輸出之代表電感電流的訊號，其溫度係數為零。因此，當電流偵測電路30所應用之電壓轉換電路，需要準確地偵測輸出電流以作為控制上之參考時，便不會受到溫度變化的影響，例如當電流偵測電路30係應用於具有適應性電壓定位(adaptive voltage positioning，AVP)功能之電壓轉換電路。適應性電壓定位的功能，係使得電壓轉換電路之輸出端上的輸出電壓將隨著輸出電流的增加而下降，以使輸出電壓的暫態響應能夠有更大的容忍範圍，因此可以減少輸出端的穩壓電容，節省硬體成本以及所占空間，並且可以在輸出電壓仍能符合規格的前提下，減少些許的功耗。

請參考美國專利號US6,998,827。電流偵測電路2係偵測電壓轉換電路之輸出電流大小，產生一正比於輸出電流之偵測電流Ifb，並流經介於電壓額定值設定端與輸出端Vout之間的一電阻元件Rfb。而當輸出電流增加，電壓額定值設定端與輸出端Vout之電壓差亦隨之增加，因此實現了適應性電壓定位的功能。然而在先前技術中，由於Ifb以及Rfb各有其溫度係數，因此輸出電壓將隨著溫度變化而改變。而為了克服先前技術的問題，該發明設計Rfb為一補償電路，使其溫度係數能補償Ifb的溫度係數，而達到輸出電壓之溫度係數其設計值為零的目的。

然而在電壓轉換電路的設計上，偵測溫度之變化以實現過 溫度保護(over-temperature protection，OTP)或是其他溫度係數相關的補償，係為常見的技術手段。上述所列之二習知發明，係直接解決了先前技術中偵測輸出電流時，其偵測訊號具有一溫度係數之現象。然而該二習知發明所揭露之技術手段，並無法直接利用以進行與溫度變化相關的其他設計，因此必需增加額外的電路。例如增加如第1圖所示之習知之過溫度保護電路，係利用一負溫度係數電阻與一般電阻進行分壓產生分壓值，並以一比較器將分壓值與一參考電壓進行比較，當溫度超過設定的上限值，比較器即反應轉態，通知電壓轉換電路進行關閉，以避免電路失效或甚至引起燃燒等安全問題。然而所述之負溫度係數電阻係為特殊元件，且上述所列之二習知發明中之補償電路在設計上亦需使用到例如負溫度係數電阻之元件。因此，若能設計共用該負溫度係數電阻，將能進一步節省成本以及電路所需空間，實為所冀。

鑒於以上的問題，本發明係提供一種溫度偵測電路及其方法，能以較少硬體同時實現電流偵測以及溫度偵測。

本發明提出一種溫度偵測電路，應用於電壓轉換電路。電壓轉換電路操作其中之功率開關，用以調節儲存在電感上的能量以供給至輸出負載。電壓轉換電路包含電流偵測電路耦接於由功率開關以及儲能電感所形成之輸出電路級，用以動態偵測儲能電感上之輸出電流之大小，電流偵測電路並具有電流偵測輸出埠用以輸出電流偵測訊號，電流偵測訊號正比於輸出電流。溫度偵測電路包含電流訊號處理單元以及溫度計算單元。

電流訊號處理單元具有一訊號輸入埠、第一偵測輸出端、以及第二偵測輸出端。其中訊號輸入埠耦接於電流偵測輸出埠。第一偵測輸出端產生第一偵測處理訊號，第一偵測處理訊號具有第一溫度係數。第二偵測輸出端產生第二偵測處理訊號，第二偵測處理訊號具有第二溫度係數不等於該第一溫度係數。第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號皆正比於電流偵測訊號。溫度計算單元具有兩輸入端分別連 接於第一偵測輸出端以及第二偵測輸出端，並利用第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。

本發明又提出一種溫度偵測電路，應用於電壓轉換電路。電壓轉換電路操作其中之功率開關，用以調節儲存在電感上的能量以供給至輸出負載。功率開關以及儲能電感形成一輸出電路級，具有一輸出電流。溫度偵測電路包含電流訊號處理單元以及溫度計算單元。

電流訊號處理單元具有訊號輸入埠、第一偵測輸出端、以及第二偵測輸出端。其中訊號輸入埠耦接於輸出電路級用以偵測輸出電流之大小。第一偵測輸出端產生第一偵測處理訊號，第一偵測處理訊號具有第一溫度係數。第二偵測輸出端產生第二偵測處理訊號，第二偵測處理訊號具有第二溫度係數不等於第一溫度係數。第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號皆正比於電流偵測訊號。溫度計算單元具有兩輸入端分別連接於第一偵測輸出端以及第二偵測輸出端，並利用第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。

本發明又提出一種溫度偵測方法，應用於電壓轉換電路，並包括以下步驟：以電流偵測電路偵測電壓轉換電路之負載電流，並據以產生電流偵測訊號，電流偵測訊號具有偵測訊號溫度係數。

接著，以電流訊號處理單元接收電流偵測訊號，並據以產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，分別具有第一溫度係數以及第二溫度係數，且第一溫度係數不等於第二溫度係數。

最後，以溫度計算單元接收第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，並據以計算以得到溫度值。

本發明的功效在於，藉由偵測電壓轉換電路之輸出電流並據以形成二個分別具有不同溫度係數之處理訊號， 而達到能以較少硬體同時實現電流偵測以及溫度偵測之目的，以節省硬體成本以及硬體所需空間。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

100、700、800、900、1000、1100、1200‧‧‧溫度偵測電路

110、710、810、910、1010、1110、1210‧‧‧電壓轉換電路

120、1220、2220‧‧‧功率開關驅動單元

130、730、830、930、1030、1130、1230、2230‧‧‧功率開關

140、1040、1140、1240、2240‧‧‧儲能電感

150、1250、2250‧‧‧電流偵測電路

151、751、851、951、1251、2251‧‧‧電流偵測輸出埠

160、760、860、960‧‧‧電流訊號處理單元

1060、1160、1260、2260‧‧‧電流訊號處理單元

161、761、861、961、1061、1161、1261、2261‧‧‧訊號輸入埠

162、762、862、962‧‧‧第一偵測輸出端

1062、1162、1262、2262‧‧‧第一偵測輸出端

163、763、863、963‧‧‧第二偵測輸出端

1063、1163、1263、2263‧‧‧第二偵測輸出端

170、770、870、970、1070、1170、1270‧‧‧溫度計算單元

171、172‧‧‧輸入端

410‧‧‧電流偵測電阻

430‧‧‧分壓電阻

420‧‧‧電流偵測電容

510‧‧‧電流產生單元

520‧‧‧第一電阻網路

530‧‧‧第二電阻網路

610‧‧‧多工器

611‧‧‧第一多工輸入端

612‧‧‧第二多工輸入端

613‧‧‧多工輸出端

614‧‧‧多工控制端

620‧‧‧類比數位轉換電路

621‧‧‧類比輸入端

622‧‧‧數位輸出埠

630‧‧‧數位訊號處理單元

631‧‧‧數位訊號輸入埠

750‧‧‧電流偵測串聯電阻

850‧‧‧電流偵測並聯電阻

1050、1150‧‧‧串聯電阻

第1圖為習知之過溫度保護電路。

第2圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第3圖為本發明所揭露之第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號對應於溫度之曲線之示意圖。

第4A圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路之電流偵測電路之一電路實施例示意圖。

第4B圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路之電流偵測電路之另一電路實施例示意圖。

第5圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路之電流訊號處理單元之電路示意圖。

第6圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路之溫度計算單元之電路示意圖。

第7圖為本發明所揭露之第二實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第8圖為本發明所揭露之第三實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第9圖為本發明所揭露之第四實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第10圖為本發明所揭露之第五實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第11圖為本發明所揭露之第六實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第12圖為本發明所揭露之第七實施例之溫度偵測電路及其應用之電壓轉換電路之方塊示意圖。

第13圖為本發明所揭露之第八實施例之溫度偵測方法流程圖。

第14圖為本發明所揭露之第九實施例之溫度偵測方法流程圖。

第15圖為本發明所揭露之第十實施例之溫度偵測方法流程圖。

在說明書及後續的申請專利範圍當中，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。

第2圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路100及其應用之電壓轉換電路110之方塊示意圖。第2圖中並未包含完整之電壓轉換電路，僅以能夠詳細說明本發明之精神的主要元件部份示意並說明之。電壓轉換電路110可以是一馳返式開關電源轉換器(flyback switching power converter)、升壓式開關電源轉換器(boost switching power converter)、或是降壓式開關電源轉換器(buck switching power converter)之樣態，係將一輸入電壓源進行升壓或降壓之操作而產生一直流輸出電壓，並推動位於輸出端上的電流負載。電壓轉換電路110係利用一回授電路(圖中未示)，決定功率開關130之通道的導通工作週期(duty cycle)，用以調節儲存在儲能電感140上的能量以供給至輸出負載。功率開關驅動單元120產生驅動功 率開關130所需之驅動電壓或是驅動電流訊號，以控制功率開關130之通道的導通或截止。電流偵測電路150耦接於由功率開關130以及儲能電感140所形成之輸出電路級，用以動態偵測儲能電感140上之輸出電流之大小，電流偵測電路150並具有電流偵測輸出埠151用以輸出電流偵測訊號，電流偵測訊號正比於輸出電流並具有一偵測訊號溫度係數。

如第2圖所示，溫度偵測電路100包含電流訊號處理單元160、以及溫度計算單元170。電流訊號處理單元160具有訊號輸入埠161、第一偵測輸出端162、以及第二偵測輸出端163。訊號輸入埠161耦接於電流偵測輸出埠151。第一偵測輸出端162產生第一偵測處理訊號，第一偵測處理訊號具有第一溫度係數。第二偵測輸出端163產生第二偵測處理訊號，第二偵測處理訊號具有第二溫度係數不等於第一溫度係數，第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號皆正比於電流偵測訊號。溫度計算單元170具有輸入端171、172分別連接於第一偵測輸出端162以及第二偵測輸出端163，並利用第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。

第3圖為第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號對應於溫度之曲線之示意圖。在可接受的誤差範圍之下，第3圖中兩曲線可分別以一次函數近似表示，若輸出電流值為I_d ，經過電流偵測電路150之偵測以及電流訊號處理單元160之處理後，得到第一偵測處理訊號S₁ 以及第二偵測處理訊號S₂ ，分別具有第一溫度係數α₁ 以及第二溫度係數α₂ ，則S₁ 以及S₂ 對應於溫度T之近似之一次函數如下：

其中R_i 為電流偵測電路之訊號增益。由於在應用上I_d 以及T為未知，α₁ 以及α₂ 為設計值，S₁ 以及S₂ 則可利用後級的溫度計算單元170即時地得知，例如利用溫度計算單元170中的類比數位轉換器得知其值，因此，可利用第(1)式以及第(2)式解聯立方程式，分別得到I_d 以及T之公式如下：

由第(4)式之公式即可得知目前的溫度值，而據以進行例如過溫度保護或是其他溫度係數相關的補償。而由第(3)式之公式則可得到輸出電流的大小，而據以進行電壓轉換電路的相關控制，例如進行電流回授控制，以進一步改善電壓轉換電路之暫態響應，或是進行前述之適應性電壓定位之操作，亦或是進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作，使電壓轉換電路的效率最佳化。另外，得到輸出電流的大小還可用於過電流保護之用途。

值得注意的是，第3圖中所示之曲線皆為一次曲線，在此係作為說明之用，事實上第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號對應於溫度之曲線可以為二次或二次以上之曲線，或其他能以分段線性(piece-wise linear)方式近似的曲線，而在處理上以近似曲線之函數表示，並利用數值分析方法加以處理即可得到未知的輸出電流值以及溫度值。此訊號處理的方式為本領域具有通常知識者可輕易得知者，可依其應用上實際的需求以及設計時的成本考量，根據本發明所揭露的精神，據以實施本發明。

另外，在設計上，亦可以使第二溫度係數α₂ 之理想值為零，如此第二偵測處理訊號之值即直接代表輸出電流的大小，而溫度值仍可由第(4)式代入α₂ 為零而得知。再者，由於第二偵測處理訊號為一類比訊號，因此更可直接輸出至類比電路處理，以作為如前述之電壓轉換電路進行回授控制、實現適應性電壓定位、進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作、或是進行過電流保護之用。將代表輸出電流大小之訊號直接輸出至類比電路處理，亦可進一步減少由於訊號傳遞延遲所增加的迴路相位(loop phase)而造成迴路穩定度不足的可能。

第4A圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路100之電流偵測電路150之一電路實施例示意圖。電流偵測電路150係為電流偵測電阻410與電流偵測電容420之串聯電路，電流偵測電路150並聯於儲能 電感140，且電流偵測電容420之兩端形成電流偵測輸出埠151，電流偵測輸出埠151之電壓V₁₅₁ 即為所述之電流偵測訊號。假設儲能電感140之電感值為L，儲能電感140之內阻為R_L ，電流偵測電阻410之電阻值為R₁ ，電流偵測電容420之電容值為C，則若滿足下列第(5)式，電流偵測訊號V₁₅₁ 即正比於輸出電流I_out 的大小，如下列第(6)式所示：L /R _L =R ₁ ．C ......(5)

V ₁₅₁ =R _L ．I _OUT ......(6)

然而由於各個元件各自具有其溫度係數，因此將導致電流偵測訊號亦具有一溫度係數，亦即在同一個輸出電流的大小之下，不同的溫度將導致不同的電流偵測訊號大小，且實作上通常可近似為一個具有正溫度係數的一次函數，即相當於第(1)式或第(2)式所示之函數。然而電流偵測電路150所輸出之電流偵測訊號之正溫度係數，最後將合併於第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號的第一溫度係數α₁ 以及第二溫度係數α₂ ，故將在第(1)式以及第(2)式中一併處理，設計上並不需要特別針對電流偵測電路150所輸出之電流偵測訊號的溫度係數進行調整。相較於先前技術必須對電流偵測電路本身進行溫度補償以得到溫度係數之理想值為零的電流偵測訊號，本發明所揭露之電流偵測電路，並不須要以特殊元件，例如負溫度係數電阻來設計，因此可以節省成本以及電路所需空間。

第4B圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路100之電流偵測電路150之另一電路實施例示意圖。與第4A圖中所揭露之實施例之不同處，在於增加了另一分壓電阻430並聯於電流偵測電容420之串聯電路。假設儲能電感140之電感值為L，儲能電感140之內阻為R_L ，電流偵測電阻410之電阻值為R₁ ，分壓電阻430之電阻值為R₂ ，電流偵測電容420之電容值為C，則若滿足下列第(7)式，電流偵測訊號V₁₅₁ 即正比於輸出電流I_out 的大小，如下列第(8)式所示：L /R _L =C ．R ₁ ．R ₂ /(R ₁ +R ₂ )......(7)

將第(8)式與第(6)式相比，可發現第(8)式中多了一項R₁ 與R₂ 分壓的乘數。因此，當電流偵測電路150係用來偵測較大的輸出電流，例如幾百毫安培甚至安培級的電流大小時，設計R₁ 與R₂ 分壓的乘數便能使電流偵測訊號V₁₅₁ 的大小適用其後級之電流訊號處理單元160之輸入之動態範圍，而不致於訊號飽和而失效。除此之外，第4A圖以及第4B圖所揭示之電路實施例之其他特性一致。

第5圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路100之電流訊號處理單元160之電路示意圖。電流訊號處理單元160包括電流產生單元510、第一電阻網路520、以及第二電阻網路530。

如第5圖所示，電流產生單元510係接收訊號輸入埠161之訊號並分別產生第一電流訊號以及第二電流訊號於第一偵測輸出端162以及第二偵測輸出端163，第一電流訊號以及第二電流訊號係為電流形式，並正比於訊號輸入埠161之訊號。第一電阻網路520係由被動元件組成，具有電阻特性之一電路網路，並耦接於第一偵測輸出端162。第一電阻網路520之等效電阻值具有第一電阻溫度係數，且第一電流訊號係流經第一電阻網路520以形成第一偵測處理訊號。第二電阻網路530係由被動元件組成，具有電阻特性之一電路網路，並耦接於第二偵測輸出端163，第二電阻網路530之等效電阻值具有第二電阻溫度係數，係不等於第一電阻溫度係數，且第二電流訊號係流經第二電阻網路530以形成第二偵測處理訊號。

進一步說明，由於溫度偵測所需之更新速度並不快，通常為一秒十次以內的更新速度，因此就溫度偵測之操作而言，第一電流訊號以及第二電流訊號並不限於一定要同時產生，例如可以利用同一電流經由多工器選擇性地耦合至第一電阻網路520或是第二電阻網路530。值得注意的是，此處產生第一電流訊號以及第二電流訊號的設計方式為本領域具有通常知識者可輕易得知者，可依其應用上實際的需求以及設計時的成本考量，根據本發明所揭露的精神，據以實施本發明。

另外，第二電阻網路530可以經由元件的選擇以及電路網路的設計，使其溫度係數可以補償第二電流訊號的溫度係數，而令第二偵 測處理訊號的溫度係數的理想值為零，例如第二電阻網路530為一負溫度係數電阻之特殊元件。因此如前所述，此一代表輸出電流大小，且溫度係數的理想值為零之第二偵測處理訊號可直接輸出至類比電路處理，以作為電壓轉換電路進行回授控制或實現適應性電壓定位之用。再者，相較於習知技術，本發明所揭露之電路只需要一組特殊元件，即可同時實現電流偵測以及溫度偵測，因此不僅能夠節省成本，亦能減少硬體之所需空間。

第6圖為本發明所揭露之第一實施例之溫度偵測電路100之溫度計算單元170之電路示意圖。由於溫度值的計算需要根據第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，代入第(4)式之公式進行處理，再由於數位訊號處理電路的技術進步以及硬體成本的下降，因此溫度值的計算係以數位訊號處理的方式為本發明所揭露之溫度計算單元170之最佳實施例。然而溫度計算單元170的實施方式並不以此為限，本領域具有通常知識者，皆可根據其應用上實際的需求以及設計時的成本考量，根據本發明所揭露的精神，據以實施本發明。

如第6圖所示，處理計算單元170包括多工器610、類比數位轉換電路620、以及數位訊號處理單元630。多工器610具有多工控制端614、第一多工輸入端611、第二多工輸入端612、以及多工輸出端613。第一多工輸入端611耦接於電流訊號處理單元160之第一偵測輸出端162，第二多工輸入端612耦接於電流訊號處理單元160之第二偵測輸出端163，多工器610根據多工控制端614所接收之控制訊號選擇性地將多工輸出端613耦接至第一多工輸入端611或第二多工輸入端612。

如第6圖所示，類比數位轉換電路620具有類比輸入端621以及數位輸出埠622，類比輸入端621耦接於多工輸出端613，類比數位轉換電路620將類比輸入端621之訊號線性地轉換為數位訊號於數位輸出埠622輸出。數位訊號處理單元630具有數位訊號輸入埠631耦接於該數位輸出埠622，用以根據第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值，例如代入第(4)式之公式以得到一溫度值

第7圖為本發明所揭露之第二實施例之溫度偵測電路700及其應用之電壓轉換電路710之方塊示意圖。其中溫度偵測電路700及其所包含之電流訊號處理單元760以及溫度計算單元770可參考溫度偵測電路 100及其所包含之電流訊號處理單元160以及溫度計算單元170之相關敘述。電壓轉換電路710可以是一馳返式開關電源轉換器、升壓式開關電源轉換器、或是降壓式開關電源轉換器之樣態。電壓轉換電路710與第一實施例之電壓轉換電路110之不同者，在於其利用一電流偵測串聯電阻750，作為電壓轉換電路710中電流偵測電路之一實施方式。電流偵測串聯電阻750具有一串聯偵測端串聯於功率開關730，且串聯偵測端形成電流偵測輸出埠751。當功率開關730之通道導通時，電流偵測輸出埠751之電壓即為電流偵測訊號。然而由於電流偵測串聯電阻750之阻值具有一溫度係數，通常為正溫度係數，因此電流偵測訊號亦帶有一溫度係數。

如第7圖所示，當電流訊號處理單元760根據訊號輸入埠761所接收之電流偵測訊號於第一偵測輸出端762以及第二偵測輸出端763分別產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號時，電流偵測訊號之溫度係數亦將合併於第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數之中，又由第一實施例之說明可以得知，藉由第(3)式以及第(4)式的公式即可分別得到輸出電流以及溫度值，而不需要針對電流偵測訊號的溫度係數進行設計調整。換言之，電流偵測串聯電阻750的溫度係數可於處理第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數時一併考慮，而不需特別地進行設計上的調整。

第8圖為本發明所揭露之第三實施例之溫度偵測電路800及其應用之電壓轉換電路810之方塊示意圖。其中溫度偵測電路800及其所包含之電流訊號處理單元860以及溫度計算單元870可參考溫度偵測電路100及其所包含之電流訊號處理單元160以及溫度計算單元170之相關敘述。電壓轉換電路810可以是一馳返式開關電源轉換器、升壓式開關電源轉換器、或是降壓式開關電源轉換器之樣態。電壓轉換電路810與第一實施例之電壓轉換電路810之不同者，在於其利用一電流偵測並聯電阻850，作為電壓轉換電路810中電流偵測電路之一實施方式。電流偵測並聯電阻850之一端耦接於功率開關830之通道之一端，電流偵測並聯電阻850之另一端則形成電流偵測輸出埠851。當功率開關830之通道導通時，電流偵測輸出埠851之輸出電流即為電流偵測訊號。

進一步說明，電流訊號處理單元860可以將電流偵測輸出 埠851偏壓在一固定電壓值，例如為接地端電壓。而當功率開關830之通道導通時，電流偵測並聯電阻850之上形成一電流值，即電流偵測訊號，且正比與功率開關830之通道之電流值。此一電流偵測訊號即通過電流訊號處理單元860之訊號輸入埠861，輸入電流訊號處理單元860並進行後續之處理。

然而由於功率開關830之通道導通時，其通道上之等效導通阻抗具有一溫度係數，因此電流偵測訊號亦帶有一溫度係數。當電流訊號處理單元860根據訊號輸入埠861所接收之電流偵測訊號於第一偵測輸出端862以及第二偵測輸出端863分別產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號時，電流偵測訊號之溫度係數亦將合併於第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數之中，又由第一實施例之說明可以得知，藉由第(3)式以及第(4)式的公式即可分別得到輸出電流以及溫度值，而不需要針對電流偵測訊號的溫度係數進行設計調整。換言之，電流偵測並聯電阻850的溫度係數可於處理第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數時一併考慮，而不需特別地進行設計上的調整。

第9圖為本發明所揭露之第四實施例之溫度偵測電路900及其應用之電壓轉換電路910之方塊示意圖。其中溫度偵測電路900及其所包含之電流訊號處理單元960以及溫度計算單元970可參考溫度偵測電路100及其所包含之電流訊號處理單元160以及溫度計算單元170之相關敘述。電壓轉換電路910可以是一馳返式開關電源轉換器、升壓式開關電源轉換器、或是降壓式開關電源轉換器之樣態。電壓轉換電路910與第三實施例之電壓轉換電路810之不同者，在於其直接偵測功率開關930之通道導通時，功率開關930通道之跨壓，以作為電流偵測訊號，因此功率開關930通道之一端直接形成電流偵測輸出埠951。亦即，當功率開關930之通道導通時，電流偵測輸出埠951之輸出電壓即為電流偵測訊號。

然而由於功率開關930之通道導通時，其通道上之等效導通阻抗具有一溫度係數，因此電流偵測訊號亦帶有一溫度係數。當電流訊號處理單元960根據訊號輸入埠961所接收之電壓型式之電流偵測訊號於第一偵測輸出端962以及第二偵測輸出端963分別產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號時，電流偵測訊號之溫度係數亦將合併於第一偵測處理 訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數之中，又由第一實施例之說明可以得知，藉由第(3)式以及第(4)式的公式即可分別得到輸出電流以及溫度值，而不需要針對電流偵測訊號的溫度係數進行設計調整。換言之，電流偵測並聯電阻950的溫度係數可於處理第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數時一併考慮，而不需特別地進行設計上的調整。

第10圖為本發明所揭露之第五實施例之溫度偵測電路1000及其應用之電壓轉換電路1010之方塊示意圖。第11圖為本發明所揭露之第六實施例之溫度偵測電路1100及其應用之電壓轉換電路1110之方塊示意圖。其中溫度偵測電路1000、1100及其所包含之電流訊號處理單元1060、1160以及溫度計算單元1070、1170可參考溫度偵測電路100及其所包含之電流訊號處理單元160以及溫度計算單元170之相關敘述。電壓轉換電路1010、1110可以是一馳返式開關電源轉換器、升壓式開關電源轉換器、或是降壓式開關電源轉換器之樣態。電壓轉換電路1010、1110分別具有串聯電阻1050、1150，係與儲能電感1040、1140串聯而為輸出電流之電流路徑，因此輸出電流在串聯電阻1050、1150之兩端形成一代表輸出電流大小之電流偵測訊號，係為一電壓訊號。

然而串聯電阻1050、1150具有一溫度係數，因此電流偵測訊號亦帶有一溫度係數。當電流訊號處理單元1060、1160根據訊號輸入埠1061、1161所接收之電壓型式之電流偵測訊號於第一偵測輸出端1062、1162以及第二偵測輸出端1063、1163分別產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號時，電流偵測訊號之溫度係數亦將合併於第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數之中，又由第一實施例之說明可以得知，藉由第(3)式以及第(4)式的公式即可分別得到輸出電流以及溫度值，而不需要針對電流偵測訊號的溫度係數進行設計調整。換言之，串聯電阻1050、1150的溫度係數可於處理第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號之溫度係數時一併考慮，而不需特別地進行設計上的調整。

第12圖為本發明所揭露之第七實施例之溫度偵測電路1200及其應用之電壓轉換電路1210之方塊示意圖。與前述之各實施例中之單相式電壓轉換電路不同，電壓轉換電路1210係為一多相式電壓轉換電路，係利用包含功率開關驅動單元1220、功率開關1230、儲能電感1240之第一相 轉換電路，以及包含功率開關驅動單元2220、功率開關2230、儲能電感2240之第二相轉換電路，將儲能電感1240以及儲能電感2240之輸出端相連接，並在第一相轉換電路以及第二相轉換電路的操作上製造一相位差，以達到降低儲能電感飽和電流之規格、減少輸出端電壓之漣波(ripple)大小、分散元件熱點以利散熱等等之優點。多相式電壓轉換電路之特性與操作為本領域具有通常知識者所習知，在此不另贅述。另外值得注意的是，本發明所揭露之第七實施例係以二相式電壓轉換電路為例說明，然而本領域具有通常知識者，皆可依其應用上實際的需求以及設計時的成本考量，根據本發明所揭露的精神，將本發明應用至其他多相位式之馳返式開關電源轉換器、升壓式開關電源轉換器、或是降壓式開關電源轉換器等等電壓轉換電路。

如第12圖所示，電流偵測電路1250、2250係分別偵測第一相轉換電路以及第二相轉換電路之輸出電流，以分別產生電流偵測訊號，並分別經由電流訊號處理單元1260以及2260產生第一相第一電流訊號、第一相第二電流訊號、第二相第一電流訊號、第二相第二電流訊號。第一相第一電流訊號經由第一相之第一偵測輸出端1262，流入第二相之第一偵測輸出端2262，與第二相第一電流訊號相加，並利用位於電流訊號處理單元2260之第一電阻網路(圖中未示)形成電壓形式之第一偵測處理訊號。第一相第二電流訊號經由第一相之第二偵測輸出端1263，流入第二相之第二偵測輸出端2263，與第二相第二電流訊號相加，並利用位於電流訊號處理單元2260之第二電阻網路(圖中未示)形成電壓形式之第二偵測處理訊號。最後將第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號輸入溫度計算單元1270，並藉由第(3)式以及第(4)式的公式即可分別得到輸出電流以及溫度值。其中電流訊號處理單元1260、2260以及溫度計算單元1270可參考第一實施例之電流訊號處理單元160以及溫度計算單元170之相關敘述，但請注意在多相位電壓轉換電路之相關實施例中，第一電阻網路以及第二電阻網路只需存在其中一組電流訊號處理單元之中，各相位所產生之第一電流訊號或是第二電流訊號，係以電路相接而直接相加的方式，並利用所述之第一電阻網路或是第二電阻網路形成電壓形式之第一偵測處理訊號或是第二偵測處理訊號，以實現本發明。第13圖為本發明所揭露之第八實施例之溫度偵測方 法流程圖，係應用於電壓轉換電路，並包括以下步驟：如步驟1310所示，以電流偵測電路偵測電壓轉換電路之負載電流，並據以產生電流偵測訊號，電流偵測訊號具有偵測訊號溫度係數。

如步驟1330所示，以電流訊號處理單元接收電流偵測訊號，並據以產生第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，分別具有第一溫度係數以及第二溫度係數，且第一溫度係數不等於第二溫度係數。

如步驟1350所示，以溫度計算單元接收第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，並據以計算以得到溫度值。

第14圖為本發明所揭露之第九實施例之溫度偵測方法流程圖，係應用於電壓轉換電路，並包括以下步驟：步驟1410可參考第八實施例中步驟1310之操作。

如步驟1430所示，利用電流產生單元，根據電流偵測訊號產生電流型式之第一電流訊號以及第二電流訊號，第一電流訊號以及第二電流訊號分別流入第一電阻網路以及第二電阻網路以分別形成第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號，第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號分別具有第一溫度係數以及第二溫度係數，且第一溫度係數不等於第二溫度係數。

步驟1450可參考第八實施例中步驟1350之操作。

另外在步驟1430中，更可進一步包括設計第二電阻網路之電阻溫度係數，使第二溫度係數之理想值為零，且第二偵測處理訊號係作為電壓轉換電路回授控制、實現適應性電壓定位功能、進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作、或是進行過電流保護之用。

第15圖為本發明所揭露之第十實施例之溫度偵測方法流程圖，係應用於電壓轉換電路，並包括以下步驟：步驟1510、1530可分別參考第八實施例中步驟1310、1330之操作。

如步驟1550所示，以一多工器選擇性地將第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號耦接至類比數位轉換電路之輸入端。

如步驟1570所示，以類比數位轉換電路將其輸入端之訊號線性地轉換為數位訊號於數位輸出埠輸出。

如步驟1590所示，以數位訊號處理單元接收數位輸出埠之數位訊號，並根據第一偵測處理訊號以及第二偵測處理訊號計算以得到溫度值。

本發明的功效在於，藉由偵測電壓轉換電路之輸出電流並據以形成二個分別具有不同溫度係數之處理訊號，而達到能以較少硬體同時實現電流偵測以及溫度偵測之目的，以節省硬體成本以及硬體所需空間。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，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。

100‧‧‧溫度偵測電路

110‧‧‧電壓轉換電路

120‧‧‧功率開關驅動單元

130‧‧‧功率開關

140‧‧‧儲能電感

150‧‧‧電流偵測電路

151‧‧‧電流偵測輸出埠

160‧‧‧電流訊號處理單元

161‧‧‧訊號輸入埠

162‧‧‧第一偵測輸出端

163‧‧‧第二偵測輸出端

170‧‧‧溫度計算單元

171、172‧‧‧輸入端

Claims (22)

1. 一種溫度偵測電路，應用於一電壓轉換電路，該電壓轉換電路操作其中之一功率開關，用以調節儲存在一儲能電感上的能量以供給至輸出負載，該電壓轉換電路包含一電流偵測電路耦接於由該功率開關以及該儲能電感所形成之輸出電路級，用以動態偵測該儲能電感上之一輸出電流之大小，該電流偵測電路並具有一電流偵測輸出埠用以輸出一電流偵測訊號，該電流偵測訊號正比於該輸出電流並具有一偵測訊號溫度係數，該溫度偵測電路包含：一電流訊號處理單元，具有一訊號輸入埠、一第一偵測輸出端、以及一第二偵測輸出端，其中該訊號輸入埠耦接於該電流偵測輸出埠，該第一偵測輸出端產生一第一偵測處理訊號，該第一偵測處理訊號具有一第一溫度係數，該第二偵測輸出端產生一第二偵測處理訊號，該第二偵測處理訊號具有一第二溫度係數不等於該第一溫度係數，該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號皆正比於該電流偵測訊號；以及一溫度計算單元，具有兩輸入端分別連接於該第一偵測輸出端以及該第二偵測輸出端，並利用該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。
2. 如請求項第1項所述之溫度偵測電路，其中該電流偵測電路係為一電流偵測電阻與一電流偵測電容之串聯電路，該電流偵測電路並聯於該儲能電感，且該電流偵測電容之兩端形成該電流偵測輸出埠，該電流偵測輸出埠之電壓即為該電流偵測訊號。
3. 如請求項第2項所述之溫度偵測電路，其中該電流偵測電路更包含一分壓電阻，並聯於該電流偵測電容。
4. 如請求項第1項所述之溫度偵測電路，其中該電流偵測電路係為一電流偵測串聯電阻，具有一串聯偵測端串聯於該功率開關，且該串聯偵測端形成該電流偵測輸出埠，當該功率開關之通道導通時，該電流偵測輸出埠之電壓即為該電流偵測訊號。
5. 如請求項第1項所述之溫度偵測電路，其中該電流偵測電路係為一電流偵測並聯電阻，該電流偵測並聯電阻之一端耦接於該功率開關之通道之一端，該電流偵測並聯電阻之另一端形成該電流偵測輸出埠，當該功率開關之通道導通時，該電流偵測輸出埠之輸出電流即為該電流偵測訊號。
6. 如請求項第1項至請求項第5項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該電流訊號處理單元更包含：一電流產生單元，係接收該訊號輸入埠之訊號並分別產生一第一電流訊號以及一第二電流訊號於該第一偵測輸出端以及該第二偵測輸出端，該第一電流訊號 以及該第二電流訊號係為電流形式，並正比於該訊號輸入埠之訊號；一第一電阻網路，耦接於該第一偵測輸出端，該第一電阻網路之電阻值具有一第一電阻溫度係數，且該第一電流訊號係流經該第一電阻網路以形成該第一偵測處理訊號；以及一第二電阻網路，耦接於該第二偵測輸出端，該第二電阻網路之電阻值具有一第二電阻溫度係數，係不等於該第一電阻溫度係數，且該第二電流訊號係流經該第二電阻網路以形成該第二偵測處理訊號。
7. 如請求項第6項所述之溫度偵測電路，其中該第二電阻網路之等效電阻值之溫度係數小於零。
8. 如請求項第1項至請求項第5項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該第二溫度係數之理想值為零，且該第二偵測處理訊號係作為該電壓轉換電路進行回授控制、實現適應性電壓定位、進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作、或是進行過電流保護之用。
9. 如請求項第1項至請求項第5項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該溫度計算單元更包含：一多工器，具有一多工控制端、一第一多工輸入端、一第二多工輸入端、以及一多工輸出端，該第一多工輸入端耦接於該第一偵測輸出端，該第二多工輸入端耦接於該第二偵測輸出端，該多工器根據該多工控制 端所接收之一控制訊號選擇性地將該多工輸出端耦接至該第一多工輸入端或該第二多工輸入端；一類比數位轉換電路，具有一類比輸入端以及一數位輸出埠，該類比輸入端耦接於該多工輸出端，該類比數位轉換電路將該類比輸入端之訊號線性地轉換為數位訊號於該數位輸出埠輸出；以及一數位訊號處理單元，具有一數位訊號輸入埠耦接於該數位輸出埠，用以根據該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。
10. 如請求項第1項至請求項第5項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該電壓轉換電路係為單相馳返式開關電源轉換器、單相升壓式開關電源轉換器、單相降壓式開關電源轉換器、多相馳返式開關電源轉換器、多相升壓式開關電源轉換器、或多相降壓式開關電源轉換器之樣態。
11. 一種溫度偵測電路，應用於一電壓轉換電路，該電壓轉換電路操作其中之一功率開關，用以調節儲存在一儲能電感上的能量以供給至輸出負載，該功率開關以及該儲能電感形成一輸出電路級，該輸出電路級之上具有一輸出電流，該溫度偵測電路包含：一電流訊號處理單元，具有一訊號輸入埠、一第一偵測輸出端、以及一第二偵測輸出端，其中該訊號輸入埠耦接於該輸出電路級用以偵測該輸出電流之大小 以取得一電流偵測訊號，該電流偵測訊號具有一偵測訊號溫度係數，該第一偵測輸出端產生一第一偵測處理訊號，該第一偵測處理訊號具有一第一溫度係數，該第二偵測輸出端產生一第二偵測處理訊號，該第二偵測處理訊號具有一第二溫度係數不等於該第一溫度係數，該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號皆正比於該電流偵測訊號；以及一溫度計算單元，具有兩輸入端分別連接於該第一偵測輸出端以及該第二偵測輸出端，並利用該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。
12. 如請求項第11項所述之溫度偵測電路，其中該電壓轉換電路更包含一串聯電阻，串聯於該儲能電感，且該訊號輸入埠耦接於該串聯電阻之兩端。
13. 如請求項第11項所述之溫度偵測電路，其中該訊號輸入埠耦接於該功率開關之通道之一端。
14. 如請求項第11項至請求項第13項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該電流訊號處理單元更包含：一電流產生單元，係接收該訊號輸入埠之訊號並分別產生一第一電流訊號以及一第二電流訊號於該第一偵測輸出端以及該第二偵測輸出端，該第一電流訊號以及該第二電流訊號係為電流形式，並正比於該訊號輸入埠之訊號； 一第一電阻網路，耦接於該第一偵測輸出端，該第一電阻網路之電阻值具有一第一電阻溫度係數，且該第一電流訊號係流經該第一電阻網路以形成該第一偵測處理訊號；以及一第二電阻網路，耦接於該第二偵測輸出端，該第二電阻網路之電阻值具有一第二電阻溫度係數，係不等於該第一電阻溫度係數，且該第二電流訊號係流經該第二電阻網路以形成該第二偵測處理訊號。
15. 如請求項第14項所述之溫度偵測電路，其中該第二電阻網路之等效電阻值之溫度係數小於零。
16. 如請求項第11項至請求項第13項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該第二溫度係數之理想值為零，且該第二偵測處理訊號係作為該電壓轉換電路進行回授控制、實現適應性電壓定位、進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作、或是進行過電流保護之用。
17. 如請求項第11項至請求項第13項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該溫度計算單元更包含：一多工器，具有一多工控制端、一第一多工輸入端、一第二多工輸入端、以及一多工輸出端，該第一多工輸入端耦接於該第一偵測輸出端，該第二多工輸入端耦接於該第二偵測輸出端，該多工器根據該多工控制 端所接收之一控制訊號選擇性地將該多工輸出端耦接至該第一多工輸入端或該第二多工輸入端；一類比數位轉換電路，具有一類比輸入端以及一數位輸出埠，該類比輸入端耦接於該多工輸出端，該類比數位轉換電路將該類比輸入端之訊號線性地轉換為數位訊號於該數位輸出埠輸出；以及一數位訊號處理單元，具有一數位訊號輸入埠耦接於該數位輸出埠，用以根據該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。
18. 如請求項第11項至請求項第13項中任一項所述之溫度偵測電路，其中該電壓轉換電路係為單相馳返式開關電源轉換器、單相升壓式開關電源轉換器、單相降壓式開關電源轉換器、多相馳返式開關電源轉換器、多相升壓式開關電源轉換器、或多相降壓式開關電源轉換器之樣態。
19. 一種溫度偵測方法，應用於一電壓轉換電路，包含以下步驟：以一電流偵測電路偵測該電壓轉換電路之負載電流，並據以產生一電流偵測訊號，該電流偵測訊號具有一偵測訊號溫度係數；以一電流訊號處理單元接收該電流偵測訊號，並據以產生一第一偵測處理訊號以及一第二偵測處理訊號，分別具有一第一溫度係數以及一第二溫度係數， 且該第一溫度係數不等於該第二溫度係數，其中該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號皆正比於該電流偵測訊號；以及以一溫度計算單元接收該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號，並據以計算以得到一溫度值。
20. 如請求項第19項所述之溫度偵測方法，其中以一電流訊號處理單元接收該電流偵測訊號之步驟，更包含利用一電流產生單元，根據該電流偵測訊號產生電流型式之一第一電流訊號以及一第二電流訊號，該第一電流訊號以及該第二電流訊號分別流入一第一電阻網路以及一第二電阻網路以分別形成該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號。
21. 如請求項第20項所述之溫度偵測方法，其中更包含設計該第二電阻網路之電阻溫度係數，使該第二溫度係數之理想值為零，且該第二偵測處理訊號係作為該電壓轉換電路回授控制、實現適應性電壓定位功能、進行多相式電壓轉換電路之最佳化相數操作、或是進行過電流保護之用。
22. 如請求項第19、20或21項所述之溫度偵測方法，其中以一溫度計算單元接收該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號之步驟中，更包含以下步驟： 以一多工器選擇性地將該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號耦接至一類比數位轉換電路之輸入端；以該類比數位轉換電路將其輸入端之訊號線性地轉換為數位訊號於該數位輸出埠輸出；以及以一數位訊號處理單元接收數位輸出埠之數位訊號，並根據該第一偵測處理訊號以及該第二偵測處理訊號計算以得到一溫度值。