TWI517539B - 遲滯功率轉換器中軟啟動之電力供應電路及用於操作電力供應電路之方法 - Google Patents

遲滯功率轉換器中軟啟動之電力供應電路及用於操作電力供應電路之方法 Download PDF

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Description

遲滯功率轉換器中軟啟動之電力供應電路及用於操作電力供應電路之方法
本說明係關於一種遲滯功率轉換器。
本申請案主張於2011年3月30日提出申請、標題為「遲滯功率轉換器中用於軟啟動之裝置及方法(Apparatus and Methods for Soft-Start in a Hysteretic Power Converter)」之序號為61/469,486之美國臨時專利申請案之優先權及權益，該美國臨時專利申請案以全文引用之方式併入本文中。
本申請案亦主張於2011年8月24日提出申請、標題為「遲滯功率轉換器中用於軟啟動之裝置及方法(Apparatus and Methods for Soft-Start in a Hysteretic Power Converter)」之序號為13/216,565之美國非臨時專利申請案之優先權及權益，該美國非臨時專利申請案又主張於2011年3月30日提出申請、標題為「遲滯功率轉換器中用於軟啟動之裝置及方法(Apparatus and Methods for Soft-Start in a Hysteretic Power Converter)」之序號為61/469,486之美國臨時專利申請案之優先權及權益。此兩個專利申請案以全文引用之方式併入本文中。
某些已知電力供應電路(例如，一直流(DC)轉DC轉換器，諸如一遲滯降壓轉換器)可使用使用一軟啟動電路及一逐漸斜升之參考電壓實施之一軟啟動過程來逐漸地啟動。可逐漸地啟動電力供應電路以減小(舉例而言)可損壞 電力供應電路及/或耦合至電力供應電路之一負載電路之湧入電流、電壓尖峰及等等。
由於器件技術及/或已知電力供應電路中所包含之誤差比較器之輸入電壓範圍之限制，不可避免瞬時啟動一電力供應電路(而非使用一軟啟動過程)之不合意效應。舉例而言，回饋電壓之低值及/或一斜升參考電壓之低值在與非經組態以處置此等低電壓之誤差比較器一起使用時可甚至在一軟啟動過程期間致使浪湧電流及輸出電壓過沖。儘管可處置低電壓之某些已知摺疊式疊接拓撲可用作誤差比較器，但此等摺疊式疊接拓撲消耗一不合意功率位準、空間，及/或不具有適於某些高速度應用之期望之增益。
在某些已知電力供應電路中，一軟啟動過程期間的電流/電壓尖峰可接近於或甚至超出電力供應電路及/或耦合至其之一負載電路之電流/電壓極限。在某些應用中，此等相對高之電流/電壓可導致可靠性及/或故障問題。在某些例項中，輸出電壓過沖可致使一負載器件中之一欠壓鎖定(UVLO)電路被錯誤地觸發。因此，需要用以解決目前技術之不足並提供其他新穎及創新特徵之系統、方法及裝置。
在一項一般態樣中，一種電力供應電路可包含經組態以耦合至一電源且經組態以將一輸出電壓遞送至一負載電路之一功率級，且可包含耦合至該功率級且經組態以接收一參考電壓之一比較器。該電力供應電路亦可包含一遲滯控 制電路，該遲滯控制電路經組態以接收一回饋電壓或一參考電壓中之至少一者且經組態以在該電力供應電路之一軟啟動期間回應於該回饋電壓或該參考電壓中之該至少一者而改變該比較器之一遲滯。
在另一一般態樣中，一種電力供應電路可包含：一參考電壓電路，其經組態以觸發一電力供應電路之一軟啟動；及一比較器，其耦合至該參考電壓電路。該電力供應電路亦可包含一遲滯控制電路，該遲滯控制電路經組態以在該電力供應電路之該軟啟動期間改變該比較器之一遲滯。
在又一一般態樣中，一種方法可包含：在一電力供應電路之一軟啟動期間在該電力供應電路之一比較器處接收一參考電壓；及接收回應於該電力供應電路之該軟啟動而產生之一回饋電壓。該方法亦可包含回應於該回饋電壓或該參考電壓中之至少一者而改變該比較器之一遲滯。
在隨附圖式及下文說明中陳述一或多項實施方案之細節。依據說明及圖式且依據申請專利範圍，將明瞭其他特徵。
圖1係圖解說明包含一遲滯控制電路160之一電力供應電路120之一圖式。電力供應電路120經組態以將電力自一電源150遞送至一負載電路136。特定而言，電力供應電路120經組態以基於一回饋電壓18(與包含回饋電路180之一回饋控制迴路相關聯)來管理(例如，控制、調節)遞送至負載電路136之一輸出電壓16。換言之，電力供應電路120經 組態以調節自電源150遞送至負載電路136之輸出電壓16。
圖1中所展示之電力供應電路120係經組態以給負載電路136提供電壓控制(例如，調節)之一遲滯型電力供應電路(例如，一遲滯功率轉換器、一遲滯直流(DC)轉DC降壓轉換器、一遲滯DC轉DC升降壓轉換器、一遲滯DC轉DC升壓轉換器)。特定而言，作為一遲滯型電力供應電路，電力供應電路120經組態而以一相對快速之回應在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限界之一輸出電壓範圍(其可稱作一遲滯輸出電壓範圍)內控制輸出電壓16。當輸出電壓16下降至低於(或等於)下限臨限電壓時，電力供應電路120經組態以將電力提供(例如，將更多電力提供)至負載模塊136。當輸出電壓16超過(或等於)上限臨限電壓時，電力供應電路120經組態以提供更少電力或中斷供應至負載電路136之電力。因此，輸出電壓16可由電力供應電路120維持於輸出電壓範圍之上限臨限電壓與下限臨限電壓之間(或大約其之間)。在某些實施例中，上限臨限電壓及下限臨限電壓可共同稱作輸出臨限電壓或輸出電壓範圍之電壓極限。
電力供應電路120之遲滯控制至少部分地由電力供應電路120中所包含之一遲滯比較器170觸發。特定而言，遲滯比較器170經組態以基於回饋電壓18及一參考電壓12而觸發一功率級124以自電源150提供電力(以一遲滯方式)。回饋電壓18可由回饋電路180基於輸出電壓16而產生(例如，自其導出)。在某些實施例中，回饋電路180可係任一類型 之電路，諸如，一分壓器(其包含電阻器)或一信號通過電路(例如，一導線)(在此情形下回饋電壓18可等於(或實質上等於)輸出電壓16)。
遲滯比較器170經組態以使用回饋電壓18連同參考電壓12一起來觸發功率級124以提供電力，以使得輸出電壓在輸出電壓範圍內(例如，在輸出電壓範圍之電壓極限內)。遲滯比較器170稱作一遲滯比較器，此乃因其係具有遲滯之一誤差比較器。在某些實施例中，遲滯比較器170可組態有一相對快速之瞬態回應時間、低電力消耗、相對小之佔用面積(例如，小矽面積)、相同偏壓電流下之相對較高之增益等(例如，相對於一摺疊式疊接比較器)。
在某些實施例中，在其內管理電力供應電路120之輸出電壓範圍可與遲滯比較器170之一遲滯電壓範圍對應。舉例而言，遲滯比較器170可具有與電力供應電路120之一目標輸出電壓範圍相同或與其成比例之一遲滯電壓範圍(具有一上限臨限電壓及一下限臨限電壓)。在某些實施例中，遲滯比較器170可組態有在一指定輸出電壓範圍內觸發對電力供應電路120之輸出電壓16之控制之一遲滯電壓範圍。因此，電力供應電路120之輸出電壓16可基於遲滯比較器170之一遲滯電壓範圍之一上限臨限電壓及一下限臨限電壓而維持於一輸出電壓範圍之一上限臨限電壓與一下限臨限電壓之間。在某些實施例中，遲滯電壓範圍之上限臨限電壓及下限臨限電壓可共同稱作遲滯臨限電壓或稱作遲滯電壓範圍之電壓極限。
遲滯控制電路160可經組態以在電力供應電路120正被自一撤銷啟動狀態(例如，一非操作狀態)啟動(例如，啟動至一操作狀態)時動態地控制遲滯比較器170之遲滯。舉例而言，遲滯控制電路160可經組態以在電力供應電路120正被啟動(例如，開動)時撤銷啟動(或斷開)遲滯比較器170之遲滯(例如，將遲滯減小至零)。在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以在電力供應電路120之軟啟動過程期間撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯，直至電力供應電路120處於一操作狀態(例如，輸出電壓在其經調節電壓範圍內)或已達到指定條件(例如，電壓條件、電流條件)。在某些實施例中，可藉由改變穿過遲滯比較器170之一或多個分支(例如，側)之一電流及/或跨越其之一電壓來改變(例如，控制、修改)遲滯比較器170之遲滯。
在電力供應電路120之軟啟動過程中，在沒有對由遲滯控制電路160提供之遲滯之控制(例如，遲滯之撤銷啟動)之情形下，輸出電壓16可不由電力供應電路120以一合意方式控制。在電力供應電路120正被啟動時(在起始開動期間)，電力供應電路120之至少某些部分(例如，遲滯比較器、回饋控制、輸出濾波器等)可不完全被啟動(例如，完全功能性或在一合意操作條件(例如，電流及/或電壓)內操作)。換言之，在電力供應電路120被啟動或接近於其操作狀態之前，電力供應電路120之至少某些部分可能不會以一合意方式運作。
舉例而言，在電力電路120之起始開動期間，遲滯比較 器170可不能夠在回饋電壓18之低值下及/或在參考電壓12之低值下正確地操作，從而在電力供應電路120正被啟動時導致不合意之行為，諸如，電流浪湧及/或電壓尖峰(例如，過沖)。因此，可在電力供應電路120之開動(在相對低之電壓下)期間執行遲滯控制電路160之動態遲滯控制(例如，在軟啟動過程中逐漸地增加遲滯值)以消除(或實質上減少)由遲滯比較器170致使的電力供應電路120之不合意行為。
在某些實施例中，在電力供應電路120處於一操作狀態(或接近於藉由達到一臨限啟動位準而量測之一操作狀態)之後，遲滯控制電路160可經組態以啟動(或接通)遲滯比較器170之遲滯。特定而言，當遲滯比較器170之電壓(例如，回饋電壓18或參考電壓12、導軌電壓)處於遲滯比較器170可正確地操作之一位準時，遲滯控制電路160可經組態以啟動(或接通)遲滯比較器170之遲滯(例如，遲滯控制)。
在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以使用一遲滯控制信號17來改變(例如，增加、降低)遲滯比較器170之遲滯值，其中遲滯值可係遲滯控制信號17(遲滯之類比控制)處之電壓/電流值之一函數。在某些實施例(遲滯之數位控制)中，遲滯控制電路160可經組態以使用遲滯控制信號17來啟動或撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯。換言之，可回應於遲滯控制信號17被確證(或解除確證)而啟動遲滯比較器170之遲滯且可回應於遲滯控制信號17被解除確證 (或確證)而撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯。在此詳細說明通篇中，當一信號(諸如，遲滯控制信號17)被確證時，該信號可具有一第一值，且當該信號被解除確證時，該信號可具有一第二值。在某些實施例中，該第二值可與該第一值相反。舉例而言，在某些實施例中，被確證之一信號可具有一高值(例如，一高電壓、一高二進制值)且可當該信號被解除確證時改變至一低值(例如，一低電壓、一低二進制值)。
在遲滯之類比控制中，遲滯控制電路160可經組態以藉由將一類比信號(諸如，遲滯控制信號17)提供至遲滯比較器170來控制遲滯比較器170之遲滯，其中類比信號17係自遲滯控制電路160中之回饋電壓18而導出的。在遲滯之數位控制中，遲滯控制電路160可經組態以基於回饋電壓18(例如，基於該回饋電壓超過一臨限電壓)而啟動(或撤銷啟動)遲滯比較器170之遲滯。舉例而言，當回饋電壓18相對低(例如，低於一臨限電壓)時，可撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯，且當回饋電壓18相對高(高於一臨限電壓)時，可啟動遲滯比較器170之遲滯。
在遲滯之數位控制之某些實施例中，多個遲滯值可連同與回饋電壓18相關聯之多個臨限值一起使用。在此等實施例中，遲滯控制信號17可係具有多個位元或多條線之一數位信號。舉例而言，可回應於回饋電壓18超過一第一臨限電壓而基於遲滯控制信號17具有一第一數位值而觸發遲滯比較器170之一第一遲滯(或遲滯電壓範圍)。可回應於回饋 電壓18超過一第二臨限電壓而基於遲滯控制信號17具有一第二數位值而觸發遲滯比較器170之一第二遲滯(或遲滯電壓範圍)。
在某些實施例中，遲滯比較器170之遲滯之啟動可包含將遲滯比較器170之遲滯自一低值增加至一較高值。舉例而言，遲滯比較器170之遲滯可自一低值(例如，一個零值、10 mV)增加至一高值(例如，30 mV、50 mV、200 mV)。
如圖1中所展示，參考電壓電路140包含一軟啟動電路142。軟啟動電路142經組態以使參考電壓12斜升(例如，緩慢地斜升、單調地斜升)，以便可以一受控制方式將電力供應電路120啟動(例如，逐漸地啟動、開動)至一操作狀態。在某些實施例中，電力供應電路120之一軟啟動期間的參考電壓12可稱作一軟啟動參考電壓。在某些實施例中，可執行在電力供應電路120之起始啟動期間使參考電壓12斜升，以便可避免湧入電流、雜訊及/或等等，直至電力供應電路120在指定條件(例如，電壓條件、電流條件)下以一操作狀態正確地操作，或接近於藉由達到某些指定條件(例如，電壓條件、電流條件)而量測之一操作狀態。在某些實施例中，軟啟動電路142可與參考電壓電路140分離(例如，不包含在其內)，但與其相關聯。
遲滯控制電路160可經組態以結合由軟啟動電路142管理(例如，由其實施、由其執行、由其觸發)之軟啟動而運作。在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以在軟 啟動控制電路142正使參考電壓12斜升時啟動遲滯比較器170之遲滯。因此，可在軟啟動電路142起始電力供應電路120之軟啟動時撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯(由遲滯控制電路160控制(例如，觸發))(或其處於低值)。當電力供應電路120之軟啟動繼續進行時，可啟動遲滯比較器170之遲滯(或將其改變為高值)。
在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以在電力供應電路120之軟啟動期間當回饋電壓18超過臨限電壓(亦可稱作控制臨限電壓)時啟動遲滯比較器170之遲滯。舉例而言，遲滯控制電路160可經組態以在回饋電壓18超過幾百毫伏(mV)(例如，100 mV、200 mV、500 mV)之臨限電壓時增加(例如，啟動)遲滯比較器170之遲滯。因此，電力供應電路120之控制迴路(其包含具有基於輸出電壓16(例如，自其導出)之回饋電壓18之回饋電路180)可用以在正常操作期間以及在軟啟動期間調節輸出電壓16。
在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以當參考電壓12(而非回饋電壓18)超過(或滿足)一臨限電壓時啟動遲滯比較器170之遲滯。舉例而言，當參考電壓12(其可係一軟啟動參考電壓)相對低(例如，低於一臨限電壓)時，可撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯，且當參考電壓12相對高(高於一臨限電壓)時，可啟動遲滯比較器170之遲滯。在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以基於參考電壓12與回饋電壓18之一組合來控制遲滯比較器170之遲滯。
在某些實施例中，遲滯控制電路160可經組態以在由軟 啟動電路142管理之一軟啟動期間啟動遲滯比較器170之遲滯，此乃因由軟啟動電路142管理之軟啟動單獨可不在電力供應電路120之開動(在相對低之電壓下)期間消除電力供應電路120之不合意行為。在某些實施例中，電力供應電路120之不合意輸出功率行為(諸如，電流浪湧及/或電壓尖峰)可在遲滯比較器170之某些組態(其在相對低之輸入電壓(例如，在0 mV至500 mV之間的電壓)下可不以一合意方式操作)用於電力供應電路120中時發生。在此等相對低之輸入電壓下使用遲滯控制電路160撤銷啟動遲滯比較器170之遲滯可在電力供應電路120之軟啟動期間消除(或實質上減少)電力供應電路之不合意行為。
在某些實施例中，在電力供應電路120之軟啟動期間改變(例如，控制、啟動、撤銷啟動)電力供應電路120之遲滯控制(例如，由遲滯比較器170提供)可限制(或消除)可導致電力供應電路120及/或負載電路136之可靠性問題、電力供應電路120及/或負載電路136中之故障、負載電路136之不合意行為(諸如，不必要之欠壓鎖定(UVLO))及/或等等之不合意行為(例如，電流浪湧、電壓尖峰)。在某些實施例中，可使用典型(而非專門化)半導體器件(例如，電阻器、電容器、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)器件、二極體)來產生電力供應電路120。
如圖1中所展示，回饋電壓18可由回饋電路180基於輸出電壓16而產生。在某些實施例中，回饋電路180可係(舉例而言)一分壓器或其他類型之電路。在此等實施例中，回 饋電壓18可不等於(或實質上等於)輸出電壓16。在某些實施例中，輸出電壓16可直接用作回饋電壓18，且可視情況不包含回饋電路180。在此實施例中，回饋電路180可係一導線，或可係一信號通過區塊。
在某些實施例中，電力供應電路120可係或可包含(舉例而言)包含功率級124內之一開關電路之任一類型之開關調節器。在某些實施例中，電力供應電路120可稱作一切換模式電力供應(SMPS)。舉例而言，電力供應電路120可係或可包含一降壓調節器、一升壓調節器、一升降壓調節器及/或等等。
儘管未展示，但一輸出級(例如，包含電感器及/或電容器之一輸出級)、一控制電路及/或等等可可操作地耦合至圖1中所展示之功率級124或包含於其中。舉例而言，功率級124可包含經組態以產生可觸發功率級124內之一開關電路之切換之一控制信號之任一類型之控制電路。舉例而言，功率級124之控制電路可包含經組態以產生具有一方波波形(例如，具有上升及下降沿之一方波波形)之一控制信號之一信號產生器。作為另一實例，一輸出級可包含可用於功率級124之一特定實施方案中之任一電路。舉例而言，輸出級可包含用於功率級124之各種類型之電路，包含(舉例而言)一或多個電容器、電感器、變壓器、電晶體、電阻器、回饋電路及/或等等。在某些實施例中，遲滯比較器170可包含於功率級124之一控制電路內。
電源150可係任一種類之電源。舉例而言，電源150可係 一直流(DC)電源，諸如一蓄電池、一燃料電池及/或等等。儘管圖1中未展示，但電力供應電路120之額外部分(除功率級124之外)亦可由電源150供電。舉例而言，參考電壓電路140、遲滯控制電路160及/或遲滯比較器170可由電源150供電。
圖2A至圖2D係共同圖解說明根據一實施例之一電力供應電路之至少某些部分之操作之圖表。在某些實施例中，電力供應電路可類似於或相同於圖1中所展示之電力供應電路120。如圖2A至圖2D中所展示，時間正向右側增加。
儘管結合圖2A至圖2D闡述電力供應電路之部分之行為(如在指定時間、電壓及等等下進行轉變)，但當實施(例如，使用MOSFET器件實施)時，組件之轉變可稍微在指定電壓及/或指定時間之前或稍微在指定電壓及/或指定時間之後發生。特定而言，臨限電壓之變化、處理變化、溫度變化、器件之切換時間、電路轉變延遲及/或等等可導致可觸發電力供應電路之組件稍微在指定電壓及/或時間之前或稍微在指定電壓及/或時間之後轉變之條件(例如，非理想條件)。此外，此等圖表中未繪示某些相對微小之非理想性，諸如，雜訊(例如，切換雜訊)、漂移及/或等等。
圖2A係圖解說明一電力供應電路之一參考電壓之一圖表。在某些實施例中，圖2A中所展示之參考電壓可係由一參考電壓電路(例如，圖1中所展示之參考電壓電路140)產生之一參考電壓。電力供應電路可經組態以管理(例如，控制、調節)自一電源(例如，圖1中所展示之電源150)提供 至一負載電路(例如，圖1中所展示之負載電路136)之電力。在時間T1與T2之間，電力供應電路處於一撤銷啟動或非操作狀態(不具有電力)。因此，參考電壓係零。
如圖2A中所展示，電力供應電路之一軟啟動(例如，軟啟動過程)在時間T2處開始起始且超過時間T3繼續進行。在某些實施例中，電力供應電路之軟啟動可由與一參考電壓電路相關聯之一軟啟動電路(例如，圖1中所展示之軟啟動電路142)執行。在此實施例中，當參考電壓在時間T2處開始以一線性方式及一單調地增加方式自零增加時，起始一電力供應電路之軟啟動。在某些實施例中，電力供應電路之一軟啟動期間的參考電壓可稱作一軟啟動參考電壓。
在某些實施例中，電力供應電路之軟啟動可由以一非線性方式增加之一參考電壓執行。舉例而言，電力供應電路之軟啟動電路可經組態以當參考電壓低(例如，低於一臨限電壓)時以一低速率單調地增加參考電壓且當參考電壓相對高(例如，超過臨限電壓)時以一較快速率單調地增加參考電壓，或反之亦然。在某些實施例中，電力供應電路之軟啟動可由非單調地增加之一參考電壓執行。
圖2B係圖解說明電力供應電路中所包含之一遲滯比較器之一遲滯之一圖式。遲滯比較器可類似於或相同於圖1中所展示之遲滯比較器170。遲滯比較器之遲滯可由(舉例而言)一遲滯控制電路(諸如，圖1中所展示之遲滯控制電路160)改變。
如圖2B中所展示，遲滯比較器之遲滯在時間T1與T3之 間斷開(或處於一撤銷啟動狀態)。特定而言，遲滯比較器之遲滯在電力供應電路之軟啟動期間在參考電壓斜升時斷開(或例如，由一遲滯控制電路撤銷啟動)。
回應於參考電壓在時間T2處開始增加，電力供應電路之一輸出電壓大約在時間T2處開始增加，如圖2C中所展示。在圖2C中，電力供應電路之輸出電壓與參考電壓之增加成比例地增加或以與參考電壓之增加大約相同之速率增加。在某些實施例中，電力供應電路之輸出電壓可以不同於參考電壓之一增加速率之一速率增加。
圖2D圖解說明基於圖2C中所展示之輸出電壓之一回饋電壓。在此實施例中，圖2D中所展示之回饋電壓等於圖2C中所展示之輸出電壓。在某些實施例中，回饋電壓可不同於圖2C中所展示之輸出電壓。舉例而言，可基於輸出電壓使用包含一分壓器之一回饋電路來產生回饋電壓。在此等實施例中，回饋電壓可不同於輸出電壓。
在此實施例中，當回饋電壓大約在時間T3處超過一臨限電壓HTV(如圖2D中所展示)時，大約在時間T3處接通遲滯比較器之遲滯，如圖2B中所展示。如圖2B中所展示，以二元方式將遲滯比較器之遲滯自斷開狀態(例如，一撤銷啟動狀態)接通至接通狀態(例如，一啟動狀態)。
如圖2C中所展示，電力供應電路之輸出電壓不受圖2B中所展示之遲滯比較器之遲滯之啟動之影響(或實質上不受其影響)。虛線20圖解說明當遲滯比較器之遲滯在時間T2處開始起始電力供應電路之軟啟動時接通時)電力供應 電路之過沖(回應於圖2A中所展示之在時間T2處開始之斜升參考電壓)。
圖2D中之圖表圖解說明由一下限臨限電壓23及一上限臨限電壓24界定之一遲滯電壓範圍22(亦可稱作一遲滯回饋電壓範圍)。遲滯比較器可經組態以基於遲滯電壓範圍22而觸發一功率級(例如，圖1中所展示之功率級124)以將電力自一電源(例如，圖1中所展示之電源150)提供至一負載電路(例如，圖1中所展示之負載電路136)或中斷自該電源至該負載電路之電力。舉例而言，儘管圖2D中未展示，但當回饋電壓滿足或超過遲滯電壓範圍22之上限臨限電壓24時，遲滯比較器可經組態以觸發自一電源提供至一負載電路之電力之中斷(經由一功率級)。
圖2C中所展示之圖表圖解說明由一下限臨限電壓27及一上限臨限電壓28界定之一輸出電壓範圍26。在此實施例中，電力供應電路之輸出電壓(圖2C中所展示)可隨回饋電壓(圖2D中所展示)按比例調整，因此可類似地隨輸出電壓範圍26按比例調整遲滯電壓範圍22。在某些實施例中，遲滯電壓範圍22(其由遲滯比較器用來觸發遲滯控制)可經界定以便輸出電壓範圍26具有合意極限(下限臨限電壓27及/或上限臨限電壓28)。當電力供應電路之輸出電壓在輸出電壓範圍26內(大約在時間T4處開始)時，電力供應電路之參考電壓維持處於大約一恆定電壓。
在某些實施例中，臨限電壓HTV可高於或低於圖2D中所展示之臨限電壓。在諸多實施例中，HTV小於或等於下限 遲滯臨限電壓23。在某些實施例中，多個臨限電壓(例如，臨限電壓HTV)可用於對多個值之遲滯控制，如上文所闡述。
儘管在某些實施例中在如圖2B中所展示之數位遲滯控制中以二元方式啟動遲滯比較器之遲滯(自一斷開狀態至一接通狀態)，但可逐漸地接通遲滯比較器之遲滯(類比遲滯控制)。換言之，可將比較器之遲滯自一個零值或一非零值增加(例如，逐漸地增加)至一較高值。在某些實施例中，可以一步進方式接通遲滯比較器之遲滯。舉例而言，可回應於超過一第一臨限值而將遲滯比較器之遲滯自一第一值增加(例如，以一步進方式增加)至一第二值。可回應於超過一第二臨限值(不同於第一臨限值)而將遲滯比較器之遲滯自第二值增加(例如，以一步進方式增加)至一第三值。
儘管圖2A至圖2D中未展示，但在某些實施例中，當圖2D中所展示之回饋電壓下降至低於臨限電壓HTV時，可將遲滯比較器之遲滯自接通狀態改變至斷開狀態。換言之，可回應於回饋電壓下降至低於(或跨越)臨限電壓HTV而撤銷啟動遲滯比較器之遲滯。在某些實施例中，可在不同於(例如，大於、小於)觸發遲滯比較器之遲滯被啟動之一第二臨限電壓之一第一臨限電壓下撤銷啟動遲滯比較器之遲滯。儘管圖2A至圖2D中未展示，但當已完成軟啟動過程時，電力供應電路可以一正常操作模式運作且可撤銷啟動軟啟動電路。
圖3係圖解說明根據一實施例之一電力供應電路之操作之一流程圖。在某些實施例中，電力供應電路可係類似於圖1中所展示之電力供應電路120之一電力供應電路。
如圖3中所展示，在一電力供應電路之一軟啟動期間在電力供應電路之一比較器處接收一參考電壓(方塊310)。在某些實施例中，參考電壓可由一參考電壓電路(例如，圖1中所展示之參考電壓電路140)產生。在某些實施例中，可回應於由參考電壓電壓中所包含或與參考電壓電路相關聯之一軟啟動電路(例如，圖1中所展示之軟啟動電路142)產生之一軟啟動參考電壓而執行軟啟動一電力供應電路。在某些實施例中，可回應於一單調地增加之軟啟動參考電壓而執行軟啟動一電力供應電路。在某些實施例中，電力供應電路可經組態以充當一遲滯功率轉換器(例如，一DC轉DC功率轉換器、一DC轉DC降壓轉換器)。
接收回應於電力供應電路之軟啟動而產生之一回饋電壓(方塊320)。可在一遲滯控制電路(例如，圖1中所展示之遲滯控制電路160)處且在一遲滯比較器(例如，圖1中所展示之遲滯比較器170)處接收回饋電壓。在某些實施例中，可基於電力供應電路之一輸出電壓而產生回饋電壓。在某些實施例中，回饋電壓可由一回饋電路(例如，圖1中所展示之回饋電路180)基於由電力供應電路產生之一輸出電壓而產生。
回應於回饋電壓(例如，超過一臨限電壓)或參考電壓中之至少一者而改變(例如，控制、增加)比較器之一遲滯(方 塊330)。比較器之遲滯電壓範圍可由一遲滯控制電路(例如，圖1中所展示之遲滯控制電路160)改變(例如，增加)。在某些實施例中，遲滯可與一遲滯電壓範圍相關聯，該遲滯電壓範圍可與電力供應電路之一輸出電壓範圍對應(例如，可等於其、可與其成比例)。在某些實施例中，遲滯電壓範圍可自一個零值或自一非零值增加，或自一非零值降低至一個零值。在某些實施例中，與遲滯相關聯之一遲滯電壓範圍可自一斷開狀態增加至一接通狀態(以一數位(或突發)方式)、回應於多個臨限電壓而在多個遲滯電壓範圍之間改變(例如，修改)、以一類比方式線性地或非線性地改變(例如，修改)(例如，逐漸地改變)。
圖4A係圖解說明在不具有一遲滯控制電路之一電力供應電路(例如，圖1中所展示之電力供應電路120)之軟啟動期間來自一電源(例如，圖1中所展示之電源150)之電流之一瞬態回應之一圖表。在圖4A中，在y軸上展示以安(A)為單位之電流，且在x軸上展示以微秒(μs)為單位之時間。在大約50 μs處起始電力供應電路之軟啟動。
圖4A圖解說明緊接在電力供應電路之軟啟動之起始之後使用過程技術A來產生之一電力供應電路之一組態之大於2 A之電流中之一浪湧及使用過程技術B來產生之電力供應電路之組態之接近4 A之電流中之一浪湧(假定大約沿虛線之一目標)。亦如圖4A中所展示，在軟啟動過程期間，電流波動數安。舉例而言，在技術B中，在電流回應於軟啟動過程之起始而增加至接近4A之後，電流在大約58 μs處 下降至接近0 A。
圖4B係圖解說明在不具有一遲滯控制電路之一電力供應電路(例如，圖1中所展示之電力供應電路120)之軟啟動期間至一負載電路的電力供應電路之輸出電壓之一瞬態回應之一圖表。電壓與圖4A中所展示之電流對應。在圖4B中，在y軸上展示以毫伏(mV)為單位之電壓，且在x軸上展示以微秒(μs)為單位之時間。
圖4B圖解說明回應於電力供應電路之軟啟動之起始(在50 μs處)過程技術A中之電力供應電路之大約100 mV之一電壓過沖及過程技術B中之電力供應電路之大約200 mV之電壓中之一過沖(假定大約沿虛線之一目標)。亦如圖4B中所展示，在軟啟動過程期間，電壓繼續波動達數微秒。在某些實施例中，如圖4B中所展示之自一相對高之電壓至一相對低之電壓之突發改變可錯誤地觸發一負載電路中之一欠壓鎖定(UVLO)電路之啟動。
圖5A係圖解說明在具有一遲滯控制電路之一電力供應電路(例如，圖1中所展示之電力供應電路120)之軟啟動期間至一負載電路的電力供應電路之輸出電壓之一瞬態回應之一圖式。在圖5A中，在y軸上展示以毫伏(mV)為單位之電壓，且在x軸上展示以微秒(μs)為單位之時間。在大約251 μs處起始電力供應電路之軟啟動。圖5A圖解說明回應於電力供應電路之軟啟動之起始而幾乎無電壓過沖(假定大約沿虛線之一目標)。
圖5B係圖解說明在具有一遲滯控制電路之一電力供應電 路(例如，圖1中所展示之電力供應電路120)之軟啟動期間來自一電源(例如，圖1中所展示之電源150)之電流之一瞬態回應之一圖式。電流與圖5A中所展示之電壓對應。在圖5B中，在y軸上展示以安(A)為單位之電流，且在x軸上展示以微秒(μs)為單位之時間。圖5B圖解說明回應於軟啟動過程之起始之相對小之電流浪湧(假定大約沿虛線之一目標)。舉例而言，與圖4A中所展示之2 A或接近4 A相比，起始電流浪湧小於圖5B中所展示之0.5 A。
在一項一般態樣中，一種電力供應電路可包含一功率級，該功率級經組態以耦合至一電源且經組態以將一輸出電壓遞送至一負載電路。該電力供應電路可包含一比較器，該比較器耦合至該功率級且經組態以接收一參考電壓。該電力供應電路亦可包含一遲滯控制電路，該遲滯控制電路經組態以接收一回饋電壓或該參考電壓中之至少一者且經組態以在該電力供應電路之一軟啟動期間回應於該回饋電壓或該參考電壓中之該至少一者而改變該比較器之一遲滯。
在某些實施例中，該裝置可包含經組態以產生一軟啟動參考電壓之一軟啟動電路，該電力供應電路之該軟啟動係基於該軟啟動參考電壓而執行。在某些實施例中，該電力供應電路經組態以充當一遲滯轉換器。在某些實施例中，基於與該比較器相關聯之一遲滯電壓範圍而改變遲滯。在某些實施例中，回應於該回饋電壓超過一臨限電壓而改變該比較器之該遲滯。在某些實施例中，該電力供應電路經 組態以在一輸出電壓範圍內提供電力。
在某些實施例中，回應於該回饋電壓超過一第一臨限電壓而改變該比較器之該遲滯。該電力供應電路可係經組態以當該回饋電壓下降至低於一第二臨限電壓時將電力自該電源提供至該負載電路且經組態以當該回饋電壓超過一第三臨限電壓時中斷至該負載電路之電力之一遲滯轉換器。在某些實施例中，在電力供應電路之正常操作期間，回應於回饋電壓在低於比較器之一遲滯電壓範圍之電壓極限之一電壓下超過一臨限電壓而改變比較器之遲滯。
在另一一般態樣中，一種電力供應電路可包含：一參考電壓電路，其經組態以觸發一電力供應電路之一軟啟動；及一比較器，其耦合至該參考電壓電路。該電力供應電路亦可包含一遲滯控制電路，該遲滯控制電路經組態以在該電力供應電路之該軟啟動期間改變該比較器之一遲滯。
在某些實施例中，該遲滯控制電路經組態以接收該電力供應電路之一參考電壓，且該遲滯控制電路經組態以回應於該參考電壓而改變該比較器之該遲滯。在某些實施例中，該遲滯經組態以觸發該電力供應電路以在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限界之一輸出電壓範圍內控制該電力供應電路之一輸出電壓。
在某些實施例中，該遲滯控制電路經組態以在該電力供應電路之軟啟動期間回應於參考電壓斜升而將該比較器之該遲滯自一低值改變至一高值。在某些實施例中，該遲滯控制電路經組態以接收該電力供應電路之一回饋電壓，該 遲滯控制電路經組態以回應於該回饋電壓而改變該比較器之該遲滯。
在某些實施例中，該遲滯控制電路經組態以增加該比較器之該遲滯。在某些實施例中，該電力供應電路可包含一功率級，該功率級經組態以耦合至一電源且經組態以將一輸出電壓遞送至一負載電路。該遲滯控制電路可經組態以基於該參考電壓而增加該比較器之該遲滯。
在又一一般態樣中，一種方法可包含：在一電力供應電路之一軟啟動期間在該電力供應電路之一比較器處接收一參考電壓；及接收回應於該電力供應電路之該軟啟動而產生之一回饋電壓。該方法亦可包含回應於該回饋電壓或該參考電壓中之至少一者而改變該比較器之一遲滯。
在某些實施例中，該改變包含增加與該比較器之該遲滯相關聯之一遲滯電壓範圍。在某些實施例中，該改變包含在該電力供應電路之軟啟動期間回應於該參考電壓斜升而將該比較器之該遲滯自一低值改變至一高值。在某些實施例中，該軟啟動參考電壓係一單調地增加之電壓。
在某些實施例中，該電力供應電路經組態以充當一遲滯功率轉換器。在某些實施例中，該方法可包含在已執行該電力供應電路之該軟啟動之後基於該比較器之該遲滯而在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限界之一輸出電壓範圍內產生該電力供應電路之一輸出電壓。該輸出電壓範圍可不同於該遲滯之一遲滯電壓範圍。
本文所闡述之各種技術之實施方案可以數位電子電路或 者以電腦硬體、韌體、軟體或其組合來實施。方法之部分可由專用邏輯電路(例如，一FPGA(場可程式化閘陣列或一ASIC(特殊應用積體電路))執行，且一裝置(例如，輸入功率保護器件、功率管理器件)可實施於一專用邏輯電路(例如，一FPGA(場可程式化閘陣列或一ASIC(特殊應用積體電路))內。
某些實施方案可包含各種半導體處理及/或封裝技術。某些實施例可使用與半導體基板(包含但不限於(舉例而言)矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)及/或等等)相關聯之各種類型之半導體處理技術來實施。
雖然已如本文所闡述圖解說明瞭所闡述實施方案之某些特徵，但熟習此項技術者現在將想到諸多修改、替代、改變及等效物。因此，應理解，隨附申請專利範圍(當包含時)意欲涵蓋歸屬於該等實施例之範疇內之所有此等修改及改變。應理解，已僅以舉例而非限制方式呈現該等實施例，且可在形式及細節上做出各種改變。本文所闡述之裝置及/或方法之任一部分可以除互斥之組合外之任一組合來組合。本文所闡述之實施例可包含所闡述之不同實施例之功能、組件及/或特徵之各種組合及/或子組合。
12‧‧‧參考電壓
16‧‧‧輸出電壓
17‧‧‧遲滯控制信號
18‧‧‧回饋電壓
20‧‧‧虛線
22‧‧‧遲滯電壓範圍/遲滯回饋電壓範圍
23‧‧‧下限臨限電壓
24‧‧‧上限臨限電壓
26‧‧‧輸出電壓範圍
27‧‧‧下限臨限電壓
28‧‧‧上限臨限電壓
120‧‧‧電力供應電路
124‧‧‧功率級
136‧‧‧負載電路
140‧‧‧參考電壓電路
142‧‧‧軟啟動電路/軟啟動控制電路
150‧‧‧電源
160‧‧‧遲滯控制電路
170‧‧‧遲滯比較器
180‧‧‧回饋電路
HTV‧‧‧臨限電壓
圖1係圖解說明包含一遲滯控制電路之一電力供應電路之一圖式。
圖2A至圖2D係共同圖解說明根據一實施例之一電力供應電路之至少某些部分之操作之圖表。
圖3係圖解說明根據一實施例之一電力供應電路之操作之一流程圖。
圖4A係圖解說明在不具有一遲滯控制電路之一電力供應電路之軟啟動期間來自一電力供應之電流之一瞬態回應之一圖表。
圖4B係圖解說明在不具有一遲滯控制電路之一電力供應電路之軟啟動期間至一負載電路之輸出電壓之一瞬態回應之一圖表。
圖5A係圖解說明在具有一遲滯控制電路之一電力供應電路之軟啟動期間至一負載電路之輸出電壓之一瞬態回應之一圖式。
圖5B係圖解說明在具有一遲滯控制電路之一電力供應電路之軟啟動期間來自一電源之電流之一瞬態回應之一圖式。
12‧‧‧參考電壓
16‧‧‧輸出電壓
17‧‧‧遲滯控制信號
18‧‧‧回饋電壓
120‧‧‧電力供應電路
124‧‧‧功率級
136‧‧‧負載電路
140‧‧‧參考電壓電路
142‧‧‧軟啟動電路/軟啟動控制電路
150‧‧‧電源
160‧‧‧遲滯控制電路
170‧‧‧遲滯比較器
180‧‧‧回饋電路

Claims (21)

  1. 一種電力供應電路，其包括：一功率級，其經組態以耦合至一電源且經組態以將一輸出電壓遞送至一負載電路；一比較器，其耦合至該功率級且經組態以接收一參考電壓；及一遲滯控制電路，其經組態以基於該輸出電壓接收一回饋電壓，該遲滯控制電路經組態以在該電力供應電路之一軟啟動期間回應於該回饋電壓與一臨限電壓之一比較而將該比較器之一遲滯自一斷開狀態改變至一啟動狀態，該改變係在該電力供應電路之該軟啟動期間且在該電力供應電路之正常操作之前執行，該比較器係操作於該比較器之該遲滯在一斷開狀態時。
  2. 如請求項1之電力供應電路，其進一步包括：一軟啟動電路，其經組態以產生一軟啟動參考電壓，該電力供應電路之該軟啟動係基於該軟啟動參考電壓而執行。
  3. 如請求項1之電力供應電路，其中該電力供應電路經組態以充當一遲滯轉換器。
  4. 如請求項1之電力供應電路，其中該遲滯係基於與該比較器相關聯之一遲滯電壓範圍而改變。
  5. 如請求項1之電力供應電路，其中該比較器之該遲滯係回應於該回饋電壓超過該臨限電壓而改變。
  6. 如請求項1之電力供應電路，其中該電力供應電路經組 態以在一輸出電壓範圍內提供電力。
  7. 如請求項1之電力供應電路，其中該臨限電壓係一第一臨限電壓，該比較器之該遲滯係回應於該回饋電壓超過該第一臨限電壓而改變，該電力供應電路係一遲滯轉換器，該遲滯轉換器經組態以在該回饋電壓下降至低於一第二臨限電壓時將電力自該電源提供至該負載電路且經組態以在該回饋電壓超過一第三臨限電壓時中斷至該負載電路之電力。
  8. 如請求項1之電力供應電路，其中該比較器之該遲滯係回應於在該電力供應電路之正常操作期間該回饋電壓在低於該比較器之一遲滯電壓範圍之電壓極限之一電壓下超過該臨限電壓而改變。
  9. 如請求項1之電力供應電路，其中該遲滯控制電路經組態以二元方式改變該比較器之該遲滯。
  10. 一種電力供應電路，其包括：一參考電壓電路，其經組態以觸發該電力供應電路之一軟啟動；一比較器，其耦合至該參考電壓電路；及一遲滯控制電路，其經組態以接收一回饋電壓，該遲滯控制電路經組態以開始將該比較器之一遲滯自在該電力供應電路之該軟啟動期間之一第一時間點之一斷開狀態改變至在該電力供應電路之該軟啟動期間之一第二時間點之一啟動狀態，該改變係回應於在該電力供應電路之該軟啟動期間該回饋電壓與一臨限電壓之一比較，該 比較器係操作於該比較器之該遲滯在一斷開狀態時。
  11. 如請求項10之電力供應電路，其中該遲滯經組態以觸發該電力供應電路以在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限界之一輸出電壓範圍內控制該電力供應電路之一輸出電壓。
  12. 如請求項10之電力供應電路，其中該遲滯控制電路經組態以增加該比較器之該遲滯。
  13. 如請求項10之電力供應電路，其進一步包括：一功率級，其經組態以耦合至一電源且經組態以將一輸出電壓遞送至一負載電路。
  14. 如請求項10之電力供應電路，其中該電力供應電路經組態以將該電力供應電路之一輸出電壓控制在由一上限電壓及一下限電壓所限界之一輸出電壓範圍內，該臨限電壓係位在低於該輸出電壓範圍之一電壓。
  15. 如請求項10之電力供應電路，其中該比較器之該遲滯以回應於在該電力供應電路之該軟啟動期間該參考電壓之斜升而改。
  16. 一種用於操作電力供應電路之方法，其包括：在一電力供應電路之一軟啟動期間在該電力供應電路之一比較器處接收一參考電壓；在一控制電路處接收因回應於該電力供應電路之該軟啟動而產生的一回饋電壓；在該控制電路處比較該回饋電壓與一臨限電壓；及回應於該比較且在該電力供應電路之該軟啟動期間， 將該比較器之一遲滯自一斷開狀態改變至一啟動狀態，該比較器係操作於該比較器之該遲滯為一斷開狀態時，該比較器之該遲滯在該電力供應電路之正常操作期間係處於該啟動狀態。
  17. 如請求項16之方法，其中該改變包含：增加與該比較器之該遲滯相關聯之一遲滯電壓範圍。
  18. 如請求項16之方法，其中該改變包含：在該電力供應電路之該軟啟動期間回應於該參考電壓斜升而改變該比較器之該遲滯。
  19. 如請求項16之方法，其中該參考電壓係一單調增加之電壓。
  20. 如請求項16之方法，其中該電力供應電路經組態以充當一遲滯功率轉換器。
  21. 如請求項16之方法，其進一步包括：在已執行該電力供應電路之該軟啟動之後，基於該比較器之該遲滯而在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限界之一輸出電壓範圍內產生該電力供應電路之一輸出電壓，該輸出電壓範圍不同於該遲滯之一遲滯電壓範圍。
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