TWI567396B - 過電流偵測晶片，過電流調校電路及過電流偵測調校方法 - Google Patents

過電流偵測晶片，過電流調校電路及過電流偵測調校方法 Download PDF

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過電流偵測晶片，過電流調校電路及過電流偵測調校方法
本發明係關於一種過電流偵測晶片，尤指一種採用校正治具模組(calibration tool module)執行過電流偵測晶片之出廠前調校程序的過電流偵測晶片。
過電流偵測晶片(over-current detection chip)係安裝於系統(如工業設施、通訊設備、家用電子或車用電子)的電源供應器中之晶片，用以偵測電源供應器的負載電流是否過大，並於負載電流過大時產生通知訊號，通知電源供應器啟動保護程序(例如緊急關機)以避免毀損。過電流偵測晶片於出廠前，需經過調校程序，以求得最大可允許之負載電流值，作為日後判斷負載電流是否過大的判斷門檻值。
第1圖係先前技術中用以調校過電流偵測晶片100之調校電路示意圖。為執行上述之出廠前調校程序，需於生產線以人工調校每顆欲出廠之過電流偵測晶片，其調校程序係：於過電流偵測晶片100之第一腳位110外掛模擬負載199以模擬將來實際應用之最高工作負載，模擬電源Vdd與模擬負載199之間透過工作電阻R產生負載電流Iload(負載電流Iload係於第一腳位110處產生一分壓Vload)；又，於過電流偵測晶片100的第二腳位120，以電流源188提供參考電流Itest(並因此於第二腳位120處產生一分壓Vtest)， 並以人工調整可變電阻Rtest以調整第二腳位120處之分壓Vtest；直到過電流偵測晶片100中，用以比較分壓Vtest與分壓Vload的比較單元160之輸出端，因第二腳位120之分壓Vtest高於第一腳位110之分壓Vload而產生轉態(根據第1圖，其轉態與否可於過電流偵測晶片100之第三腳位130量測得知)，此時求得的分壓Vtest值遂被固定於過電流偵測晶片100中，作為日後判斷負載電流Iload是否過大之判斷門檻值。然而，上述調校程序不僅耗費生產線之人力資源，其調校速度與準確度亦不理想，故本領域實需一解決方案，以更佳地執行過電流偵測晶片出廠前之調校程序。
本發明一實施例揭露一種電源供應器之過電流偵測晶片，包含一第一腳位，一第二腳位，一比較單元，一第三腳位，一檢測訊號調整單元及一儲存單元。該第一腳位，用以接收一負載模擬訊號。該第二腳位，用以接收一檢測訊號。該比較單元，用以比較該負載模擬訊號及該檢測訊號以輸出一保護點通知訊號，包含一第一輸入端，耦接至該第一腳位，用以接收該負載模擬訊號；一第二輸入端，耦接至該第二腳位，用以接收該檢測訊號；及一輸出端，用以輸出該保護點通知訊號。該第三腳位，耦接至該輸出端，用以當該過電流偵測晶片於一調校模式且一校正治具模組於一接收模式時，傳送該保護點通知訊號至該校正治具模組；及當該過電流偵測晶片於該調校模式且該校正治具模組於一發送模式時，從該校正治具模組接收一組調校訊號或一儲存通知訊號。該檢測訊號調整單元，耦接於該第二輸入端及該第三腳位，用以根據該組調校訊號調整該檢測訊號。該儲存單元，耦接於該檢測訊號調整單元，用以當該過電流偵測晶片於該調校模式，且該第三腳位接收到該儲存通知訊號時，儲存該組調校訊號，以使該電流偵測晶片於一操作模式時，根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號控制該檢測訊號調整單元。
本發明另一實施例揭露一種電源供應器之過電流調校電路，包含 一第一電阻，一第二電阻及一過電流偵測晶片。該第一電阻，其第一端耦接至一電壓供應端，第二端耦接至一模擬負載。該第二電阻，其第一端耦接至該電壓供應端。該過電流偵測晶片，包含一第一腳位，一第二腳位，一比較單元，一第三腳位，一檢測訊號調整單元及一儲存單元。該第一腳位，耦接於該第一電阻的第二端，用以接收一負載模擬訊號。該第二腳位，耦接於該第二電阻的第二端，用以接收一檢測訊號。該比較單元，用以比較該負載模擬訊號及該檢測訊號以輸出一保護點通知訊號，包含一第一輸入端，耦接至該第一腳位，用以接收該負載模擬訊號；一第二輸入端，耦接至該第二腳位，用以接收該檢測訊號；及一輸出端，用以輸出該保護點通知訊號。該第三腳位，耦接至該輸出端，用以當該電流偵測晶片於一調校模式且一校正治具模組於一接收模式時，傳送該保護點通知訊號至該校正治具模組；及當該電流偵測晶片於該調校模式且該校正治具模組於一發送模式時，從該校正治具模組接收一組調校訊號或一儲存通知訊號。該檢測訊號調整單元，耦接於該第二輸入端及該第三腳位，用以根據該組調校訊號調整該檢測訊號；及該儲存單元，耦接於該檢測訊號調整單元，用以當該電流偵測晶片於該調校模式，且該第三腳位接收到該儲存通知訊號時，儲存該組調校訊號，以使該電流偵測晶片於一操作模式時，根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號控制該檢測訊號調整單元。
本發明另一實施例揭露一種電源供應器之過電流偵測調校方法， 包含提供一過電流偵測晶片；於該過電流偵測晶片之一調校模式中設定一負載模擬訊號；該過電流偵測晶片比較該負載模擬訊號及一檢測訊號，以輸出一保護點通知訊號至一校正治具模組；該校正治具模組於該保護點通知訊號尚未轉態時，透過該過電流偵測晶片之一雙向腳位傳送一組調校訊號至該過 電流偵測晶片；該過電流偵測晶片根據該組調校訊號調整該過電流偵測晶片之一檢測訊號調整單元，以調整該檢測訊號；當該過電流偵測晶片於該調校模式中輸出之該保護點通知訊號轉態時，該校正治具模組透過該雙向腳位傳送一儲存通知訊號至該過電流偵測晶片，以控制該過電流偵測晶片儲存該組調校訊號於該過電流偵測晶片之一儲存單元中；及該過電流偵測晶片根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號於一操作模式中控制該檢測訊號調整單元。
Vdd‧‧‧模擬電源
100、200‧‧‧過電流偵測晶片
110、210‧‧‧第一腳位
120、220‧‧‧第二腳位
130、230‧‧‧第三腳位
199、399‧‧‧模擬負載
R‧‧‧工作電阻
Rtest‧‧‧可變電阻
Vload、Vtest‧‧‧分壓
Iload‧‧‧負載電流
Itest‧‧‧參考電流
160、260‧‧‧比較單元
188、588‧‧‧電流源
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
2601‧‧‧第一輸入端
2602‧‧‧第二輸入端
2603‧‧‧輸出端
Vs‧‧‧電壓供應端
Sload‧‧‧負載模擬訊號
Stest‧‧‧檢測訊號
Scali‧‧‧調校訊號
Scomp‧‧‧保護點通知訊號
Sstore‧‧‧儲存通知訊號
Scontrol‧‧‧控制訊號
250‧‧‧儲存單元
It‧‧‧電流值
CTM‧‧‧校正治具模組
CTM1‧‧‧收發腳位
240‧‧‧檢測訊號調整單元
300‧‧‧過電流調校電路
400‧‧‧過電流偵測調校方法
410至490‧‧‧步驟
510‧‧‧調校訊號處理單元
第1圖係先前技術中用以調校過電流偵測晶片之調校電路示意圖。
第2圖係本發明實施例中電源供應器之過電流偵測晶片的示意圖。
第3圖係本發明實施例中過電流偵測晶片之過電流調校電路的示意圖。
第4圖係本發明實施例中用以調校過電流偵測晶片的方法流程圖。
第5圖係本發明另一實施例中電源供應器之過電流偵測晶片的示意圖。
第2圖係本發明實施例中，電源供應器之過電流偵測晶片200的示意圖。過電流偵測晶片200包含第一腳位210，第二腳位220，比較單元260，第三腳位230，檢測訊號調整單元240及儲存單元250。第一腳位210，用以接收負載模擬訊號Sload。第二腳位220，用以接收檢測訊號Stest。比較單元260用以比較負載模擬訊號Sload及檢測訊號Stest以輸出保護點通知訊號Scomp，比較單元260包含第一輸入端2601，耦接至第一腳位210，用以接收負載模擬訊號Sload；第二輸入端2602，耦接至第二腳位220，用以接收檢測訊號Stest；及輸出端2603，用以輸出保護點通知訊號Scomp。第三腳位230耦接至比較單元260的輸出端2603，用以當過電流偵測晶片200本身為調校模式，且一外接的校正治具模組(calibration tool module)係於接收模式時，傳送保護點通知訊號Scomp至校正治具模組；第三腳位230亦當過電流偵測晶片 200為調校模式且上述之校正治具模組於發送模式時，從校正治具模組接收一組調校訊號Scali或儲存通知訊號Sstore。檢測訊號調整單元240耦接於比較單元260的第二輸入端2602及第三腳位230，用以根據調校訊號Scali調整檢測訊號Stest。儲存單元250耦接於檢測訊號調整單元240，用以當過電流偵測晶片200於調校模式，且第三腳位230接收到儲存通知訊號Sstore時，儲存調校訊號Scali，以使電流偵測晶片200於操作模式時，根據儲存於儲存單元250之調校訊號Scali控制檢測訊號調整單元240。
上述電流偵測晶片200之調校模式，係電流偵測晶片200出廠前接受調校時之模式；而電流偵測晶片200之操作模式，係電流偵測晶片200出廠後，實際操作時之模式。
第3圖係本發明實施例中，過電流偵測晶片之過電流調校電路300的示意圖。過電流調校電路300包含第一電阻R1，第二電阻R2及過電流偵測晶片200。第一電阻R1之第一端耦接至電壓供應端Vs，第二端耦接至模擬負載399。第二電阻R2之第一端耦接至電壓供應端Vs，第二端耦接至過電流偵測晶片200之第二腳位220。過電流偵測晶片200之腳位與內部元件係如第2圖所示，故不贅述。過電流調校電路300中的過電流偵測晶片200，其第三腳位230耦接於校正治具模組CTM的收發腳位CTM1。
第4圖係本發明實施例中，用以調校電源供應器之過電流偵測晶片200的過電流偵測調校方法400之流程圖。過電流偵測調校方法400係包含下列步驟：步驟410：提供過電流偵測晶片200；步驟420：於過電流偵測晶片200之調校模式中，設定負載模擬訊號Sload； 步驟430：校正治具模組CTM通知過電流偵測晶片200之比較單元260比較負載模擬訊號Sload及檢測訊號Stest，以輸出保護點通知訊號Scomp至校正治具模組CTM；步驟440：保護點通知訊號Scomp是否轉態？若否，進入步驟450；若是，進入步驟470；步驟450：校正治具模組CTM於保護點通知訊號Scomp尚未轉態時，透過過電流偵測晶片200之雙向腳位(如過電流偵測晶片200之第三腳位230)傳送一組調校訊號Scali至過電流偵測晶片200；步驟460：過電流偵測晶片200根據調校訊號Scali調整過電流偵測晶片200之檢測訊號調整單元240，以調整檢測訊號Stest；並進入步驟430；步驟470：當過電流偵測晶片200於調校模式中輸出之保護點通知訊號Scomp轉態時，校正治具模組CTM透過過電流偵測晶片200之雙向腳位(如第三腳位230)傳送儲存通知訊號Sstore至過電流偵測晶片200，以控制過電流偵測晶片200儲存調校訊號Sstore於過電流偵測晶片200之儲存單元250中；步驟480：過電流偵測晶片200根據儲存於儲存單元250之調校訊號Scali於操作模式中控制檢測訊號調整單元240；及步驟490：結束。
上述步驟420所述設定負載模擬訊號Sload，係於外掛模擬負載399後，產生電壓供應端Vs跨過第一電阻R1之分壓於第一腳位210處，該分壓即為負載模擬訊號Sload。使用者可調整模擬負載399之值，以使流經第一電阻R1之負載電流為實際應用之最大負載電流。
上述第3圖之檢測訊號調整單元240中，根據本發明實施例可例如包含一組電流源，且上述步驟460中所述，根據調校訊號Scali調整過電流 偵測晶片200之檢測訊號調整單元240，以調整檢測訊號Stest，係可為檢測訊號調整單元240根據調校訊號Scali調整電流源之電流值It，進而使電流值It透過第二電阻R2產生一電源供應端Vs之分壓於第二腳位220處，該分壓即為檢測訊號Stest。藉此，即可根據調校訊號Scali調整檢測訊號Stest之值。
根據本發明實施例，當執行調校程序時，如第3圖所示之校正治 具模組CTM可藉由其收發腳位CTM1不斷發送調校訊號Scali至過電流偵測晶片200之雙向腳位(如第三腳位230)，以調整檢測訊號Stest之值，直到例如檢測訊號Stest大於負載模擬訊號Sload，此時保護點通知訊號Scomp隨之轉態，因電流偵測晶片200將保護點通知訊號Scomp透過第三腳位230與收發腳位CTM1傳至校正治具模組CTM，故校正治具模組CTM可偵測到保護點通知訊號Scomp之轉態，根據實施例，校正治具模組CTM可包含處理器，當此處理器偵測得知保護點通知訊號Scomp已轉態，則發送儲存通知訊號Sstore至過電流偵測晶片200，以通知過電流偵測晶片200內的儲存單元250將保護點通知訊號Scomp轉態之時的調校訊號Scali儲存，過電流偵測晶片200出廠後，儲存的調校訊號Scali會控制檢測訊號調整單元240內部之電流源提供的電流值，此電流值將於過電流偵測晶片200出廠後實際操作時，作為第一腳位210上的負載電流是否過大之判斷門檻值。
如上所述，校正治具模組CTM可包含處理器，故校正治具模組 CTM其輸入模式與輸出模式之切換、判讀保護點通知訊號Scomp是否轉態、發送調校訊號Scali及發送儲存通知訊號Sstore，均可由預先設定之調校程式控制。舉例而言，為了以調校訊號Scali控制檢測訊號調整單元240，以檢測訊號調整單元240包含電流源為例，校正治具模組CTM可根據預先設定之調校程式，使檢測訊號調整單元240之電流源的電流值逐漸調升、逐漸調降或採取泡沫排序法(bubble sorting)，以利於在過電流偵測晶片200執行調校程序之 期間，更迅速地找到可對應於最大負載電流且使保護點通知訊號Scomp轉態之調校訊號Scali。此外，若使用者欲提高精確度與正確度，可於保護點通知訊號Scomp轉態後，再以不同的演算法調整調校訊號Scali，致使保護點通知訊號Scomp再度轉態，以達到重複驗證與收集多筆資料之功效。上述用以調校過電流偵測晶片200的方法，皆可藉著使用過電流調校電路300與校正治具模組CTM自動程式化執行，不再需於出廠前以人工調校過電流偵測晶片200。
上述用以與校正治具模組CTM之收發腳位CTM1耦接之過電流 偵測晶片200的雙向腳位(如第3圖所示之第三腳位230)，根據實施例係可為(但不限於)過電流偵測晶片200之電源供應開關控制腳位(Power Supply ON/OFF；PSON)或電源正常通知腳位(power good；PGO)，此二腳位於過電流偵測晶片領域係常見腳位。
第5圖係本發明另一實施例中，過電流偵測晶片500之示意圖。 過電流偵測晶片500相較於第2至3圖所示之過電流偵測晶片200，更包含調校訊號處理單元510。調校訊號處理單元510係用以處理由校正治具模組CTM接收之調校訊號Scali，並輸出一組控制訊號Scontrol以控制檢測訊號調整單元240所包含之電流源588，以調整其電流值。
此外，當生產線上具有多套校正治具模組與多個過電流偵測晶片 時，為使過電流偵測晶片與正確之相對應校正治具模組互相配對，可於校正治具模組中設定第一檢查碼，並於過電流偵測晶片中設定第二檢查碼，以第3圖實施例為例，當校正治具模組CTM耦接於過電流偵測晶片200時，若第一檢查碼與第二檢查碼彼此不符合，則過電流偵測晶片200不接收調校訊號Scali，藉此減少過電流偵測晶片之調校過程中的錯誤機率。
綜上所述，採用本發明實施例揭露之過電流偵測晶片、過電流調 校電路與電流偵測調校方法，可避免過電流偵測晶片出廠前，於生產線以人工進行緩慢且不精確之調校，使用者進而可編程(program)校正治具模組內的處理器或調校程式，以不同的演算法求得對應於最大可允許負載電流之調校訊號，將之儲存於過電流偵測晶片中，作為過電流偵測晶片出廠後，於操作模式判斷負載電流是否過大之門檻值。隨著採用不同的演算法，除了自動化調校可加速調校程序，亦可進一步以多種演算法於調校程序中反覆驗證，以提高調校之精確度。因此可知，本發明對於改善先前技術之缺失，實有助益。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
200‧‧‧過電流偵測晶片
210‧‧‧第一腳位
220‧‧‧第二腳位
230‧‧‧第三腳位
399‧‧‧模擬負載
260‧‧‧比較單元
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
2601‧‧‧第一輸入端
2602‧‧‧第二輸入端
2603‧‧‧輸出端
Vs‧‧‧電壓供應端
It‧‧‧電流值
Sload‧‧‧負載模擬訊號
Stest‧‧‧檢測訊號
Scali‧‧‧調校訊號
Scomp‧‧‧保護點通知訊號
Sstore‧‧‧儲存通知訊號
250‧‧‧儲存單元
CTM‧‧‧校正治具模組
CTM1‧‧‧收發腳位
240‧‧‧檢測訊號調整單元
300‧‧‧過電流調校電路

Claims (10)

  1. 一種電源供應器之過電流偵測晶片，包含：一第一腳位，用以接收一負載模擬訊號；一第二腳位，用以接收一檢測訊號；一比較單元，用以比較該負載模擬訊號及該檢測訊號以輸出一保護點通知訊號，包含：一第一輸入端，耦接至該第一腳位，用以接收該負載模擬訊號；一第二輸入端，耦接至該第二腳位，用以接收該檢測訊號；及一輸出端，用以輸出該保護點通知訊號；一第三腳位，耦接至該輸出端，用以：當該過電流偵測晶片於一調校模式且一校正治具模組於一接收模式時，傳送該保護點通知訊號至該校正治具模組；及當該過電流偵測晶片於該調校模式且該校正治具模組於一發送模式時，從該校正治具模組接收一組調校訊號或一儲存通知訊號；一檢測訊號調整單元，耦接於該第二輸入端及該第三腳位，用以根據該組調校訊號調整該檢測訊號；及一儲存單元，耦接於該檢測訊號調整單元，用以當該過電流偵測晶片於該調校模式，且該第三腳位接收到該儲存通知訊號時，儲存該組調校訊號，以使該電流偵測晶片於一操作模式時，根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號控制該檢測訊號調整單元。
  2. 如請求項1所述之過電流偵測晶片，其中該檢測訊號調整單元包含一組電流源，用以根據該組調校訊號調整電流值。
  3. 如請求項2所述之過電流偵測晶片，其中該檢測訊號調整檢測訊號調整單元另包含一調校訊號處理單元，用以根據該組調校訊號輸出一組控制訊號至該組電流源以調整該組電流源的電流值。
  4. 如請求項1所述之過電流偵測晶片，其中該第三腳位係為一電源供應開關控制腳位(Power Supply ON/OFF；PSON)，一電源正常通知腳位(power good；PGO)或其他腳位。
  5. 一種電源供應器之過電流調校電路，包含：一第一電阻，其第一端耦接至一電壓供應端，第二端耦接至一模擬負載；一第二電阻，其第一端耦接至該電壓供應端；及一過電流偵測晶片，包含：一第一腳位，耦接於該第一電阻的第二端，用以接收一負載模擬訊號；一第二腳位，耦接於該第二電阻的第二端，用以接收一檢測訊號；一比較單元，用以比較該負載模擬訊號及該檢測訊號以輸出一保護點通知訊號，包含：一第一輸入端，耦接至該第一腳位，用以接收該負載模擬訊號；一第二輸入端，耦接至該第二腳位，用以接收該檢測訊號；及 一輸出端，用以輸出該保護點通知訊號；一第三腳位，耦接至該輸出端，用以：當該電流偵測晶片於一調校模式且一校正治具模組於一接收模式時，傳送該保護點通知訊號至該校正治具模組；及當該電流偵測晶片於該調校模式且該校正治具模組於一發送模式時，從該校正治具模組接收一組調校訊號或一儲存通知訊號；一檢測訊號調整單元，耦接於該第二輸入端及該第三腳位，用以根據該組調校訊號調整該檢測訊號；及一儲存單元，耦接於該檢測訊號調整單元，用以當該電流偵測晶片於該調校模式，且該第三腳位接收到該儲存通知訊號時，儲存該組調校訊號，以使該電流偵測晶片於一操作模式時，根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號控制該檢測訊號調整單元。
  6. 如請求項5所述之過電流調校電路，其中該檢測訊號調整單元包含一組電流源，用以根據該組調校訊號調整電流值。
  7. 如請求項6所述之過電流調校電路，其中該檢測訊號調整單元另包含一調校訊號處理單元，用以根據該組調校訊號輸出一組控制訊號至該組電流源以調整該組電流源的電流值。
  8. 如請求項5所述之過電流調校電路，其中該第三腳位係為一電源供應開關控制腳位(Power Supply ON/OFF；PSON)，一電源正常通知腳位(power good；PGO)或其他腳位。
  9. 一種電源供應器之過電流偵測調校方法，包含：提供一過電流偵測晶片；於該過電流偵測晶片之一調校模式中設定一負載模擬訊號；該過電流偵測晶片比較該負載模擬訊號及一檢測訊號，以輸出一保護點通知訊號至一校正治具模組；該校正治具模組於該保護點通知訊號尚未轉態時，透過該過電流偵測晶片之一雙向腳位傳送一組調校訊號至該過電流偵測晶片；該過電流偵測晶片根據該組調校訊號調整該過電流偵測晶片之一檢測訊號調整單元，以調整該檢測訊號；當該過電流偵測晶片於該調校模式中輸出之該保護點通知訊號轉態時，該校正治具模組透過該雙向腳位傳送一儲存通知訊號至該過電流偵測晶片，以控制該過電流偵測晶片儲存該組調校訊號於該過電流偵測晶片之一儲存單元中；及該過電流偵測晶片根據儲存於該儲存單元之該組調校訊號於一操作模式中控制該檢測訊號調整單元。
  10. 如請求項9所述之過電流偵測調校方法，另包含：比對該校正治具模組之一第一檢查碼及該過電流偵測晶片之一第二檢查碼；及若該校正治具模組之該第一檢查碼及該過電流偵測晶片之該第二檢查碼不符合，該過電流偵測晶片不接收該組調校訊號。
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