TWI756936B - 電源供應電路 - Google Patents

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Abstract

一種電源供應電路包含一第一穩壓器以及一第二穩壓器。第一穩壓器用以依據一輸入訊號產生一第一輸出訊號。第一輸出訊號的電壓值於一斷電階段依據輸入訊號以及一第一電壓門檻值下降。第二穩壓器用以依據第一輸出訊號被致能以依據輸入訊號產生一第二輸出訊號。第二輸出訊號的電壓值於斷電階段依據輸入訊號以及一第二電壓門檻值下降。第二電壓門檻值大於第一門檻值。

Description

電源供應電路
本揭示中所述實施例內容是有關於一種電源技術，特別關於一種利用穩壓器控制時序的電源供應電路。
隨著科技的發展，電源供應技術已被應用於各式電子裝置中。在一些相關技術中，是利用電阻以及電容對電源時序進行控制。然而，電阻以及電容對環境變化(例如：溫度變化)相當敏感。另外，隨著製程的演進，需發展新式的控制方式以有效地控制電源時序。
本揭示之一些實施方式是關於一種電源供應電路。電源供應電路包含一第一穩壓器以及一第二穩壓器。第一穩壓器用以依據一輸入訊號產生一第一輸出訊號。第一輸出訊號的電壓值於一斷電階段依據輸入訊號以及一第一電壓門檻值下降。第二穩壓器用以依據第一輸出訊號被致能以依據輸入訊號產生一第二輸出訊號。第二輸出訊號的電壓值於斷電階段依據輸入訊號以及一第二電壓門檻值下降。第二電壓門檻值大於第一門檻值。
綜上所述，本揭示是利用穩壓器控制電源時序。據此，可避免電源時序因環境變化(例如：溫度變化)而改變。另外，本揭示可有效地控制相對低壓輸出訊號的電壓上升時間點早於相對高壓輸出訊號的電壓上升時間點，且相對高壓輸出訊號的下降時間點早於相對低壓輸出訊號的下降時間點。此種不同的電壓供應模式可適應新的製程。
本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。
在本文中所使用的用詞『耦接』亦可指『電性耦接』，且用詞『連接』亦可指『電性連接』。『耦接』及『連接』亦可指二個或多個元件相互配合或相互互動。
以下將以圖式揭露本案之複數個實施方式。應瞭解到，實務上的細節不應用以限制本案。也就是說，在本案部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
參考第1圖。第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源供應電路100的示意圖。在一些實施例中，電源供應電路100設置於手機、筆記型電腦或其他各式電子裝置中。
電源供應電路100用以依據輸入訊號VIN提供輸出訊號VOUT1以及輸出訊號VOUT2，以對上述該些電子裝置中的其他電路供電。在一些實施例中，輸入訊號VIN可由一原始供應電壓經一變壓器變壓而產生。原始供應電壓的最大電壓值可例如為12伏特，而輸入訊號VIN的最大電壓值可例如為5伏特。在一些實施例中，輸出訊號VOUT1的最大電壓值小於輸出訊號VOUT2的最大電壓值。舉例而言，輸出訊號VOUT1的最大電壓值可為1.8伏特，而輸出訊號VOUT2的最大電壓值可為3.3伏特。
然而，本揭示不以上述該些最大電壓值為限。其他各種適用的最大電壓值皆在本揭示的範圍中。
以第1圖示例而言，電源供應電路100包含穩壓器120以及穩壓器140。
穩壓器120包含輸入端P1以及輸出端P2。輸入端P1用以接收輸入訊號VIN。穩壓器120用以依據輸入訊號VIN於輸出端P2產生輸出訊號VOUT1。
穩壓器140包含致能端PEN、輸入端P3、輸出端P4、放電電路142以及其他內部電路(圖未示)。穩壓器140用以透過致能端PEN接收來自穩壓器120的輸出端P2的輸出訊號VOUT1。輸出訊號VOUT1可用以致能穩壓器140。輸入端P3用以接收輸入訊號VIN。當穩壓器140被輸出訊號VOUT1致能，穩壓器140的其他內部電路可依據輸入訊號VIN於輸出端P4產生輸出訊號VOUT2。放電電路142耦接於輸出端P4與地端GND之間。
參考第2圖。第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的第1圖的電源供應電路100的多個訊號的時序圖。
第2圖的時序圖包含兩個連續的時間區間，由左至右(即時間流逝方向)分別為上電階段P_ON以及斷電階段P_OFF。時間點T1以及時間點T2落於上電階段P_ON的時間區間，其中時間點T1早於時間點T2。時間點T3以及時間點T4落於斷電階段P_OFF的時間區間，其中時間點T3早於時間點T4。
第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源供應電路100的上電流程圖。以下將搭配第1圖以及第2圖對第3圖進行說明。
在操作S302中，適配器(adapter)插入電子裝置。舉例而言，適配器的一端可耦接電子裝置中電源供應電路100的輸入端P1，而適配器的另一端可用以接收市電。適配器依據市電對電源供應電路100進行供電。
在操作S304中，輸入訊號VIN的電壓值開始上升。以第2圖示例而言，當適配器插入電子裝置後，輸入訊號VIN的電壓值開始上升，即進入上電階段P_ON。當輸入訊號VIN的電壓值上升至輸入訊號VIN的最大電壓值(例如：5伏特)，輸入訊號VIN進入穩態(如圖中水平線段所示狀態)。
在操作S306中，穩壓器120開始工作。以第2圖示例而言，在時間點T1，輸入訊號VIN的電壓值大致上升至穩壓器120所對應的電壓門檻值VTH1(例如：2.5伏特，但不以此為限)。此時，穩壓器120的輸出訊號VOUT1依據輸入訊號VIN開始充電。也就是說，當輸入訊號VIN的電壓值在上電階段P_ON等於或大於電壓門檻值VTH1時，穩壓器120被致能以使輸出訊號VOUT1的電壓值上升。當輸出訊號VOUT1的電壓值上升至穩壓器120的最大電壓值(例如：1.8伏特)，輸出訊號VOUT1進入穩態。
在操作S308中，穩壓器140開始工作。以第2圖示例而言，在時間點T2，輸入進穩壓器140的致能端PEN的輸出訊號VOUT1的電壓值大致上升至穩壓器140所對應的電壓門檻值VTH3(例如：1.08伏特，但不以此為限)。此時，穩壓器140被致能且輸出訊號VOUT2依據輸入訊號VIN開始充電。也就是說，當輸出訊號VOUT1的電壓值在上電階段P_ON等於或大於電壓門檻值VTH3時，穩壓器140被致能以使輸出訊號VOUT2的電壓值上升。當輸出訊號VOUT2的電壓值上升至穩壓器140的最大電壓值(例如：3.3伏特)，輸出訊號VOUT2進入穩態。在此實施例中，電壓門檻值VTH3小於電壓門檻值VTH1。
在操作S310中，電子裝置啟動。處於穩態的輸出訊號VOUT1以及輸出訊號VOUT2可對電子裝置中的其他電路進行供電，進而使電子裝置啟動且開始正常運作。
在一些相關技術的電子裝置中，以相對高電壓供電的電路的開始工作時間早於以相對低電壓的電路的開始工作時間。
如前所述，在一些本揭示的實施例中，輸出訊號VOUT1的最大電壓值(例如：1.8伏特)小於輸出訊號VOUT2的最大電壓值(例如：3.3伏特)。據此，相較於上述相關技術，在這些實施例中，電源供應電路100中的供應相對低電壓的元件(穩壓器120)先開始工作，以將低電壓的輸出訊號VOUT1供應給對應的電路並且致能供應高電壓的元件(穩壓器140)，使得以相對高電壓供電的電路較晚開始工作。此種電壓供應模式可適應新的製程(例如：12奈米的製程或其他更新的製程)。
第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源供應電路100的斷電流程圖。以下將搭配第1圖以及第2圖對第4圖進行說明。
在操作S402中，適配器自電子裝置拔除。
在操作S404中，輸入訊號VIN的電壓值開始下降。以第2圖示例而言，當適配器自電子裝置拔除，輸入訊號VIN的電壓值開始下降，即進入斷電階段P_OFF。
在操作S406中，穩壓器140結束工作。以第2圖示例而言，在時間點T3，輸入訊號VIN的電壓值下降至穩壓器140所對應的電壓門檻值VTH2(例如：4.2伏特，但不以此為限)。在一些實施例中，電壓門檻值VTH2為穩壓器140的欠壓鎖定(Under Voltage Lockout)電壓。此時，穩壓器140的放電電路142導通，使得輸出訊號VOUT2開始快速放電。也就是說，當輸入訊號VIN的電壓值在斷電階段P_OFF等於或小於電壓門檻值VTH2時，穩壓器140的放電電路142受控以使輸出訊號VOUT2的電壓值開始快速下降。
以第2圖示例而言，斷電階段P_OFF的時間區間中包含時間區間D1以及時間區間D2，其中時間區間D2在時序上晚於時間區間D1。在時間區間D1中，由於放電電路142導通，輸出訊號VOUT2快速放電。在進入時間區間D2後(例如：輸出訊號VOUT2等於1.2伏特，但不以此為限)，穩壓器140將會供電不足，使得輸出訊號VOUT2的放電速率變慢。
在操作S408中，穩壓器120結束工作。以第2圖示例而言，在時間點T4，輸入訊號VIN的電壓值下降至穩壓器120所對應的電壓門檻值VTH1(例如：2.5伏特，但不以此為限)。在一些實施例中，電壓門檻值VTH1(例如：2.5伏特)為穩壓器120的欠壓鎖定電壓。此時，穩壓器120的輸出訊號VOUT1開始放電。也就是說，當輸入訊號VIN的電壓值在斷電階段P_OFF等於或小於電壓門檻值VTH1時，穩壓器120受控以使輸出訊號VOUT1的電壓值下降。
由第2圖中的時序可知，於本揭示中，在上電階段P_ON，低電壓的輸出訊號VOUT1的電壓上升時間點T1早於高電壓的輸出訊號VOUT2的電壓上升時間點T2。在斷電階段P_OFF，高電壓的輸出訊號VOUT2的電壓開始下降的時間點T3早於低電壓的輸出訊號VOUT1的電壓開始下降的時間點T4。
在一些相關技術中，是利用電阻以及電容對電源時序進行控制。然而，電阻以及電容對環境變化(例如：溫度變化)相當敏感。據此，可能會因為環境變化而發生控制錯誤的問題。
相較於上述相關技術，本揭示的電源供應電路100是利用穩壓器120以及穩壓器140來控制電源時序。穩壓器較不易受環境變化而影響。據此，可避免受控的電源時序因環境變化而改變。另外，由於電壓門檻值VTH2大於電壓門檻值VTH1，因此在斷電階段P_OFF可有效地控制相對高電壓的輸出訊號VOUT2的開始下降的時間點T3早於相對低電壓的輸出訊號VOUT1的開始下降的時間點T4。
參考第1圖以及第5圖。第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的穩壓器140的放電電路142以及比較器144的電路圖。
以第5圖示例而言，放電電路142包含電晶體M1以及電阻R1。電晶體M1包含第一端、第二端以及控制端。電晶體M1的第一端耦接地端GND。電晶體M1的第二端耦接電阻R1的第一端。電阻R1的第二端耦接穩壓器140的輸出端P4(穩壓器140的輸出端P4用以將輸出訊號VOUT2輸出)。
比較器144包含第一輸入端、第二輸入端以及輸出端。比較器144的第一輸入端用以接收輸入訊號VIN。比較器144的第二輸入端用以接收電壓門檻值VTH2。比較器144用以比較輸入訊號VIN的電壓值與電壓門檻值VTH2以於比較器144的輸出端產生比較結果訊號CR。電晶體M1的控制端用以接收比較結果訊號CR，以依據比較結果訊號CR導通或截止。當輸入電壓VIN等於或小於電壓門檻值VTH2，電晶體M1將依據比較結果訊號CR導通，輸出訊號VOUT2的電壓值將會透過電晶體M1被快速被拉低，如第2圖中所示的輸出訊號VOUT2於時間區間D1當中的電壓下降狀態。
綜上所述，本揭示是利用穩壓器控制電源時序。據此，可避免電源時序因環境變化(例如：溫度變化)而改變。另外，本揭示可有效地控制相對低壓輸出訊號的電壓上升時間點早於相對高壓輸出訊號的電壓上升時間點，且相對高壓輸出訊號的電壓下降時間點早於相對低壓輸出訊號的電壓下降時間點。此種不同的電壓供應模式可適應新的製程。
各種功能性元件和方塊已於此公開。對於本技術領域具通常知識者而言，功能方塊可由電路(不論是專用電路，或是於一或多個處理器及編碼指令控制下操作的通用電路)實現，其一般而言包含用以相應於此處描述的功能及操作對電氣迴路的操作進行控制之電晶體或其他電路元件。進一步地理解，一般而言電路元件的具體結構與互連，可由編譯器(compiler)，例如暫存器傳遞語言(Register Transfer Language, RTL)編譯器決定。暫存器傳遞語言編譯器對與組合語言代碼(assembly language code)相當相似的指令碼(script)進行操作，將指令碼編譯為用於佈局或製作最終電路的形式。
雖然本揭示已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:電源供應電路 120,140:穩壓器 142:放電電路 144:比較器 VIN:輸入訊號 VOUT1,VOUT2:輸出訊號 P1,P3:輸入端 P2,P4:輸出端 PEN:致能端 P_ON:上電階段 P_OFF:斷電階段 T1,T2,T3,T4:時間點 VTH1,VTH2,VTH3:電壓門檻值 D1,D2:時間區間 M1:電晶體 GND:地端 R1:電阻 S302,S304,S306,S308,S310,S402,S404,S406,S408:操作
為讓本揭示之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能夠更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源供應電路的示意圖； 第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的第1圖的電源供應電路的多個訊號的時序圖； 第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源供應電路的上電流程圖； 第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源供應電路的斷電流程圖；以及 第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一穩壓器的一比較電路以及一放電電路的電路圖。
100:電源供應電路
120,140:穩壓器
142:放電電路
VIN:輸入訊號
VOUT1,VOUT2:輸出訊號
P1,P3:輸入端
P2,P4:輸出端
PEN:致能端
GND:地端

Claims (9)

  1. 一種電源供應電路，包含：一第一穩壓器，用以依據一輸入訊號產生一第一輸出訊號，其中該第一輸出訊號的電壓值於一斷電階段依據該輸入訊號以及一第一電壓門檻值下降；以及一第二穩壓器，用以依據該第一輸出訊號被致能以依據該輸入訊號產生一第二輸出訊號，其中該第二輸出訊號的電壓值於該斷電階段依據該輸入訊號以及一第二電壓門檻值下降，其中該第二電壓門檻值大於該第一門檻值，該第二輸出訊號的最大電壓值大於該第一輸出訊號的最大電壓值，且該第二輸出訊號的電壓下降時間點早於該第一輸出訊號的電壓下降時間點。
  2. 如請求項1所述的電源供應電路，其中若該輸入訊號的電壓值在該斷電階段等於或小於該第二電壓門檻值，該第二穩壓器受控以使該第二輸出訊號的電壓值下降，其中該第二電壓門檻值為該第二穩壓器的欠壓鎖定電壓。
  3. 如請求項2所述的電源供應電路，其中若該輸入訊號的電壓值在該斷電階段等於或小於該第一電壓門檻值，該第一穩壓器受控以使該第一輸出訊號的電壓值下降，其中該第一電壓門檻值為該第一穩壓器的欠壓鎖定電 壓。
  4. 如請求項2所述的電源供應電路，其中該第二穩壓器包含：一放電電路，於該斷電階段中的一第一時間區間導通以使該第二輸出訊號的電壓值下降。
  5. 如請求項4所述的電源供應電路，其中該放電電路包含一電晶體，其中該電晶體的一第一端耦接一地端，且該電晶體的一第二端用以輸出該第二輸出訊號，其中該第二穩壓器更包含一比較器，該比較器用以比較該輸入訊號的電壓值與該第二電壓門檻值以產生一比較結果訊號，其中該電晶體的一控制端用以接收該比較結果訊號，且該電晶體依據該比較結果訊號導通或截止。
  6. 如請求項4所述的電源供應電路，其中該第二輸出訊號於該第一時間區間的下降速率大於該第二輸出訊號於該斷電階段中的一第二時間區間的下降速率，其中該第二時間區間晚於該第一時間區間。
  7. 如請求項1所述的電源供應電路，其中若該輸入訊號的電壓值在一上電階段等於或大於該第一電壓門檻值，該第一輸出訊號的電壓值上升。
  8. 如請求項7所述的電源供應電路，其中該第二穩壓器包含：一致能端，用以接收該第一輸出訊號，其中若該第一輸出訊號的電壓值在該上電階段等於或大於一第三電壓門檻值，該第二穩壓器被致能以使該第二輸出訊號的電壓值上升。
  9. 如請求項8所述的電源供應電路，其中該第三電壓門檻值小於該第一電壓門檻值。
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