TWM484864U

TWM484864U - 位準偏移電路的輸出級電路

Info

Publication number: TWM484864U
Application number: TW103204673U
Authority: TW
Inventors: Ying-Chi Chen
Original assignee: Upi Semiconductor Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-08-21

Description

位準偏移電路的輸出級電路

本創作是有關於一種穩定輸出位準的技術，且特別是有關於一種位準偏移電路的輸出級電路。

圖1為習知應用於切換式電源供應器的示意圖。圖2為圖1的切換式電源供應器的波形圖。請合併參閱圖1和圖2。

習知的切換式電源供應器100包括控制器10、位準偏移電路20以及多級反相器電路30。切換式電源供應器100需要位準偏移電路20以轉換電源來源，並用於推動上橋開關(high side switch)。當切換式電源供應器100在時間T0，系統致能信號SE由邏輯高位準轉換為邏輯低位準用來關閉電源，於是位準偏移電路20經由多級反相器電路30的輸出端(節點UG)產生短時間脈衝以關閉上橋開關與下橋開關(low side switch)。在時間T0之後的電源關閉期間，相位節點PHASE上的電壓在時間T1產生相位振盪(phase ringing)的情形。由於在時間T1已經關閉電源，相位振盪原因可能是因電感電流IL使得相位振盪過快，導致位準偏移電路20輸出端(節點preUG)的電壓跟不上相位振盪的速度，因而導致多級反相器電路30的輸出端(節點UG)誤動作而再次開啟上橋開關。因此，在電源關閉期間的時間T1，輸出電壓(未繪示)將突然提高。最糟情況將使多級反相器電路30的後端的應用電路毀損。

另一方面，習知技術在時間T0之後的電源關閉期間，無法確認在多久時間後還會有相位振盪的情形，因此除了時間T1的其他時間點還是有可能發生上述誤動作情形。

有鑑於此，本創作提出一種位準偏移電路的輸出級電路，藉以解決先前技術所述及的問題。

本創作提供一種位準偏移電路的的輸出級電路，其包括穩定電路以及多級反相器電路。穩定電路包括控制開關和空乏式電晶體。空乏式電晶體耦接控制開關、以及位準偏移電路的輸出端上的第一節點。多級反相器電路包括第一反相器和第二反相器。第一反相器與第二反相器之間具有第二節點。控制開關耦接第二節點。

於本創作的一實施例中，在第一節點上存在第一控制信號，在第二節點上存在一第二控制信號，第一控制信號的邏輯位準與第二控制信號的邏輯位準反相。

於本創作的一實施例中，在第二節點上存在第二控制信號，在第二反相器的輸出端上存在第三控制信號，第二控制信號的邏輯位準與第三控制信號的邏輯位準反相。

於本創作的一實施例中，控制開關為N型金氧半電晶體。

於本創作的一實施例中，多級反相器電路更包括第三反相器，第三反相器的輸入端耦接第二反相器的輸出端，且控制開關為P型金氧半電晶體。

於本創作的一實施例中，多級反相器電路的每一級反相器包括N型金氧半電晶體與P型金氧半電晶體。

於本創作的一實施例中，空乏式電晶體具有電流提供能力。

本創作另提供一種位準偏移電路的輸出級電路，其包括多級反相器電路以及穩定電路。多級反相器電路包括多個第一導通類型之開關元件以及第二導通類型之開關元件。多級反相器電路耦接外部的開關元件。穩定電路耦接多級反相器電路與位準偏移電路的輸出端。穩定電路包括空乏式開關元件。

於本創作的一實施例中，空乏型開關元件為空乏式N型電晶體。

基於上述，在本創作中當在關機的系統電路應用了此輸出級電路時，因輸出級電路具有電流提供能力，能夠穩定位準偏移電路的輸出。另一方面，相較於習知技術，本創作的輸出級電路提供了一種具有電流提供能力且為較簡單的保護電路設計。

為讓本創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧控制器

20‧‧‧位準偏移電路

30‧‧‧多級反相器電路

100‧‧‧切換式電源供應器

300‧‧‧系統電路

310‧‧‧控制器

320‧‧‧位準偏移電路

330‧‧‧穩定電路

340‧‧‧多級反相器電路

342‧‧‧第一反相器

344‧‧‧第二反相器

350‧‧‧輸出級電路

400‧‧‧系統電路

410‧‧‧控制器

420‧‧‧位準偏移電路

430‧‧‧穩定電路

440‧‧‧多級反相器電路

442‧‧‧第一反相器

444‧‧‧第二反相器

446‧‧‧第三反相器

450‧‧‧輸出級電路

G1、G2‧‧‧工作電壓

IL‧‧‧電感電流

MN1、MN2、MN3‧‧‧N型金氧半電晶體

MN4‧‧‧空乏式電晶體

MN5‧‧‧控制開關

MP1、MP2、MP3‧‧‧P型金氧半電晶體

MP4‧‧‧控制開關

PHASE‧‧‧相位節點

preUG、preUGB‧‧‧節點

SE‧‧‧系統致能信號

T0、T1‧‧‧時間

UG‧‧‧節點

VP1、VP2‧‧‧工作電壓

下面的所附圖式是本創作的說明書的一部分，其繪示了本創作的示例實施例，所附圖式是與說明書的描述一起用來說明本創作的原理。

圖1為習知應用於切換式電源供應器的示意圖。

圖2為圖1的切換式電源供應器的波形圖。

圖3是展示本創作一實施例的系統電路的電路圖。

圖4是展示本創作另一實施例的系統電路的電路圖。

圖5為依本創作實施例的系統電路的波形圖。

現在將詳細參考本創作的實施例，並在附圖中說明所述的實施例的實例。另外，在圖式及實施方式中所使用的相同或類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。

在下述諸實施例中，當元件被指為「連接」或「耦接」至另一元件時，其可為直接連接或耦接至另一元件，或可能存在介於其間的元件。術語「電路」可表示為至少一元件或多個元件，或者主動地且/或被動地而耦接在一起的元件以提供合適功能。術語「信號」可表示為至少一電流、電壓、負載、溫度、資料或其他信號。此外，應理解，貫穿本說明書以及圖式所指代的信號，其物理特性可以為電壓或是電流。

圖3是展示本創作一實施例的系統電路的電路圖。請參閱圖3。系統電路300包括控制器310、位準偏移電路320以及輸出級電路350。

輸出級電路350耦接位準偏移電路320的輸出端。輸出級電路350包括穩定電路330以及多級反相器電路340。在此實施例中，多級反相器電路340具有二級反相器，包括第一反相器342和第二反相器344。多級反相器電路340包括多個P型金氧半電晶體(第一導通類型之開關元件)MP1、MP2以及多個N型金氧半電晶體(第二導通類型之開關元件)MN1、MN2。多級反相器電路340耦接輸出級電路350外部的開關元件的控制端(未繪示)於節點UG。穩定電路330耦接多級反相器電路340與位準偏移電路320的輸出端(節點preUG)。

穩定電路330包括控制開關MN5和空乏式電晶體(空乏式開關元件)MN4。控制開關MN5可以為金氧半電晶體。控制開關MN5的閘極耦接多級反相器電路340中的第一反相器342的輸出端(節點preUGB)。空乏式電晶體MN4與控制開關MN5以串接方式連接。空乏式電晶體MN4的閘極連接其源極。

空乏式電晶體MN4的汲極耦接位準偏移電路320的輸出端與第一反相器342的輸入端於節點preUG。空乏式電晶體MN4的源極耦接控制開關MN5的汲極。多級反相器電路340中的多個N型金氧半電晶體之開關元件MN1、MN2的每一個源極耦接控制開關MN5的源極。

在一實施例中，控制器310可被施加工作電壓VP1和工作電壓G1，例如工作電壓VP1、G1分別為5V、0V。位準偏移電路320可被施加工作電壓VP2和工作電壓G1，例如工作電壓VP2、G1分別為12V、0V。輸出級電路350可被施加工作電壓VP2和工作電壓G2，例如工作電壓VP2、G2分別為12V、7V。請注意，本創作的工作電壓的數值不以上述揭露內容為限。

值得一提的是，控制開關MN5可以為N型金氧半電晶體，空乏式電晶體MN4可以為空乏式N型金氧半電晶體。

多級反相器電路340為二級反相器。當第一反相器342的輸入端接收來自位準偏移電路320的輸出端的邏輯低位準(在節點preUG上的第一控制信號為邏輯低位準)時，第一反相器342輸出邏輯高位準(在節點preUGB上的第二控制信號為邏輯高位準)至第二反相器344的輸入端，第二反相器344輸出邏輯低位準(在節點UG上的第三控制信號為邏輯低位準)至節點UG(開關元件的控制端)以關閉外部的開關元件。第一控制信號的邏輯位準與第二控制信號的邏輯位準反相，第二控制信號的邏輯位準與第三控制信號的邏輯位準反相。另一方面，第一反相器342的輸出端將輸出邏輯高位準至控制開關MN5的閘極，亦即穩定電路330將導通控制開關MN5和空乏式電晶體MN4的串接路徑。因此，穩定電路330將位準偏移電路320的輸出端鎖住在邏輯低位準。故，穩定電路330具有電流提供能力，且能穩定位準偏移電路320的輸出。

圖4是展示本創作另一實施例的系統電路的電路圖。請參閱圖4。系統電路400包括控制器410、位準偏移電路420以及輸出級電路450。

輸出級電路450包括穩定電路430以及多級反相器電路440。多級反相器電路440具有三級反相器，包括第一反相器442、第二反相器444和第三反相器446。多級反相器電路440包括多個P型金氧半電晶體MP1、MP2、MP3以及多個N型金氧半電晶體MN1、MN2、MN3。多級反相器電路440耦接輸出級電路450外部的開關元件的控制端(未繪示)於節點UG。穩定電路430耦接多級反相器電路440與位準偏移電路320的輸出端(節點preUGB)。

穩定電路430包括控制開關MP4以及空乏式電晶體MN4。控制開關MP4可以為金氧半電晶體。控制開關MP4的閘極耦接多級反相器電路440中的第一反相器442的輸出端(節點preUG)。空乏式電晶體MN4與控制開關MP4以串接方式連接。空乏式電晶體MN4的閘極連接其源極。

空乏式電晶體MN4的源極耦接位準偏移電路420的輸出端與第一反相器442的輸入端於節點preUGB。空乏式電晶體MN4的汲極耦接控制開關MP4的汲極。多級反相器電路440中的多個P型金氧半電晶體MP1、MP2、MP3的每一個源極耦接控制開關MP4的源極。

在一實施例中，控制器410可被施加工作電壓VP1和工作電壓G1，例如工作電壓VP1、G1分別為5V、0V。位準偏移電路420可被施加工作電壓VP2和工作電壓G1，例如工作電壓VP2、G1分別為12V、0V。輸出級電路350可被施加工作電壓VP2和工作電壓G2，例如工作電壓VP2、G2分別為12V、7V。請注意，本創作的工作電壓的數值不以上述揭露內容為限。

值得一提的是，控制開關MP4可以為P型金氧半電晶體，空乏式電晶體MN4可以為空乏式N型金氧半電晶體。

多級反相器電路440為三級反相器。當第一反相器442的輸入端接收來自位準偏移電路420的輸出端的邏輯高位準時，第三反相器446輸出邏輯低位準至節點UG(節點UG用於耦接外部的開關元件的控制端)，以關閉輸出級電路450外部的開關元件(未繪示)。另一方面，第一反相器442的輸出端(節點preUG)將輸出邏輯低位準至控制開關MP4的閘極，亦即穩定電路430將導通控制開關MP4和空乏式電晶體MN4的串接路徑。因此，穩定電路430將位準偏移電路420的輸出端(節點preUGB)鎖住在邏輯高位準。故，穩定電路430具有電流提供能力，且能穩定位準偏移電路420的輸出。

圖5為依本創作實施例的系統電路的波形圖。請參閱圖3至圖5。

系統電路300或400可以為電源供應器，但不以此為限。在時間T0，系統致能信號SE由邏輯高位準轉為邏輯低位準以關閉電源，位準偏移電路320經由多級反相器電路340或是位準偏移電路420經由多級反相器電路440的輸出端(節點UG)將產生一短時間脈衝以關閉上橋開關與下橋開關。在時間T0之後的電源關閉期間，工作電壓G2上的電壓若在時間T1產生相位振盪，由於位準偏移電路320或420的輸出信號被穩定電路330或430鎖住，因此不會影響節點UG的電壓值。故，多級反相器電路340或440的後端的應用電路受到輸出級電路350或450的防護且不會誤動作。

基於上述，在本創作中當在關機的系統電路應用了此輸出級電路時，因穩定電路具有電流提供能力，能夠穩定位準偏移電路的輸出。另一方面，相較於習知技術，本創作的輸出級電路提供了一種具有電流提供能力且為較簡單的保護電路設計。

雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

另外，本創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本創作所揭露的全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本創作的專利範圍。