TWM541151U - 直流對直流控制器 - Google Patents

Description

直流對直流控制器

本新型創作是有關於一種控制器，且特別是有關於一種適用於直流對直流控制器。

現有的直流對直流控制器大都具有多功能接腳，利用參考電流及外接的外部參數設定單元(例如電阻)在多功能接腳上產生參考電壓，以設定相關功能或參數。一般而言，參考電流源會內建在直流對直流控制器中，但是內建參考電流源提供的參考電流會隨著工作電壓改變而飄移，容易導致功能設定錯誤。如果要提高參考電流源的精準度，就必須額外設置控制接腳連接外部電阻提供穩定的參考電流。此種作法會導致直流對直流控制器的接腳數過多，進而增加直流對直流控制器的製造成本。

本新型創作提供一種直流對直流控制器，可透過脈寬調變信號輸出接腳的設置，來產生在功能設定上所需的參考電流。藉此，直流對直流控制器將無須額外設置控制接腳，從而有助於降低直流對直流控制器的接腳數與製造成本。

本新型創作的直流對直流控制器，包括脈寬調變信號輸出接腳、多功能接腳以及電流產生器。脈寬調變信號輸出接腳電性連接外部電阻。多功能接腳電性連接外部參數設定單元。電流產生器耦接脈寬調變信號輸出接腳。在直流對直流控制器的啟動期間，電流產生器利用外部電阻提供參考電流至多功能接腳，以致使直流對直流控制器利用外部參數設定單元設定參數。在啟動期間之後，直流對直流控制器透過脈寬調變信號輸出接腳輸出脈寬調變信號。

在本新型創作的一實施例中，上述的直流對直流控制器更包括電源狀態接腳。直流對直流控制器透過電源狀態接腳耦接外部驅動器及系統電路。在啟動期間之後，直流對直流控制器透過電源狀態接腳致能外部驅動器，並透過電源狀態接腳通知系統電路一電源啟動程序完成。

本新型創作的直流對直流控制器透過脈寬調變信號輸出接腳電性連接外部電阻，利用直流對直流控制器中的電流產生器，在啟動期間透過外部電阻產生參考電流至多功能接腳。除了可透過脈寬調變信號輸出接腳輸出脈寬調變訊號，亦可透過同一個脈寬調變信號輸出接腳產生功能設定所需的參考電流。不但提高參考電流的精準度，亦可降低直流對直流控制器的接腳數與製造成本。

為讓本新型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。

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種直流對直流控制器的示意圖。如圖1所示，直流對直流控制器100適用於外部驅動器101。直流對直流控制器100包括電流產生器110、控制器120、脈寬調變信號輸出接腳130、電源狀態接腳140、多功能接腳150、致能接腳160以及第一開關170。

在整體架構上，直流對直流控制器100可透過脈寬調變信號輸出接腳130與電源狀態接腳140電性連接外部驅動器101，以控制外部驅動器101。脈寬調變信號輸出接腳130電性連接外部電阻R11。多功能接腳150電性連接外部參數設定單元102，外部參數設定單元102可以為電阻或電阻網路。電流產生器110耦接脈寬調變信號輸出接腳130。控制器120耦接電流產生器110、脈寬調變信號輸出接腳130、電源狀態接腳140以及多功能接腳150。第一開關170電性連接在電流產生器110與多功能接腳150之間。

在操作上，直流對直流控制器100在一開始運作時將進入啟動期間。電流產生器110在啟動期間提供參考電壓至脈寬調變信號輸出接腳130，以依據流經外部電阻R11的外部電流IE1產生參考電流IR1。直流對直流控制器100可將參考電流IR1提供至多功能接腳150，以利用外部參數設定單元102來進行功能設定操作。在直流對直流控制器100的啟動期間，電流產生器110可利用外部電阻R11提供參考電流IR1至多功能接腳150，以使直流對直流控制器100利用外部參數設定單元102設定一參數。當參數設定完成時，直流對直流控制器100將進入正常工作狀態。在正常工作狀態下，亦即在啟動期間之後，直流對直流控制器100透過脈寬調變信號輸出接腳130輸出脈寬調變訊號PU1至外部驅動器101，以控制外部驅動器101的電源轉換操作。

直流對直流控制器100的脈寬調變信號輸出接腳130除了輸出脈寬調變訊號PU1，更可作為產生參考電流IR1的控制接腳。與現有技術相較之下，本新型創作的直流對直流控制器100將無須額外設置控制接腳，即可搭配電流產生器110產生功能設定所需的參考電流IR1，有助於降低直流對直流控制器100的接腳數與製造成本。

圖2是本新型創作實施例的直流對直流控制器的時序圖，以下將同時參照圖1與圖2來說明。直流對直流控制器100透過致能接腳160接收致能訊號EN1，並響應致能訊號EN1開始運作。如圖2所示，在開始運作時，直流對直流控制器100進入啟動期間MD21，且透過電源狀態接腳140所傳送的電源狀態訊號S11維持在低準位LV21。

在啟動期間MD21，電流產生器110會施加參考電壓至脈寬調變信號輸出接腳130，以產生流經外部電阻R11的外部電流IE1。電流產生器110依據外部電流IE1產生參考電流IR1，供直流對直流控制器100執行功能設定操作。

在啟動期間MD21，控制器120利用控制訊號S12來導通第一開關170，以透過第一開關170將參考電流IR1傳送至多功能接腳150。外部參數設定單元102可響應於參考電流IR1產生設定電壓，控制器120將可依據設定電壓來進行功能設定操作，例如，設定一溫度保護參數。

在啟動期間MD21，電源狀態訊號S11維持在低準位LV21，使外部驅動器101保持在禁能狀態。當功能設定操作完成時，亦即在啟動期間MD21之後，直流對直流控制器100進入正常工作狀態MD22，且電源狀態訊號S11會從低準位LV21切換至高準位LV22。此時直流對直流控制器100透過脈寬調變信號輸出接腳130輸出脈寬調變訊號PU1至外部驅動器101，並且透過電源狀態接腳140輸出的電源狀態訊號S11致能外部驅動器101，同時通知系統電路103電源啟動程序已完成。外部驅動器101將致能，進而在脈寬調變訊號PU1的控制下進行電源轉換操作。另一方面，當系統電路103偵測到具有高準位LV22的電源狀態訊號S11時，系統電路103即可判別電源啟動程序已完成。

在正常工作狀態MD22，亦即在啟動期間MD21之後，控制器120會切斷電流產生器110與多功能接腳150之間的電流路徑。例如，控制器120可依據具有高準位LV22的電源狀態訊號S11，將控制訊號S12切換至低準位LV21，進而使電流產生器110切換至一禁能狀態，並使第一開關170斷開。此時電流產生器110將停止供應參考電壓，進而阻斷外部電流IE1與參考電流IR1的產生。

換言之，直流對直流控制器100的脈寬調變信號輸出接腳130除了輸出脈寬調變訊號PU1以外，更可作為控制接腳耦接外部電阻以產生精確的參考電流。與現有技術相較，本新型創作的直流對直流控制器100將無須額外設置控制接腳，即可搭配外部電阻產生功能設定所需的參考電流，從而有助於降低直流對直流控制器100的接腳數與製造成本。

圖3是本新型創作另一實施例的直流對直流控制器示意圖，以下將參照圖3進一步說明電流產生器110與外部驅動器101。如圖3所示，電流產生器110包括電流鏡310、運算放大器320、電晶體330以及第二開關340。電流鏡310電性連接第一開關170的第一端，且第一開關170的第二端電性連接多功能接腳150。電流鏡310包括P通道電晶體311與312。

運算放大器320的非反相輸入端接收由電壓源350所產生的參考電壓，且運算放大器320的反相輸入端耦接脈寬調變信號輸出接腳130。電壓源350可由能隙參考電路(bandgap reference circuit)所構成。電晶體330為一N通道電晶體，電晶體330的第一端電性連接電流鏡310中的P通道電晶體311，電晶體330的控制端電性連接運算放大器320的輸出端。第二開關340的第一端電性連接電晶體330的第二端，且第二開關340的第二端耦接運算放大器320的反相輸入端。

控制器120可透過第二開關340適時地啟動或是關閉電流產生器110，使電流產生器110在啟動期間供應參考電流IR1，並可在正常工作狀態停止供應參考電流IR1。如圖2所示，在啟動期間MD21，控制器120可依據具有低準位LV21的電源狀態訊號S11，產生具有高準位LV22的控制訊號S12，以導通第二開關340。隨著第二開關340導通，運算放大器320與第二開關340將可形成一負回授迴路，從而將脈寬調變信號輸出接腳130維持在參考電壓，並可將外部電流IE1傳送至電流鏡310。

此時，電流鏡310複製外部電流IE1，透過P通道電晶體312映射出參考電流IR1。直流對直流控制器100則利用參考電流IR1進行功能設定操作。在正常工作狀態MD22，控制器120可依據具有高準位LV22的電源狀態訊號S11，產生具有低準位LV21的控制訊號S12。第二開關340將斷開，使電流產生器110停止運作，進而阻斷外部電流IE1與參考電流IR1的產生。

請繼續參照圖3，外部驅動器101包括驅動器301、切換電路302以及阻抗電路303。其中切換電路302電性連接驅動器301，且切換電路302包括串聯在輸入電壓V31與接地端之間的上橋開關SW31與下橋開關SW32。阻抗電路303包括電感L3與電容C3，電性連接切換電路302。

如圖2及圖3所示，在啟動期間MD21，因電源狀態訊號S11處於低準位LV21，而使驅動器301禁能。在正常工作狀態MD22，驅動器301可響應於具有高準位LV22的電源狀態訊號S11而致能。此時驅動器301將來自直流對直流控制器100的脈寬調變訊號PU1轉換成多個驅動訊號DR31~DR32。

切換電路302會依據驅動訊號DR31~DR32來操作上橋開關SW31與下橋開關SW32。隨著上橋開關SW31與下橋開關SW32的操作，將輸入電壓V31轉換成輸出電壓V32。

雖然圖1與圖3實施例中的控制器120是利用控制訊號S12來控制第一開關170以及電流產生器110中的第二開關340，但其並非用以限定本新型創作。舉例來說，在另一實施例中，控制器120也可直接利用電源狀態訊號S11來控制第一開關170與第二開關340。在另一實施例中，本領域具有通常知識者也可依設計所需選擇性地移除第一開關170，並直接將電流產生器110中的電流鏡310電性連接至多功能接腳150。

綜上所述，本新型創作的直流對直流控制器可透過脈寬 調變信號輸出接腳傳送外部驅動器所需的脈寬調變訊號，並可利用脈寬調變信號輸出接腳耦接外部電阻，使電流產生器產生功能設定所需的參考電流。換言之，直流對直流控制器的脈寬調變信號輸出接腳除了用以輸出脈寬調變訊號以外，更可用以作為產生參考電流用的控制接腳。與現有技術相較之下，本新型創作的直流對直流控制器將無須額外設置控制接腳，即可搭配外部電阻產生功能設定所需的精確的參考電流，從而有助於降低直流對直流控制器的接腳數與製造成本。

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

100‧‧‧直流對直流控制器

110‧‧‧電流產生器

120‧‧‧控制器

130‧‧‧脈寬調變信號輸出接腳

140‧‧‧電源狀態接腳

150‧‧‧多功能接腳

160‧‧‧致能接腳

170‧‧‧第一開關

101‧‧‧外部驅動器

102‧‧‧外部參數設定單元

103‧‧‧系統電路

R11‧‧‧外部電阻

EN1‧‧‧致能訊號

S11‧‧‧電源狀態訊號

S12‧‧‧控制訊號

IE1‧‧‧外部電流

IR1‧‧‧參考電流

PU1‧‧‧脈寬調變訊號

MD21‧‧‧啟動期間

MD22‧‧‧正常工作狀態

LV21‧‧‧低準位

LV22‧‧‧高準位

310‧‧‧電流鏡

311、312‧‧‧P通道電晶體

320‧‧‧運算放大器

330‧‧‧電晶體

340‧‧‧第二開關

350‧‧‧電壓源

301‧‧‧驅動器

302‧‧‧切換電路

303‧‧‧阻抗電路

SW31‧‧‧上橋開關

SW32‧‧‧下橋開關

L3‧‧‧電感

C3‧‧‧電容

DR31~DR32‧‧‧驅動訊號

V31‧‧‧輸入電壓

V32‧‧‧輸出電壓

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種直流對直流控制器的示意圖。 圖2是依照本新型創作的一實施例的用以說明直流對直流控制器的時序圖。 圖3是依照本新型創作的另一實施例的一種直流對直流控制器的示意圖。

100‧‧‧直流對直流控制器

110‧‧‧電流產生器

120‧‧‧控制器

130‧‧‧脈寬調變信號輸出接腳

140‧‧‧電源狀態接腳

150‧‧‧多功能接腳

160‧‧‧致能接腳

170‧‧‧第一開關

101‧‧‧外部驅動器

102‧‧‧外部參數設定單元

103‧‧‧系統電路

R11‧‧‧外部電阻

EN1‧‧‧致能訊號

S11‧‧‧電源狀態訊號

S12‧‧‧控制訊號

IE1‧‧‧外部電流

IR1‧‧‧參考電流

PU1‧‧‧脈寬調變訊號

Claims (5)

1. 一種直流對直流控制器，包含： 一脈寬調變信號輸出接腳，電性連接一外部電阻； 一多功能接腳，電性連接一外部參數設定單元；以及 一電流產生器，耦接該脈寬調變信號輸出接腳； 其中，在該直流對直流控制器的一啟動期間，該電流產生器利用該外部電阻提供一參考電流至該多功能接腳，以使該直流對直流控制器利用該外部參數設定單元設定一參數，在該啟動期間之後，該直流對直流控制器透過該脈寬調變信號輸出接腳輸出一脈寬調變信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的直流對直流控制器，更包括： 一電源狀態接腳，耦接一外部驅動器及一系統電路； 其中在該啟動期間之後，該直流對直流控制器透過該電源狀態接腳致能該外部驅動器，並透過該電源狀態接腳通知該系統電路一電源啟動程序完成。
3. 如申請專利範圍第1項所述的直流對直流控制器，更包括： 一控制器，耦接該電流產生器，其中在該啟動期間之後，該控制器切斷該電流產生器與該多功能接腳間的一電流路徑。
4. 如申請專利範圍第1項所述的直流對直流控制器，其中該電流產生器包括： 一電流鏡，產生該參考電流； 一第一開關，其第一端耦接該電流鏡，且該第一開關的第二端耦接該多功能接腳； 其中該第一開關在該啟動期間導通，並在該啟動期間之後斷開。
5. 如申請專利範圍第1項所述的直流對直流控制器，其中該電流產生器包括： 一運算放大器，其第一端接收一參考電壓，該運算放大器的第二端耦接該脈寬調變信號輸出接腳； 一電晶體，其第一端耦接一電流鏡，該電晶體的控制端耦接該運算放大器的輸出端；以及 一第二開關，其第一端耦接該電晶體的第二端，且該第二開關的第二端耦接該運算放大器的第二端，其中該第二開關在該啟動期間導通，並在該啟動期間之後斷開。