降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，包括第一晶體管、第二晶體管、電感、控制器以及開關(guān)。第一晶體管接收輸入電壓。電感的第一端耦接至第一晶體管與第二晶體管，電感的第二端耦接至降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端以產(chǎn)生輸出電壓?？刂破鹘邮蛰敵鲭妷?，并檢測輸出電壓的大小以產(chǎn)生檢測結(jié)果。開關(guān)串接在第一晶體管的第二端以及第二晶體管的第一端間，開關(guān)依據(jù)檢測結(jié)果以導(dǎo)通或斷開。
【專利說明】降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，且特別是有關(guān)于一種可降低輸出電壓所可能產(chǎn)生的過沖(overshoot)現(xiàn)象的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]請參照圖1A以及圖1B，圖1A示出現(xiàn)有的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100的電路圖，圖1B示出降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100的動作波形圖。降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100包括晶體管Q1、Q2、電感LI以及電容Cl，晶體管Ql、Q2分別依據(jù)所接收的互補的控制信號UGATE及LGATE來交互的導(dǎo)通或斷開，并通過電感LI來轉(zhuǎn)換輸入電壓VIN以在輸出端OUT產(chǎn)生輸出電壓VOUT，其中，輸出電壓VOUT用來驅(qū)動負載RL。
[0003]在圖1B中，在時間點Tl時，負載RL所需要的電流IRL瞬間降低時(由重載轉(zhuǎn)換成輕載)，存儲在電感LI中的電流ILl下降的速率會跟不上負載RL的變化，在此同時，電容Cl中所存儲的電量將接收電感LI上的電流ILl而快速的被充電，并致使輸出電壓VOUT快速的上升而造成過沖的現(xiàn)象。這個輸出電壓VOUT過沖的現(xiàn)象可能會造成降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100及/或負載RL上的電路元件造成損毀，影響到所屬產(chǎn)品的運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，有效降低其輸出電壓所可能產(chǎn)生的過沖(overshoot)的現(xiàn)象。
[0005]本發(fā)明提供一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，包括第一晶體管、第二晶體管、電感、控制器以及開關(guān)。第一晶體管具有第一端、第二端以及控制端，該第一晶體管的第一端接收輸入電壓，該第一晶體管的控制端接收第一控制信號。第二晶體管具有第一端、第二端以及控制端，第一晶體管的第二端耦接第二晶體管的第一端，第二晶體管的第二端耦接參考接地電壓，第二晶體管的控制端接收第二控制信號。電感的第一端耦接至第一晶體管的第二端，該電感的第二端耦接至降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端以產(chǎn)生輸出電壓?？刂破鹘邮蛰敵鲭妷海z測輸出電壓的大小以產(chǎn)生檢測結(jié)果。開關(guān)串接在第一晶體管的第二端以及第二晶體管的第一端間，開關(guān)依據(jù)檢測結(jié)果以導(dǎo)通或斷開。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的控制器檢測輸出電壓是否大于臨界電壓以產(chǎn)生檢測電壓。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述的控制器包括比較器。比較器耦接降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端，依據(jù)比較輸出電壓以及臨界電壓以產(chǎn)生檢測電壓。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)上述的開關(guān)依據(jù)檢測電壓導(dǎo)通時，提供第二控制信號至第二晶體管的控制端的路徑被切斷。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一晶體管依據(jù)第一控制信號被斷開。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第二晶體管的控制端通過被導(dǎo)通的開關(guān)被耦接到第二晶體管的第一端，第二晶體管依據(jù)第二晶體管的第一端上的電壓被斷開。[0011]在本發(fā)明的一實施例中，其中還包括電容。電容串接在降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端以及參考接地電壓間。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，其中還包括控制信號產(chǎn)生器。控制信號產(chǎn)生器耦接第一晶體管以及第二晶體管的控制端，分別提供第一控制信號以及第二控制信號至第一晶體管以及第二晶體管的控制端。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，其中當(dāng)上述的開關(guān)依據(jù)檢測電壓導(dǎo)通時，控制信號產(chǎn)生器停止提供第二控制信號至第二晶體管的控制端。
[0014]基于上述，本發(fā)明通過在降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置由重載轉(zhuǎn)輕載的過程中，通過檢測輸出電壓的電壓值大小，來導(dǎo)通串接在第二晶體管的第一端及控制端間的開關(guān)，并通過開關(guān)來斷開第二晶體管，以提供由參考接地端、第二晶體管的基體所產(chǎn)生的二極管以及電感間來提供電流回路以快速消耗電感的電能，進以降低輸出電壓所可能產(chǎn)生的過沖(overshoot)的程度。
[0015]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1A示出現(xiàn)有的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100的電路圖；
[0017]圖1B示出降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置100的動作波形圖；
[0018]圖2A示出本發(fā)明一實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的示意圖；
[0019]圖2B示出本發(fā)明實施例的控制器210的一實施方式示意圖；
[0020]圖2C示出圖2A實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的動作波形圖；
[0021]圖3示出本發(fā)明另一實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置300的示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明
[0023]100、200、300:降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置；
[0024]210,310:控制器；
[0025]320:控制信號產(chǎn)生器；
[0026]UGATE, LGATE:控制信號；
[0027]VIN:輸入電壓；
[0028]Q1、Q2:晶體管；
[0029]LI:電感；
[0030]VOUT:輸出電壓；
[0031]RL:負載；
[0032]Cl:電容；
[0033]OUT:輸出端；
[0034]D2: 二極管；
[0035]CTRl:檢測結(jié)果；
[0036]GND:參考接地電壓；
[0037]ILl、IRL:電流；
[0038]VREF:臨界電壓；[0039]VA:電壓；
[0040]CMPl:比較器。
【具體實施方式】
[0041]請參照圖2A，圖2A示出本發(fā)明一實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的示意圖。降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200包括晶體管Ql、Q2、電感L1、控制器210、開關(guān)SWl以及電容Cl。晶體管Ql具有第一端(例如源極)、第二端(例如漏極)以及控制端(例如柵極)，晶體管Ql的第一端接收輸入電壓VIN，晶體管Ql的控制端接收控制信號UGATE，晶體管Ql的第二端則耦接至晶體管Q2的第一端(例如源極)。另外，晶體管Q2的第二端(例如漏極)耦接至參考接地電壓GND，而晶體管Q2的控制端則接收控制信號LGATE。在本實施例中，晶體管Ql以及晶體管Q2分別依據(jù)所接收的控制信號UGATE以及LGATE以導(dǎo)通或斷開，其中，晶體管Ql以及晶體管Q2不會同時被導(dǎo)通。
[0042]電感LI的第一端耦接至晶體管Ql的第二端以及晶體管Q2的第一端，電感LI的第二端則耦接至降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的輸出端OUT。降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的輸出端OUT產(chǎn)生輸出電壓VOUT以驅(qū)動負載RL。
[0043]開關(guān)SWl的第一端耦接至電感LI與晶體管Ql及晶體管Q2的共同耦接端(也就是電感LI的第一端)，開關(guān)SWl的第二端耦接至晶體管Q2的控制端。開關(guān)SWl受控于檢測信號CTRl以導(dǎo)通或斷開。檢測信號CTRl則由耦接至開關(guān)SWl的控制器210所產(chǎn)生，控制器210另耦接至降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的輸出端0UT，并接收輸出電壓V0UT。在本實施例中，控制器210通過檢測輸出電壓VOUT的大小以產(chǎn)生檢測結(jié)果CTRl。
[0044]電容Cl則串接在輸出端OUT以及參考接地電壓GND間。
[0045]在整體的動作方面，請同步參照圖2A以及圖2C，其中圖2C示出圖2A實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的動作波形圖。在負載RL所需要的電流IRL瞬間降低時，輸出電壓VOUT對應(yīng)瞬間上升，并大于臨界電壓VREF?？刂破?10通過即時的檢測輸出電壓VOUT的大小來對應(yīng)產(chǎn)生檢測結(jié)果CTRl以導(dǎo)通開關(guān)SWl，并在輸出電壓VOUT大于臨界電壓VREF時產(chǎn)生例如邏輯高電平的檢測結(jié)果CTR1。
[0046]在此請參照圖2B，圖2B示出本發(fā)明實施例的控制器210的一實施方式示意圖?？刂破?10包括比較器CMP I。比較器CMPl接收輸出電壓VOUT以及臨界電壓VREF，并針對輸出電壓VOUT以及臨界電壓VREF進行比較以產(chǎn)生檢測結(jié)果CTR1。臨界電壓VREF為一個預(yù)先設(shè)定好的數(shù)值，可以由設(shè)計者依據(jù)降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200的實際操作狀態(tài)來設(shè)定。
[0047]此外，比較器CMPl也可以不直接接收輸出電壓VOUT來進行比較的動作，控制器210中可以建構(gòu)一電阻串(未示出)先對輸出電壓VOUT進行分壓，再將分壓后的結(jié)果傳送至比較器CMPl來與預(yù)先設(shè)定的臨界電壓VREF進行比較以產(chǎn)生檢測結(jié)果CTR1。如此一來，比較器CMPl可以不用直接承受較高電壓的輸出電壓V0UT，可省去所需使用的高壓元件的數(shù)量，進以節(jié)省電路的面積。
[0048]請重新參照圖2A以及圖2C，在當(dāng)開關(guān)SWl依據(jù)檢測結(jié)果CTRl時，控制信號LGATE停止被供應(yīng)至晶體管Q2的控制端。簡單來說，在本發(fā)明實施例中，控制信號LGATE被提供至晶體管Q2的控制端的路徑可以切斷，并使晶體管Q2的控制端改通過開關(guān)SWl來接收晶體管Ql的第二端(電感LI的第一端)上的電壓VA。[0049]由于此時晶體管Ql依據(jù)控制信號UGATE而被斷開，相對應(yīng)的晶體管Ql的第二端上的電壓VA下降，并使晶體管Q2也對應(yīng)被斷開。在此同時，在晶體管Q2所形成的寄生二極管D2與電感LI間產(chǎn)生電流回路，并加速電感LI上的電流的消耗速率，有效降低輸出電壓VOUT所可能產(chǎn)生的過沖現(xiàn)象的電壓幅度。
[0050]以下請參照圖3，圖3示出本發(fā)明另一實施例的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置300的示意圖。降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置300包括晶體管Ql、Q2、電感L1、控制器310、控制信號產(chǎn)生器320、開關(guān)SWl以及電容Cl。其中，控制信號產(chǎn)生器320用以產(chǎn)生控制信號UGATE以及LGATE以分別控制晶體管Ql以及晶體管Q2的導(dǎo)通或斷開的狀態(tài)。其中，控制信號UGATE以及LGATE為脈寬調(diào)變(pulse width modulation, PWM)信號。并且，當(dāng)控制器310提供檢測結(jié)果CTRl以導(dǎo)通開關(guān)SWl時，控制信號產(chǎn)生器320停止供應(yīng)控制信號LGATE至晶體管Q2的控制端(例如控制信號產(chǎn)生器320產(chǎn)生檢測結(jié)果CTRl的端點變更為浮接的狀態(tài))。
[0051]另外說明一下，本實施例中的控制器310以及控制信號產(chǎn)生器320可以整合為同一個電路來實施。
[0052]關(guān)于降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置300的動作細節(jié)與本發(fā)明圖2A的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置200相同，以下不多贅述。
[0053]綜上所述，本發(fā)明通過提供開關(guān)串接在降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的第二晶體管的控制端與第一端間，并在當(dāng)降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置所驅(qū)動的負載狀態(tài)由重載轉(zhuǎn)換為輕載時，適時的導(dǎo)通開關(guān)，以斷開第二晶體管。再通過被斷開的第二晶體管的寄生二極管來提供電流回路，使電感中的電量可以加速被逸散，以減低降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置所產(chǎn)生的輸出電壓的過沖幅度。
[0054]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括: 一第一晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第一晶體管的第一端接收一輸入電壓，該第一晶體管的控制端接收一第一控制信號； 一第二晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第一晶體管的第二端耦接該第二晶體管的第一端，該第二晶體管的第二端耦接一參考接地電壓，該第二晶體管的控制端接收一第二控制信號； 一電感，該電感的第一端耦接至該第一晶體管的第二端，該電感的第二端耦接至該降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端以產(chǎn)生一輸出電壓； 一控制器，接收該輸出電壓，檢測該輸出電壓的大小以產(chǎn)生一檢測結(jié)果；以及 一開關(guān)，串接在該第一晶體管的第二端以及該第二晶體管的第一端間，該開關(guān)依據(jù)該檢測結(jié)果以導(dǎo)通或斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該控制器檢測該輸出電壓是否大于一臨界電壓以產(chǎn)生該檢測電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該控制器包括: 一比較器，耦接該降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端，依據(jù)比較該輸出電壓以及該臨界電壓以產(chǎn)生該檢測電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，當(dāng)該開關(guān)依據(jù)該檢測電壓導(dǎo)通時，提供該第二控制信號至該第二晶體管的控制端的路徑被切斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一晶體管依據(jù)該第一控制信號被斷開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第二晶體管的控制端通過被導(dǎo)通的該開關(guān)被耦接到該第二晶體管的第一端，該第二晶體管依據(jù)該第二晶體管的第一端上的電壓被斷開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括: 一電容，串接在該降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端和該參考接地電壓間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括: 一控制信號產(chǎn)生器，耦接該第一晶體管以及該第二晶體管的控制端，分別提供該第一控制信號以及該第二控制信號至該第一晶體管以及該第二晶體管的控制端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的降壓式電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，當(dāng)該開關(guān)依據(jù)該檢測電壓導(dǎo)通時，該控制信號產(chǎn)生器停止提供該第二控制信號至該第二晶體管的控制端。
【文檔編號】H02M3/155GK103856046SQ201210504917
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】林寶全, 林素圓, 周宏哲 申請人:杰力科技股份有限公司