專利名稱：集成電路與操作模式?jīng)Q定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種工作模式(operation mode)的決定方法與相關(guān)電路，特別是 關(guān)于使用于電源供應(yīng)器中的工作模式的決定方法與相關(guān)電路。
背景技術(shù)：
為了減小封裝的大小(package size)，集成電路的接腳數(shù)目(pin count)也是越 小越好。所以，產(chǎn)生了多功能接腳(multi-function pin)的觀念。電源供應(yīng)器中的電源管 理集成電路也是需要有多功能接腳，來降低封裝成本。 舉例來說，Supertex，一家位于美國加州的公司，生產(chǎn)販賣發(fā)光二極管(light emittion diode，LED)驅(qū)動器(driver) IC，HV9910B，就具有多功能接腳RT。請參閱圖1與圖 2，其為HV9910B的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表(datasheet)中所建議的兩個發(fā)光二極管(light emittion diode，LED)驅(qū)動系統(tǒng)，而其中的為HV9910B。詳細的圖1與圖2的系統(tǒng)電路操作請參閱 HV9910B的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表(datasheet)。簡單地說，當功率開關(guān)Qi開啟時，電感L開始儲能，電 流ILED由電源VIN，流經(jīng)LED" LEDN、電感L、功率開關(guān)以及電阻Rcs。電流ILED大到預(yù)設(shè) 程度時，功率開關(guān)關(guān)閉時，電感L開始釋能，電流I，流經(jīng)LED^ . . LEDN、電感L、以及二極 管D所構(gòu)成的回路。至于關(guān)閉后的功率開關(guān)QJ可時開啟，則視工作模式而定。圖l是操作 于脈沖寬度調(diào)制(pulse widthmodulation， P麗)模式，而圖2是固定關(guān)閉時間(constant off-time)模式。 圖1與圖2的差異，就只有電阻RT—的連接方式。如果從多功能接腳RT，判斷 出電阻RT —端固定連接到接地線(GND)，如圖1所示，則會使整個LED驅(qū)動系統(tǒng)操作 于脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation, P麗)模式，使開關(guān)頻率fFM大約為一個定值。 如果IQ從多功能接腳RT，可判別出到從GATE接腳所發(fā)出的高壓(譬如12伏特)信號， 如圖2所示，則會使整個LED驅(qū)動系統(tǒng)操作于固定關(guān)閉時間(constant off-time)模 式，使關(guān)閉時間T,大約為一個定值。電阻RT的電阻值也是用來決定脈沖寬度調(diào)制(pulse widthmodulation, P麗)模式下的開關(guān)頻率fPWM，或是固定關(guān)閉時間(constantoff-time)模 式下的關(guān)閉時間T,。 換言之，多功能接腳RT不單只是用來決定工作的工作模式，同時也用來決定 了功率開關(guān)Q工的開關(guān)時間。 然而，如此的多功能接腳RT設(shè)計，卻可能對的內(nèi)部電路設(shè)計，產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實施例提供一種集成電路，包含有控制器、多功能接腳、以及模式判 斷電路。該控制器用以控制功率開關(guān)(power switch)，并可被設(shè)定于工作在數(shù)個工作 模式其中之一。該等工作模式包含有第一工作模式以及第二工作模式。該多功能接腳 (multi-function pin)可連接至外部電阻。該模式判斷電路檢測于該多功能接腳的信號。 該信號代表該外部電阻的電阻值。當該電阻值位于第一范圍時，該模式判斷電路使該控制器操作于第一工作模式；當該電阻值位于第二范圍時，該模式判斷電路使該控制器操作于 第二工作模式。該等工作模式均用來進行電源轉(zhuǎn)換。 本發(fā)明的一實施例提供一種操作模式?jīng)Q定方法。先提供集成電路，其具有多功能 接腳，連接至外部電阻。通過該多功能接腳，檢測該外部電阻的電阻值。當該電阻值小于第 一預(yù)設(shè)電阻值時，使該集成電路以第一工作模式，控制功率開關(guān)，來進行電源轉(zhuǎn)換。當該電 阻值大于該第一預(yù)設(shè)電阻值時，使該集成電路以不同于該第一工作模式的第二工作模式， 控制該功率開關(guān)，來進行電源轉(zhuǎn)換。


圖1與圖2為兩個已知發(fā)光二極管驅(qū)動系統(tǒng)器。
圖3為依據(jù)本發(fā)明所實施的發(fā)光二極管驅(qū)動系統(tǒng)。
圖4為圖3中的一種實施例的部分電路示意圖。
圖5為一實施例的方法流程圖，可用來作為圖4中電路的操作根據(jù)。
IC2 集成電路 RT 多功能接腳 ft 開關(guān)頻率 TPWM 開關(guān)周期 L 電感 D 二極管 200 發(fā)光二極管驅(qū)動系統(tǒng) 204 模式判斷電路 2062 多工器 2064 比較器 VKT 電壓 RT 電阻 CS GATE 接腳 T。FF 關(guān)閉時間
功率開關(guān) Cin C0UT 電各
LED . . LEDN 發(fā)光二極管 202 控制器 206 電壓設(shè)定電路 VREra vrefo vrefl 目^Efefli
Qc 開關(guān) IKT 電流
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下 圖3為依據(jù)本發(fā)明所實施的發(fā)光二極管(light emittion diode， LED)驅(qū)動系統(tǒng) 200。與圖1以及圖2中的集成電路不同的，圖3中的集成電路IC2是依據(jù)電阻RT的電 阻值大小來決定IC2是操作于P麗模式還是固定關(guān)閉時間(constant off-time)模式，來 控制功率開關(guān)的切換，轉(zhuǎn)換能源，以驅(qū)動 發(fā)光二極管LED" . . LEDN。至于圖3中的功率開關(guān)電流檢測電阻Rcs、電感L、電 容C^與G?！憾O管D、以及-發(fā)光二極管LEDp.LED,之間的操作與原理，跟圖1中的相對 應(yīng)元件一樣或類似，故其解釋省略而不在此累述。 在圖3的實施例中，當電阻RT的電阻值大于8. 5千歐姆時，IC2就會操作于固定關(guān) 閉時間(constant off-time)模式，使關(guān)閉時間T。FF，也就是功率開關(guān)Q:于關(guān)閉后到下一次 的開啟時間，都是一個大約固定地時間。而這個固定的時間，會由電阻RT的電阻值大小所決定。 在圖3的實施例中，當電阻RT的電阻值小于8. 5千歐姆時，IC2就會操作于P麗模 式，使開關(guān)頻率fpwM，也就是功率開關(guān)連續(xù)兩次開啟瞬間之間的間隔時間倒數(shù)，都是一個 大約固定頻率。而這個固定頻率，會由電阻RT的電阻值大小所決定。 因此，多功能接腳RT不單只是用來決定工作IC2的工作模式，同時也用來決定了 功率開關(guān)Q工的開關(guān)時間。 相較于圖3中的IC2的多功能接腳RT的應(yīng)用設(shè)計，圖1與圖2的的多功能接 腳RT的輸出入電路會有以下兩個問題。 1. Id的多功能接腳RT的輸出入電路需要用高壓電路。因為接腳GATE用來開啟 或是關(guān)閉功率開關(guān)Qi，所以其輸出電壓往往是高電壓，譬如說12伏特。既然圖2中的 多功能接腳RT是連接到接腳GATE，所以中通過多功能接腳RT傳輸?shù)妮敵鋈腚娐罚悴?得不采用高壓電路，來耐受接腳GATE所傳出的高壓(12伏特)信號。 2. 的多功能接腳RT的輸出入電路可能會受高頻切換信號的干擾。接腳 GATE會輸出高頻的信號，來開啟或是關(guān)閉功率開關(guān)Q"當應(yīng)用于圖2的固定關(guān)閉時間 (constant off-time)模式操作時，這樣的高頻信號會通過電阻RT的連接，進入多功能接腳 RT，進而影響連接到多功能接腳RT的固定關(guān)閉時間控制電路。所以，IQ便需要一些額外的 防護措施，來避免多功能接腳RT的輸出入電路受到接腳GATE所輸出的高頻信號的干擾。
圖3中的IC2的多功能接腳RT則沒有以上所描述的問題。IC2的多功能接腳RT 的輸出入電路可以采用低壓電路，譬如5伏特電路。此乃因為IG的多功能接腳RT，不論操 作模式是固定關(guān)閉時間(constant off-time)模式或是P麗模式，都是固定耦接到地電源 線(GND)，不會接收到高壓(12伏特)信號。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的，低壓(像是5伏 特)電路一般可以設(shè)計的比高壓(像是12伏特)電路來的具有比較小的芯片面積，所以采 用低壓電路比較有機會能節(jié)省芯片面積成本。 一樣的道理，不論操作模式是固定關(guān)閉時間 (constant off-time)模式或是P麗模式，如同圖3所示，IC2的多功能接腳RT與接腳GATE 是分離的，所以IC2的多功能接腳RT并不會受到接腳GATE所輸出的高頻信號的干擾。也 因此，IC2不必要去花費成本設(shè)置高頻信號干擾的防護措施。 圖4為圖3的實施例的部分電路示意圖。集成電路IC2中具有控制器202、模式判 斷電路204、以及電壓設(shè)定電路206?？刂破?02通過接腳GATE,控制圖3中功率開關(guān)Q工的切換。模式判斷電路204檢測流經(jīng)多功能接腳RT的電流，也等同地檢測到了電阻RT的電阻 值。依據(jù)所檢測到的電阻值，模式判斷電路204會送出模式信號SM,，設(shè)定控制器202操作 于數(shù)個工作模式中的其中之一。譬如說，當電阻RT的電阻值大于8. 5千歐姆時，模式判斷 電路204便設(shè)定控制器202操作于固定關(guān)閉時間模式，而且也會依據(jù)所檢測到電阻RT的電 阻值，送出時間信號ST皿，決定關(guān)閉時間T。FF。當電阻RT的電阻值小于8. 5千歐姆時，模式 判斷電路204設(shè)定控制器202操作于P麗模式，而且也會依據(jù)所檢測到電阻RT的電阻值， 送出時間信號STIME，決定開關(guān)頻率f。M。 電壓設(shè)定電路206會依照模式信號SM。DE，來設(shè)定多功能接腳RT的電壓VKT。如圖4 所示，電壓設(shè)定電路206包含有多工器(multiplexer) 2062，其三個輸入端分別接收固定電 壓V謂、V,以及V肌。在此實施例中，V謂、V,以及V肌分別為1伏特、0. 6伏特、以及 0. 2伏特。依據(jù)模式信號S麗，多工器2062選擇固定電壓V謂、V,、以及V皿其中之一，來 當作參考電壓V，，輸出至比較器2064。比較器2064與開關(guān)Qc的連接方式，可以使多功能 接腳RT的電壓VKT大約維持在等于參考電壓VKEF。而且，流經(jīng)電阻RT的電流IKT，也會流經(jīng) 開關(guān)Qc，而被模式判斷電路204所檢測。 圖5為一實施例的方法流程圖，可用來作為圖4中電路的操作根據(jù)。請同時參照圖 4與圖5。步驟502表示，當圖41(:2—開始被接上電源時，必須等待一段穩(wěn)定時間(settle time)，等候電源穩(wěn)定，且固定電壓VKEFH、 VKEF。、以及都被穩(wěn)定地產(chǎn)生后，才進入其它步 驟。于步驟504中，模式判斷電路204通過模式信號SM。DE，使多工器2062選擇固定電壓VKEF。 作為輸出，也因此使得多功能接腳RT的電壓VKT大約穩(wěn)定地等于固定電壓VKEF。。模式判斷 電路204于步驟506中檢測流經(jīng)多功能接腳RT的電流IKT，于步驟508中比較IKT是否小于 預(yù)設(shè)電流值IKT。。在圖4的實施例中，固定電壓VKEF。為0. 6伏特，而預(yù)設(shè)電流值IKT。為70微 安培(micro-amper)。因此，模式判斷電路204于步驟506中等同于判斷電阻RT的電阻值 是否大于8. 5千歐姆( 0. 6V/70uA)。如果，步驟506中，電阻RT的電阻值被判別大于8. 5 千歐姆，模式判斷電路204決定IC2應(yīng)操作于固定關(guān)閉時間模式，接著進入步驟510 ;若判別 結(jié)果為否，模式判斷電路204決定IC2應(yīng)操做于P麗模式，接著進入步驟520。
與步驟504類似地，于步驟510中，模式判斷電路204通過電壓設(shè)定電路206，來 使多功能接腳RT的電壓VKT改變，而成為固定電壓VKEFH。在圖4的實施例中，固定電壓VKEFH 為1伏特。模式判斷電路204接著于步驟512中檢測流經(jīng)多功能接腳RT的電流I『于步 驟514中，模式判斷電路204開始使控制器202操作于固定關(guān)閉時間模式。模式判斷電路 204，也依據(jù)當下電流1『來控制固定關(guān)閉時間模式下的關(guān)閉時間T?！喝缤襟E516所示。 譬如說，當電流IKT大約為93. 747微安培時，意味著電阻RT的電阻值約為10. 667千歐姆 ( 1V/93. 747uA)，可使關(guān)閉時間T。FF大約為0. 5微秒(micros econd);當電流IKT大約為 0. 93747微安培時，意味著電阻RT的電阻值約為1.0667百萬歐姆( 1V/0. 93747uA)，可 使關(guān)閉時間T。FF大約為50微秒。 于步驟520中，模式判斷電路204通過電壓設(shè)定電路206，來使多功能接腳RT的電 壓VKT改變，而成為固定電壓VKEFp在圖4的實施例中，固定電壓為0. 2伏特。模式判 斷電路204接著于步驟522中檢測流經(jīng)多功能接腳RT的電流IKT。于步驟524中，模式判斷 電路204開始使控制器202操作于P麗模式。模式判斷電路204，也依據(jù)當下電流IKT，來控 制于P麗模式下的開關(guān)頻率fPWM，如同步驟526所示。譬如說，集成電路IC2可以設(shè)計為，當電流IKT大約為30微安培時，意味著電阻RT的電阻值約為6. 667千歐姆( 0. 2V/30uA)， 集成電路IC2的開關(guān)頻率fPM大約為30千赫(KHz);當電流IKT大約為200微安培時，意味 著電阻RT的電阻值約為1千歐姆( 0. 2V/200uA)，集成電路IC2的開關(guān)頻率fPWM大約為 200千赫(KHz)。 由以上的實施例可知，8. 5千歐姆是一個電壓分水嶺(watershed)。具有電阻值 比8. 5千歐姆大的電阻RT可以使IC2操作于固定關(guān)閉時間模式，電阻RT的電阻值可能大到 1. 0667百萬歐姆。具有電阻值比8. 5千歐姆小的電阻RT可以使IC2操作于P麗模式，電阻 RT的電阻值可能小到1千歐姆。可歸納得知，在此實施例中，電阻^的可用電阻值范圍是1 千歐姆至1. 0667百萬歐姆，其最大與最小差異大約是1千(10的三次方)倍。
在以上的實施例中，隨著工作模式的改變，多功能接腳RT的電壓V^也會改變。藉 此，可以解決電流L可能變異過大的問題。從另一個角度來看，如果多功能接腳RT的電壓 V^—直維持固定，不會隨著工作模式的改變而改變，則IC2會相當難設(shè)計，因為1(:2會需要 具備有能力檢測出大小變異達10的三次方倍的電流IKT。從前述實施例可知，隨著工作模 式的改變，來切換多功能接腳RT的電壓V『則電流IKT的大小變化將縮小至10的二次方倍 (從0. 93747微安培到200微安培)，IC2的電流檢測能力需求可以相當程度地降低，而比較 好設(shè)計。 通過解釋可知，以上所揭露的實施例，可以讓多功能接腳RT的輸出入電路采用低 壓電路，可以使多功能接腳RT的輸出入電路免受高頻信號的干擾，也可解決電流I^可能變 異過大的問題。但本發(fā)明并不限定以上實施例所揭示的發(fā)光二極管驅(qū)動系統(tǒng)，也不限于一 定要達到以上的效果。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何在本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤 飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準。
權(quán)利要求
一種集成電路，包含有控制器，用以控制功率開關(guān)，該控制器可被設(shè)定于工作在數(shù)個工作模式其中之一，該等工作模式包含有第一工作模式以及第二工作模式；多功能接腳，用以連接至外部電阻；以及模式判斷電路，檢測于該多功能接腳的信號，該信號代表該外部電阻的電阻值，當該電阻值位于第一范圍時，使該控制器操作于第一工作模式，當該電阻值位于第二范圍時，使該控制器操作于第二工作模式；其中，該等工作模式均用來進行電源轉(zhuǎn)換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，該第一工作模式為脈沖寬度調(diào)制模式，以及 該第二工作模式為固定關(guān)閉時間模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路，其中，該外部電阻的該電阻值還用以決定該脈沖寬度調(diào)制模式的工作頻率，或是該固定關(guān)閉時間模式的關(guān)閉時間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，還包含有電壓設(shè)定電路，當該模式判斷電路決定使該控制器操作于該第一工作模式或是該第二 工作模式之前，該電壓設(shè)定電路使該多功能接腳的電壓大致為第一固定電壓；當該模式判 斷電路決定使該控制器操作于該第一工作模式后，該電壓設(shè)定電路使該多功能接腳的電壓 大致為第二固定電壓；當該模式判斷電路決定使該控制器操作于該第二工作模式后，該電 壓設(shè)定電路使該多功能接腳的電壓大致為第三固定電壓；且該第一固定電壓介于該第二與 第三固定電壓之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，該功率開關(guān)用于電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
6. —種操作模式?jīng)Q定方法，包含有 提供集成電路，具有多功能接腳，連接至外部電阻； 通過該多功能接腳，檢測該外部電阻的電阻值；當該電阻值小于第一預(yù)設(shè)電阻值時，使該集成電路以第一工作模式，控制功率開關(guān)，來 進行電源轉(zhuǎn)換；以及當該電阻值大于該第一預(yù)設(shè)電阻值時，使該集成電路以不同于該第一工作模式的第二 工作模式，控制該功率開關(guān)，來進行電源轉(zhuǎn)換。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作模式?jīng)Q定方法，其中，檢測該外部電阻的該電阻值步驟， 包含有使該多功能接腳的電壓大致為第一固定電壓；以及 檢測流經(jīng)該外部電阻的電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作模式?jīng)Q定方法，還包含有當該電阻值小于該第一預(yù)設(shè)電阻值時，使該多功能接腳的電壓大致為第二固定電壓， 其中，該第二固定電壓低于該第一固定電壓；以及當該電阻值大于該第一預(yù)設(shè)電阻值時，使該多功能接腳的電壓大致為第三固定電壓， 其中，該第三固定電壓高于該第一固定電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作模式?jīng)Q定方法，其中，該第一工作模式為脈沖寬度調(diào)制 模式，以及該第二工作模式為固定關(guān)閉時間模式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作模式?jīng)Q定方法，還包含有依據(jù)該外部電阻的該電阻值來決定控制該功率開關(guān)的開關(guān)時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作模式?jīng)Q定方法，其中，該功率開關(guān)用以驅(qū)動數(shù)個發(fā)光二 極管。
全文摘要
集成電路與相關(guān)的操作模式?jīng)Q定方法。該集成電路包含有控制器、多功能接腳、以及模式判斷電路。該控制器用以控制功率開關(guān)(power switch)，并可被設(shè)定于工作在數(shù)個工作模式其中之一。該等工作模式包含有第一工作模式以及第二工作模式。該多功能接腳(multi-function pin)可連接至外部電阻。該模式判斷電路檢測于該多功能接腳的信號。該信號代表該外部電阻的電阻值。當該電阻值位于第一范圍時，該模式判斷電路使該控制器操作于第一工作模式；當該電阻值位于第二范圍時，該模式判斷電路使該控制器操作于第二工作模式。該等工作模式均用來進行電源轉(zhuǎn)換。
文檔編號G05B19/04GK101727079SQ20081017270
公開日2010年6月9日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者朱益杉, 沈逸倫, 陳仁義 申請人:通嘉科技股份有限公司