專利名稱：電源控制電路、電源設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源設(shè)備控制電路、電源設(shè)備及其控制方法。
背景技術(shù)：
由于當(dāng)今IC(集成電路)集成度的提高和電源電壓的降低，所以需要降低且最小化功率消耗。而且，隨著電源電壓的降低，每個IC中的MOS晶體管的閾值電壓降低。由于閾值電壓降低，所以低于閾值的區(qū)域?qū)p少，影響斷流的性能。這因而可能引起在關(guān)斷狀態(tài)期間電流被泄漏，在關(guān)斷狀態(tài)中MOS晶體管的柵極和源極之間不施加電壓。雖然成功地降低且最小化了功率消耗，但是幾乎沒有消除電流泄漏的影響。
為了減少閾值電壓降低的情況下的MOS晶體管中的電流泄漏，公知的技術(shù)是控制反向柵極電壓。根據(jù)該技術(shù)，通過在關(guān)斷狀態(tài)中深度調(diào)整反向柵極電壓，可以改善在低于閾值的區(qū)域中斷流的性能。執(zhí)行深度調(diào)整反向柵極電壓的意思是當(dāng)晶體管是NMOS類型的時，向P襯底施加低于電源電壓的電壓。當(dāng)晶體管是PMOS類型的時，向N襯底施加高于電源電壓的電壓。在MOS晶體管中，在反向柵極電壓被輕度調(diào)整以保持具有低閾值電壓的導(dǎo)通狀態(tài)的同時，可以最小化關(guān)斷狀態(tài)期間的電流泄漏，在關(guān)斷狀態(tài)中柵極和源極之間不施加電壓。
具有上述IC的這種電源設(shè)備被設(shè)計(jì)為與各種電壓需求不同的電子設(shè)備相連接，因而包括多個DC/DC變換器(如日本未審查專利公開No.2003-61341和No.2005-210884中所公開的)。具有所述IC的電源設(shè)備可被安排來檢測每個DC/DC變換器的功率效率，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)任何一個DC/DC變換器的功率效率低于預(yù)定設(shè)置水平時，取消該DC/DC變換器的動作(如日本未審查專利公開No.2003-333833中所公開的)。
圖4和圖5中所示出的電源設(shè)備100包括多個DC/DC變換器120到140，并且被連接到外部設(shè)備200。電源設(shè)備100為外部設(shè)備200提供電源電壓VCC、提供給其MOS晶體管的反向柵極的柵極電壓VBGP和VBGN、輸入/輸出電壓VIO以及其它電壓VXX。電源設(shè)備100與外部設(shè)備200交換控制信號(IIC)上攜帶的多種數(shù)據(jù)。外部設(shè)備200由一個或多個集成電路組成。
電源設(shè)備100包括接口控制器150，如圖5中所示。接口控制器150與總線B1相連接。外部設(shè)備200包括如圖5和圖6中所示的NAND電路210。電源設(shè)備100中的DC/DC變換器120到140被安排為分別調(diào)整要提供給NAND電路210的電源電壓VCC、要提供給NAND電路210中的PMOS晶體管FET10和FET30的反向柵極的反向柵極電壓VBGP以及要提供給NAND電路210中的NMOS晶體管FET20和FET40的反向柵極的反向柵極電壓VBGN。在圖中X和Y表示向其提供高電平信號或低電平信號的輸入端，并且Z表示輸出端。
例如，當(dāng)接口控制器150接收到來自連接到接口控制器150的外部設(shè)備的動作命令信號時，電源設(shè)備100指示寄存器REG0存儲該動作命令信號。當(dāng)該動作命令信號攜帶的是停止命令時，DC/DC變換器120到140的動作被取消。當(dāng)動作命令信號攜帶的是動作命令時，DC/DC變換器120到140被激活。
當(dāng)接口控制器150接收到來自連接到接口控制器150的外部設(shè)備的電源電壓VCC的電壓操作信號時，接收到的電壓操作信號被存儲在寄存器REG1中并且與電壓操作信號相對應(yīng)的模擬電壓信號(參考電壓)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器DAC1輸入到誤差放大器ERA1中。然后，電源設(shè)備100驅(qū)動誤差放大器EAR1將電源電壓VCC的反饋與參考電壓進(jìn)行比較，并且從而進(jìn)行控制以使得電源電壓VCC接近于參考電壓。而且，當(dāng)接口控制器150接收到來自連接到接口控制器150的外部設(shè)備的柵極電壓VBGP和VBGN的電壓操作信號時，電源設(shè)備100指示誤差放大器ERA2和ERA3調(diào)整提供給MOS晶體管FET10到FET40的反向柵極的反向柵極電壓VBGP和VBGN以接近于它們的參考電平，調(diào)整方式與誤差放大器ERA1控制電源電壓VCC到其參考電平的方式相同。因此，電源設(shè)備100使得DC/DC變換器120到140能夠響應(yīng)于在接口控制器150處接收到的動作命令信號和電壓操作信號，獨(dú)立地將電壓VCC、VBGP和VBGN調(diào)整到它們各自的最佳電平。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于電源設(shè)備100允許分別調(diào)整電壓VCC、VBGP和VBGN，所以其DC/DC變換器130可能會將提供給PMOS晶體管FET10和FET30的反向柵極的電壓VBGP控制到低于電源電壓VCC的電平。這將引起大量電流從源極流到PMOS晶體管FET10和FET30的反向柵極，從而導(dǎo)致PMOS晶體管FET10和FET30的擊穿。
考慮到以上方面做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供電源設(shè)備的控制電路、電源設(shè)備及其控制方法，其中電源設(shè)備具有多個DC/DC變換器，所述DC/DC變換器用于在保持電壓輸出之間的相互電位關(guān)系的同時傳送電壓輸出。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電源設(shè)備的控制電路，所述電源設(shè)備輸出多個不同電壓電平的直流電壓，該控制電路包括電壓設(shè)置單元，用于確定與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是所述多個直流電壓中的一個。
根據(jù)第一方面的電源設(shè)備的控制電路和第二方面的電源設(shè)備，與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓由電壓設(shè)置單元確定。由于第二直流電壓不是獨(dú)立于第一直流電壓的設(shè)置電平而確定的，所以可以在保持它們的相互電位關(guān)系的同時傳送多個直流電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電源設(shè)備的控制方法，所述電源設(shè)備輸出多個不同電壓電平的直流電壓，該方法包括以下步驟確定與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是所述多個不同直流電壓中的一個。
根據(jù)第三方面的控制電源設(shè)備的方法，與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓由電壓設(shè)置單元確定。由于第二直流電壓不是獨(dú)立于第一直流電壓的設(shè)置電平而確定的，所以可以在保持它們的相互電位關(guān)系的同時傳送多個直流電壓。
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時，將從中更充分地清楚本發(fā)明以上的和其它的目的和新穎特征。但是應(yīng)當(dāng)理解，附圖只是為了說明，而不希望作為對本發(fā)明限制的定義。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源設(shè)備的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電源設(shè)備的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電源設(shè)備的電路圖；圖4是示出了傳統(tǒng)的電源設(shè)備與外部設(shè)備之間的連接的框圖；圖5是與外部設(shè)備中的邏輯電路相連接的傳統(tǒng)電源設(shè)備的電路圖；圖6是邏輯電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)將參考圖1描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。如圖1中所示，第一實(shí)施例的電源設(shè)備10包括控制器20和第一到第三DC/DC變換器30、40和50?？刂破?0包括接口控制器21、四個寄存器REG0到REG3、加法器22以及寄存器REG2’。控制器20對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的控制電路。
接口控制器21與總線B1相連接?？偩€B1與未示出的外部設(shè)備(例如，電子設(shè)備)相連接。此外，接口控制器21被分別連接到四個寄存器REG0、REG1、REG2和REG3，如圖1中所示。
寄存器REG0被連接到第一DC/DC變換器30。寄存器REG0還被連接到第二DC/DC變換器40和第三DC/DC變換器50。
如圖1中所示，寄存器REG1被連接到第一DC/DC變換器30的D/A轉(zhuǎn)換器DAC1。寄存器REG3被連接到第三DC/DC變換器50的D/A轉(zhuǎn)換器DAC3。
寄存器REG1和REG2被連接到加法器22。加法器22被連接到寄存器REG2’。寄存器REG2’被連接到第二DC/DC變換器40的D/A轉(zhuǎn)換器DAC2。
如圖所示，第一DC/DC變換器30包括主開關(guān)晶體管FET1、同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2、扼流圈L1和電容器C1。主開關(guān)晶體管FET1在漏極處連接到輸入端(IN1)，以使得直流輸入電壓VIN經(jīng)由輸入端(IN1)施加到主開關(guān)晶體管FET1上。主開關(guān)晶體管FET1的源極被連接到同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2的漏極。同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2的源極接地。此外，主開關(guān)晶體管FET1的源極和同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2的漏極都被連接到扼流圈L1。扼流圈L1被連接到輸出端(OUT1)。電容器C1被連接在輸出端(OUT1)和地之間。輸出端(OUT1)被連接到未示出的電子設(shè)備的NAND電路的電源輸入端。
第一DC/DC變換器30還包括誤差放大器ERA1、D/A轉(zhuǎn)換器DAC1、三角波振蕩器OSC1和PWM比較器PWM1。誤差放大器ERA1的反相輸入端被連接到輸出端(OUT1)。同時，誤差放大器ERA1的同相輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器DAC1相連接。
三角波振蕩器OSC1輸出三角波信號。該三角波信號在恒定的電壓電平范圍內(nèi)振蕩(例如在1.0V與2.0V之間)。三角波振蕩器OSC1由OP放大器、電阻器和電容器等組成。
PWM比較器PWM1具有正輸入端(+)和負(fù)輸入端(-)。正輸入端(+)與誤差放大器ERA1的輸出端(N1)相連接，而負(fù)輸入端(-)與三角波振蕩器OSC1相連接。另外，PWM比較器PWM1的輸出端(Q1)被連接到主開關(guān)晶體管FET1的柵極，同時反相輸出端(*Q1)被連接到同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2的柵極。
除了未提供三角波振蕩器以外，第二DC/DC變換器40具有與第一DC/DC變換器30相似的結(jié)構(gòu)。在所示出的第一實(shí)施例中，可以分別用誤差放大器ERA2、D/A轉(zhuǎn)換器DAC2、PWM比較器PWM2、主開關(guān)晶體管FET3、同步側(cè)開關(guān)晶體管FET4、扼流圈L2和電容器C2順次替換第一DC/DC變換器30中的誤差放大器ERA1、D/A轉(zhuǎn)換器DAC1、PWM比較器PWM1、主開關(guān)晶體管FET1、同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2、扼流圈L1和電容器C1，來構(gòu)成第二DC/DC變換器40。
PWM比較器PWM2的負(fù)輸入端(-)被連接到第一DC/DC變換器30的三角波振蕩器OSC1。圖1中N2、IN2和OUT2表示的分別是誤差放大器ERA2的輸出端、第二DC/DC變換器40的輸入端和第二DC/DC變換器40的輸出端。PWM比較器PWM2的輸出端和反相輸出端分別用Q2和*Q2表示。例如，輸出端(OUT2)被連接到組成未示出的電子設(shè)備的NAND電路的PMOS晶體管的反向柵極。
第三DC/DC變換器50包括NMOS晶體管FET5、NMOS晶體管FET6、扼流圈L3和電容器C3。NMOS晶體管FET5在漏極處連接到輸入端(IN3)用于接收直流輸入電壓VIN。NMOS晶體管FET5的源極被連接到扼流圈L3，扼流圈L3又連接到地。
NMOS晶體管FET5的源極被連接到NMOS晶體管FET6的漏極。NMOS晶體管FET6的源極被連接到輸出端(OUT3)。電容器C3被連接在輸出端(OUT3)和地之間。輸出端(OUT3)被連接到組成未示出的電子設(shè)備的NAND電路的NMOS晶體管的反向柵極。
第三DC/DC變換器50包括誤差放大器ERA3、D/A轉(zhuǎn)換器DAC3和PWM比較器PWM3。誤差放大器ERA3的反相輸入端被連接到輸出端(OUT3)。同時，誤差放大器ERA3的同相輸入端被連接到D/A轉(zhuǎn)換器DAC3。
PWM比較器PWM3的正輸入端(+)被連接到誤差放大器ERA3的輸出端(N3)，并且負(fù)輸入端(-)被連接到第一DC/DC變換器30的三角波振蕩器OSC1。PWM比較器PWM3的輸出端(Q3)被連接到NMOS晶體管FET5的柵極。PWM比較器PWM3的反相輸出端(*Q3)被連接到NMOS晶體管FET6的柵極。
現(xiàn)在將描述電源設(shè)備10的控制方法。圖1中所示出的接口控制器21接收關(guān)于與總線B1等相連接的電子設(shè)備的導(dǎo)通狀態(tài)的數(shù)據(jù)。接口控制器21根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)的內(nèi)容將接收到的數(shù)據(jù)輸出到寄存器REG0到REG3中。
接口控制器21將動作命令信號ON/OFF輸出到寄存器REG0中。動作命令信號ON/OFF被用于接通和關(guān)斷DC/DC變換器30到50的電源設(shè)備。
在存儲了關(guān)于動作命令信號ON/OFF的動作/停止的信息之后，寄存器REG0將該信號ON/OFF輸出到相應(yīng)的DC/DC變換器30到50的電源設(shè)備。當(dāng)DC/DC變換器30到50的電源設(shè)備接收到動作命令信號ON/OFF時，它們可以被接通或關(guān)斷以進(jìn)行動作或停止。
接口控制器21將電源電壓命令信號S1輸出到寄存器REG1。電源電壓命令信號S1被用于將所提供的電源電壓VCC調(diào)整到最佳電壓電平，該最佳電壓電平被供應(yīng)給與第一DC/DC變換器30的輸出(OUT1)相連接的電子設(shè)備(包括NAND電路)。電源電壓VCC對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一直流電壓。電源電壓命令信號S1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一直流電壓的設(shè)置值。
寄存器REG1存儲電源電壓命令信號S1，然后將該信號S1輸出到第一DC/DC變換器30的D/A轉(zhuǎn)換器DAC1。D/A轉(zhuǎn)換器DAC1將通過電源電壓命令信號S1接收到的模擬電壓信號(參考電壓)輸出到誤差放大器ERA1的同相輸入端。由于寄存器REG1存儲用于將電源電壓VCC(第一直流電壓)調(diào)整到最佳電平的電源電壓命令信號S1的設(shè)置值，所以寄存器REG1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一直流電壓數(shù)據(jù)存儲器。
電源電壓VCC被反饋到誤差放大器ERA1的反相輸入端，如圖所示。誤差放大器ERA1將被反饋的電源電壓VCC與參考電壓進(jìn)行比較，以將誤差輸出電壓輸出到PWM比較器PWM1的正輸入端(+)。
通過三角波振蕩器OSC1將三角波信號輸入到PWM比較器PWM1的負(fù)輸入端(-)。PWM比較器PWM1將三角波信號的電壓電平與誤差輸出電壓進(jìn)行比較。
當(dāng)誤差輸出電壓大于三角波信號的電壓電平時，PWM比較器PWM1從輸出端(Q1)輸出高電平的PWM信號。與此同時，PWM比較器PWM1從反相輸出端(*Q1)輸出低電平的反相PWM信號。同時，當(dāng)誤差輸出電壓電平小于三角波信號的電壓電平時，PWM比較器PWM1從輸出端(Q1)輸出低電平的PWM信號。與此同時，PWM比較器PWM1從反相輸出端(*Q1)輸出高電平的反相PWM信號。
PWM信號被輸入到主開關(guān)晶體管FET1的柵極。當(dāng)PWM信號處于其高電平時，主開關(guān)晶體管FET1導(dǎo)通，而當(dāng)PWM信號處于其低電平時，主開關(guān)晶體管FET1關(guān)斷。反相PWM信號被輸入到同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2的柵極。當(dāng)反相PWM信號處于低電平時，同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2關(guān)斷，而當(dāng)反相PWM信號處于高電平時，同步側(cè)開關(guān)晶體管FET2導(dǎo)通。通過重復(fù)PWM信號在高電平和低電平之間的變換和反相PWM信號在高電平和低電平之間的變換，使得電源電壓被調(diào)整到其最佳電壓電平，并且之后經(jīng)由輸出端(OUT1)提供給電子設(shè)備(包括NAND電路)。
而且，接口控制器21將偏置電壓命令信號S2輸出到寄存器REG2。偏置電壓命令信號S2被用于將提供給組成NAND電路的PMOS晶體管的反向柵極的電壓VBGP調(diào)整為大于電源電壓VCC的電平。在本實(shí)施例中，例如，接口控制器21基于從外部電子設(shè)備沿著總線B1提供的輸入數(shù)據(jù)，來確定電源電壓VCC的最佳設(shè)置值和柵極電壓VBGP的最佳設(shè)置值之間的差分設(shè)置值(偏置電壓)。另一種選擇是，可以利用獨(dú)立于電源設(shè)備10而提供的外部控制器等(未示出)來確定差分設(shè)置值(偏置電壓)。由于響應(yīng)于偏置電壓命令信號S2，柵極電壓VBGP被設(shè)置為大于電源電壓VCC，所以柵極電壓VBGP對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第二直流電壓。偏置電壓命令信號S2等同于根據(jù)本發(fā)明的第二直流電壓的設(shè)置值。
寄存器REG2存儲偏置電壓命令信號S2，然后將該信號S2輸出到加法器22。由于寄存器REG2存儲了確定電源電壓VCC的設(shè)置值(第一直流電壓的設(shè)置值)和柵極電壓VBGP的設(shè)置值(第二直流電壓的設(shè)置值)之間的差分設(shè)置值的偏置電壓命令信號S2，所以寄存器REG2對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的電壓差數(shù)據(jù)存儲器。
電源電壓命令信號S1被輸入到加法器22，如圖所示。加法器22將偏置電壓命令信號S2(偏置電壓)加到電源電壓命令信號S1上以輸出總和信號S3，然后該總和信號S3被輸出到寄存器REG2’。通過將電源電壓命令信號S1與偏置電壓命令信號S2相加而得到的總和信號S3被用于確定柵極電壓VBGP(第二直流電壓)。由于加法器22將用于確定電源電壓VCC(第一直流電壓)的電源電壓命令信號S1與用于確定設(shè)置值差的偏置電壓命令信號S2相加來輸出確定柵極電壓VBGP(第二直流電壓)的總和信號S3，所以加法器22對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的加法器。
寄存器REG2’存儲總和信號S3，然后將總和信號S3輸出到第二DC/DC變換器40的D/A轉(zhuǎn)換器DAC2。D/A轉(zhuǎn)換器DAC2將與總和信號S3相對應(yīng)的模擬電壓信號(參考電壓)輸出到誤差放大器ERA2的同相輸入端。由于寄存器REG2’存儲了確定柵極電壓VBGP(第二直流電壓)的總和信號S3，所以寄存器REG2’對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的總和直流電壓數(shù)據(jù)存儲器。
柵極電壓VBGP被反饋到誤差放大器ERA2的反相輸入端，如圖所示。誤差放大器ERA2將柵極電壓VBGP與參考電壓進(jìn)行比較以將誤差輸出電壓輸出到PWM比較器PWM2的正輸入端(+)。
來自第一DC/DC變換器30的三角波振蕩器OSC1的三角波信號被輸入到PWM比較器PWM2的負(fù)輸入端(-)。PWM比較器PWM2像PWM比較器PWM1一樣，將PWM信號和反相PWM信號分別輸出到主開關(guān)晶體管FET3的柵極和同步側(cè)開關(guān)晶體管FET4的柵極。與上述電源電壓VCC的控制方法相類似，PWM信號重復(fù)地在高電平和低電平之間變換，而反相PWM信號重復(fù)地在低電平和高電平之間變換，因而柵極電壓VBGP可以被控制到大于電源電壓VCC的電平。柵極電壓VBGP被經(jīng)由輸出端(OUT2)提供給組成NAND電路的PMOS晶體管的反向柵極。
接口控制器21還將反向柵極命令信號S4輸出到寄存器REG3。反向柵極命令信號S4被用于確定提供給組成NAND電路的NMOS晶體管的反向柵極的柵極電壓VBGN。
寄存器REG3存儲反向柵極電壓命令信號S4，然后將該信號S4輸出到第三DC/DC變換器50中的D/A轉(zhuǎn)換器DAC3。D/A轉(zhuǎn)換器DAC3將與反向柵極電壓命令信號S4相對應(yīng)的模擬電壓信號(參考電壓)輸出到誤差放大器ERA3的正相輸入端。
柵極電壓VBGN被反饋到誤差放大器ERA3的反相輸入端，如圖所示。誤差放大器ERA3將反饋的柵極電壓VBGN與參考電壓進(jìn)行比較以將誤差輸出電壓輸出到PWM比較器PWM3的正輸入端(+)。
通過第一DC/DC變換器30中的三角波振蕩器OSC1將三角波信號輸入到PWM比較器PWM3的負(fù)輸入端(-)。PWM比較器PWM3像PWM比較器PWM1和PWM2一樣，將PWM信號和反相PWM信號分別輸出到NMOS晶體管FET5的柵極和NMOS晶體管FET6的柵極。由于PWM信號重復(fù)地在高電平和低電平之間變換，而反相PWM信號重復(fù)地在低電平和高電平之間變換，所以柵極電壓VBGN保持在最佳電壓電平上，從而柵極電壓VBGN被經(jīng)由輸出端(OUT3)提供給組成NAND電路的NMOS晶體管的反向柵極。
(第一實(shí)施例的效果)在第一實(shí)施例的電源設(shè)備10及其控制電路20中，加法器22將電源電壓VCC的設(shè)置值和柵極電壓VBGP的設(shè)置值之間的偏置與電源電壓VCC的設(shè)置值相加，來輸出確定柵極電壓VBGP的總和信號S3。這使得總和信號S3保持大于電源電壓VCC的設(shè)置值，從而保護(hù)了NAND電路的PMOS晶體管防止其被過量電流損壞。
根據(jù)第一實(shí)施例的電源設(shè)備10的控制方法，電源電壓VCC的設(shè)置值和柵極電壓VBGP的設(shè)置值之間的偏置被加到與電源電壓VCC的設(shè)置值上，以輸出確定柵極電壓VBGP的總和信號S3。這使得總和信號S3保持大于電源電壓VCC的設(shè)置值，從而保護(hù)了NAND電路的PMOS晶體管防止其被過量電流損壞。
在本實(shí)施例的電源設(shè)備10及其控制電路20中，寄存器REG1存儲用于確定電源電壓VCC的電源電壓命令信號S1，寄存器REG2存儲用于確定電源電壓VCC和柵極電壓VBGP之間的差的偏置電壓命令信號S2。因此，即使連接到兩個寄存器REG1和REG2的加法器22執(zhí)行處理，寄存器REG1和REG2也可以分別暫時地存儲電源電壓命令信號S1和偏置電壓命令信號S2。而且，如果接口控制器21一次性輸出了其命令信號S1和S2，則信號S1和S2被分別存儲在寄存器REG1和REG2中。因此，接口控制器21不必不斷地將兩個命令信號S1和S2分別輸出到寄存器REG1和REG2中，以使得信號S1和S2被存儲在寄存器REG1和REG2中。
在本實(shí)施例的電源設(shè)備10及其控制電路20中，寄存器REG2’存儲由加法器22輸出的總和信號S3?？偤托盘朣3被用于確定柵極電壓VBGP(第二直流電壓)。寄存器REG2’可以連續(xù)地存儲總和信號S3。
(第二實(shí)施例)將參考圖2描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖所示，第二實(shí)施例的電源設(shè)備10A包括控制器20A、第一到第三DC/DC變換器30、40和50?？刂破?0A包括接口控制器21A、四個寄存器REG0、REG1、REG3和REG4、比較器1、選擇器開關(guān)電路MPX1和寄存器REG4’。與第一實(shí)施例的電源設(shè)備的組件相似的組件用相似的標(biāo)號來表示，并且將不進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖所示，兩個寄存器REG1和REG4被連接到比較器1和選擇器開關(guān)電路MPX1。比較器1被連接到選擇器開關(guān)電路MPX1和接口控制器21A。選擇器開關(guān)電路MPX1被連接到寄存器REG4’。寄存器REG4’被連接到第二DC/DC變換器40中的D/A轉(zhuǎn)換器DAC2。
接下來，將說明控制電源設(shè)備10A的方法。與電源設(shè)備10相同的控制方法將不再說明。接口控制器21A將與第一實(shí)施例的電源設(shè)備10相同的電源電壓命令信號S1輸出到寄存器REG1。接口控制器21A還將反向柵極電壓命令信號S6輸出到寄存器REG4。
寄存器REG1存儲電源電壓命令信號S1，并將該信號S1輸出到比較器1。寄存器REG4存儲反向柵極電壓命令信號S6，并將該信號S6輸出到比較器1。由于寄存器REG4存儲確定電壓VBGP(另一直流電壓)的設(shè)置值的反向柵極電壓命令信號S6，所以寄存器REG4對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的直流數(shù)據(jù)存儲器。
比較器1將電源電壓命令信號S1與反向柵極電壓命令信號S6進(jìn)行比較。當(dāng)反向柵極電壓命令信號S6小于電源電壓命令信號S1時，比較器1將開關(guān)激活信號S7輸出到選擇器開關(guān)電路MPX1。一旦接收到開關(guān)激活信號S7，選擇器開關(guān)電路MPX1就將電源電壓命令信號S1輸出到寄存器REG4’。由于比較器1在電源電壓命令信號S1(第一直流電壓的設(shè)置值)和反向柵極電壓命令信號S6(另一直流電壓的設(shè)置值)之間進(jìn)行比較并且判定這兩個電壓中的一個是否大于另一個，所以比較器1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的比較器。
比較器1將警報(bào)信號ALARM與開關(guān)激活信號S7一起輸出到接口控制器21A。接口控制器21A接收到警報(bào)信號ALARM，并且經(jīng)由總線B1將該警報(bào)信號ALARM輸出到上述電子設(shè)備中。警報(bào)信號ALARM用于通知電子設(shè)備傳送給接口控制器21A的電壓VBGP的設(shè)置值小于電源電壓VCC的設(shè)置值。
同時，如果反向柵極電壓命令信號S6等于或大于電源電壓命令信號S1，則比較器1不輸出警報(bào)信號ALARM而是輸出開關(guān)激活信號S7。一旦接收到開關(guān)激活信號S7，選擇器開關(guān)電路MPX1就將反向柵極電壓命令信號S6輸出到寄存器REG4’。由于選擇器開關(guān)電路MPX1被安排為響應(yīng)于開關(guān)激活信號S7來選擇輸出電源電壓命令信號S1或反向柵極電壓命令信號S6，所以選擇器開關(guān)電路MPX1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的選擇器。
寄存器REG4’存儲電源電壓命令信號S1或反向柵極電壓命令信號S6，并且將信號S1或信號S6輸出到第二DC/DC變換器40的D/A轉(zhuǎn)換器DAC2。第二DC/DC變換器40的操作方式與第一實(shí)施例的第二DC/DC變換器40相同，用于將柵極電壓VBGP控制到等于或大于電源電壓VCC的電平。
由于寄存器REG4’存儲了從選擇器開關(guān)電路MPX1輸出的第二直流電壓的設(shè)置值(即電源電壓命令信號S1或反向柵極電壓命令信號S6)，所以寄存器REG4’對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的被選擇的直流電壓數(shù)據(jù)存儲器。
(第二實(shí)施例的效果)在第二實(shí)施例的電源設(shè)備10A及其控制電路20A中，選擇器開關(guān)電路MPX1基于電源電壓命令信號S1和反向柵極電壓命令信號S6之間的大小關(guān)系的比較結(jié)果，選擇電源電壓命令信號S1和反向柵極電壓命令信號S6中較高的設(shè)置值作為柵極電壓VBGP的設(shè)置值。因此，柵極電壓VBGP可以保持等于或高于電源電壓。
根據(jù)第二實(shí)施例的電源設(shè)備10A的控制方法，電源電壓命令信號S1或反向柵極電壓命令信號S6中電壓電平較高者被選擇作為柵極電壓VBGP的設(shè)置值。因此，柵極電壓VBGP可以保持等于或高于電源電壓。
在本實(shí)施例的電源設(shè)備10A及其控制電路20A中，寄存器REG1存儲用于確定電源電壓VCC的電源電壓命令信號S1，并且寄存器REG4存儲用于確定柵極電壓VBGP(另一直流電壓)的反向柵極電壓命令信號S6。因此，即使連接到兩個寄存器REG1和REG4的比較器1執(zhí)行處理，寄存器REG1和REG4也可以分別暫時地存儲電源電壓命令信號S1和反向柵極電壓命令信號S6。而且，由于命令信號S1和S6被接口控制器21A一次性地輸出到相應(yīng)的寄存器REG1和REG4，所以信號S1和S6被分別存儲在寄存器REG1和REG4中。因而，接口控制器21A不必不斷地重復(fù)將兩個命令信號S1和S6分別輸出到寄存器REG1和REG4中，以使得信號S1和S6被存儲在寄存器REG1和REG4中。
在本實(shí)施例的電源設(shè)備10A及其控制電路20A中，寄存器REG4’存儲從選擇器開關(guān)電路MPX1輸出的電源電壓命令信號S1或反向柵極電壓命令信號S6。命令信號S1和S6都被用于確定柵極電壓VBGP(第二直流電壓)。寄存器REG4’可以接連地存儲信號S1或S6。
(第三實(shí)施例)將參考圖3描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。如圖所示，實(shí)施例3的電源設(shè)備10B包括控制器20B和第一到第三DC/DC變換器30、40和50?？刂破靼ń涌诳刂破?1B、四個寄存器REG0、REG1、REG3和REG4、比較器1和2、選擇器開關(guān)電路MPX1和MPX2以及寄存器REG3’和REG4’。與第一實(shí)施例的電源設(shè)備10或第二實(shí)施例的電源設(shè)備10A的組件相似的組件用相同的標(biāo)號來表示，并且將不進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖所示，寄存器REG1被連接到兩個比較器1和2上。零電壓信號S8被輸入到比較器2中。比較器2被連接到選擇器開關(guān)電路MPX2。像比較器2一樣，零電壓信號S8被輸入到選擇器開關(guān)電路MPX2中。選擇器開關(guān)電路MPX2被連接到寄存器REG3。選擇器開關(guān)電路MPX2還被連接到寄存器REG3’。
將說明除了等同于電源設(shè)備10或10A的控制方法以外的電源設(shè)備10B的控制方法。寄存器REG1存儲電源電壓命令信號S1，然后將其輸出到兩個比較器1和2中。
比較器2將電源電壓命令信號S1和零電壓信號S8進(jìn)行比較。零電壓信號S8具有關(guān)于電壓設(shè)置值的數(shù)據(jù)(在本實(shí)施例中具體地是將設(shè)置值變?yōu)榱愕臄?shù)據(jù))。當(dāng)電源電壓命令信號S1等于零電壓信號S8時，比較器2將開關(guān)激活信號S9輸出到選擇器開關(guān)電路MPX2。由于比較器2將電源電壓命令信號S1(第一直流電壓)與零電壓信號S8(另一直流電壓的設(shè)置值)進(jìn)行比較以確定兩個電壓中的哪一個高于另一個，所以比較器2對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的比較器。
如圖所示，反向柵極電壓命令信號S4和零電壓信號S8一起被輸入到選擇器開關(guān)電路MPX2。一旦接收到開關(guān)激活信號S9，選擇器開關(guān)電路MPX2就將零電壓信號S8輸出到寄存器REG3’。
除了開關(guān)激活信號S9以外，比較器2還將警報(bào)信號ALARM輸出到接口控制器21B。一旦接收到警報(bào)信號ALARM，接口控制器21B就經(jīng)由總線B1將警報(bào)信號ALARM輸出到上面的外部電子設(shè)備中。警報(bào)信號ALARM被用于通知電子設(shè)備傳送給接口控制器21B的電壓VBGN大于電源電壓VCC。
同時，當(dāng)電源電壓命令信號S1不等于零電壓信號S8時，比較器2不輸出警報(bào)信號ALARM而是輸出開關(guān)激活信號S9。一旦接收到開關(guān)激活信號S9，選擇器開關(guān)電路MPX2就將反向柵極電壓命令信號S4輸出到寄存器REG3’。由于選擇器開關(guān)電路MPX2基于開關(guān)激活信號S9進(jìn)行開關(guān)，并且選擇輸出零電壓信號S8或反向柵極電壓命令信號S4，所以選擇器開關(guān)電路MPX2對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的選擇器。
寄存器REG3’存儲零電壓信號S8或反向柵極電壓命令信號S4，然后將信號S8或信號S4輸出到第三DC/DC變換器50的D/A轉(zhuǎn)換器DAC3。由于存儲器REG3’存儲要從選擇器開關(guān)電路MPX2輸出的第二直流電壓的設(shè)置值(即本實(shí)施例中的零電壓信號S8或反向柵極電壓命令信號S4)，所以存儲器REG3’對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的被選擇的直流電壓數(shù)據(jù)存儲器。
在第三DC/DC變換器50中，PWM比較器PWM3將誤差放大器ERA3的誤差電壓輸出與三角波信號的電壓進(jìn)行比較，并且將得到的PWM信號或反相PWM信號輸出到NMOS晶體管FET5的柵極和NMOS晶體管FET6的柵極。由于PWM信號重復(fù)地在高電平和低電平之間變換，并且反相PWM信號重復(fù)地在低電平和高電平之間變換，所以柵極電壓VBGP可以被控制為零電平或預(yù)期的電平。
(第三實(shí)施例的效果)在第三實(shí)施例的電源設(shè)備10B及其控制電路20B中，當(dāng)比較器2比較兩個命令信號的大小關(guān)系并且判定電源電壓命令信號S1等于零電壓信號S8時，選擇器開關(guān)電路MPX2選擇零電壓信號S8作為電壓VBGN的設(shè)置值。因此，當(dāng)電源電壓命令信號S1為零時，電壓VBGN的設(shè)置值可以保持為零。
根據(jù)第三實(shí)施例的電源設(shè)備10B的控制方法，當(dāng)從在電源電壓命令信號S1和零電壓信號S8之間的大小比較中判定電源電壓命令信號S1等于零電壓信號S8時，零電壓信號S8被選擇作為電壓VBGN的設(shè)置值。因此，當(dāng)電源電壓命令信號S1為零時，電壓VBGN的設(shè)置值可以保持為零。
在本實(shí)施例的電源設(shè)備10B及其控制電路20B中，寄存器REG3’存儲從選擇器開關(guān)電路MPX2輸出的零電壓信號S8或反向柵極電壓命令信號S4。命令信號S8和S4都被用于確定柵極電壓VBGN(第二直流電壓)。寄存器REG3’可以接連地存儲信號S8或S4。
本發(fā)明不局限于第一到第三實(shí)施例，而是可以通過在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下在安排方面進(jìn)行了修改的修改實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。例如，除了加法器22(如圖1)以外，本發(fā)明的電源設(shè)備還可以包括附加的加法器。更具體地說，加法器22被連接到寄存器REG2’(圖1)，然后寄存器REG2’被連接到另一加法器。該附加的加法器也可以被連接到類似于第一實(shí)施例的存儲偏置電壓命令信號的寄存器。這使得加法器22能夠經(jīng)由寄存器REG2’將總和信號S3(圖1)輸入到另一加法器中，并且使得另一加法器能夠?qū)⑵秒妷好钚盘柤拥娇偤托盘朣3上以輸出用于確定直流電壓的預(yù)期設(shè)置值的另一總和信號。由于附加的加法器輸出用于從加法器22所輸出的總和信號S3中確定直流電壓的預(yù)期設(shè)置值的總和信號，所以除了加法器22以外不需要更多的直流電壓的設(shè)置值。這種修改過的電源的控制方法包括從總和信號S3確定直流電壓的預(yù)期輸出，因而除了總和信號S3以外不提供更多的直流電壓設(shè)置值。
本實(shí)施例的電源設(shè)備可以具有多級連接的兩個或多個加法器22，以使得來自前一級中的加法器的總和信號被后一級中的加法器接收。這使得后一級中的加法器能夠從由前一級中的加法器確定的總和信號中產(chǎn)生用于確定直流電壓的預(yù)期設(shè)置值的另一總和信號。因此，后一級中的加法器除了前一級中的加法器的直流電壓的設(shè)置值以外，不需要產(chǎn)生更多的直流電壓的設(shè)置值。
在本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例中，電壓命令信號S1到S4、S6和S8不局限于與電壓成比例的數(shù)字碼，而可以是表示電壓但不與電壓成比例的數(shù)字碼。電壓命令信號S1到S4、S6和S8中的每一個也可以是表示信號類型(尤其是實(shí)施例中的電壓命令信號)數(shù)字碼和表示電壓但不與電壓成比例的數(shù)字碼的組合。第一、第二和第三實(shí)施例的相應(yīng)的電源10、10A、10B中的控制電路20、20A和20B可以分別按單個半導(dǎo)體芯片的形式或半導(dǎo)體芯片的組合的形式來實(shí)現(xiàn)。電源設(shè)備10、10A和10B可以按單個半導(dǎo)體芯片的形式或半導(dǎo)體芯片的組合的形式來實(shí)現(xiàn)。電源設(shè)備10及其控制電路20可以在模塊中實(shí)現(xiàn)。電子設(shè)備可以包括裝配有控制電路和DC/DC變換器的電源設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的電源設(shè)備的控制電路、電源設(shè)備及其控制方法的安排中，按照與第一直流電壓的設(shè)置電平的電位關(guān)系確定第二直流電壓。由于第二直流電壓不是獨(dú)立于第一直流電壓的設(shè)置電平而確定的，所以可以傳送多個直流電壓，同時保持它們相互的電位關(guān)系。
本申請基于2006年2月22日提交的在先日本專利申請No.2006-045956，并且要求了該在先申請的優(yōu)先權(quán)，該在先申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。
權(quán)利要求
1.一種電源設(shè)備的控制電路，所述電源設(shè)備輸出多個不同電壓電平的直流電壓，所述控制電路包括電壓設(shè)置單元，用于確定與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是所述多個直流電壓中的一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備的控制電路，其中所述電壓設(shè)置單元包括加法器，所述加法器用于將所述第一直流電壓的設(shè)置電平與所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述第二直流電壓的設(shè)置電平之間的差相加，從而確定所述第二直流電壓的設(shè)置電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備的控制電路，包括第一直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述第一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)；以及電壓差數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述設(shè)置電平之間的差的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備的控制電路，包括總和直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲由所述加法器確定的所述第二直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備的控制電路，其中設(shè)置并連接了多個所述電壓設(shè)置單元，以使得由所述多個電壓設(shè)置單元中的一個單元確定的第二直流電壓的設(shè)置電平被傳送作為所述多個電壓設(shè)置單元中不同于所述單元的另一電壓設(shè)置單元中的第一直流電壓的設(shè)置電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備的控制電路，其中所述電壓設(shè)置單元包括比較器和選擇器，所述比較器用于在所述第一直流電壓的設(shè)置電平和不同于所述第一直流電壓的另一直流電壓的設(shè)置電平之間進(jìn)行比較，從而確定大小關(guān)系，所述選擇器用于響應(yīng)于由所述比較器確定的大小關(guān)系的結(jié)果來選擇所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述另一直流電壓的設(shè)置電平中電壓幅度更高的設(shè)置電平作為所述第二直流電壓的設(shè)置電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源設(shè)備的控制電路，包括第一直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述第一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)；以及直流數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述另一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源設(shè)備的控制電路，包括被選擇的直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲由所述選擇器選擇的第二直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
9.一種用于輸出多個不同電壓電平的直流電壓的電源設(shè)備，包括電壓設(shè)置單元，用于確定與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是所述多個不同直流電壓中的一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備，其中所述電壓設(shè)置單元包括加法器，所述加法器用于將所述第一直流電壓的設(shè)置電平與所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述第二直流電壓的設(shè)置電平之間的差相加，從而確定所述第二直流電壓的設(shè)置電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源設(shè)備，包括第一直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述第一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)；以及電壓差數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述設(shè)置電平之間的差的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源設(shè)備，還包括總和直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲由所述加法器確定的所述第二直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備，其中設(shè)置并連接了多個所述電壓設(shè)置單元，以使得由所述多個電壓設(shè)置單元中的一個單元確定的第二直流電壓的設(shè)置電平被傳送作為所述多個電壓設(shè)置單元中不同于所述單元的另一電壓設(shè)置單元中的第一直流電壓的設(shè)置電平。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備，其中所述電壓設(shè)置單元包括比較器和選擇器，所述比較器用于在所述第一直流電壓的設(shè)置電平和不同于所述第一直流電壓的另一直流電壓的設(shè)置電平之間進(jìn)行比較，從而確定大小關(guān)系，所述選擇器用于響應(yīng)于由所述比較器確定的大小關(guān)系的結(jié)果來選擇所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述另一直流電壓的設(shè)置電平中電壓幅度更高的設(shè)置電平作為所述第二直流電壓的設(shè)置電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源設(shè)備，包括第一直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述第一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)；以及直流數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述另一直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源設(shè)備，包括被選擇的直流電壓數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲由所述選擇器選擇的第二直流電壓的設(shè)置電平的數(shù)據(jù)。
17.一種電源設(shè)備的控制方法，所述電源設(shè)備輸出多個不同電壓電平的直流電壓，所述控制方法包括以下步驟確定與第一直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是所述多個直流電壓中的一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源設(shè)備的控制方法，包括以下步驟確定所述第二直流電壓的設(shè)置電平的步驟包括將所述第一直流電壓的設(shè)置電平與所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述第二直流電壓的設(shè)置電平之間的差相加。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源設(shè)備的控制方法，包括以下步驟當(dāng)設(shè)置了多個所述第二直流電壓的設(shè)置電平時，將所述多個第二直流電壓的設(shè)置電平中的一個設(shè)置為與另一個第二直流電壓的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第一直流電壓的設(shè)置電平。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源設(shè)備的控制方法，包括以下步驟在所述第一直流電壓的設(shè)置電平和不同于所述第一直流電壓的另一直流電壓的設(shè)置電平之間進(jìn)行比較，從而確定大小關(guān)系；以及響應(yīng)于所述大小關(guān)系的結(jié)果，選擇所述第一直流電壓的設(shè)置電平和所述另一直流電壓的設(shè)置電平中電壓幅度更高的設(shè)置電平作為所述第二直流電壓的設(shè)置電平。
全文摘要
本發(fā)明提供了電源設(shè)備的控制電路、電源設(shè)備及其控制方法等，其中電源設(shè)備具有多個DC/DC變換器，用于產(chǎn)生電壓且同時保持電壓輸出之間的相互電位關(guān)系。輸出不同直流電壓(VCC、VBGP和VBGN)的電源設(shè)備(10)中的控制電路(20)包括電壓設(shè)置單元(22)，其用于確定與第一直流電壓(VCC)的設(shè)置電平具有電位關(guān)系的第二直流電壓(VBGP)的設(shè)置電平，所述第一直流電壓是多個不同的直流電壓中的一個。
文檔編號H02M3/155GK101026334SQ20061008718
公開日2007年8月29日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者中村享, 小澤秀清 申請人:富士通株式會社