專利名稱：脈沖寬度調制控制電路及其芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于切換式電壓調節(jié)器(switching voltage regulator)的脈沖寬度 調制控制器，尤其涉及一種實現(xiàn)于八腳位封裝的脈沖寬度調制控制器。
背景技術：
切換式電壓調節(jié)器是一種以交互切換一對串聯(lián)的上下開關的方式，將輸入電壓轉換 成穩(wěn)定輸出電壓的裝置。 一般是以脈沖寬度調制的模式控制所述切換式電壓調節(jié)器，也 就是說，所述切換式電壓調節(jié)器的前級連接脈沖寬度調制控制器。所述脈沖寬度調制控 制器如果實現(xiàn)于芯片上，那么在應用上通常需要具備三個功能。第一個功能是可利用啟 用信號停止所述脈沖寬度調制控制芯片的運作。第二個功能是檢測所述切換式電壓調節(jié) 器的輸入電壓，當所述輸入電壓低于閾值時，停止所述脈沖寬度調制控制芯片的運作， 以保護所述切換式電壓調節(jié)器所供應的負載。第三個功能是檢測所述切換式電壓調節(jié)器 的輸出電流，當所述輸出電流高于閾值時，停止所述脈沖寬度調制控制芯片的運作，以 保護所述切換式電壓調節(jié)器所供應的負載。
然而在一般芯片設計的實踐中，均要求以較少接腳的封裝方式實現(xiàn)芯片。因此，如 何在不影響既有功能的情況下，實現(xiàn)上述三個功能，又不增加所述脈沖寬度調制控制芯 片的接腳數(shù)目，是設計所述脈沖寬度調制控制芯片的重要課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一實施例的脈沖寬度調制控制器應用于包含高端開關、低端開關和輸出 電路的切換式電壓調節(jié)器，所述脈沖寬度調制控制器包含啟用裝置、功率感測裝置、過 電流保護裝置和脈沖寬度調制邏輯電路。所述啟用裝置連接于外接頻率補償電路，用以 檢測停止所述脈沖寬度調制控制器運作的電壓。當所述高端開關的輸入電壓低于閾值 時，所述功率感測裝置就停止所述脈沖寬度調制控制器的運作。所述過電流保護裝置用 以監(jiān)控流經所述輸出電路的電流；當所述電流大于閾值時，產生過電流保護信號。所述 脈沖寬度調制邏輯電路連接到所述啟用裝置、功率感測裝置和過電流保護裝置的輸出。
本發(fā)明的第二實施例的應用于切換式電壓調節(jié)器的脈沖寬度調制控制芯片包含根 據(jù)第一實施例的脈沖寬度調制控制電路、高端驅動器和低端驅動器，并以八腳位的封裝 實現(xiàn)。


圖l顯示本發(fā)明的第一實施例的應用于以脈沖寬度調制控制器控制的切換式電壓調 節(jié)器的電路；以及
圖2顯示本發(fā)明的第二實施例的應用于切換式電壓調節(jié)器的脈沖寬度調制控制芯片 的示意圖。
具體實施例方式
圖l顯示本發(fā)明的第一實施例的應用于以脈沖寬度調制控制器控制的切換式電壓調 節(jié)器的組合電路。所述切換式電壓調節(jié)器10包含高端開關M1、低端開關M2、輸出電路 20和脈沖寬度調制控制器30，其中所述切換式電壓調節(jié)器10將輸出電壓供應到負載RL。 所述脈沖寬度調制控制器30包含脈沖寬度調制邏輯電路35和電路40，并控制所述高端開 關M1和所述低端開關M2的運作。
所述電路40包含感測電阻41、電流源42、啟用裝置43、功率感測裝置44和過電流保 護裝置45。所述感測電阻41的一端連接到所述高端開關M1、所述低端開關M2和所述輸 出電路20的接點。所述電流源42的輸出端連接于所述感測電阻41的另一端。所述啟用裝 置43包含啟用比較器431，其輸入端分別連接于開關M3和啟用參考電壓V1。所述開關 M3與所述切換式電壓調節(jié)器10的頻率補償電路50并聯(lián)，而所述頻率補償電路50用作所述 輸出電路20的頻率補償。所述功率感測裝置44包含功率感測比較器441，其輸入端分別 連接所述電流源42的輸出端和功率感測參考電壓V2。所述過電流保護裝置45包含過電流 保護比較器451，其輸入端分別連接所述電流源42的輸出端和過電流保護參考電壓V3。
所述開關M3是晶體管，其柵極端連接外接電壓。當所述外接電壓為高電壓時，所述 開關M3導通。所述啟用比較器431連接到所述開關M3的輸出端以檢測低電壓信號，并與 所述啟用參考電壓V1進行比較，以產生啟用信號，用以停止所述脈沖寬度調制控制器30 的運作。
所述感測電阻41和電流源42用以在所述電流源42連接到所述功率感測裝置44的接 點處產生感應電壓。所述功率感測裝置44用以檢測所述高端開關M1連接到所述輸出電路 20的接點的電壓。當所述高端開關M1的輸入電壓低于閾值時，所述功率感測裝置44發(fā)出 功率感測停止信號以停止所述脈沖寬度調制控制器30的運作。所述功率感測比較器441 通過所述感測電阻41監(jiān)控所述高端開關M1的輸出電壓。當所述高端開關M1的輸入電壓 低于閾值時，所述電流源42連接到所述感測電阻41的接點的電壓便低于所述功率感測參 考電壓V2，而所述功率感測比較器441便產生所述功率感測停止信號。所述過電流保護裝置45用以監(jiān)控流經所述輸出電路20的電流。當所述電流大于閾值 時，產生過電流保護信號以停止所述脈沖寬度調制控制器30的運作。所述過電流保護比 較器45通過所述感測電阻41監(jiān)控流經所述輸出電路20的電流。當所述電流大于閾值時， 所述電流源42連接到所述感測電阻41的接點的電壓便低于所述功率感測參考電壓V3，而 所述過電流保護比較器45便產生過電流保護信號。
圖2顯示本發(fā)明的第二實施例的應用于切換式電壓調節(jié)器的脈沖寬度調制控制芯片 的示意圖。所述脈沖寬度調制控制芯片100用以控制高端開關M1和低端開關M2，并以八 腳位的封裝實現(xiàn)。所述高端開關M1和低端開關M2將一電流輸出到輸出電路20。所述輸 出電路20輸出所述切換式電壓調節(jié)器的輸出電壓，而所述輸出電壓通過回饋電路13回饋 到所述脈沖寬度調制控制芯片IOO。
所述脈沖寬度調制控制芯片100包含高端驅動器110、低端驅動器120、脈沖寬度調 制邏輯電路35和本發(fā)明的應用于以脈沖寬度調制控制器控制的切換式電壓調節(jié)器的電 路40。所述高端驅動器110用以驅動所述高端開關M1。所述低端驅動器110用以驅動所述 低端開關M2。所述脈沖寬度調制邏輯電路35用以控制所述高端開關M1和所述低端開關 M2。
所述脈沖寬度調制控制芯片ioo的第一腳位連接到所述脈沖寬度調制控制芯片ioo
的供應電壓Vcc。所述脈沖寬度調制控制芯片100的第二腳位連接到所述高端驅動器110 的供應電壓端。所述脈沖寬度調制控制芯片100的第三腳位連接到所述高端驅動器110的 輸出端。所述脈沖寬度調制控制芯片100的第四腳位連接到所述高端驅動器110的接地電 壓端，也就是說，所述感測電阻41連接到高端驅動器110和所述低端驅動器110的接點。 所述脈沖寬度調制控制芯片100的第五腳位連接到所述低端驅動器120的輸出端。所述脈 沖寬度調制控制芯片100的第六腳位連接到所述低端驅動器120的接地電壓端。所述脈沖 寬度調制控制芯片100的第七腳位是所述脈沖寬度調制控制芯片100和外接頻率補償電 路50的接點。所述脈沖寬度調制控制芯片100的第八腳位是所述回饋電路130連接到所述 脈沖寬度調制控制芯片100的接點。
如圖2所示，本發(fā)明的應用于切換式電壓調節(jié)器的脈沖寬度調制控制芯片，除原始 的脈沖寬度調制的功能外，另增加啟用、功率感測和過電流保護的機制。然而上述新增 的機制利用所述脈沖寬度調制控制芯片原本的接腳，而不會增加接腳數(shù)目，因此可達到 減小面積和降低成本的目的。
以上已揭示本發(fā)明的技術內容和技術特點，然而所屬領域的技術人員仍可能基于本
發(fā)明的教示和揭示而作出種種不背離本發(fā)明精神的替換和修改。因此，本發(fā)明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換和修改，并由所附 權利要求書涵蓋。
權利要求
1. 一種脈沖寬度調制控制器，其應用于包含高端開關、低端開關和輸出電路的切換式電壓調節(jié)器，其特征在于所述脈沖寬度調制控制器包含啟用裝置，其連接于外接頻率補償電路，用以檢測停止所述脈沖寬度調制控制器運作的電壓；功率感測裝置，其當所述高端開關的輸入電壓低于閾值時，就停止所述脈沖寬度調制控制器的運作；過電流保護裝置，其用以監(jiān)控流經所述輸出電路的電流，當所述電流大于閾值時，產生過電流保護信號；以及脈沖寬度調制邏輯電路，其連接到所述啟用裝置、功率感測裝置和過電流保護裝置的輸出。
2. 根據(jù)權利要求l所述的脈沖寬度調制控制器，其特征在于進一步包含感測電阻，其一端連接到所述高端開關的輸出節(jié)點；以及 電流源，其輸出端連接于所述感測電阻的另一端； 其中所述電流源在其輸出端產生感應電壓。
3. 根據(jù)權利要求2所述的脈沖寬度調制控制器，其中所述功率感測裝置之特征在于包 含功率感測比較器，其輸入端分別連接所述電流源的輸出端和功率感測參考電壓； 其中所述功率感測比較器通過所述感測電阻監(jiān)控所述高端開關的輸出電壓，當所 述高端開關的輸入電壓低于閾值時，所述功率感測比較器產生功率感測停止信號。
4. 根據(jù)權利要求2所述的脈沖寬度調制控制器，其中所述過電流保護裝置之特征在于 包含過電流保護比較器，其輸入端分別連接所述電流源的輸出端和過電流保護參考電 壓；其中所述過電流保護比較器通過所述感測電阻監(jiān)控流經所述輸出電路的電流，當 所述電流大于閾值時，產生過電流保護信號。
5. 根據(jù)權利要求l所述的脈沖寬度調制控制器，其中所述啟用裝置之特征在于包含啟用比較器，其輸入端分別連接于開關和啟用參考電壓，當所述開關打開時，所 述啟用比較器產生啟用信號停止所述電路的運作。
6. 根據(jù)權利要求5所述的脈沖寬度調制控制器，其中所述開關與所述外接頻率補償電路并聯(lián)。
7. 根據(jù)權利要求l所述的脈沖寬度調制控制器，其中所述頻率補償電路用作所述輸出 電路的頻率補償。
8. —種脈沖寬度調制控制芯片，其應用于包含高端開關、低端開關和輸出電路的切換 式電壓調節(jié)器，所述控制芯片僅以八腳位的封裝實現(xiàn)，其特征在于所述控制芯片包 含根據(jù)權利要求l所述的脈沖寬度調制控制器； 高端驅動器，其用以驅動所述高端開關；以及 低端驅動器，其用以驅動所述低端開關。
9. 根據(jù)權利要求8所述的脈沖寬度調制控制芯片，其中所述八個腳位分別連接到所述 脈沖寬度調制控制芯片的供應電壓端、所述高端驅動器的供應電壓端、所述高端驅 動器的輸出端、所述高端驅動器的接地電壓端、所述低端驅動器的輸出端、所述低 端驅動器的接地電壓端、所述脈沖寬度調制控制芯片的外接頻率補償電路和所述切 換式電壓調節(jié)器的回饋電路。
10. 根據(jù)權利要求8所述的脈沖寬度調制控制芯片，其中所述啟用裝置連接到所述脈沖 寬度調制控制芯片連接所述外接頻率補償電路的腳位。
11. 根據(jù)權利要求8所述的脈沖寬度調制控制芯片，其中所述功率感測裝置是經由感測 電阻連接到所述高端驅動器的接地電壓端的腳位。
12. 根據(jù)權利要求8所述的脈沖寬度調制控制芯片，其中所述過電流保護裝置是經由感 測電阻連接到所述高端驅動器的接地電壓端的腳位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖寬度調制控制電路及其芯片，具體而言，涉及一種用于由脈沖寬度調制控制器控制的切換式電壓調節(jié)器的電路，其包含啟用裝置、功率感測裝置和過電流保護裝置。所述啟用裝置連接到所述脈沖寬度調制控制器所連接的頻率補償電路。所述功率感測裝置和所述過電流保護裝置連接到所述切換式電壓調節(jié)器的高端開關的輸出節(jié)點。
文檔編號H02M3/04GK101483389SQ200810000749
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者簡茂全, 高璿皓, 黃南川, 黃相霖 申請人:臺灣類比科技股份有限公司