直流對直流控制器的製作方法

2023-12-03 15:30:56 2

本實用新型涉及一種控制器，尤其涉及一種直流對直流控制器。

背景技術：

現有的直流對直流控制器大都具有多功能引腳，利用參考電流及外接的外部參數設定單元(例如電阻)在多功能引腳上產生參考電壓，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引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引腳數過多，進而增加直流對直流控制器的製造成本。

技術實現要素：

本實用新型提供一種直流對直流控制器，可通過脈寬調製信號輸出引腳的設置，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引腳，從而有助於降低直流對直流控制器的引腳數與製造成本。

本實用新型的直流對直流控制器，包括脈寬調製信號輸出引腳、多功能引腳以及電流產生器。脈寬調製信號輸出引腳電性連接外部電阻。多功能引腳電性連接外部參數設定單元。電流產生器耦接脈寬調製信號輸出引腳。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引腳，以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，直流對直流控制器通過脈寬調製信號輸出引腳輸出脈寬調製信號。

在本實用新型的一實施例中，上述的直流對直流控制器還包括電源狀態引腳。直流對直流控制器通過電源狀態引腳耦接外部驅動器及系統電路。在啟動期間之後，直流對直流控制器通過電源狀態引腳致能外部驅動器，並通過電源狀態引腳通知系統電路一電源啟動程序完成。

在本實用新型的一實施例中，上述的直流對直流控制器還包括控制器。所述控制器耦接所述電流產生器。在所述啟動期間之後，所述控制器切斷所述電流產生器與所述多功能引腳間的電流路徑。

在本實用新型的一實施例中，所述電流產生器包括電流鏡以及第一開關。所述電流鏡產生所述參考電流。所述第一開關的第一端耦接所述電流鏡，且所述第一開關的第二端耦接所述多功能引腳。所述第一開關在所述啟動期間導通，並在所述啟動期間之後斷開。

在本實用新型的一實施例中，所述電流產生器包括運算放大器、電晶體以及第二開關。所述運算放大器的第一端接收參考電壓，所述運算放大器的第二端耦接所述脈寬調製信號輸出引腳。所述電晶體的第一端耦接電流鏡，所述電晶體的控制端耦接所述運算放大器的輸出端。所述第二開關的第一端耦接所述電晶體的第二端，且所述第二開關的第二端耦接所述運算放大器的第二端。所述第二開關在所述啟動期間導通，並在所述啟動期間之後斷開。

本實用新型的直流對直流控制器通過脈寬調製信號輸出引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，在啟動期間通過外部電阻產生參考電流至多功能引腳。除了可通過脈寬調製信號輸出引腳輸出脈寬調製信號，也可通過同一個脈寬調製信號輸出引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，也可降低直流對直流控制器的引腳數與製造成本。

為讓本實用新型的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是依照本實用新型的一實施例的一種直流對直流控制器的示意圖；

圖2是依照本實用新型的一實施例的用以說明直流對直流控制器的時序圖；

圖3是依照本實用新型的另一實施例的一種直流對直流控制器的示意圖。

附圖標記：

100：直流對直流控制器；

110：電流產生器；

120：控制器；

130：脈寬調製信號輸出引腳；

140：電源狀態引腳；

150：多功能引腳；

160：致能引腳；

170：第二開關；

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：致能信號；

S11：電源狀態信號；

S12：控制信號；

IE1：外部電流；

IR1：參考電流；

PU1：脈寬調製信號；

MD21：啟動期間；

MD22：正常工作狀態；

LV21：低電平；

LV22：高電平；

310：電流鏡；

311、312：P溝道電晶體；

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：驅動信號；

V31：輸入電壓；

V32：輸出電壓。

具體實施方式

圖1是依照本實用新型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、脈寬調製信號輸出引腳130、電源狀態引腳140、多功能引腳150、致能引腳160以及第一開關170。

在整體架構上，直流對直流控制器100可通過脈寬調製信號輸出引腳130與電源狀態引腳140電性連接外部驅動器101，以控制外部驅動器101。脈寬調製信號輸出引腳130電性連接外部電阻R11。多功能引腳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絡。電流產生器110耦接脈寬調製信號輸出引腳130。控制器120耦接電流產生器110、脈寬調製信號輸出引腳130、電源狀態引腳140以及多功能引腳150。第一開關170電性連接在電流產生器110與多功能引腳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製信號輸出引腳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提供至多功能引腳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至多功能引腳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，即在啟動期間之後，直流對直流控制器100通過脈寬調製信號輸出引腳130輸出脈寬調製信號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的脈寬調製信號輸出引腳130除了輸出脈寬調製信號PU1，還可作為產生參考電流IR1的控制引腳。與現有技術相較之下，本實用新型的直流對直流控制器100將無須額外設置控制引腳，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的引腳數與製造成本。

圖2是本實用新型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通過致能引腳160接收致能信號EN1，並響應致能信號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，且通過電源狀態引腳140所傳送的電源狀態信號S11維持在低電平LV21。

在啟動期間MD21，電流產生器110會施加參考電壓至脈寬調製信號輸出引腳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利用控制信號S12來導通第一開關170，以通過第一開關170將參考電流IR1傳送至多功能引腳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，電源狀態信號S11維持在低電平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，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，且電源狀態信號S11會從低電平LV21切換至高電平LV22。此時直流對直流控制器100通過脈寬調製信號輸出引腳130輸出脈寬調製信號PU1至外部驅動器101，並且通過電源狀態引腳140輸出的電源狀態信號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，進而在脈寬調製信號PU1的控制下進行電源轉換操作。另一方面，當系統電路103檢測到具有高電平LV22的電源狀態信號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與多功能引腳150之間的電流路徑。例如，控制器120可依據具有高電平LV22的電源狀態信號S11，將控制信號S12切換至低電平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的脈寬調製信號輸出引腳130除了輸出脈寬調製信號PU1以外，還可作為控制引腳耦接外部電阻以產生精確的參考電流。與現有技術相較，本實用新型的直流對直流控制器100將無須額外設置控制引腳，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的引腳數與製造成本。

圖3是本實用新型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引腳150。電流鏡310包括P溝道電晶體311與P溝道電晶體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製信號輸出引腳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溝道電晶體，電晶體330的第一端電性連接電流鏡310中的P溝道電晶體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可通過第二開關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可依據具有低電平LV21的電源狀態信號S11，產生具有高電平LV22的控制信號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將可形成一負反饋迴路，從而將脈寬調製信號輸出引腳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，通過P溝道電晶體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可依據具有高電平LV22的電源狀態信號S11，產生具有低電平LV21的控制信號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，因電源狀態信號S11處於低電平LV21，而使驅動器101禁能。在正常工作狀態MD22，驅動器301可響應於具有高電平LV22的電源狀態信號S11而致能。此時驅動器301將來自直流對直流控制器100的脈寬調製信號PU1轉換成多個驅動信號DR31～DR32。

切換電路302會依據驅動信號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是利用控制信號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實用新型。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信號S11來控制第一開關170與第二開關340。在另一實施例中，本領域普通技術人員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電性連接至多功能引腳150。

綜上所述，本實用新型的直流對直流控制器可通過脈寬調製信號輸出引腳傳送外部驅動器所需的脈寬調製信號，並可利用脈寬調製信號輸出引腳耦接外部電阻，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製信號輸出引腳除了用以輸出脈寬調製信號以外，還可用以作為產生參考電流用的控制引腳。與現有技術相較之下，本實用新型的直流對直流控制器將無須額外設置控制引腳，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引腳數與製造成本。

雖然本實用新型已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更改與潤飾，均在本實用新型範圍內。