[發(fā)明專利]混合式穩(wěn)壓裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710160147.7
• 申請(qǐng)日: 2007-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN101470453A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宜惠;李朝政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/10
• 分類號(hào): G05F1/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 蒲邁文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)一種穩(wěn)壓電路，特別是一種混合式穩(wěn)壓裝置與方法。

背景技術(shù)

請(qǐng)參照?qǐng)D1A為公知技術(shù)的開關(guān)穩(wěn)壓器框架。傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器有較好的電壓轉(zhuǎn)換效率，因此通常被使用在轉(zhuǎn)換大壓差及大負(fù)載電流。但由于其框架上在輸出端需具備一個(gè)較大的電感A10，故在電源啟動(dòng)(power?on)時(shí)會(huì)造成過大的涌入電流(rush?current)或過沖(overshoot)的輸出電壓，因此需使用緩啟動(dòng)裝置(soft-start)A20及過電流保護(hù)(over?current?protection)裝置A30。然而，此方式會(huì)造成輸出電壓爬升速度緩慢，所需的穩(wěn)定時(shí)間過久。

再者，開關(guān)穩(wěn)壓器在電源啟動(dòng)初期，由于輸出電壓過低而造成控制N/PMOS?A40(即NMOS與PMOS)啟動(dòng)的工作周期(duty?cycle)偏低，可能會(huì)造成N/P?MOS?A40因控制信號(hào)錯(cuò)誤而被同時(shí)打開，如此將產(chǎn)生短路電流。傳統(tǒng)技術(shù)上通常使用非重迭時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器(non-overlap?clock?generator)A50來控制信號(hào)，以確保有足夠的非重迭時(shí)間(dead?time)。

為了避免上述的N/P?MOS?A40同時(shí)啟動(dòng)，而產(chǎn)生短路電流的情形發(fā)生，需額外地對(duì)工作周期或控制信號(hào)的非重迭時(shí)間做監(jiān)視及調(diào)整，以避免大電流出現(xiàn)，但如此必須再使用額外的電路，耗費(fèi)額外的電流。由于芯片(IC)在省電模式(sleep?mode；power?saving?mode)時(shí)所要求的電流規(guī)格很嚴(yán)苛，加上開關(guān)穩(wěn)壓器本身設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，也消耗較多靜電流，故難以達(dá)到省電模式所需的電流規(guī)格，若再加上額外的輔助電路，則會(huì)在應(yīng)用上造成更多困難。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提出一種混合式穩(wěn)壓裝置與方法。該混合式穩(wěn)壓裝置可加快輸出電壓穩(wěn)定的時(shí)間，并且能有效改善上述的問題。

本發(fā)明提出一種混合式穩(wěn)壓裝置，具有輸出端，該裝置包含：第一穩(wěn)壓器，耦接輸出端，用以接收輸入電壓并輸出第一電壓；第二穩(wěn)壓器，耦接輸出端，當(dāng)輸入電壓到達(dá)預(yù)定電壓值時(shí)，則第二穩(wěn)壓器用以輸出一第二電壓。

本發(fā)明還提出一種混合式穩(wěn)壓方法，包含下列步驟：由第一穩(wěn)壓器接收輸入電壓，并依據(jù)輸入電壓而輸出第一電壓；當(dāng)輸入電壓到達(dá)預(yù)定電壓值，啟動(dòng)第二穩(wěn)壓器；由第二穩(wěn)壓器依據(jù)輸入電壓與第一電壓中的至少一個(gè)而輸出第二電壓。

有關(guān)本發(fā)明的較佳實(shí)施例及其功效，現(xiàn)配合附圖說明如后。

附圖說明

圖1A：公知技術(shù)的開關(guān)穩(wěn)壓器框架；

圖1B：公知技術(shù)的線性穩(wěn)壓器框架；

圖2：混合式穩(wěn)壓裝置的示意圖；

圖3：混合式穩(wěn)壓裝置運(yùn)行的電壓與時(shí)間關(guān)系圖；

圖4：混合式穩(wěn)壓方法的流程圖。

【主要元件符號(hào)說明】

A10：電感????????????????????A20：緩啟動(dòng)裝置

A30：過電流保護(hù)裝置??????????A40：N/P?MOS

A50：非重迭時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器????A60：比較器

A70：導(dǎo)通單元????????????????10：第一穩(wěn)壓器

20：第二穩(wěn)壓器???????????????30：輸出端

具體實(shí)施方式

在解釋本發(fā)明前，先簡(jiǎn)單介紹穩(wěn)壓裝置的種類。穩(wěn)壓裝置的功能是將一輸入電壓經(jīng)由轉(zhuǎn)換而輸出一穩(wěn)定的操作電壓，可以提供其他的電路使用。而針對(duì)輸入電壓與輸出電壓的比較，穩(wěn)壓裝置又可分為升壓型穩(wěn)壓器與降壓型穩(wěn)壓器。

再者，針對(duì)穩(wěn)壓器的框架與應(yīng)用，可分為開關(guān)穩(wěn)壓器(switch?regulator)與線性穩(wěn)壓器(linear?regulator)。其中，開關(guān)穩(wěn)壓器的框架在圖1A中作介紹。線性穩(wěn)壓器的框架請(qǐng)參照?qǐng)D1B所示。由圖1B可知線性穩(wěn)壓器包含：比較器A60及導(dǎo)通單元(pass?element)A70。其中，導(dǎo)通單元A70可由多種不同的元件所組成，而形成多種不同類型的線性穩(wěn)壓器。

線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)比開關(guān)穩(wěn)壓器來的簡(jiǎn)單，因此在電路設(shè)計(jì)上與電流的消耗上，都比開關(guān)穩(wěn)壓性具有優(yōu)點(diǎn)。然而，線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)之一在于能量轉(zhuǎn)換效率低。然而，開關(guān)穩(wěn)壓器通過低電阻開關(guān)和磁能量?jī)?chǔ)存單元實(shí)現(xiàn)比線性穩(wěn)壓器高的轉(zhuǎn)換效率，因此降低了轉(zhuǎn)換過程中的功率損失，在此，由于熟知此項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)可輕易了解其原理、功效及詳細(xì)的運(yùn)行方式，故在此省略不再贅述。而且，由上述說明可得知，線性穩(wěn)壓器與開關(guān)穩(wěn)壓器各具有其特殊的優(yōu)缺點(diǎn)。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，該圖所示為本發(fā)明混合式穩(wěn)壓裝置的示意圖。本發(fā)明混合式穩(wěn)壓裝置可位于一芯片(IC)之內(nèi)或之外。混合式穩(wěn)壓裝置包含：第一穩(wěn)壓器10及第二穩(wěn)壓器20。