[發(fā)明專(zhuān)利]一種電子裝置上的功率開(kāi)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310209352.3
• 申請(qǐng)日: 2013-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104218778A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉峰;梁清吉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華碩電腦股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂;叢芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率開(kāi)關(guān)，尤其涉及一種電子裝置上的功率開(kāi)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

直流切換式電源（DC-DC?switching?power）為現(xiàn)在電子裝置上常見(jiàn)的電源供應(yīng)電路，廣泛用來(lái)提供電子裝置中負(fù)載電路所需的電力；直流切換式電源中包含了各種功率開(kāi)關(guān)單元（例如MOSFET?cell），因?yàn)楣β书_(kāi)關(guān)單元本身的元件特性各自不同，最佳的適用情況也有所差異。

舉例來(lái)說(shuō)，例如通道路徑面積較寬的功率開(kāi)關(guān)單元，通常具有較低的導(dǎo)通阻抗，適合用在輸出電力驅(qū)動(dòng)高負(fù)載的使用狀態(tài)上，所產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗較少；但是，大面積的功率開(kāi)關(guān)單元同時(shí)具有較高的柵極電容值（Qg），因此會(huì)產(chǎn)生較高的驅(qū)動(dòng)損耗。

當(dāng)輸出電力驅(qū)動(dòng)低負(fù)載時(shí)，導(dǎo)通損耗極小，因此驅(qū)動(dòng)損耗則相對(duì)重要，若采用較高柵極電容值的功率開(kāi)關(guān)單元?jiǎng)t較大比例的輸出電力會(huì)因柵極電容的損耗，導(dǎo)致在輸出電力驅(qū)動(dòng)低負(fù)載時(shí)使用效率不理想。

另一方面，例如通道路徑較窄的功率開(kāi)關(guān)單元，通常具有較大的導(dǎo)通阻抗（R_DS(ON)）,而導(dǎo)致較高的導(dǎo)通損耗，因此不適合用在輸出電力驅(qū)動(dòng)高負(fù)載的使用狀態(tài)上；相對(duì)應(yīng)地，小面積的功率開(kāi)關(guān)單元具有較低的柵極電容值（Qg），因此驅(qū)動(dòng)損耗較低；當(dāng)輸出電力驅(qū)動(dòng)低負(fù)載時(shí)，導(dǎo)通損耗較小，而驅(qū)動(dòng)損耗則相對(duì)重要，因此若采用較低的柵極電容值的功率開(kāi)關(guān)單元?jiǎng)t可帶來(lái)較高的使用效率。

也就是說(shuō)，現(xiàn)有的功率開(kāi)關(guān)單元無(wú)法在不同負(fù)載狀態(tài)都維持較高的整體效率以及較低的整體損耗；因此，目前應(yīng)用上需要能夠在不同負(fù)載狀態(tài)下都能維持高效率且低損耗的功率開(kāi)關(guān)電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路（即一種電子裝置上的功率開(kāi)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路），用于電子裝置上，適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路包含多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊、監(jiān)控模塊以及驅(qū)動(dòng)控制模塊；多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊，具有多個(gè)柵極控制端，上述多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊包含多個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元，每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元具有漏極端、源極端以及上述這些柵極控制端中的一個(gè)，上述這些功率開(kāi)關(guān)單元的上述這些漏極端彼此連接，且上述這些功率開(kāi)關(guān)單元的上述這些源極端彼此連接。

監(jiān)控模塊用以監(jiān)控上述電子裝置的操作負(fù)載量；驅(qū)動(dòng)控制電路與上述監(jiān)控模塊連接，用于將上述這些柵極控制端選擇性地禁用（disable）形成多種設(shè)定，上述驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)上述操作負(fù)載量的負(fù)載高低選擇其中一種設(shè)定，用以控制上述多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊。

本發(fā)明可利用動(dòng)態(tài)禁用部分柵極控制端形成不同設(shè)定，并且在相同或不同的設(shè)定下還可動(dòng)態(tài)調(diào)整開(kāi)關(guān)切換頻率，通過(guò)上述兩種調(diào)整方式（改變?cè)O(shè)定與改變開(kāi)關(guān)切換頻率）交互使用，形成多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊兩個(gè)階段的適應(yīng)性調(diào)節(jié)機(jī)制。

附圖說(shuō)明

圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路的示意圖；

圖2為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的上開(kāi)關(guān)管部分的功率開(kāi)關(guān)單元的示意圖；

圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)控制電路依據(jù)不同的開(kāi)關(guān)切換頻率控制多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊的信號(hào)時(shí)序示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖公開(kāi)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，為明確說(shuō)明起見(jiàn)，許多具體細(xì)節(jié)將在以下敘述中一并說(shuō)明；然而，應(yīng)了解到，這些具體細(xì)節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明；也就是說(shuō)，在本發(fā)明部分實(shí)施例中，這些具體細(xì)節(jié)是非必要的；此外，為簡(jiǎn)化附圖，一些常用的結(jié)構(gòu)與元件在附圖中將以簡(jiǎn)單示意的方式表示。

請(qǐng)先參考圖1，圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路100（即電子裝置上的功率開(kāi)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路）的示意圖；在此實(shí)施例中，適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路100用于電子裝置上（圖中未示出），用以提供電子裝置中負(fù)載元件200所需要的電力。

適應(yīng)性功率開(kāi)關(guān)電路100包含多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊120、監(jiān)控模塊140以及驅(qū)動(dòng)控制電路160；其中，多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊120用以調(diào)節(jié)電子裝置所需要的電力。

舉例來(lái)說(shuō)，多柵極功率開(kāi)關(guān)模塊120包含上開(kāi)關(guān)管部分120H以及下開(kāi)關(guān)管部分120L，在此實(shí)施例中，上開(kāi)關(guān)管部分120H的其中一端可連接至系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓Vref,下開(kāi)關(guān)管部分120L的其中一端連接至系統(tǒng)接地端GND，上開(kāi)關(guān)管部分120H的另一端與下開(kāi)關(guān)管部分120L的另一端相連接，并連接至輸出端的負(fù)載元件200。