专利名称：控制电路及驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种控制电路，特别有关于一种具有合适
(adaptive)的不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode; DCM)的控制电路。
背景技术：
近年来，制程越来越先进，由0.35jim降到0.18jim,未来 更会朝向0.13 pm,甚至90纳米方向发展。电子电路的设计也
会更高频、更高速。目前电子产品的功能越来越多。各功能对 电源的需求也各不相同。
举例而言，移动电话不仅具有通话的功能，其还包括PDA、 数字相机、音乐播放器及全球定位系统(GPS)功能。不同的功能 需要不同的电源。因此，直流-直流电压转换器(DC to DC Converter, DC/DC)就显得很重要。直流-直流电压转换器调整一 输入电压的电平，并将调整后的结果提供予相对应的子系统。
为了减少电子产品的电力损耗，当电子产品不使用时，电 子产品便自动进入省电模式。在省电模式下，各子系统所需的 操作电压也会随着降低。然而，若欲降低直流-直流电压转换器 的输出电压，则需较长的等待时间，方能降低直流-直流电压转 换器的输出电压。
发明内容
本发明提供一种控制电路，包括，一P型晶体管、一N型晶 体管、 一电感、 一电容、 一第一处理模块以及一第二处理模块。 P型晶体管耦接于一第一操作电压与一第一节点之间。N型晶体管耦接于该第一节点与一第二操作电压之间。电感耦接于该第 一节点与一第二节点之间。电容耦接于该第二节点与该第二操
作电压之间。第一处理模块处理一参考电压以及该第二节点的 电压，并根据处理后的结果控制该P型晶体管。第二处理模块 根据该参考电压、该第二节点的电压以及该第 一处理模块的处
理后的结果控制该N型晶体管。
本发明还提供一种驱动系统，包括一控制电路以及一负载。 控制电路包括，一P型晶体管、一N型晶体管、 一电感、 一电容、 一第一处理模块以及一第二处理模块。P型晶体管耦接于一第 一操作电压与一第一节点之间。N型晶体管耦接于该第一节点 与一第二操作电压之间。电感耦接于该第一节点与一第二节点 之间。电容耦接于该第二节点与该第二操作电压之间。第一处 理模块处理 一 参考电压以及该第二节点的电压，并根据处理后 的结果控制该P型晶体管。第二处理模块根据该参考电压、该 第二节点的电压以及该第 一 处理模块的处理后的结果控制该N
型晶体管。负载根据该第二节点的电压而动作。
本发明所述的控制电路及驱动系统，在驱动系统由操作模 式转换为省电模式时，控制电路可快速降低操作电压。
图l为本发明的驱动系统的示意图。 图2为反相输出信号^的时序图。
图3为节点B的电压状态。 图4为控制电路110的操作模式。
具体实施例方式
为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1为本发明的驱动系统的示意图。如图所示，驱动系统10 0 包括控制电^各110以及负载120。控制电路110才艮据负载120的大 小，提供合适的驱动电压予负载120。举例而言，当驱动系统IOO 操作在正常模式时，负载120较大，故控制电路110提供较大的 驱动电压予负载120。相反地，当驱动系统100由正常才莫式进入 省电模式时，负载120变小，故控制电路110提供较小的驱动电 压予负载120，当该负载120所需的电流变小时，则该控制电^各 IIO操作在一不连续导通模式，当该负载120所需的电流变大时， 则该控制电路110操作在一连续导通模式。在一实施例中，上述 驱动电压可为B点的电压。
在图l中，控制电路110包括，晶体管PO、晶体管NO、电感 L、电容C以及处理才莫块111及113。晶体管PO为一P型晶体管， 其耦接于操作电压VDD与节点A之间。晶体管NO为一N型晶体 管，其耦接于节点A与操作电压VSS之间。电感L耦接于节点A 与节点B之间。电容C耦接于节点B与操作电压VSS之间。在一 实施例中，上述才喿作电压VSS可为接地电压。
处理模块lll处理参考电压Vref以及节点B的电压VB,并根 据处理后的结果控制晶体管PO。在本实施例中，处理模块lll 由比较器115所构成。比较器115比较参考电压Vref以及节点B 的电压VB,并根据比较结果控制晶体管PO。
举例而言，当节点B的电压VB小于参考电压Vref时，比较 器115导通晶体管P0，用以对电容C进行充电。当节点B的电压 VB大于参考电压Vref时，比较器115不导通晶体管PO,用以停 止对电容C充电。在图l中，符号SC代表比较器115所产生的比 较结果。
处理模块113根据参考电压Vref、节点B的电压VB以及处理
7模块111的处理结果SC控制晶体管N0。在本实施例中，处理模 块113包括比较单元130、逻辑门140及逻辑门150。
比较单元130比较参考电压Vref以及节点B的电压VB。逻辑 门140根据比较单元130的比较结果，产生输出信号Vo予逻辑门 150。逻辑门150根据输出信号Vo以及比较器115的比较结果SC 控制晶体管NO。当晶体管NO被导通时，便可使电容C进行放电。 在本实施例中，逻辑门140为一与非门(NAND gate),逻辑门150 为一或(OR)门。在其它实施例中，可利用其它逻辑组合取代逻 辑门140及逻辑门150。在本实施例中，晶体管PO与晶体管NO不 会同时导通。
在本实施例中，比较单元130具有比较器131及比较器133, 用以构成 一 窗形比4交器(window comparator)。々支设，窗形比较 器的偏移量(offset)为AV，则比较器131及比较器133的偏移量分 别为±爷。在本实施例中，比较器131及比较器133的偏移量均大 于比较器115的偏移量。在一可能实施例中，比较器115的偏移 量为10mV，比较器131及比较器133的偏移量均为25mV。上述 比较单元130根据所接收的参考电压Vref建立一偏移量为AV的 窗口 (Window),如图2所示。
图2为反相输出信号S的时序图，其纵轴为反相输出信号 5,横轴为电压VB。如图所示，由于比较器131及比较器133 的偏移量分别为±爷，因此，当节点B的电压VB小于(Vref-爷)时， 逻辑门140的输出信号Vo为高电平，亦即图2反相输出信号^为 低电平。当逻辑门140的输出信号Vo为高电平时，逻辑门150亦 会输出高电平，用以导通晶体管NO。
当晶体管NO被导通时，便可对电容C进行放电。因此，节 点B的电压VB便会开始快速地下降。由于晶体管NO被导通，故 控制电路110操作在连续导通模式(Continuous ConductionMode)。
当(Vref-爷)〈VB〈(Vref+f)时，逻辑门140的输出信号Vo为 低电平，亦即图2反相输出信号^为高电平。当逻辑门140的输 出信号Vo为低电平时，且比较器115的比较结果SC为低电平(此 时电压VB小于参考电压Vref)，逻辑门150亦会输出低电平，用 以不导通晶体管NO。因此，电容C停止快速放电。此时，控制 电3各IIO才喿作在不连续导通才莫式(Discontinuous Conduction Mode)。
当节点B的电压V B大于(Vr e f +爷)时，逻辑门14 0的输出信号 Vo为高电平，亦即图2反相输出信号^为低电平。当逻辑门140 的输出信号Vo为高电平时，逻辑门150亦会输出高电平，用以 导通晶体管NO,用以对电容C进行放电。节点B的电压VB便会 开始快速地下降，故控制电路110操作在连续导通模式。
在本实施例中，当比较器115的比较结果SC为高电平(此时 电压VB大于参考电压Vref),逻辑门150亦会输出高电平，用以 导通晶体管N0。
以下将结合图3说明本发明的动作原理，图3所显示的纵轴 为节点B的电压VB，横轴为时间。假设驱动系统100操作在正常 模式(例如VB电压为1.2V)时，参考电压Vref被设定成一较高的 电压，如1.2V。由于初始时节点B的电压VB小于参考电压Vref, 故处理模块111导通晶体管P0。因此，电容C开始充电。此时， 节点B的电压VB会逐渐上升(如图3的区间310所示)。当节点B 的电压VB大于参考电压Vref时，处理模块111不导通晶体管P0。 此时，处理模块111将导通晶体管N0，此时将对电容C进行放电， 电压VB便会快速地下降。当电压VB小于参考电压Vref时，处理 模块111便又导通晶体管P0，将电压VB充电至参考电压Vref。 如此反复地运作之下，节点B的电压VB会约维持在1.2V(如图3的区间320所示)。
此时，若驱动系统100由正常模式切换至省电模式(例如VB 电压欲操作在0.6V)时，参考电压Vref将被设定成一较小的电 压，如0.6V。由于节点B的电压VB(仍为1.2V)大于参考电压Vref， 处理模块113导通晶体管N0。此时，电容C快速地放电(如图3的 区间330所示)。因此，节点B的电压VB快速地下降至该较小的 电压，如0.6V。另夕卜，在区间330时，由于晶体管NO萍皮导通，
故控制电路110操作在连续导通模式(C C M)。
当节点B的电压VB落在(Vref- f)与(Vref+ f)之间时(例如 0.575V与0.625V之间)，处理模块113不导通晶体管NO(如图3的 区间340所示)，其中AV为处理模块113内的比较器131及比较器 133构成的窗形比较器的偏移量(例如为50mV)。在区间340,晶 体管NO不被导通，并且控制电路110操作在不连续导通模式 (DCM)。
在区间340，电容C通过负载120而方丈电，故节点B的电压VB 会緩慢地降至(Vref-爷)。在区间330，由于晶体管NO被导通，故 可快速地释放电容C所储存的电荷。然而，在区间340，晶体管 NO不被导通，故电容C的电荷将緩慢地被释放。
图4为控制电路110的操作模式，其纵轴为反相输出信号^ , 横轴为电压VB。在本实施例中，比较单元130的比4交器131及比 较器133构成的窗形比较器的偏移量为AV,则比较器131及比较 器133的偏移量分别为if 。
举例而言，假设在初始时，驱动系统100操作在正常模式， 参考电压Vref被设定成电压Vrefl。上述比较单元130根据所接 收的参考电压Vrefl建立一偏移量为AV的窗口410。当电压VB 小于参考电压(Vrefl-f )时，控制电路110操作在连续导通模式。 当电压VB大于参考电压(Vrefl +爷)时，控制电路110也操作在连
10续导通模式。
当(Vref 1 - ^)<VB<(Vref 1 +爷)时，控制电路110操作在不连 续导通才莫式。因此，在窗口410内，晶体管NO为不导通状态， 并且控制电路110操作在不连续导通模式。在窗口410外，晶体 管NO为导通状态，并且控制电路110操作在连续导通模式。
若驱动系统10 0由正常模式切换至省电模式时，参考电压 Vref被设定成电压Vref2,并且电压Vref2小于电压Vrefl 。上述 比较单元13 0根据所接收的参考电压Vr e f 2建立 一 偏移量为△ V 的窗口 420，此时窗口410已不存在。在本实施例中，窗口410 及420不会同时出现。当电压VB小于参考电压(Vref2-f )时，控 制电路110操作在连续导通模式。当电压VB大于参考电压 (Vref2+f )时，控制电路110也操作在连续导通模式。
当(Vref2誦f)〈VB〈(Vref2+f)时，控制电路110操作在不连 续导通模式。因此，在窗口 420内，晶体管NO为不导通状态， 并且控制电路110操作在不连续导通模式。在窗口 420外，晶体 管NO为导通状态，并且控制电路110操作在连续导通模式。
在一实施例中，当参考电压Vref由电压Vrefl(1.2V)降低成 电压Vref2(如0.6V)时，处理;漠块113导通晶体管NO,用以快速 地降低节点B的电压VB。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发 明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神 和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明 的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下
100:驱动系统 110:控制电3各
120:负载 PO、 NO:晶体管
L:电感 C:电容111、 113:处理模块 130:比较单元 310~340:区间
115、 131、 133:比较器 140、 150:逻辑门 410、 420:窗口 。
权利要求
1. 一种控制电路，其特征在于，包括一P型晶体管，耦接于一第一操作电压与一第一节点之间；一N型晶体管，耦接于该第一节点与一第二操作电压之间；一电感，耦接于该第一节点与一第二节点之间；一电容，耦接于该第二节点与该第二操作电压之间；一第一处理模块，处理一参考电压以及该第二节点的电压，并根据处理后的结果控制该P型晶体管；以及一第二处理模块，根据该参考电压、该第二节点的电压以及该第一处理模块的处理后的结果控制该N型晶体管。
2. 根据权利要求l所述的控制电路，其特征在于，该第一 处理模块为一比较器，用以比较该参考电压以及该第二节点的 电压，其中当该参考电压大于该第二节点的电压时，导通该P 型晶体管，当该参考电压小于该第二节点的电压时，不导通该 P型晶体管。
3. 根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，该第二 处理模块包括一比较单元，用以比较该参考电压以及该第二节点的电压； 一第一逻辑门，根据该比较单元的比较结果，产生一输出 信号；以及一第二逻辑门，根据该比较器的比较结果以及该输出信号 控制该N型晶体管。
4. 根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该第一 逻辑门为一与非门，该第二逻辑门为一或门。
5. 根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该比较 器具有一第一偏移量，该比较单元具有一第二偏移量，该第二偏移量大于该第一偏移量。
6. 根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该比较单元为一窗形比较器。
7. —种驱动系统，其特征在于，包括 一控制电路，包括一P型晶体管，耦接于一第一操作电压与一第一节点之间；一N型晶体管，耦接于该第一节点与一第二操作电压 之间；一电感，耦接于该第一节点与一第二节点之间； 一电容，耦接于该第二节点与该第二操作电压之间； 一第一处理模块，处理一参考电压以及该第二节点的电压，并根据处理后的结果控制该P型晶体管；以及一第二处理模块，根据该参考电压、该第二节点的电压以及该第 一 处理模块的处理后的结果控制该N型晶体管；以及一负载，根据该第二节点的电压而动作。
8. 根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，当该负 载所需的电流变小时，则该控制电路操作在一不连续导通模式， 当该负载所需的电流变大时，贝该控制电路操作在 一 连续导通 模式。
9. 根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，该第一 处理模块为一比较器，用以比较该参考电压以及该第二节点的 电压，其中当该参考电压大于该第二节点的电压时，导通该P 型晶体管，当该参考电压小于该第二节点的电压时，不导通该 P型晶体管。
10. 根据权利要求9所述的驱动系统，其特征在于，该第二 处理模块包括一比较单元，用以比较该参考电压以及该第二节点的电压；一第一逻辑门，根据该比较单元的比较结果，产生一输出信号；以及一第二逻辑门，根据该比较器的比较结果以及该输出信号 控制该N型晶体管。
11. 根据权利要求10所述的驱动系统，其特征在于，该第 一逻辑门为一与非门，该第二逻辑门为一或门。
12. 根据权利要求10所述的驱动系统，其特征在于，该比 较器具有一第一偏移量，该比较单元具有一第二偏移量，该第 二偏移量大于该第一偏移量。
13. 根据权利要求10所述的驱动系统，其特征在于，该比 较单元为一窗形比较器。
全文摘要
本发明提供一种控制电路及驱动系统，该控制电路包括P型晶体管、N型晶体管、电感、电容、第一处理模块及第二处理模块。P型晶体管耦接于第一操作电压与第一节点之间。N型晶体管耦接于第一节点与第二操作电压之间。电感耦接于第一节点与第二节点之间。电容耦接于第二节点与第二操作电压之间。第一处理模块处理参考电压以及第二节点的电压，并根据处理后的结果控制P型晶体管。第二处理模块根据参考电压、第二节点的电压以及第一处理模块的处理结果控制N型晶体管。本发明所述的控制电路及驱动系统，在驱动系统由操作模式转换为省电模式时，控制电路可快速降低操作电压。
文档编号H02M3/00GK101488704SQ200910005400
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者李永胜, 王昆琪 申请人:威盛电子股份有限公司