专利名称：同步控制电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种同步控制电路，尤指一种用以驱动图腾柱电路的同步控制电路。
背景技术：
请参考图1，为已知的一降压直流转直流转换电路的电路示意图，用以将一输入电压Vin转成稳定的一输出电压Vout。降压直流转直流转换电路包含一控制器Con、一 P型金属氧化物半导体场效晶体管SW1、一 N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2、一电感L、一电容C以及一电压检测电路VD。电压检测电路VD检测输出电压Vout以产生一电压反馈信号VFB。控制器Con根据电压反馈信号VFB以产生一控制信号Sco以同时控制P型金属氧化物半导体场效晶体管SW1、N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的导通与关闭，使输出电压Vout稳定于一预定电压值。而为使控制信号Sco能确实让P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2导通与关闭，控制器Con必须耦接输入电压Vin。请参考图2，为图1所示的降压直流转直流转换电路中控制信号Sc。的波形图。由图可知，控制信号Sco的准位于0伏特与输入电压Vin之间切换。当控制信号Sco为0伏特时，N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2为关闭而P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl为导通，电力由输入电压Vin输入，经P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl而储存于电感L及电容C。当控制信号Sc。为输入电压Vin时，N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2为导通而P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl为关闭，储存于电感L及电容C的电力经N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的回路而释放，以维持输出电压Vout的准位。然而,控制器Con的耐压能力必须高于输入电压Vin,因此输入电压Vin越高,控制器Con的制程成本就会上升。若配合应用于不同的输入电压Vin而提供不同耐压能力的控制器Con，则也会造成生产厂商的库存上升，不利于成本的控制。
发明内容
鉴于现有技术中的控制器Con需配合实际应用而提升耐压能力时，会造成制程成本的增加，亦或配合实际应用提供多种耐压能力的控制器时，也不利营运时的库存成本控制。本发明提供一种同步控制电路，以进行控制信号的转换而控制P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管，使控制器得以低压制程来制作而降低制程成本。而且经同步控制电路进行信号转换后，也可以使P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管由关闭状态转成导通状态的时间拉长，而抑制输出电压的电压突波的幅度，以避免过大电压突波可能的电路组件损毁的问题。为达上述目的，本发明提供一种同步控制电路，用以根据一控制器的一控制信号控制一图腾柱电路。图腾柱电路包含串联的一 P型金属氧化物半导体场效晶体管及一 N型金属氧化物半导体场效晶体管。P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端耦接一输入电压，P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端以及N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接地。同步控制电路包含一高端驱动电路及一低端驱动电路。高端驱动电路耦接输入电压及P型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据控制信号产生一第一切换信号以控制P型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态。高端驱动电路包含一晶体管开关，晶体管开关的一第一端耦接P型金属氧化物半导体场效晶体管的控制端，晶体管开关的一第二端用以耦接控制器以接收控制信号，而晶体管开关的一控制端耦接控制器的一工作电压。低端驱动电路耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据控制信号产生一第二切换信号以控制N型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态。其中，P型金属氧化物半导体场效晶体管的导通状态的一时序与N型金属氧化物半导体场效晶体管的导通状态的一时序彼此交错不重叠。本发明也提供一种同步控制电路，用以根据一控制器的一控制信号控制一图腾柱电路。图腾柱电路包含串联的一 P型金属氧化物半导体场效晶体管及一 N型金属氧化物半导体场效晶体管。P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端耦接一输入电压，P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端以及N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接地。同步控制电路包含一高端驱动电路一低端驱动电路。高端驱动电路耦接输入电压及P型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据控制信号产生一第一切换信号以控制P型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态。高端驱动电路包含一电容，而电容的一端稱接P型金属氧化物半导体场效晶体管的控制端，另一端用以耦接控制器以接收控制信号。低端驱动电路耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据控制信号产生一第二切换信号以控制N型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态。其中，P型金属氧化物半导体场效晶体管的导通状态的一时序与N型金属氧化物半导体场效晶体管的导通状态的一时序彼此交错不重叠。以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
图1为已知的一降压直流转直流转换电路的电路示意图；图2为图1所示的降压直流转直流转换电路中控制信号的波形图；图3为应用根据本发明的一第一较佳实施例的同步控制电路的一转换电路的电路不意图；图4为图3所示的电路的信号波形图；图5为根据本发明的一第二较佳实施例的同步控制电路的电路示意图。主要组件符号说明现有技术:输入电压Vin输出电压Vout控制器Con
P型金属氧化物半导体场效晶体管SWlN型金属氧化物半导体场效晶体管SW2电感L电容 C电压检测电路VD电压反馈信号VFB控制信号Sco本发明:输入电压Vin输出电压Vout控制器Con电感 L电容C电压检测电路VD高端驱动电路110、210低端驱动电路120、220P型金属氧化物半导体场效晶体管SWlN型金属氧化物半导体场效晶体管SW2工作电压Vcc电压反馈信号VFB控制信号Sco第一切换信号SI第二切换信号S2电容Cl二极管 D1、D2、D3电阻R1、R2、R3、R4、R5晶体管开关Ml
具体实施例方式请参考图3，为应用根据本发明的一第一较佳实施例的同步控制电路的一转换电路的电路不意图，本实施例是以将一输入电压Vin转成成稳定的一输出电压Vout的降压直流转直流转换电路为例。降压直流转直流转换电路包含一控制器Con、一图腾柱电路、一电感L、一电容C、一电压检测电路VD以及一同步控制电路。同步控制电路包含一高端驱动电路110以及一低端驱动电路120，而图腾柱电路包含一 P型金属氧化物半导体场效晶体管Sffl以及一 N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2。同步控制电路控制图腾柱电路中的P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2，使P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的导通状态的时序与N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的导通状态的一时序彼此交错不重叠。控制器Con耦接一工作电压Vcc，以接收工作所需的电力，其中工作电压Vcc低于或等于输入电压Vin。如此,不论输入电压Vin的高低,控制器Con的耐压仅需略高于工作电压Vcc即可，故可以为低压制程来制作。P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2串联，P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的一第一端(源极)耦接输入电压Vin、P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的一第二端(漏极)耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的一第一端(漏极)以及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的一第二端(源极)耦接地。电压检测电路VD检测输出电压Vout以产生一电压反馈信号VFB。控制器Con根据电压反馈信号VFB以产生一控制信号Sco。高端驱动电路110耦接输入电压Vin及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的一控制端(栅极)，并根据控制信号Sco产生一第一切换信号SI以控制P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的状态为一导通状态及一关闭状态。高端驱动电路110包含一电容Cl、一二极管Dl以及一电阻Rl。电容Cl的一端耦接P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端，另一端用以耦接控制器Con以接收控制信号Sco。电阻Rl耦接输入电压Vin及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端。二极管Dl也耦接于输入电压Vin与P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端之间，其中正端耦接P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端而负端耦接输入电压Vin。二极管Dl的耐压能力须能承受输入电压Vin,以避免输入电压Vin可能直接通过高端驱动电路110而施加于控制器Con，而造成控制器Con的损毁。而由于二极管Dl的单价相较于控制器Con低很多，故相较于控制器Con使用高压制程的成本而言，相当低廉。当控制信号Sco由高准位(Vcc)转为低准位(OV)时，电阻Rl会流经一电流以对P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容(未绘出)充电。请同时参见图4，为图3所示的电路的信号波形图。第一切换信号S I因电阻Rl的充电而准位开始下降，因RC电路(电阻Rl及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容)的延迟作用，第一切换信号SI将延迟一时间后稳定于一第一准位。当控制信号Sc。由低准位转为高准位时，P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容所储存的电荷会同时通过二极管Dl及电阻Rl放电。由于当二极管Dl导通时，等效阻值几乎为零，故第一切换信号SI几乎控制信号Sc。同时提高而稳定于一第二准位。电容Cl可以于控制信号Sc。的高准位与低准位之间切换时，建立一跨压而将控制信号Sco的准位转换成上述第一切换信号SI的第一准位及第二准位。在本实施例,第一准位为Vin-Vcc而第二准位为Vin。由于P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl由导通状态转为关闭状态的一转换时间(即第一切换信号SI由第一准位变换到第二准位的时间)短于由关闭状态转为导通状态的一转换时间(即第一切换信号SI由第二准位变换到第一准位的时间)。故P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl并非可被立即完全导通，故可避免P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl切换所造成的瞬时高能量输出到转换电路的输出端而影响输出电压Vout。也就是说，本发明的同步控制电路可以降低P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl切换所造成的输出电压Vout的突波。低端驱动电路120的一端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的一控制端(栅极)，另一端耦接控制器Con以接收控制信号Sc。，根据控制信号Sc。产生一第二切换信号S2以控制N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的状态为一导通状态及一关闭状态。低端驱动电路120包含一二极管D2以及一电阻R2。电阻R2的一端与二极管D2的正端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的控制端。电阻R2的另一端耦接二极管D2的负端，以接收控制信号Sco。当控制信号Sco由高准位(Vcc)转为低准位(OV)时,N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的寄生电容(未绘出)所储存的电荷会同时通过二极管D2及电阻R2放电。请同时参见图4，由于当二极管D2导通时，等效阻值几乎为零，故第二切换信号S2几乎控制信号Sco同时降至0V。当控制信号Sco由低准位转为高准位时，电阻R2会流经一电流以对N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的寄生电容充电，第二切换信号S2因电阻R2的放电而准位开始上升。因RC电路(电阻R2及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的寄生电容)的延迟作用，第二切换信号S2将延迟一时间后稳定于Vcc。同样地，由于N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2由导通状态转为关闭状态的一转换时间(即第二切换信号S2由Vcc变换到OV的时间)短于由关闭状态转为导通状态的一转换时间(即第二切换信号S2由OV变换到Vcc的时间)。故N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2并非可被立即完全导通，故可避免N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2切换所造成的瞬时高能量输出到转换电路的输出端而影响输出电压Vout。也就是说，本发明的同步控制电路可以降低N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2切换所造成的输出电压Vout的突波。接着，请参考图5，为根据本发明的一第二较佳实施例的同步控制电路的电路示意图。本实施例的同步控制电路包含一高端驱动电路210以及一低端驱动电路220，以根据一控制器(未绘出)所产生的一控制信号Sco同步控制一图腾柱电路中的P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl及N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2，使P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的导通状态的时序与N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的导通状态的一时序彼此交错不重叠。高端驱动电路210耦接输入电压Vin及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的一控制端(栅极)，并根据控制信号Sc。产生一第一切换信号SI以控制P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的状态为一导通状态及一关闭状态。高端驱动电路110包含一晶体管开关Ml以及电阻R3、R4。晶体管开关Ml的一第一端(漏极)耦接P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的一控制端(栅极)，晶体管开关Ml的一第二端(源极)用以耦接控制器以接收控制信号Sco，而晶体管开关Ml的一控制端(栅极)耦接一工作电压Vcc，其中工作电压Vcc为提供控制器操作所需电力的一电压。电阻R3耦接输入电压Vin及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端(栅极)。电阻R4 —端耦接P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的控制端(栅极)，另一端耦接晶体管开关Ml的第一端(漏极)。晶体管开关Ml的耐压能力须能承受输入电压Vin，以避免输入电压Vin可能直接通过高端驱动电路210而施加于控制器，而造成控制器的损毁。当控制信号Sc。由高准位(Vcc)转为低准位(OV)时，晶体管开关Ml会被导通，此时电阻R3及电阻R4等同一分压电路，以对P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容(未绘出)充电。第一切换信号SI因电阻R3、R4的充电而准位开始下降，因RC电路(电阻R3、R4及P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容)的延迟作用，第一切换信号SI将延迟一时间后稳定于一第一准位。当控制信号Sc。由低准位转为高准位时，P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl的寄生电容所储存的电荷会同时通过电阻R3、R4放电。当然，本实施例也可以如同图3所示实施例般，增加一二极管，其正端耦接晶体管开关Ml及电阻R4的连接点，而负端耦接输入电压Vin。如此，可使上述寄生电容所储存电荷的放电速率加快，而达到降低P型金属氧化物半导体场效晶体管SWl切换所造成的输出电压Vout的突波的优点。低端驱动电路220的一端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的一控制端(栅极)，另一端耦接控制器Con以接收控制信号Sc。，根据控制信号Sc。产生一第二切换信号S2以控制N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的状态为一导通状态及一关闭状态。低端驱动电路220包含一二极管D3以及一电阻R5。电阻R5的一端与二极管D3的正端耦接N型金属氧化物半导体场效晶体管SW2的控制端。电阻R5的另一端耦接二极管D3的负端，以接收控制信号Sco。低端驱动电路220的操作与图3所示的低端驱动电路120相同，在此不再重复说明。综上说明，本发明的同步控制电路可进行控制信号的转换及控制P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管，使控制器得以低压制程来制作而降低制程成本。而且经同步控制电路进行信号转换后，也可以使P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管由关闭状态转成导通状态的时间拉长，而抑制输出电压的电压突波的幅度，以避免过大电压突波可能的电路组件损毁的问题。如上所述，本发明完全符合专利三要件:新颖性、创造性和产业上的实用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种同步控制电路，其特征在于，用以根据一控制器的一控制信号控制一图腾柱电路，而该图腾柱电路包含串联的一 P型金属氧化物半导体场效晶体管及一 N型金属氧化物半导体场效晶体管，其中该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端耦接一输入电压、该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端以及该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接地，该同步控制电路包含: 一高端驱动电路，耦接该输入电压及该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据该控制信号产生一第一切换信号以控制该P型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态，该高端驱动电路包含一电容，该电容的一端稱接该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端，另一端用以耦接该控制器以接收该控制信号；以及 一低端驱动电路，耦接该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据该控制信号产生一第二切换信号以控制该N型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态； 其中，该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该导通状态的一时序与该N型金属氧化物半导体场效晶体管的该导通状态的一时序彼此交错不重叠。
2.根据权利要求1所述的同步控制电路，其特征在于，该高端驱动电路包含一电阻及一二极管，该电阻及该二极管均耦接于该输入电压与该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端之间，使该P型金属氧化物半导体场效晶体管由该导通状态转为该关闭状态的一转换时间短于由该关闭状态转为该导通状态的一转换时间。
3.根据权利要求1所述的同步控制电路，其特征在于，该低端驱动电路包含一电阻及一二极管，该电阻及该二极管均耦接于该N型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端与该控制器之间，使 该N型金属氧化物半导体场效晶体管由该导通状态转为该关闭状态的一转换时间短于由该关闭状态转为该导通状态的一转换时间。
4.一种同步控制电路，其特征在于，用以根据一控制器的一控制信号控制一图腾柱电路，而该图腾柱电路包含串联的一 P型金属氧化物半导体场效晶体管及一 N型金属氧化物半导体场效晶体管，其中该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端耦接一输入电压、该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第一端以及该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一第二端耦接地，该同步控制电路包含: 一高端驱动电路，耦接该输入电压及该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据该控制信号产生一第一切换信号以控制该P型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态，该闻端驱动电路包含一晶体管开关，该晶体管开关的一第一端耦接该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端，该晶体管开关的一第二端用以耦接该控制器以接收该控制信号，而该晶体管开关的一控制端耦接该控制器的一工作电压；以及 一低端驱动电路，耦接该N型金属氧化物半导体场效晶体管的一控制端，并根据该控制信号产生一第二切换信号以控制该N型金属氧化物半导体场效晶体管的状态为一导通状态及一关闭状态；其中，该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该导通状态的一时序与该N型金属氧化物半导体场效晶体管的该导通状态的一时序彼此交错不重叠。
5.根据权利要求4所述的同步控制电路，其特征在于，该高端驱动电路包含一电阻及一二极管，该电阻及该二极管均耦接于该输入电压与该P型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端之间，使该P型金属氧化物半导体场效晶体管由该导通状态转为该关闭状态的一转换时间短于由该关闭状态转为该导通状态的一转换时间。
6.根据权利要求4所述的同步控制电路，其特征在于，该低端驱动电路包含一电阻及一二极管，该电阻及该二极管均耦接于该N型金属氧化物半导体场效晶体管的该控制端与该控制器之间，使该N型金属氧化物半导体场效晶体管由该导通状态转为该关闭状态的一转换时间短于由该关 闭状态转为该导通状态的一转换时间。
全文摘要
本发明提供一种同步控制电路，以进行控制信号的转换而控制P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管，使控制器得以低压制程来制作而降低制程成本。而且经同步控制电路进行信号转换后，也可以使P型金属氧化物半导体场效晶体管及N型金属氧化物半导体场效晶体管由关闭状态转成导通状态的时间拉长，而抑制输出电压的电压突波的幅度，以避免过大电压突波可能的电路组件损毁的问题。
文档编号H02M1/088GK103095109SQ20111035125
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者王政雄 申请人:登丰微电子股份有限公司