具有过电流与过电压保护功能的升压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电源转换与供应技术，且特别是有关于一种具有过电流与过电压保护功能的升压装置。
【背景技术】
[0002]现今米用脉宽调变架构为基础(PWM-based)的升压装置(boost apparatus)可经配置以提供直流输出电压给负载使用。然而，当升压装置中位于输出侧(或输出端)的二极管发生开路时，将会导致升压装置中位于功率切换路径上的功率开关损坏(例如短路)，从而造成升压装置内部元件及/或负载的损毁，或者造成应用有升压装置的系统的电源短路与损毁。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供一种能够侦测出位于输出侧(或输出端)的二极管是否发生开路的升压装置，以有效地解决先前技术所述及的问题。
[0004]本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
[0005]于此，本发明的一示范性实施例提供一种适于提供一直流输出电压给负载的升压装置，其包括:升压式电源转换线路、复合功能侦测线路以及控制芯片。其中，升压式电源转换线路包括与负载耦接的第一二极管(其位于升压装置的输出侧/输出端)，且其经配置以接收一直流输入电压，并反应于一脉宽调变信号而提供所述直流输出电压给负载。复合功能侦测线路耦接第一二极管的阳极，且其经配置以侦测所述直流输出电压是否过压以及侦测第一二极管是否发生开路，并据以提供一侦测信号。控制芯片耦接升压式电源转换线路与复合功能侦测线路，且其经配置以:产生所述脉宽调变信号来控制升压式电源转换线路的运作；以及反应于所述侦测信号而于第一二极管发生开路或所述直流输出电压过压时，停止输出所述脉宽调变信号并进入一关闭状态，从而保护升压装置及/或负载免于损毁。
[0006]于本发明的一示范性实施例中，升压式电源转换线路还可以包括:电感、第一电容、N型功率开关，以及第一电阻。其中，电感的第一端用以接收所述直流输入电压，而电感的第二端则耦接至第一二极管的阳极，且第一二极管的阴极会耦接至负载并提供所述直流输出电压给负载。第一电容的第一端耦接第一二极管的阴极，而第一电容的第二端则耦接至一接地电位。N型功率开关的漏极耦接第一二极管的阳极，而N型功率开关的栅极则用以接收所述脉宽调变信号。第一电阻的第一端耦接N型功率开关的源极，而第一电阻的第二端则耦接至所述接地电位。
[0007]于本发明的一示范性实施例中，复合功能侦测线路可以包括:第二二极管、第二电容、第二电阻，以及第三电阻。其中，第二二极管的阳极耦接第一二极管的阳极。第二电容的第一端耦接第二二极管的阴极，而第二电容的第二端则耦接至所述接地电位。第二电阻的第一端耦接第二二极管的阴极，而第二电阻的第二端则用以提供所述侦测信号。第三电阻的第一端耦接第二电阻的第二端，而第三电阻的第二端则耦接至所述接地电位。
[0008]于本发明的一示范性实施例中，控制芯片内建有一默认过电压保护参考电压且具有一耦接至第三电阻的第一端的过电压保护侦测脚位。在此条件下，当所述直流输出电压过压及/或第一二极管发生开路时，所述侦测信号的电压会高于所述默认过电压保护参考电压，以使控制芯片停止输出所述脉宽调变信号并进入所述关闭状态。
[0009]于本发明的一示范性实施例中，控制芯片可以内建有一默认过电流保护参考电压且具有一只耦接至第一电阻的第一端的过电流保护侦测脚位。在此条件下，当流经第一电阻的电流过流时，第一电阻的跨压会高于所述默认过电流保护参考电压，以使控制芯片停止输出所述脉宽调变信号并进入所述关闭状态。
[0010]基于上述，本发明所提的升压装置可以在位于输出侧/输出端的第一二极管发生开路或者直流输出电压过压时，使得控制芯片启动保护机制以停止输出用以控制升压式电源转换线路的运作的脉宽调变信号，并且进入至关闭状态。如此一来，即可避免位于功率切换路径上的N型功率开关造成例如短路的损坏，从而避免升压装置内部元件及/或负载造成损毁，或者避免应用有升压装置的系统造成电源短路与损毁。
[0011]为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
[0012]然而，应了解的是，上述一般描述及以下【具体实施方式】仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本揭露所欲主张的范围。
【附图说明】
[0013]下面的所附附图是本揭露的说明书的一部分，绘示了本揭露的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起说明本揭露的原理，其中:
[0014]图1绘示为本发明一示范性实施例的升压装置10的系统方块图。
[0015]图2绘示为图1的升压装置10的实施示意图。
【具体实施方式】
[0016]现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能的处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
[0017]图1绘示为本发明一示范性实施例的升压装置(boost apparatus) 10的系统方块图，而图2绘示为图1的升压装置10的实施示意图。请合并参照图1与图2，升压装置10适于提供直流输出电压(DC output voltage) DC_0UT给任何类型的负载20。升压装置10包括:升压式电源转换线路(boost power convers1n circuit) 101、复合功能侦测线路(complex funct1n detect1n circuit) 103、控制芯片(control chip) 105,以及电阻电容网络(RC network) 107。
[0018]于本示范性实施例中，升压式电源转换线路101可经配置以接收直流输入电压(DC input voltage) DC_IN,并反应于来自控制芯片105的脉宽调变信号(pulse-width-modulat1n signal, PWM signal)GPW 而提供直流输出电压 DC_0UT 给负载20。举例来说，升压式电源转换线路101可以包括:与负载20耦接的二极管Dl (d1de，例如位于升压装置10的输出侧/输出端的萧特基(Schottky) 二极管,但并不限制于此)、电感(inductor) L、电容(capacitor) Cl、N 型功率开关(N-type power switch) Q,以及电阻(resistor)Rl。其中,N型功率开关Q可采以N型功率金属氧化半导体场效应晶体管(N_typepower M0SFET)来实施，但并不限制于此。而且，在本发明的其他示范性实施例中，N型功率开关Q不一定要配置于升压式电源转换线路101中。换言之，N型功率开关Q能够整合于控制芯片105内，一切端视实际设计/应用需求而论。
[0019]电感L的第一端用以接收(或耦接)直流输入电压DC_IN，而电感L的第二端则耦接至二极管Dl的阳极(anode)，且二极管Dl的阴极(cathode)会耦接至负载20并提供直流输出电压DC_0UT给负载20。电容Cl的第一端耦接二极管Dl的阴极，而电容Cl的第二端则耦接至接地电位(OV)。N型功率开关Q的漏极(drain)耦接二极管Dl的阳极，而N型功率开关Q的栅极(gate)则用以接收来自控制芯片105所输出的脉宽调变信号GPW。电阻Rl的第一端耦接N型功率开关Q的源极(source)，而电阻Rl的第二端则耦接至接地电位。
[0020]另外，复合功能侦测线路103耦接二极管Dl的阳极，且复合功能侦测线路103经配置以侦测直流输出电压DC_0UT是否过压(over-voltage)以及侦测二极管Dl是否发生开路(open circuit),并据以提供侦测信号(detect1n signal)DS。举例来说，复合功能侦测线路103可以包括:二极管D2、电容C2，以及电阻R2、R3。其中，二极管D2的阳极耦接二极管Dl的阳极。电容C2的第一端耦接二极管D2的阴极，而电容C2的第二端则耦接至接地电位。电阻R2的第一端耦接二极管D2的阴极，而电阻R2的第二端则用以提供侦测信号DS。电阻R3的第一端耦接电阻R2的第二端，而电阻R3的第二端则耦接至接地电位。
[0021]另一方面，控制芯片105可以具有多只脚位，例如:电源脚位VDD、接地脚位GND、芯片致能脚位(chip enable pin)FA、输出脚位OUT、过电流保护侦测脚位0CP、过电压保护侦测脚位0VP、回馈脚位INN，以及补偿脚位CMP。当然，基于实际设计/应用需求，可以对控制芯片105增设其它的功能脚位，或者删除控制芯片105既有的功能脚位。基本上，为了要让控制芯片105得以正常地运作，电源脚位VDD会接收操作所需的直流输入电压DC_IN，而接地脚位GND会耦接至接地电位。如此一来，控制芯片105即可对直流输入电压DC_TN进行转换(例如:升/降压)以获得其内部电路(未绘示)所需的工作电压。
[0022]于本示范性实施例中，控制芯片105耦接升压式电源转换线路101与复合功能侦测线路103，且其经配置以:产生脉宽调变信号GPW，并通过耦接至N型功率开关Q的栅极的输出脚位OUT以输出脉宽调变信号GPW来控制升压式电源转换线路101的运作；以及反应于来自复合功能侦测线路103的侦测信号DS而于二极管Dl发生开路或直流输出电压DC_0UT过压时，停止输出脉宽调变信号GPW并进入关闭状态(shutdown / inactivat1n