专利名称：输出电压的调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输出电压的调整装置，尤其是指一种调整及输出直流电压的装置。
背景技术：
在电子装置中(例如芯片)通常需要供给至少一个以上的直流电源，而且在该芯片中，由于考虑到工作电压和消耗功率等因素，通常会使用到若干个直流电流源，例如5V、3.3V、2.5V和1.8V。一般常见的有线性电压调节器(linearregulator)和切换式电压调节器(switch regulator)，线性电压调节器通常使用于需要较精准电压而且不必考虑到消耗功率的状况下，而切换式电压调节器则适用于需要考虑到消耗功率而不需要精准电压的状况下。
另外，为了同时兼顾消耗功率和精准电压的需求，会采用直流对直流整流器(DC to DC Converter)，将一直流电压转换至需求的直流电压，然而该直流对直流整流器需要若干个电感及若干个控制电路，而达到输出若干个直流电压的功能，其结果会造成芯片尺寸变大及成本增加的问题。
为了解决上述问题，美国专利第U.S.6,204,651号专利，提供一种方法及装置，用以调整切换式电压转换器的输出电压(Method And Apparatus ForRegulating An Output Voltage Of A Switch Mode Regulator)。首先，该方法比较一直流输出电压和一参考电压而得到一数字的数据资料流，该数字化的数据资料流在一给定的时脉下处理，使得该数字的数据资料流在相对应的时脉下而产生，接着阐释该数字的数据资料流而得到一充电的数字数据资料流和一负载的数字数据资料流，再来，在给定的一组时脉周期下，阐释该充电的数字数据资料流和该负载的数字数据资料流而得到一充电信号及一负载信号，最后，在该给定的一组时脉周期，根据该充电信号对一外部组件(例如电感)进行充电，以及在该给定的一组时脉周期，根据该负载信号对一负载(例如电容)进行放电，而达到调节输出电压的功能。
然而，上述的方法无法处理电流模式(current mode)，且在充电的过程中，会有过充的问题产生。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种输出电压的调整装置，是用于调整及输出直流电压的装置，可用简单的结构达到输出若干个直流电压的功能，本发明的输出电压的调整装置可处理电流模式，并且具有保护过充的功能。
为了达成上述目的，本发明的输出电压的调整装置包括有一电压转换及比较模块、一模拟转数字模块、一累加模块、一脉冲产生器、一时序产生器和一切换模块。电压转换及比较模块用以将欲输出的直流电压转换及比较，其中，该电压转换及比较模块还包括一电压转电流模块和一比较模块，电压转电流模块将电压转换为电流，而比较模块会根据比较结果，输出若干个控制信号。
模拟转数字模块是连结于该电压转换及比较模块，将该电压转换及比较模块所输出的电流转为数字资料。累加模块连结于该模拟转数字模块，将该模拟转数字模块输出的数字资料累加和处理数字资料的位数，该累加模块由一比例积分控制器(PI controller)构成。脉冲产生器则连结于该累加模块，根据该累加模块的结果，产生若干个脉冲信号。
时序产生器连结于该脉冲产生器和该电压转换及比较模块，根据该脉冲产生器所产生的该些脉冲信号和该电压转换及比较模块的比较判断结果，产生若干个控制信号。切换模块连结于该时序产生器，根据该时序产生器产生的该些控制信号而切换开关，对一第一外部储能组件充电和一第二外部储能组件放电，进而调节该直流电压。
本发明的输出电压的调整装置还包括一过充保护模块，当该电压转换及比较模块侦测到对该第一外部储能组件过度充电时，停止该充电组件的充电作用。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所述附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明实施例的输出电压的调整装置的电路方块示意图之一；及图2为本发明实施例的输出电压的调整装置的电路方块示意图之二。
符号说明10 转换及比较模块 101 电压转电流模块103 比较模块 12 模拟转数字模块121 模拟数字转换器 123 计数器125 数字模拟转换器 14 累加模块141 译码器 143 低通滤波器145 比例积分控制器(PI controller) 147 平均器16 脉冲产生器 18 时序产生器20 切换模块 22 过充保护模块VDDA、VDDD、VDDIO直流电压PM2、P33、P18、P16、N 控制信号Q2、Q3、Q4、Q5晶体管L1电感C1、C2、C3电容
具体实施例方式
请参照图1和图2所示，为本发明的实施例的输出电压的调整装置的电路方块示意图。本发明的实施例的输出电压的调整装置由一电压转换及比较模块10、一模拟转数字模块12、一累加模块14、一脉冲产生器16、一时序产生器18、一切换模块20和一过充保护模块22构成。
电压转换及比较模块10用以将欲输出的直流电压转换及比较，例如图中的VDDA、VDDD和VDDIO，该电压转换及比较模块10还包括一电压转电流模块101和一比较模块103，电压转电流模块101将电压转换为电流，因此本发明的输出电压的调整装置可处理电流模式。并且该比较模块103会根据输入电压与预设的基准值利用一比较器进行比较，并决定哪一个电压具有最低准位，同时将比较的结果输出若干个控制信号至时序产生器18，例如激活控制信号、过电流侦测信号等等。
模拟转数字模块12连结于该电压转换及比较模块10，将该电压转换及比较模块10所输出的电流转为数字资料，该模拟转数字模块12由一模拟数字转换器121、一计数器123和一数字模拟转换器125。模拟数字转换器121连结于数字模拟转换器125，模拟数字转换器121将该电压转换及比较模块10所输出的电流转为数字数据，是通过比较电压转换及比较模块10所输出的电流信号与数字模拟转换器125所得的信号的大小而达成，计数器123连结于模拟数字转换器121，用以计数该模拟数字转换器121输出的数字资料，当电压转换及比较模块10所输出的电流信号大于数字模拟转换器125所输出的信号时，计数器123增加一，反之，则计数器123减少一，而数字模拟转换器125连结于模拟数字转换器121和计数器123，将该计数器123的输出转换为模拟信号，并以参考电流为基础，使得该转换后的信号能快速收敛，在本实施例中，计数器123的位数为4。
累加模块14连结于该模拟转数字模块12，将该模拟转数字模块12输出的数字资料累加和处理数字资料的位数，其中，该累加模块14包括有一译码器141、一低通滤波器143、一比例积分控制器(PI controller)145和一平均器147。译码器141的位数为8位，用来译码该模拟转数字模块12的输出数字信号，低通滤波器143的位数为11位，连结于该译码器141，用来过滤高频的噪声，比例积分控制器(PI controller)145的位数为10位，连结于该低通滤波器143，用以累加该数字信号，平均器147的位数为3位，连结于该比例积分控制器145，用以调整位数。
脉冲产生器16连结于该累加模块14，是根据该累加模块14累计的结果，产生若干个脉冲信号。而时序产生器18则连结于该脉冲产生器14和该电压转换及比较模块10，根据该脉冲产生器14所产生的该些脉冲信号和该电压转换及比较模块10的比较判断结果，产生若干个控制信号，用来控制切换模块20的开关及激活过充保护模块22，达到充电与放电时序的控制，使得输出的若干个直流电压能稳定的输出，例如图中的PM2、P33、P18、P16及N，该若干个控制信号的个数可依实际的运用决定。
切换模块20连结于该时序产生器18，是根据该时序产生器18产生的该些控制信号P33、P18、P16及N等等，切换开关Q2、Q3、Q4及Q5，对第一外部储能组件L1充电和第二外部储能组件C1、C2及C3放电，进而调节直流电压。该些开关Q2、Q3、及Q4为P-MOS晶体管，而开关Q5为N-MOS晶体管，第一外部储能组件为电感，而第二外部储能组件为电容。通过该些控制信号P33、P18、P16及N来激活充电和放电的时序，而得到输出的直流电压。
过充保护模块22是连结于第一外部储能组件L1两端，当该电压转换及比较模块10侦测到过度充电状况时，会送出信号并经由时序产生器18产生一控制信号PM2，通过控制信号PM2激活过充保护模块22，停止该充电组件(如第一外部储能组件L1)的充电作用。
本发明的输出电压的调整装置具有下列的特点1.本发明的输出电压的调整装置可处理电流模式。
2.本发明的输出电压的调整装置具有过充保护装置，可避免过度充电。
3.本发明的输出电压的调整装置可以用简单的结构，同时处理若干个直流电压。
但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此即拘限本发明的保护范围，因此任何熟悉此项技术人员在本发明的领域内，所实施的变化或修饰，都应属本发明的权利要求范围。
权利要求
1.一种输出电压的调整装置，其特征在于，包括有一电压转换及比较模块，用以将欲输出的直流电压转换及比较；其中，该电压转换及比较模块还包括一电压转电流模块和一比较模块，该电压转电流模块将电压转换为电流，而该比较模块会根据输入电压的比较结果，输出若干个控制信号；一模拟转数字模块，是连结于该电压转换及比较模块，将该电压转换及比较模块所输出的电流转为数字资料；一累加模块，是连结于该模拟转数字模块，将该模拟转数字模块输出的数字资料累加和处理数字资料的位数；一脉冲产生器，连结于该累加模块，是根据该累加模块的结果，产生若干个脉冲信号；一时序产生器，连结于该脉冲产生器和该电压转换及比较模块，是根据该脉冲产生器所产生的该些脉冲信号和该电压转换及比较模块的比较判断结果，产生若干个控制信号；以及一切换模块，连结于该时序产生器，是根据该时序产生器产生的该些控制信号来切换开关，以调节该直流电压。
2.如权利要求1所述的输出电压的调整装置，其特征在于该模拟转数字模块包括有一模拟数字转换器，将该电压转换及比较模块所输出的电流信号转为数字资料；一计数器，连结于该模拟数字转换器，用以计数该模拟数字转换器输出的数字资料；以及一数字模拟转换器，连结于该模拟数字转换器和该计数器，将该计数器的输出转换为模拟信号，使得该转换后的信号快速收敛。
3.如权利要求2所述的输出电压的调整装置，其特征在于该计数器的位数为4。
4.如权利要求1所述的输出电压的调整装置，其特征在于，该累加模块包括有一译码器，是译码该模拟转数字模块的输出数字信号；一低通滤波器，连结于该译码器，过滤高频的噪声；一比例积分控制器，连结于该低通滤波器，累加该数字信号；以及一平均器，连结于该比例积分控制器，用以调整位数。
5.如权利要求4所述的输出电压的调整装置，其特征在于该译码器的输出的位数为8。
6.如权利要求4所述的输出电压的调整装置，其特征在于该低通滤波器的输出的位数为11。
7.如权利要求4所述的输出电压的调整装置，其特征在于该比例积分控制器的输出的位数为10。
8.如权利要求4所述的输出电压的调整装置，其特征在于该平均器的输出的位数为3。
9.如权利要求1所述的输出电压的调整装置，其特征在于该切换模块是由若干个P-MOS晶体管和若干个N-MOS晶体管构成。
10.如权利要求1所述的输出电压的调整装置，其特征在于该切换模块更包括一过充保护模块，当该电压转换及比较模块侦测到过度充电状况时，停止该充电组件的充电作用。
11.一种输出电压的调整装置，其特征在于，包括有一电压转换及比较模块，用以将欲输出的直流电压转换及比较；其中，该电压转换及比较模块还包括一电压转电流模块和一比较模块，该电压转电流模块将电压转换为电流，而该比较模块会根据输入电压的比较结果，输出若干个控制信号；一模拟转数字模块，是连结于该电压转换及比较模块，将该电压转换及比较模块所输出的电流转为数字资料；一累加模块，是连结于该模拟转数字模块，将该模拟转数字模块输出的数字资料累加和处理数字资料的位数；一脉冲产生器，连结于该累加模块，是根据该累加模块的结果，产生若干个脉冲信号；一时序产生器，连结于该脉冲产生器和该电压转换及比较模块，是根据该脉冲产生器所产生的该些脉冲信号和该电压转换及比较模块的比较判断结果，产生若干个控制信号；以及一切换模块，连结于该时序产生器，是根据该时序产生器产生的该些控制信号来切换开关，对一第一外部储能组件充电和一第二外部储能组件放电，以调节该直流电压。
12.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于，该模拟转数字模块包括有一模拟数字转换器，将该电压转换及比较模块所输出的电流信号转为数字资料；一计数器，连结于该模拟数字转换器，用以计数该模拟数字转换器输出的数字资料；以及一数字模拟转换器，连结于该模拟数字转换器和该计数器，将该计数器的输出转换为模拟信号，使得该转换后的信号快速收敛。
13.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于，该累加模块包括有一译码器，是译码该模拟转数字模块的输出数字信号；一低通滤波器，连结于该译码器，过滤高频的噪声；一比例积分控制器，连结于该低通滤波器，累加该数字信号；以及一平均器，连结于该比例积分控制器，用以调整位数。
14.如权利要求13所述的输出电压的调整装置，其特征在于该译码器的输出的位数为8、该低通滤波器的输出的位数为11、该比例积分控制器的输出的位数为10，该平均器的输出的位数为3。
15.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该切换模块是由若干个P-MOS晶体管和若干个N-MOS晶体管构成。
16.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该第一外部储能组件为一电感。
17.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该第二外部储能组件为一电容。
18.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该第一外部储能组件的个数为一个。
19.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该第二外部储能组件的个数为若干个。
20.如权利要求11所述的输出电压的调整装置，其特征在于该切换模块还包括一过充保护模块，当该电压转换及比较模块侦测到过度充电状况时，停止该充电组件的充电作用。
全文摘要
一种输出电压的调整装置，是用于调整及输出直流电压的装置，可用简单的结构达到输出若干个直流电压的功能，本发明的输出电压的调整装置可处理电流模式，并且具有保护过充的功能。本发明的输出电压的调整装置包括有一电压转换及比较模块、一模拟转数字模块、一累加模块、一脉冲产生器、一时序产生器、一切换模块和一过充保护模块，可调节若干个输出电压，提供电子装置所需的稳定的直流电源。
文档编号H02J7/00GK1949120SQ200510112750
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月12日 优先权日2005年10月12日
发明者张家贤, 赵淳安 申请人:扬智科技股份有限公司