专利名称：脉冲宽度调变电路及激活脉冲宽度调变电路的方法
技术领域：
本发明是有关于一种激活电路，且特别是有关于一种脉冲宽度调变电路及 激活脉冲宽度调变电路的方法。
背景技术：
脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation, PWM)技术被广泛的应用在各个领 域，尤其是在电源转换电路中。以一般计算机的ATX电源供应电路或中央处理 器(CPU)的电源供应电路来说，都有特别要求一种功能，称之为电源激活重设 (Power on Reset)功能，又称之为电源良好(Power Good)功能。上述的电源激活重 设功能主要是用以在电源供应电路运作之前，脉冲宽度调变电路必须要先检测 (一组或多组)输入的电压是否准备完成，当准备完成后始可开始运作此电源供应 电路。图1所示为现有的电源供应电路的电路图。请参考图1，此电路包括电源转 换电路11及脉冲宽度调变电路10。脉冲宽度调变电路10包括电源接脚101、 二极管Dl、相位接脚104、高侧驱动电源接脚102、电源检测接脚105及比较 器OPll、 OP12。可以注意到的是，此电源供应电路中使用了两个电源，分别是 集成电路电源电压VCC以及电源转换电路11的供应电压VIN。首先，集成电路电源电压VCC经由电源接脚101输入至比较器OPll，此 时比较器OPll可先判断集成电路电源电压VCC是否大于参考电压VREF_1。 另一方面，当N型MOS晶体管QH1导通，电源转换电路11的供应电压VIN 经N型MOS晶体管QH1、电阻R1及电源检测接脚105输入至比较器OP12，VREF 2。当比较器OP11判断出集成电路电源电压VCC大于参考电压VREF_1及 OP12判断出电源转换电路11的供应电压VIN大于参考电压VREF一2时，贝U比 较器OPll、 OP12分别输出电源激活重设信号POR1—1、 POR2j使脉冲宽度调 变电路IO激活，表示脉冲宽度调变电路IO检测输入的电压(集成电路电源电压 VCC及电源转换电路11的供应电压VIN)已准备完成，方可开始运作此电源供 应电路。然而，上述图1的脉冲宽度调变电路10需使用两个接脚101、 105、两个比 较器OPll、 OP12及两个参考电压VREF—1、 VREF—2才可以做到确定检测输入 的电压(VCC及VIN)是否准备完成。上述电路不仅增加了脉沖宽度调变电路的 接脚数，而且必须多提供二个参考电压VREF—1、 VREF—2以及两个比较器OP11 与OP12,因此上述电路需要额外的芯片面积来制作比较器OPll与OP12,及参 考电压产生电路以产生VREF—1、 VREF—2。故上述的现有技术将会使电路在布 局(Layout)时面积增加，并且由于需要额外的接脚，也会让电路容易受到干扰的 影响产生误动作。发明内容本发明的目的就是在提供一种脉冲宽度调变电路及激活脉冲宽度调变电路 的方法，可节省脉冲宽度调变电路的接脚及减少比较器的使用。本发明提出一种脉沖宽度调变电路，用以控制上桥开关，该上桥开关包括 控制端、第一端及第二端，其中上桥开关的第一端耦接至第一电源电压。该脉 冲宽度调变电路包括电源接脚、隔离元件、相位接脚、高侧驱动电源接脚及 电源判断装置。电源接脚用于接收第二电源电压。隔离元件的一端耦接至电源 接脚并用以限定第二电源电压的方向。相位接脚耦接至上桥开关的第二端。高 侧驱动电源接脚耦接至隔离元件的另一端，利用第二电源电压并根据栢位接脚 的电压，以提供上桥开关的驱动电压；电源判断装置耦接至电源接脚及高侧驱 动电源接脚，用于比较此两接脚的电压大小以决定jtb^冲t^调变电路是否激活。本发明还提出一种激活脉冲宽度调变电路的方法，此激活方法包括首先， 脉沖宽度调变电,收第一电源电压及第二电源电压；其次，再提供高侧驱动 电源接脚，其中高侧驱动接脚的周边电路用以根据第一电源电压以及第二电源 电压以产生高侧驱动电压；其后，当高侧驱动电压大于第二电源电压时，启动 脉沖宽度调变电路。依照本发明的较佳实施例所述的激活方法，上述激活方法包括以下步骤 首先，使用电源判断装置判断高侧驱动电压是否大于第二电源电压；若判断为 是，则致能电源激活重设信号；若判断为否，则失能电源激活重设信号；最后 再根据电源激活重设信号的致能/失能，决定此脉冲宽度调变电路是否激活。本发明通过脉沖宽度调变电路的高侧驱动电源接脚端的输入功能，检测第 一电源电压及第二电源电压是否存在，并使用电源判断装置判断是否输出电源 激活重设信号以决定脉冲宽度调变电路是否激活。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1所示为现有的电源供应电路的电路图。 图2所示为本发明实施例的电源供应电路的电路图。 图3所示为本发明另一实施例的脉冲宽度调变电路及使用脉冲宽度调变电 路的电源供应电路的电路图。图4所示为本实施例的脉沖宽度调变电路激活方法的流程图。 主要元件符号说明10、 20、 30:脉冲宽度调变电路11、 31:电源转换电路 21:降压电路OPll、 OP12:比较器OP21、 OP31:电源判断装置101、 201、 301:电源接脚102、 202、 302:高侧驱动电源接脚103、 203、 303:上桥接脚104、 204、 304:相位接脚 105:电源检测接脚106、 306:下桥接脚211、 212、 213:上桥开关S2的控制端、第一端、第二端 Cl、 C2、 C3:电容 Dl、 D3: 二极管 D2:隔离元件QH1、 QH3、 QL1、 QL3: N型MOS晶体管S2、 S31:上桥开关S32:下桥开关VCC:集成电路电源电压VIN:电源转换电路的供应电压VI:第一电源电压V2:第二电源电压VREF—1、 VREF一2:参考电压P0R1—1、 P0R2—1、 P0R—2、 P0R—3:电源激活重设信号 S400 S406:本发明实施例的步骤具体实施方式
图2所示为本发明实施例的电源供应电路的电路图。请参考图2，本发明的 电源供应电路包括降压电路21以及本发明实施例的脉冲宽度调变电路20。降压 电路21包括上桥开关S2，此上桥开关包括控制端211、笫一端212及第二端213，其中上桥开关的第一端212耦接至第一电源电压VI。脉冲宽度调变电路20包 括电源接脚201、隔离元件D2、相位接脚204、高侧驱动电源接脚202、上桥接 脚203及电源判断装置OP21。此实施例的电路运作简单叙述如下首先，第二电源电压V2经过隔离元件 D2(如二极管)并对电容C2充电至第二电源电压V2，此时高侧驱动电源接脚202 端可先检测电压准位是否为第二电源电压V2。当上桥开关S2，此时高侧驱动电 源接脚202的电压等于(V2 + VI -上桥开关S2的第一端212与第二端213之间 的压降)。(由于脉冲宽度调变电路20内部的电源判断装置OP21的负端耦接至 电源接脚201、正端耦接至高侧驱动电源接脚202,当高側驱动电源接脚202上 的电压大于第二电源电压V2，则表示第一电源电压VI与第二电源电压V2已经 准备好。因此在本实施例中，只需要透过高侧驱动电源接脚202便可判断第一 电源电压、第二电源电压V1与V2是否准备完成。)若高侧驱动电源接脚202的电压大于电源接脚201的电压，则电源判断装 置OP21致能电源激活重设信号POR—2，使脉冲宽度调变电路20激活，使得此 电源供应电路开始运作。若高侧驱动电源接脚202的电压小于电源接脚201的 电压，表示输入的电压(第一电源电压VI及第二电源电压V2)未准备完成，则电 源判断装置OP21失能电源激活重设信号POR一2，此时脉冲宽度调变电路20不 激活，此电源供应电路不运作。比较上述实施例与现有的电路，上述实施例的电路仅需要1个接脚检测电 源以及1个比较器判断电压大小；若以现有的电路则需要多增加一个接脚以及 一个比较器才能做到检测电源是否准备完成，另外现有的电路需要两个参考电 压VREF—1以及VREF—2，及两个参考电压产生电路。明显地，本发明实施例于 现有电路相比减少许多不必要的元件，减低许多不必要的成本，及减少集成电 路的接脚数目。本领域技术人员应当知道，上述实施例电源供应电路不限于降压电路21, 可视需求改变为升压电路或是升降压电路。图3所示为本发明另一实施例的脉沖宽度调变电路及使用脉沖宽度调变电 路的电源供应电路的电路图。在本实施例中，上桥开关S31及下桥开关S32分 别以N型MOS晶体管QH3及QL3实施；隔离元件D2是以二极管D3实施。 请参考图3，此电源供应电路包括电源转换电路31及脉冲宽度调变电路30。电 源转换电路31包括N型MOS晶体管QH3、 QL3，其中N型MOS晶体管QH3 的漏极耦接至第一电源电压VI。脉冲宽度调变电路30包括电源接脚301、隔离 元件D3、相位接脚304、高侧驱动电源接脚302、上桥接脚303、下桥接脚306 及电源判断装置0P31。上述图3的脉沖宽度调变电路30，是采用下列概念实现1, )在tl时间，脉冲宽度调变电路30的下桥接脚306提供脉冲宽度调变信号 至N型MOS晶体管QL3的栅极，并且使N型MOS晶体管QL3导通。此时第 二电源电压V2经过二极管D3对电容C3充电，因此高侧驱动电源接脚301与 相位接脚304之间的电压为第二电源电压V2，并且脉沖宽度调变电路30内部 可先检测高侧驱动电源接脚302端的电压准位是否为第二电源电压V2。2. )在t2时间，脉冲宽度调变电路30的上桥接脚303提供高側驱动电压至N 型MOS晶体管QH3的栅极，并且使N型MOS晶体管QH3导通。此时相位接 脚304端的电压为(第 一电源电压VI - N型MOS晶体管QH3的漏极与源极之间 的压降)，因此高側驱动电源接脚302的电压等于(V2十VI -QH3的漏极与源极 之间的压降)。由于脉冲宽度调变电路30内部的电源判断装置0P31的负端耦接 至电源接脚301、正端耦接至高侧驱动电源接脚302,因此可用以判断是否有第 一电源电压VI的差值或是高于第二电源电压V2。若判断有笫一电源电压V1的差值或是高于第二电源电压V2,则电源判断 装置0P31致能电源激活重设信号P0R—3，使脉沖宽度调变电路30激活，表示 脉冲宽度调变电路30检测输入的电压(第 一电源电压VI及第二电源电压V2)已 准备完成，可开始运作此电源供应电路。若判断无第一电源电压V1的差值或是 低于第二电源电压V2，则电源判断装置OP31失能电源激活重设信号POR—3，9此时脉沖宽度调变电路30不激活，表示脉冲宽度调变电路30检测输入的电压(第 一电源电压VI及第二电源电压V2)未准备完成，此电源供应电路不运作。本领域技术人员应当知道，上述实施例中的电源判断装置OP31，可以用比 较器或者是用运算放大器实施。上述实施例中的上桥开关QH3及下桥开关QL3， 可以用P型MOS晶体管或者是用双载子晶体管(BJT)实施。上述实施例的隔离 元件D3，可利用MOS晶体管或者是用双栽子晶体管(BJT)实施，故本发明不限 于此。图4所示为本实施例的脉冲宽度调变电路激活方法的流程图。此脉冲宽度 调变电路的激活方法，包括以下步骤首先，由脉冲宽度调变电漆接收第一电 源电压以及第二电源电压(步骤S400)。接着，再由脉冲宽度调变电路中提供高 侧驱动电源接脚，其中高侧驱动电源接脚的周边电路用以根据第一电源电压及 第二电源电压以产生高侧驱动电压(步骤sin)。在此利用电源判断装置判断高 侧驱动电压是否大于第二电源电压(步骤S402)。若判断高側驱动电压大于第二电源电压，则由电源判断装置致能电源激活 重设信号(步骤S403)并给予脉冲宽度调变电路。当脉冲宽度调变电落接收到由 电源判断装置致能出的电源激活重设信号时，则脉冲宽度调变电路激活(步骤5405) 。若判断高侧驱动电压小于第二电源电压，则电源判断装置失能电源激活 重设信号(步骤S404)给予脉冲宽度调变电路。当脉沖宽度调变电路接收到由电 源判断装置失能的电源激活重设信号时，此时脉沖宽度调变电路不激活(步骤5406) ，并且再回至步骤S400中，重新执行此流程步骤直到脉冲宽度调变电路 激活(步骤S405)后停止。值得一提的是，虽然上述实施例中已经对脉冲宽度调变电路、激活脉冲宽 度调变电路的方法及使用脉冲宽度调变电路的电源供应电路描绘出了 一个可能 的型态，但本技术领域人员应当知道，各厂商对于电源转换电路31以;5*冲宽 度调变电路30的设计方式都不一样，因此本发明的应用当不限制于此种可能的 型态。换言之，只要是脉冲宽度调变电路30的高侧驱动电源接脚可检测第一电10源电压VI及第二电源电压V2，并且再使用电源判断装置OP31判断是否输出 电源激活重设信号POR—3以决定脉沖宽度调变电路30是否激活，就已经是符 合了本发明的精神所在。综上所述，本发明通过脉冲宽度调变电路的高侧驱动电源接脚端的输入功 能以及电源判断装置，即可检测第一电源电压及第二电源电压是否准备完成， 并判断是否输出电源激活重设信号，以决定脉冲宽度调变电路是否激活及电源 供应电路是否运作。因此不仅节省脉冲宽度调变电路的接脚数，而且无需额外 的芯片来制作多余的比较器以及制作参考电压产生电路以提供参考电压。所以 在电路布局时可减少布局面积，也可降低电路成本。虽然本发明已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 本技术领域人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当以权利要求界定的范围为准。
权利要求
1. 一种脉冲宽度调变电路，用以控制上桥开关，该上桥开关括控制端、第一端以及第二端，该上桥开关的第一端耦接第一电源电压，其特征在于，所述的脉冲宽度调变电路包括电源接脚，接收第二电源电压；隔离元件，该隔离元件一端耦接该电源接脚，用以限定该第二电源电压的方向；相位接脚，耦接该上桥开关的第二端；高侧驱动电源接脚，耦接该隔离元件的另一端，利用该第二电源电压并根据该相位接脚的电压，提供该上桥开关的驱动电压；以及电源判断装置，耦接该电源接脚以及该高侧驱动电源接脚，比较该高侧驱动电源接脚以及该电源接脚的电压以判断该脉冲宽度调变电路是否激活。
2. 如权利要求1所述的脉冲宽度调变电路，其特征在于，该电源判断装置 包括放大器，该放大器负端耦接该电源接脚，该放大器正端耦接该高側驱动电 源接脚，判断该高侧驱动电源接脚的电压是否大于该电源接脚的电压，以决定 是否输出电源激活重设信号。
3. 如权利要求1所述的脉冲宽度调变电路，其特征在于，该高侧驱动电源 接脚利用该第二电源电压并根据该相位接脚的电压，产生高侧驱动电压，且此 脉冲宽度调变电路还包括上桥接脚，耦接该上桥开关的控制端，根据该高側驱动电压以决定该上桥 开关的导通/截止。
4. 如权利要求1所述的脉冲宽度调变电路，其特征在于，该脉冲宽度调变 电路还用以控制下桥开关，且该脉冲宽度调变电路还包括下桥接脚，棘接该下桥开关的控制端，根据脉冲宽度调变信号W决定该下 桥开关的导通/截止。
5. 如权利要求1所述的脉冲宽度调变电路，其特征在于，该上桥开关或下 桥开关可为N型MOS晶体管或P型MOS晶体管或双载子晶体管。
6. 如权利要求1所述的脉冲宽度调变电路，其特征在于，该隔离元件可为 二极管或MOS晶体管或栽子晶体管。
7. —种激活脉冲宽度调变电路的方法，其特征在于，包括 接收第一电源电压以及第二电源电压；提供高側驱动电源接脚，其中该高侧驱动接脚的周边电路用以根据该第一 电源电压以及该第二电源电压以产生高侧驱动电压；以及当该高侧驱动电压大于该第二电源电压时，激活该脉冲宽度调变电路。
8. 如权利要求7所述的激活脉冲宽度调变电路的方法，其特征在于，当该 高侧驱动电压大于该第二电源电压时，激活该脉沖宽度调变电路的步骤包括判断该高側驱动电压是否大于该第二电源电压； 若高侧驱动电压大于第二电源电压时，致能电源激活重诏^言号； 若高侧驱动电压小于第二电源电压时，则失能电源激活重i殳信号；以及 根据该电源激活重设信号，判断是否激活该脉沖宽度调变电路。
全文摘要
本发明提供了一种脉冲宽度调变电路及激活脉冲宽度调变电路的方法，其中，脉冲宽度调变电路的激活方法包括下列步骤接收第一电源电压以及第二电源电压；提供高侧驱动电源接脚，其中高侧驱动电源接脚的周边电路用以根据第一电源电压以及第二电源电压以产生高侧驱动电压；以及当高侧驱动电压大于第二电源电压时，激活该脉冲宽度调变电路。本发明与现有电路相比减少许多不必要的元件以及集成电路的接脚数目，降低了不必要的成本。
文档编号H02M3/155GK101262175SQ20071008602
公开日2008年9月10日 申请日期2007年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者卢嘉謦, 徐士玄, 蔡连成 申请人:华邦电子股份有限公司