专利名称：具有多电源输入端的切换式稳压电路及相关的电源转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型有关切换式稳压电路，尤指ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路及相关的电源转换器。
背景技术：
切换式稳压电路通常包含有上桥开关(upper switch)以及下桥开关(lowerswitch)，用以接收稳压电路控制器传来的对应控制信号。在现有具有多电源输入端的电源转换器中，切换式稳压电路的不同电源输入路径上，需要分别设置各自的上桥开关，以对应不同的电压来源，例如可參阅美国专利USP7，777，455。因此，若要増加电源转换器的电源输入端数量，则切换式稳压电路中的上桥开关数量也必需随之增加，因而占用更多的电路面积和增加更多的电路成本。
实用新型内容有鉴于此，如何使切换式稳压电路能支援多电源输入的功能，又能減少所需的电路面积，实为业界有待解决的问题。本说明书提供了ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的ー电源选择装置、一稳压电路控制器、以及一电感，该切换式稳压电路包含有一第一电源输入端；一第二电源输入端；一第一开关，其第一端耦接于该第一电源输入端；一第二开关，其第一端耦接于该第二电源输入端；一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端；以及ー第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；其中该电源选择装置耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作，且该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。本说明书另提供了ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的ー稳压电路控制器以及ー电感，该切换式稳压电路包含有一第一电源输入端；一第二电源输入端；一第一开关，其第一端I禹接于该第一电源输入端；一第二开关，其第一端稱接于该第二电源输入端；一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端；一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；以及ー电源选择装置，耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作；其中该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。本说明书另提供了ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的一电源选择装置以及ー稳压电路控制器，该切换式稳压电路包含有一第一电源输入端；一第二电源输入端；一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端；一第二开关，其第一端稱接于该第二电源输入端；一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端；一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；以及ー电感，其第一端耦接于该第三开关和该第四开关之间，而该电感的第二端提供ー输出电压；其中该电源选择装置耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作，且该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。本说明书另提供了ー种电源转换器，其包含有一第一电源输入端；一第二电源输入端；一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端；一第二开关，其第一端稱接于该第二电源输入端；一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端；一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；ー电源选择装置，耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作；一稳压电路控制器，耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作；以及ー电感，其第一端耦接于该第三开关和该第四开关之间，而该电感的第ニ端提供ー输出电压；其中当该第三开关导通时，该第四开关会截止，而当该第四开关导通时，该第三开关会截止。上述切換式稳压电路的优点之一，是可有效减少切换式稳压电路支援多电源输入功能时所需的电路面积。
图I 3为本实用新型的电源转换器的不同实施例简化后的功能方块图。
具体实施方式
以下将配合相关图式来说明本实用新型之实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或流程步骤。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「元件」(element) 一词，包含了构件(component)、层构造(layer)、或区域(region)的概念。在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含」为ー开放式的用语，故应解释成「包含但不限定干…」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述ー第一元件耦接于一第二元件，则代表该第一元件可直接(包含通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式)连接于该第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非本说明书中有特别指明，否则任何単数格的用语都同时包含复数格的涵义。图I为本实用新型一实施例的具有双电源输入端的电源转换器100简化后的功能方块图。电源转换器100包含有切换式稳压电路110、电源选择装置120、稳压电路控制器130、以及电感140。在运作时，电源转换器100可由两种不同的电源VSl和VS2的其中之一接收电力，并转换成适当的电压Vout以供给外部电池150和系统电路160使用。在图I的实施例中，切换式稳压电路110包含有第一开关111、第二开关112、第三开关113、第四开关114、第一电源输入端115、以及第二电源输入端116。开关111的第一端稱接于电源输入端115。开关112的第一端稱接于电源输入端116。开关113用来做为上桥开关，其第一端耦接于开关111的第二端和开关112的第二端。开关114用来做为下桥开关，其第一端耦接于开关113的第二端，且开关114的第二端耦接于一固定电位(例如接地)。电源输入端115用以耦接第一电源VSl，而电源输入端116则用以耦接第二电源VS2。实作上，开关111 114中的各个开关可用P型场效晶体管或是N型场效晶体管来实现。电源VSl以及电源VS2则可以是两种不同的直流电源(例如USB电源、电池或是输出直流电的整流器)。在电源转换器100中，电源选择装置120耦接于开关111的控制端和开关112的控制端，用以控制开关111和开关112的运作，以选择切换式稳压电路110要处理的电压来源。稳压电路控制器130耦接于开关113以及开关114的控制端，用以控制开关113和开 关114的运作。电感140的第一端耦接于开关113和开关114之间，而第二端则耦接于外部电池150并用以提供输出电压Vout。在运作吋，电源选择装置120会侦测电源输入端115和116的电カ接收状况，并据以控制开关111和开关112的运作，以选择切换式稳压电路110要处理的电压来源。例如，当电源选择装置120侦测到电源输入端115有电カ输入而电源输入端116没有电カ输入时，电源选择装置120会导通(turn on)开关111并截止(turn off)开关112。反之，当电源选择装置120侦测到电源输入端116有电カ输入而电源输入端115没有电カ输入时，电源选择装置120会导通开关112并截止开关111。若电源选择装置120侦测到电源输入端115和116两者都有电カ输入时，则电源选择装置120可依据电源VS I和VS2的预设优先顺序或是使用者的设定，选择其中之一做为切换式稳压电路110要接收并处理的电压来源。稳压电路控制器130会对电源转换器100的输出电压Vout进行反馈控制，以产生用于控制开关113和开关114的控制信号UG和LG。在本实施例中，当稳压电路控制器130导通开关113时，便会截止开关114 ;而当稳压电路控制器130导通开关114时，便会截止开关113。当电源选择装置120导通开关111时，切换式稳压电路110中的开关113和开关114会在控制信号UG和LG的控制下，交替地进行切換，并配合电感140将电源输入端115所接收到的电压转换成输出电压Vout。当电源选择装置120导通开关112时，切換式稳压电路110会依据稳压电路控制器130的控制，配合电感140将电源输入端116所接收到的电压转换成输出电压Vout。在图I的实施例中，电源转换器100可同时利用输出电压Vout对外部电池150充电，并对后级的系统电路160供电。实作上，可将电源选择装置120、稳压电路控制器130、和电感140三者中的任一者、任两者、或全部都整合在切换式稳压电路110中。图2为本实用新型另ー实施例的具有双电源输入端的电源转换器200简化后的功能方块图。电源转换器200包含有切换式稳压电路210、电源选择装置120、稳压电路控制器130、以及电感140。电源转换器200可由两种不同的电源VSl和VS2的其中之一接收电力，并转换成适当的电压Vout以供给外部电池150和系统电路160使用。[0023]如图2所示，电源转换器200中的切换式稳压电路210与图I中的切换式稳压电路110很类似，两者的差别在于切换式稳压电路210中还包含有第五开关217以及电流路径控制器218。开关217的第一端耦接于电感140的第二端，而开关217的第二端耦接于外部电池150。电流路径控制器218耦接于开关217的控制端，用以控制开关217的运作。实作上，开关217可用P型场效晶体管、N型场效晶体管、或是其它晶体管架构实现。在图2的实施例中，由于开关217耦接于电感140以及外 部电池150之间，因此，当电源转换器200在供电给系统电路160吋，电流路径控制器218可藉由切换开关217来控制是否要同时对外部电池150充电。例如，当电流路径控制器218导通开关217吋，电源转换器200便可同时对外部电池150充电并对系统电路160供电。当电流路径控制器218截止开关217时，则电源转换器200在对系统电路160供电时便不会对外部电池150充电。实作上，可将电源选择装置120、稳压电路控制器130、和电感140三者中的任一者、任两者、或全部都整合在切换式稳压电路210中。有关图I实施例中的电源转换器100的其它功能方块的实施和运作方式，也适用于图2的电源转换器200中，为简明起见，在此不重复叙述。图3为本实用新型另ー实施例的具有双电源输入端的电源转换器300简化后的功能方块图。电源转换器300包含有切换式稳压电路310、电源选择装置120、稳压电路控制器130、以及电感140。电源转换器300可由两种不同的电源VSl和VS2的其中之一接收电力，并转换成适当的电压Vout以供给外部电池150和系统电路160使用。如图3所示，电源转换器300中的切换式稳压电路310与图I中的切换式稳压电路110很类似，两者的差别在于切换式稳压电路310中还包含有第六开关317、电流路径控制器218、以及内接ニ极管控制器319。开关317的第一端耦接于电感140的第二端，而开关317的第二端耦接于外部电池150。开关317具有第一内接ニ极管(body diode)元件321和第二内接ニ极管元件322。内接ニ极管元件321耦接于开关317的第一端和第一节点323之间，而内接ニ极管元件322耦接于开关317的第二端和第一节点323之间。电流路径控制器218耦接于开关317的控制端，用以控制开关317的运作。实作上，开关317可用P型场效晶体管、N型场效晶体管、或是其它晶体管架构实现。由于开关317耦接于电感140以及外部电池150之间，因此，当电源转换器300在供电给系统电路160吋，电流路径控制器218可藉由切换开关317来控制是否要同时对外部电池150充电。例如，当电流路径控制器218导通开关317时，电源转换器300便可同时对外部电池150充电并对系统电路160供电。当电流路径控制器218截止开关317时，则电源转换器300在对系统电路160供电时便不会对外部电池150充电。内接ニ极管控制器319耦接于开关317，用于选择性地将节点323耦接于开关317的第一端或第二端。当内接ニ极管控制器319将节点323耦接于开关317的第二端时，将使内接ニ极管321被设置成有效而使内接ニ极管322被设置成无效。在此状态下，开关317的等效ニ极管特性取决于内接ニ极管321。反之，当内接ニ极管控制器319将节点323耦接于开关317的第一端时，将使内接ニ极管322被设置为有效而使内接ニ极管321将被设置为无效。在此状态下，开关317的等效ニ极管特性取决于内接ニ极管322。因此，当电流路径控制器218导通开关317、且内接ニ极管控制器319将节点323耦接于开关317的第二端吋，内接ニ极管321的逆向偏压特性可避免充电中的外部电池150的漏电流经由开关317流至电感140。如此ー来，将可避免外部电池150的充电效率因漏电流而下降。另ー方面，当电流路径控制器218截止开关317、且内接ニ极管控制器319将节点323耦接于开关317的第二端时，内接ニ极管321的逆向偏压特性可避免闲置中的外部电池150的漏电流经由开关317流至电感140。如此ー来，将可避免闲置中的外部电池150的电荷存量因漏电流而降低。实作上，可将电源选择装置120、稳压电路控制器130、和电感140三者中的任一者、任两者、或全部都整合在切换式稳压电路310中。有关图I实施例中的电源转换器100的其它功能方块的实施和运作方式，也适用于图3的电源转换器300中，为简明起见，在此不重复叙述。·由前述说明可知，前述各实施例的切換式稳压电路只需利用ー个上桥开关113，便可使切换式稳压电路支援双电源输入的功能。因此，可有效减少切换式稳压电路支援多电源输入功能时所需的电路面积。此外，前述在双电源输入路径上共用単一上桥开关113的架构，只需利用电源选择装置120搭配足够数量的电源选择开关，便可进ー步拓展至更多电源输入端的应用，节省的电路面积将更可观。以上所述仅为本实用新型之较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做之均等变化与修饰，皆应属本实用新型之涵盖范围。
权利要求1.ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的ー电源选择装置、一稳压电路控制器、以及ー电感，其特征在于，该切换式稳压电路包含有 一第一电源输入端； 一第二电源输入端； 一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端； 一第二开关，其第一端耦接于该第二电源输入端； 一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端；以及 一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端； 其中该电源选择装置耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第ー开关和该第二开关的运作，且该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。
2.如权利要求I所述的切换式稳压电路，其特征在于，该第四开关的第一端耦接于该电感。
3.如权利要求2所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第五开关；以及 一电流路径控制器，耦接于该第五开关的控制端，以控制该第五开关的运作； 其中该电源转换器的该电感透过该第五开关耦接于一外部电池。
4.如权利要求2所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第六开关，该第六开关具有一第一内接ニ极管元件和一第二内接ニ极管元件，其中该第一内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第一端和一第一节点之间，而该第二内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第二端和该第一节点之间； 一电流路径控制器，耦接于该第六开关的控制端，以控制该第六开关的运作；以及 一内接ニ极管控制器，选择性地将该第一节点耦接于该第六开关的第一端或第二端； 其中该电源转换器的该电感透过该第六开关耦接于一外部电池。
5.ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的ー稳压电路控制器以及ー电感，其特征在干，该切换式稳压电路包含有 一第一电源输入端； 一第二电源输入端； 一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端； 一第二开关，其第一端耦接于该第二电源输入端； 一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端； 一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；以及 ー电源选择装置，耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作； 其中该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。
6.如权利要求5所述的切换式稳压电路，其特征在于，该第四开关的第一端耦接于该电感。
7.如权利要求6所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第五开关；以及 一电流路径控制器，耦接于该第五开关的控制端，以控制该第五开关的运作； 其中该电源转换器的该电感透过该第五开关耦接于一外部电池。
8.如权利要求6所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第六开关，该第六开关具有一第一内接ニ极管元件和一第二内接ニ极管元件，其中该第一内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第一端和一第一节点之间，而该第二内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第二端和该第一节点之间； 一电流路径控制器，耦接于该第六开关的控制端，以控制该第六开关的运作；以及 一内接ニ极管控制器，选择性地将该第一节点耦接于该第六开关的第一端或第二端； 其中该电源转换器的该电感透过该第六开关耦接于一外部电池。
9.ー种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于ー电源转换器，该电源转换器包含有耦接于该切换式稳压电路的ー电源选择装置以及ー稳压电路控制器，其特征在于，该切换式稳压电路包含有 一第一电源输入端； 一第二电源输入端； 一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端； 一第二开关，其第一端耦接于该第二电源输入端； 一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端； 一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端；以及 ー电感，其第一端耦接于该第三开关和该第四开关之间，而该电感的第二端提供ー输出电压； 其中该电源选择装置耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第ー开关和该第二开关的运作，且该稳压电路控制器耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作。
10.如权利要求9所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第五开关；以及 一电流路径控制器，耦接于该第五开关的控制端，以控制该第五开关的运作； 其中该电源转换器的该电感透过该第五开关耦接于一外部电池。
11.如权利要求9所述的切换式稳压电路，其特征在于，另包含有 一第六开关，该第六开关具有一第一内接ニ极管元件和一第二内接ニ极管元件，其中该第一内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第一端和一第一节点之间，而该第二内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第二端和该第一节点之间； 一电流路径控制器，耦接于该第六开关的控制端，以控制该第六开关的运作；以及 一内接ニ极管控制器，选择性地将该第一节点耦接于该第六开关的第一端或第二端； 其中该电源转换器的该电感透过该第六开关耦接于一外部电池。
12.ー种电源转换器，其特征在于，包含有 一第一电源输入端；一第二电源输入端； 一第一开关，其第一端稱接于该第一电源输入端； 一第二开关，其第一端耦接于该第二电源输入端； 一第三开关，其第一端耦接于该第一开关的第二端和该第二开关的第二端； 一第四开关，其第一端耦接于该第三开关的第二端； ー电源选择装置，耦接于该第一开关的控制端和该第二开关的控制端，以控制该第一开关和该第二开关的运作； 一稳压电路控制器，耦接于该第三开关的控制端和该第四开关的控制端，以控制该第三开关和该第四开关的运作；以及 ー电感，其第一端耦接于该第三开关和该第四开关之间，而该电感的第二端提供ー输出电压； 其中当该第三开关导通时，该第四开关会截止，而当该第四开关导通时，该第三开关会截止。
13.如权利要求12所述的电源转换器，其特征在于，另包含有 一第五开关；以及 一电流路径控制器，耦接于该第五开关的控制端，以控制该第五开关的运作； 其中该电源转换器的该电感透过该第五开关耦接于一外部电池。
14.如权利要求12所述的电源转换器，其特征在于，另包含有 一第六开关，该第六开关具有一第一内接ニ极管元件和一第二内接ニ极管元件，其中该第一内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第一端和一第一节点之间，而该第二内接ニ极管元件耦接于该第六开关的第二端和该第一节点之间； 一电流路径控制器，耦接于该第六开关的控制端，以控制该第六开关的运作；以及 一内接ニ极管控制器，选择性地将该第一节点耦接于该第六开关的第一端或第二端； 其中该电源转换器的该电感透过该第六开关耦接于一外部电池。
专利摘要本实用新型提供了一种具有多电源输入端的切换式稳压电路，用于一电源转换器，电源转换器包含有电源选择装置、稳压电路控制器、以及电感，该切换式稳压电路包含有第一电源输入端；第二电源输入端；第一开关，其第一端耦接于第一电源输入端；第二开关，其第一端耦接于第二电源输入端；第三开关，其第一端耦接于第一开关的第二端和第二开关的第二端；以及第四开关，其第一端耦接于第三开关的第二端。电源选择装置耦接于第一开关的控制端和第二开关的控制端。稳压电路控制器耦接于第三开关的控制端和第四开关的控制端。前述切换式稳压电路的优点之一，是可有效减少切换式稳压电路支援多电源输入功能时所需的电路面积。
文档编号H02M3/155GK202602535SQ20122010586
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者龚能辉 申请人:立锜科技股份有限公司