具有控制电路的汇流排驱动器模块

文档序号:1115889 发布日期:2020-09-29 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 具有控制电路的汇流排驱动器模块 (Bus driver module with control circuit ) 是由 李哲政 于 2020-06-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种具有控制电路的汇流排驱动器模块,连接于一控制器局域网络汇流排并产生一高压或低压端输出,其包含一过渡区控制电路与一输出驱动器。过渡区控制电路产生一端切换电压,并包括并联设置的一第一路径控制单元与第二路径控制单元。输出驱动器串联过渡区控制电路,并接收端切换电压以对应产生输出汇流排信号。第一、第二路径控制单元分别包括多个开关元件,且可依据输入信号控制其启动与否。本发明通过控制第一、第二路径控制单元中开关元件的依序开启与关闭,使得端切换电压具有平滑的相位过渡区、较低的共模噪声及较佳的电磁防护能力。(The invention discloses a bus driver module with a control circuit, which is connected with a controller local area network bus and generates a high-voltage end output or a low-voltage end output. The transition area control circuit generates a switching voltage at one end and comprises a first path control unit and a second path control unit which are arranged in parallel. The output driver is connected in series with the transition region control circuit, and the receiving end switches the voltage to correspondingly generate an output bus signal. The first path control unit and the second path control unit respectively comprise a plurality of switch elements and can control whether the switch elements are started or not according to input signals. The invention controls the on and off of the switch elements in the first path control unit and the second path control unit in sequence, so that the end switching voltage has a smooth phase transition area, lower common mode noise and better electromagnetic protection capability.)

具有控制电路的汇流排驱动器模块

技术领域

本发明有关于一种控制电路,特别是一种适用于控制器局域网络汇流排应用系统,且可用以实现多相位间的加速过渡与其相位过渡区平滑性的过渡区控制电路。

背景技术

控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)是在1990年代初所制定的规格,并在1993年经标准化(ISO 11898-1),而被广泛的应用在各种车辆与电子装置上。一般而言,控制器局域网络(CAN)包括一序列汇流排,它提供高安全等级及有效率的实时控制,更具备了侦错和优先权判别的机制,以在这样的机制下,使得网络信息的传输变的更为可靠而有效率。以目前的发展看来,现有的控制器局域网络,不仅拥有了高度的弹性调整能力,可以在既有的网络中增加站台而不用在软硬件上作修正与调整的作业,除此之外,其信息的传递并非建构在特殊种类的站台上,更增加了在升级网络时的便利性。

请参阅图1所示,其公开了现有技术中一现有控制器局域网络汇流排发送端(TX)的架构图,其中,一输入电压Vin为通过高压端的前驱动器11和输出驱动器12的处理,以产生输出电压Vout作为高压端输出CANH。同样地,输入电压Vin为通过低压端的前驱动器21和输出驱动器22的处理,以产生输出电压Vout作为低压端输出CANL。

请参考图2所示,其公开了根据图1现有控制器局域网络汇流排发送端架构的波形图,如图2所绘制,高压端输出CANH和低压端输出CANL为用来提供一组差动信号。依据现今的数字逻辑设计,例如,图2所示,当高压端输出CANH和低压端输出CANL均为2.5V(假设供应电压为5V)时,它代表着发送器发送出一“高位准”的逻辑信号。相反地,当高压端输出CANH上升到3.5V(假设供应电压为5V),且低压端输出CANL降低到1.5V(假设供应电压为5V)时,它表示发送器发送出一“低位准”的逻辑信号。缘此,为了能维持卓越的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)防护效能,如何能良好的设计电路并维持其高压端输出CANH和低压端输出CANL的DC稳定性,迄今实属至关重要。

更进一步而言,针对高速的控制器局域网络(HS-CAN),其发送器架构更被要求须同时提供高数据速率以及低EMI表现。不管是在从隐性模态(recessive mode)到主要模态(dominant mode)(输出驱动器从OFF到ON)或从主要模态到隐性模态(输出驱动器从ON到OFF)的汇流排转换过渡区间中,经由发送器产生的汇流排信号CANH和CANL的电压转换率(slew rate)都必须在一个限制的范围内,以维持较低的共模噪声,从而使电磁防护能力更优化。同样地,汇流排信号CANH和CANL的电压位准也必须在一短位的时间(a short bittime)内达到其各自的稳定状态。由此观之,为了达到有效控制,在此发射器架构中的前驱动器(pre-driver)必须具备有多个相位以控制其汇流排驱动器。现有技艺中遂有美国专利U.S.6,154,061公开了一种可输出具有最佳对称性的差动输出信号的控制器局域网络(CAN)汇流排驱动器,另有一美国专利U.S.8,324,935公开了一种用以驱动汇流排电压的汇流排驱动器电路,在该些现有技术中,虽有提及类似的多相位间加速过渡(multi-phasedesign for accelerating transition)的相关技术,但没有其一公开有使其相位过渡区达到平滑的技术方案存在。换句话说,在现有技术中,当涉及到汇流排转换的过渡区间时,其过渡区的转折点(turning point)皆将过于尖锐(sharp),而导致极差的EMI表现。

更甚者,在美国专利U.S.6,154,061中,由于其所使用电路架构中的晶体管有很高的可能性会进入饱和区(saturation region),随着晶体管的制程变异(processvariation),将使其输出信号无可避免地失去对称性。鉴于以上,在此等情况之下,为了克服上述所言的种种缺失,显见熟***滑性。

发明内容

为解决现有技术的缺点,本发明的一目的在于提供一种新颖的过渡区控制电路,应用本发明所公开的过渡区控制电路,其可成功地解决现有技术的缺失,同时具有输出DC电压位准的精确控制能力,不仅可实现控制器局域网络汇流排应用系统中多相位间的加速过渡,更可使其相位过渡区达到平滑。

本发明的另一目的在于提供一种创新的具有控制电路的汇流排驱动器模块,其可将所公开的过渡区控制电路应用于该汇流排驱动器模块中,通过在传统的前驱动器架构中整合有该过渡区控制电路,可使此新型发射器的前驱动电路具备多相位的特性,使输出驱动器在过渡区时拥有平滑且快速转换的特性,以达到有效控制其汇流排驱动器的功效。

本发明的再一目的在于提供一种具有控制电路的汇流排驱动器模块及其过渡区控制电路,其中所公开的新型前驱动器架构,不仅具有多相位以控制汇流排驱动器,更可在至少两个相位间的过渡区中生成平滑的过渡区输出。同时,根据本发明所公开的前驱动器架构,不仅可使其输出信号CANH和CANL在一短位元的时间内达到稳态,而且已被验证是具有低共模噪声与较佳的EMI防护性能的。

为了实现上述本发明的发明目的,本发明旨在公开一种过渡区控制电路,其为电性连接于一输入端,并包括一第一路径控制单元与一第二路径控制单元,其中,第一路径控制单元并联设置于第二路径控制单元,以产生一端切换电压,并且,第一路径控制单元与第二路径控制单元分别包括多个开关元件。

一输出驱动器,电性串联于所述的过渡区控制电路,以接收该端切换电压,并对应产生一适于控制器局域网络汇流排系统使用的输出汇流排信号。根据本发明所公开的,则产生的该输出汇流排信号可为控制器局域网络汇流排的一高压端输出(CANH)或一低压端输出(CANL)。

一输入信号可经由所述的输入端输入,使得第一路径控制单元或第二路径控制单元其中一者形成导通,并且,第一路径控制单元或第二路径控制单元中的该多个开关元件被依序地开启,以使该端切换电压具有平滑的相位过渡区。

根据本发明的一较佳实施例,其中,第一路径控制单元及第二路径控制单元分别包含一主要开关元件以及多个相互并联的附属开关元件。该主要开关元件与附属开关元件还可分别连接有一阻抗元件。依据输入信号为高电压位准或低电压位准,第一路径控制单元的主要开关元件与第二路径控制单元的主要开关元件可控制第一路径控制单元与第二路径控制单元任一者形成导通。在第一与第二路径控制单元其中一者基于其主要开关元件的开启而形成导通后,与其连接的该多个附属开关元件随后被依序地开启,使得该端切换电压的电压值在一第一相位状态中变化。

之后,该多个附属开关元件再依序地被关闭,使得端切换电压的电压值再由前述的第一相位状态变化为第二相位状态,且该第一相位状态与第二相位状态之间的相位过渡区为平滑的。

另一方面而言,至少一开关控制电路用以产生多个控制信号,以利用这些控制信号控制附属开关元件的依序开启与关闭。其中,该开关控制电路可连接于输入端与第一路径控制单元之间,使其产生的控制信号可传送至第一路径控制单元中的附属开关元件,并利用每一控制信号决定第一路径控制单元中每一个附属开关元件的开启与关闭状态。同样地,输入端与第二路径控制单元之间亦可连接有另一开关控制电路,使其产生的控制信号可传送至第二路径控制单元中的附属开关元件,并利用每一控制信号决定第二路径控制单元中每一个附属开关元件的开启与关闭状态。

通过如此设计,本发明可精确地控制所述第一路径控制单元或第二路径控制单元中的多个附属开关元件,从而使得端切换电压具有平滑的相位过渡区。

根据本发明的一实施例,其中,所述的开关控制电路由一脉冲产生器以及与该脉冲产生器串联的一脉冲序列延迟电路所组成。脉冲产生器接收输入信号,并产生一脉冲信号,脉冲序列延迟电路接收该脉冲信号,并产生用以控制该多个附属开关元件的控制信号。

在一实施例中,其中所述的脉冲序列延迟电路包括多个延迟单元,且每一延迟单元用以产生一控制信号,以控制其对应的一附属开关元件。举例而言,延迟单元例如可为一缓冲器。

综上可见,本发明通过精密地设计,确实提供了一种前所未见且创新的具有控制电路的汇流排驱动器模块及其过渡区控制电路。此种崭新的电路设计可整合于一前驱动器架构,不仅可以多个相位状态来控制汇流排驱动器,更可在两个相位状态间的过渡中实现前驱动器的平滑过渡输出。同时,本发明所提出的前驱动器架构更已证实可具有较低的共模噪声以及较佳的EMI防护效能。缘此,我们相信与现有技术相比,可以确信的是,本发明所公开的技术方案,不仅可针对电路中系统级的CANH和CANL电压信号输出,具有优异的控制稳定性,同时可维持对直流输出电压位准的精确控制能力。

在参阅以下本发明所提供的较佳实施例的详细描述之后,本领域具通常知识的技术人员当可了解并实现本发明的发明目的。

应理解的是,以上提供的一般性描述与以下的详细描述都是示例性的,并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明,当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为现有技术中一现有控制器局域网络汇流排发送端(TX)的架构图。

图2为根据图1现有控制器局域网络汇流排发送端架构的波形图。

图3为根据本发明一实施例的具有控制电路的汇流排驱动器模块的方块示意图。

图4为根据本发明图3所示具有控制电路的汇流排驱动器模块的详细电路示意图。

图5为根据本发明具有控制电路的汇流排驱动器模块以至少一开关控制电路进行控制的示意图。

图6为公开本发明一实施例开关控制电路的详细电路示意图。

图7为公开根据本发明图6所示的开关控制电路模块,其中当n=4时的电压信号波形图。

图8为根据本发明另一实施例具有控制电路的汇流排驱动器模块的电路示意图,其中第一路径控制单元与第二路径控制单元为分别仅具有单一个第一附属开关元件与单一个第二附属开关元件。

图9为根据图8的电路架构中晶体管具有一制程变异时,其输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH与低压端输出CANL的波形示意图。

图10为根据图9中具有制程变异时,其高压端输出CANH与低压端输出CANL总和的波形示意图。

图11为图4与图8所示电路架构中,其端切换电压Vs的比较图。

图12为图4与图8所示电路架构中,其输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH与低压端输出CANL的比较图。

附图标记说明:10-过渡区控制电路;11-输入端;11-前驱动器;12-输出驱动器;20-输出驱动器;21-前驱动器;22-输出驱动器;100-第一路径控制单元;200-第二路径控制单元;500a-开关控制电路;500b-开关控制电路;52-脉冲产生器;521-反相器;523-电容;525-比较器;527-AND闸;54-脉冲序列延迟电路;541-延迟单元;SW1a--第一主要开关元件;SW1b,SW1c,SW1n-第一附属开关元件;SW2a--第二主要开关元件;SW2b,SW2c,SW2n-第二附属开关元件;Z1a,Z1b,Z1c,Z1n-阻抗元件;Z2a,Z2b,Z2c,Z2n-阻抗元件。

具体实施方式

以下将详细说明本发明的较佳实施例,其示例于附图中示出。其中,我们将于附图和说明书中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

以下所描述本发明的实施例,其目的在于说明本发明的技术特点和特征,旨在使本领域的技术人员能够理解、制造和使用本发明。但应该注意的是,该些实施例并非用以限制本发明的权利要求范围。换言之,任何基于本发明的发明精神的等同修改范例或变化态样,亦当包括在本发明的范围内,此合先叙明。

请参阅图3所示,其为根据本发明一实施例的具有控制电路的汇流排驱动器模块的方块示意图,如图所示,本发明所公开的具有控制电路的汇流排驱动器模块电性连接于一控制器局域网络汇流排(CAN BUS),并提供其输出汇流排信号Vout,该控制器局域网络汇流排的输出汇流排信号Vout包括一组高压端输出CANH与低压端输出CANL的差动信号。

根据本发明的实施例,本发明所公开的汇流排驱动器模块主要包含有一过渡区控制电路(transition controlled circuit)10与一输出驱动器20,其中,过渡区控制电路10电性连接一输入端11,并包括并联设置的一第一路径控制单元100与一第二路径控制单元200。第一路径控制单元100与第二路径控制单元200的连接点输出一端切换电压Vs

其中,所述的第一路径控制单元100连接于输入端11、端切换电压Vs以及接地端GND之间。第二路径控制单元200连接于供应电压Vcc、输入端11以及端切换电压Vs之间。

根据本发明的实施例,当一输入信号经由输入端11输入时,依据该输入信号的上升缘(rising edge)或下降缘(falling edge),及/或其高电压位准或低电压位准,所述的第一路径控制单元100或第二路径控制单元200将会择一形成导通。举例来说,当输入信号为高电压位准时,则第一路径控制单元100形成导通,第二路径控制单元200关闭;相反地,当输入信号为低电压位准时,则第一路径控制单元100关闭,第二路径控制单元200形成导通。以下,为了更进一步了解本发明所提出电路架构的技术特点,请一并配合图4参阅,兹详细说明如下。

图4为根据本发明图3所示具有控制电路的汇流排驱动器模块的详细电路示意图。如图所示,第一路径控制单元100连接于输入端11、端切换电压Vs以及接地端GND之间,并包括至少一第一主要开关元件SW1a以及多个相互并联的第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n。

在一实施例中,第一主要开关元件SW1a与第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n分别连接一阻抗元件Z1a,Z1b,Z1c…Z1n。其中,所述的阻抗元件Z1a,Z1b,Z1c…Z1n可选择性地以被动负载元件,例如RLC电路或电流源负载等进行设置。

同样地,第二路径控制单元200连接于供应电压Vcc、输入端11以及端切换电压Vs之间,并包括至少一第二主要开关元件SW2a以及多个相互并联的第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n。

其中,第二主要开关元件SW2a与第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n分别连接一阻抗元件Z2a,Z2b,Z2c…Z2n。根据本发明的一实施例,所述的阻抗元件Z2a,Z2b,Z2c…Z2n为类似前述的阻抗元件Z1a,Z1b,Z1c…Z1n,其可选择性地以被动负载元件,例如RLC电路或电流源负载等进行设置。

可以确信的是,针对本发明所公开阻抗元件的种类以及组成电路中所设置开关元件的数量,本领域具通常知识且对本发明具有理解和技术背景的技术人士允许进行适当的修改或变更。但在不脱离本发明的发明范畴的前提下,可以根据实际的电路需求及/或其规格进行改变,而仍应隶属本发明的权利要求范围,换言之,本发明不以此揭实施例为限。

输出驱动器20与所述的过渡区控制电路10串联,并接收端切换电压Vs以对应产生所述的输出汇流排信号Vout,即高压端输出CANH或低压端输出CANL。

为了达成本发明的发明目的,根据本发明的实施例,本发明精确地设计第一路径控制单元100中的多个开关元件,即SW1b,SW1c…SW1n,或者第二路径控制单元200中的多个开关元件,即SW2b,SW2c…SW2n,将依序地开启再依序地关闭。以通过这样的设计,使得端切换电压Vs具有多个相位(multiple phases),且其相位间的过渡区(phase transition)达到平滑化(smooth)。

请参阅图5所示,其为根据本发明具有控制电路的汇流排驱动器模块以至少一开关控制电路进行控制的示意图,如图4、图5一并参阅,便可以明确了解本发明如何对该多个第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n以及第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n达成有效控制的。

如图所示,一开关控制电路500a电性连接于输入端11与第一路径控制单元100之间。并且,开关控制电路500a由一脉冲产生器52与一脉冲序列延迟电路54所组成,其中脉冲序列延迟电路54串联脉冲产生器52。脉冲产生器经由输入端11接收输入信号Vin,并产生一脉冲信号Vp。脉冲序列延迟电路54接收该脉冲信号Vp,并产生多个第一控制信号sw_d1,sw_d2…sw_dn,这些第一控制信号sw_d1,sw_d2…sw_dn用以分别决定且控制第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n的开启或关闭。

举例而言,第一控制信号sw_d1连接至第一附属开关元件SW1b,且控制该第一附属开关元件SW1b;第一控制信号sw_d2连接至第一附属开关元件SW1c,且控制该第一附属开关元件SW1c;…第一控制信号sw_dn连接至第一附属开关元件SW1n,且控制该第一附属开关元件SW1n。

同样地,开关控制电路500b电性连接于输入端11与第二路径控制单元200之间。并且,开关控制电路500b由一脉冲产生器52与一脉冲序列延迟电路54所组成,其中脉冲序列延迟电路54串联脉冲产生器52。脉冲产生器经由输入端11接收输入信号Vin,并产生一脉冲信号Vp。脉冲序列延迟电路54接收该脉冲信号Vp,并产生多个第二控制信号sw_u1,sw_u2…sw_un,这些第二控制信号sw_u1,sw_u2…sw_un用以分别决定且控制第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n的开启或关闭。

举例而言,第二控制信号sw_u1连接至第二附属开关元件SW2b,且控制该第二附属开关元件SW2b;第二控制信号sw_u2连接至第二附属开关元件SW2c,且控制该第二附属开关元件SW2c;…第二控制信号sw_un连接至第二附属开关元件SW2n,且控制该第二附属开关元件SW2n。

基本上,由于开关控制电路500a和500b在原理上为类似的,因此本发明精简地取其中之一,即开关控制电路500a作为以下进一步解释的示例性实施例。请参见图6所示,其为公开本发明一实施例开关控制电路500a的详细电路示意图。如图所示,脉冲产生器52包括一反相器521、一电容523、一比较器525以及一AND闸527,其中,反相器521的一第一端电性连接于输入端11并接收该输入信号Vin。反相器521的一第二端电性连接至电容523。比较器525的两个输入接点分别连接到电容523和一参考电压Vref,并将其输出接点连接至AND闸527。AND闸527的另一输入接点直接连接输入端11,以接收该输入信号Vin。通过如此设置,当输入信号Vin为一高电压位准时,反相器521将使电容523缓慢放电,直到其电压电荷变得低于该参考电压Vref,从而使比较器525的输出从高位准转为低位准。此时,比较器的输出再与输入信号Vin一并传送至AND闸527,产生该脉冲信号Vp

更进一步而言,由于脉冲序列延迟电路54由多个延迟单元541所组成,而其中每一延迟单元541例如可为一缓冲器,因此,在脉冲信号Vp产生并传送至脉冲序列延迟电路54之后,其中的每一个延迟单元541便可对应输出一第一控制信号sw_d1,sw_d2…或sw_dn,以分别控制相应的第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n。

换言之,第一控制信号sw_d1连接至第一附属开关元件SW1b,且控制该第一附属开关元件SW1b;第一控制信号sw_d2连接至第一附属开关元件SW1c,且控制该第一附属开关元件SW1c;…第一控制信号sw_dn连接至第一附属开关元件SW1n,且控制该第一附属开关元件SW1n。

同样地,开关控制电路500b由脉冲产生器52与脉冲序列延迟电路54所组成,因此,在脉冲产生器52产生脉冲信号Vp并传送至脉冲序列延迟电路54之后,其中的每一个延迟单元541亦可对应输出一第二控制信号sw_u1,sw_u2…或sw_un,以分别控制相应的第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n。

也就是说,所产生的第二控制信号sw_u1连接至第二附属开关元件SW2b,且控制该第二附属开关元件SW2b;所产生的第二控制信号sw_u2连接至第二附属开关元件SW2c,且控制该第二附属开关元件SW2c;…所产生的第二控制信号sw_un连接至第二附属开关元件SW2n,且控制该第二附属开关元件SW2n。

请继续参考图7所示,其为绘制根据本发明图6所示的开关控制电路模块,其中当n=4时的电压信号波形图。如图7所示,可以明显看出,应用本发明所公开的开关控制电路架构,当输入信号Vin为高电压位准时,基于脉冲产生器52与该多个延迟单元541的作用,可产生一序列的第一控制信号sw_d1,sw_d2,sw_d3,sw_d4,其依序地开启第一附属开关元件SW1b,SW1c,SW1d,SW1e。并且,在一段时间之后,再依序地关闭该多个第一附属开关元件SW1b,SW1c,SW1d,SW1e。

因此,请一并参阅图4,当输入信号Vin经由输入端11输入并具有一高电压位准时,意即当该输入信号Vin由逻辑0转为逻辑1时,该第一主要开关元件SW1a被开启(此时第二主要开关元件SW2a为关闭),使得过渡区控制电路中的第一路径控制单元100形成导通。

之后,如前述图7所公开的,基于该多个第一控制信号sw_d1,sw_d2…sw_dn的产生,第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n将被开启,并使得端切换电压Vs的电压位准将从Vcc开始明显地下降,此时定义为第一相位状态。随后,如图7的波形图所示,由于这些第一附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n将再被依序地关闭,因此,仅以第一主要开关元件SW1a与其阻抗元件Z1a形成的单一电流路径为主,端切换电压Vs的电压位准会继续以较为缓慢的电压降差下降至接地电压,同时由前述的第一相位状态转为第二相位状态。

另一方面而言,当输入信号Vin经由输入端11输入并从高电压位准转换成低电压位准,意即当该输入信号Vin由逻辑1转为逻辑0时,在此情况下,第二主要开关元件SW2a被开启(此时第一主要开关元件SW1a为关闭),使得过渡区控制电路中的第二路径控制单元200形成导通。

与前述第一路径控制单元100的操作原理类似,此时,基于开关控制电路500b产生的多个第二控制信号sw_u1,sw_u2…sw_un,第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n将被开启,在此情况之下,端切换电压Vs的电压位准将从接地电压开始明显地攀升,此时定义为第一相位状态。随后,基于这些第二附属开关元件SW2b,SW2c…SW2n将再被依序地关闭,因此,仅以第二主要开关元件SW2a与其阻抗元件Z2a形成的单一电流路径为主,端切换电压Vs的电压位准会继续以较为缓慢的电压压升,而回到Vcc位准,同时由前述的第一相位状态转为第二相位状态。由此观之,应用本发明所公开的电路架构,端切换电压Vs历经两个相位状态,并在该两个相位状态间形成有一相位过渡区。

在以下的说明中,本发明将通过下列提供的实验模拟结果,来验证应用本发明所公开的技术方案,可在前述的第一相位状态与第二相位状态间的相位过渡区(phasetransition)实现较佳的平滑化(smooth)。

首先,请参考图8所示,其为根据本发明另一实施例具有控制电路的汇流排驱动器模块的电路示意图。与图4设置多个附属开关元件的电路图相较,我们在图8中,仅以第一路径控制单元与第二路径控制单元中分别设有单一个第一附属开关元件SW1b与单一个第二附属开关元件SW2b作为实施例,提供模拟结果如下。

如图8所示,在第一、第二相位状态的切换过程中,当第一路径控制单元与第二路径控制单元都各仅设置一个附属开关元件时,可以了解的是,若该附属开关元件的晶体管的闸极电压可经由一斜率控制机制而有效掌握,例如为一缓慢渐增且缓慢渐减的闸极输入信号时,则可以成功地实现一平滑的相位过渡。然而,值得注意的是,若该附属开关元件的晶体管具有一制程变异,例如:其金氧半场效晶体管的操作区间由T-T转变为F-S或S-F状态时,在此情况下,输出信号CANH与CANL的对称性将会大幅地受到影响。请参见图9与图10所示,其为根据图8的电路架构中,其输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH与低压端输出CANL的波形示意图,其中,图8中附属开关元件的金氧半场效晶体管具有所述的制程变异。在这些实验模拟结果中,我们以实线所示的为该金氧半场效晶体管的制程参数(MOSFETcorner)落在T-T区间;而以虚线所示的则为该金氧半场效晶体管的制程参数落在F-S区间。从这些实验模拟结果可以看出,当MOSFET基于其制程变异而进入F-S区间时,如图10中正方形所示区域看来,将会产生极大且无可避免的共模噪声(common mode noise)。

另一方面观之,图11为图4与图8所示电路架构中,其端切换电压Vs的比较图。图12为图4与图8所示电路架构中,其输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH与低压端输出CANL的比较图。其中,我们皆以实线表示图4(设置多个附属开关元件SW1b,SW1c…SW1n与SW2b,SW2c…SW2n)的电压波形结果,而以虚线表示图8(仅设置单一第一附属开关元件SW1b与单一第二附属开关元件SW2b)的电压波形结果。

从这些模拟结果看来,显而易见的是,当在第一、第二相位状态的切换过程中,若电路架构中仅设置单一个附属开关元件时,则其过渡的转折点将如虚线所示一般太过于尖锐。除此之外,输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH以及低压端输出CANL的电压信号亦无法达成平滑,也将导致电性上的耗损及/或过高的共模噪声。

相反地,若电路架构中设置有多个附属开关元件,当在第一、第二相位状态的切换过程中,如图11及图12中实线所示,则其过渡的转折点将可大幅地达到平滑化。并且输出汇流排信号Vout包括高压端输出CANH以及低压端输出CANL的电压信号,在过渡区间时亦可较为平缓,这对于控制器局域网络汇流排应用系统中多相位间的加速过渡,以及相位过渡区的平滑化,都是相当有帮助的。因此本发明的发明意旨,其中针对高压端输出CANH以及低压端输出CANL的DC位准,也可以成功地实现其精确控制,实施本发明的发明目的。

缘此,鉴于以上提供的至少一佐证,可以确信地是,根据本发明所公开的过渡区控制电路,其特征在于利用设置多个附属开关元件,并精确地控制这些附属开关元件的依序开启与关闭,从而控制其输出信号的电压从第一相位状态过渡到第二相位状态,且其相位过渡区可达平滑化。在此情况之下,显见本发明不仅可以实现所述的过渡区平滑化,更可以达到较低的共模噪声与实现较佳的EMI防护表现。如此一来,通过采用本发明所公开的电路架构,其可有效且稳定地控制输出电压的直流电压位准,并可广泛地应用于控制器局域网络汇流排及其他工业应用系统中,使其在电路操作的主要模态和隐性模态之间进行切换时,提供极佳的过渡区控制电路架构。

根据本发明所公开的电路架构,其可应用于一高压端,产生高压端输出CANH;或亦可应用于一低压端,产生低压端输出CANL。

因此与现有设计相比,本发明证实了所公开的电路架构,相较于传统技术,其具有更优异的性能表现。甚者,可以确信的是,依据本发明所公开的技术特征,其对于未来各类芯片设计与工业开发的应用领域提供更为直接、有效且具有高度竞争力的技术方案,并对未来的工业发展极具有非凡的产业利用性与市场竞争力。

综上所述,对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可以对本发明进行各种修改和变化。鉴于前述内容,本发明旨在涵盖其修饰与变化,但该些修饰与变化仍应落入本发明的权利要求及其均等范围内。

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